HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplung mit einem
viskosen Fluid, die beispielsweise bei Fahrzeugen mit
Vierradantrieb verwendet wird, und genauer gesagt eine Kupplung
mit viskosem Fluid zur Kraftübertragung über den viskosen
Widerstand des viskosen Fluids, der auf eine Mehrzahl von
Widerstandsplatten angewendet wird, die innerhalb einer
Arbeitskammer der Vorrichtung angeordnet sind.
Beschreibung der Erfindung
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Ein Beispiel der oben genannten Kupplung mit einem viskosen
Fluid ist als eine Viskofluidvorrichtung in der ungeprüften
(Kokai) veröffentlichten japanischen Patentanmeldung
Nr. 58-50349 geoffenbart. Bei dieser Viskofluidvorrichtung ist eine
Mehrzahl Widerstandsplatten auf der Gehäuseseite bzw.
Wellenseite längs deren axialer Richtung angeordnet, so daß sie
abwechselnd einander gegenüberliegen und sich in ihrer
radialen Richtung innerhalb einer Arbeitskammer erstrecken,
die mit einem viskosen Fluid (beispielsweise Silikonöl)
gefüllt ist. Wenn sich entweder das Gehäuse oder die Welle
dreht, wird deshalb Kraft von einem auf das andere über den
viskosen Widerstand des Fluids übertragen, der durch die
relative Drehung zwischen diesen Widerstandsplatten erzeugt
wird.
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Bei der Viskofluidvorrichtung der oben genannten Art wird
jedoch die Arbeitskammer luftdicht durch Abdichtungselemente
gebildet, die zwischen dem Gehäuse und zwei Achsschäften
angeordnet sind, und ferner sind die Widerstandsplatten an der
Wellenseite innerhalb der mit viskosem Fluid gefüllten
Arbeitskammer längs Keilnuten angeordnet, die in der äußeren
Umfangsfläche eines Endes von jedem der zwei Achsschäfte
angeordnet. Deshalb war es unmöglich, die Vorrichtung
vorzumontieren, nachdem das viskose Fluid in die Arbeitskammer
eingebracht worden war. Anders ausgedrückt, da das viskose
Fluid eingebracht wird, nachdem die Widerstandsplatten
zusammengebaut worden sind und ferner die Abdichtungselemente
während des Fahrzeugmontagevorgangs angebracht worden sind,
besteht eine Schwierigkeit dahingehend, daß die
Fahrzeugmontagearbeit kompliziert ist und deshalb die
Fahrzeugmontagezuverlässigkeit verschlechtert wird.
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Um diese oben genannte Schwierigkeit zu überwinden ist eine
andere Viskofluidvorrichtung aus dem Stand der Technik in
der japanischen, veröffentlichten, ungeprüften (Kokai)
Patentanmeldung Nr. 62-165032 geoffenbart. Bei dieser
Vorrichtung ist die Arbeitskammer durch ein äußeres, zylindrisches
Element gebildet, wobei zwei Seitenflansche einstückig mit
dem äußeren zylindrischen Element auf dessen beiden Seiten
ausgebildet sind, und eine Nabe ist an der inneren
Umfangsseite der Seitenflansche angeordnet. Ferner ist eine
Mehrzahl von Widerstandsplatten längs der Achsrichtung
angeordnet und abwechselnd an der inneren Umfangswand des äußeren,
zylindrischen Elementes und der äußeren Umfangsoberfläche
der Nabe so angebracht, daß sie sich in der radialen
Richtung innerhalb einer mit viskosem Fluid gefüllten
Arbeitskammer erstrecken. Der innere Umfang der Nabe ist mit einer
Antriebswelle verbunden, auf die eine Kraft aufgebracht
wird, und ist ferner locker an den Seitenflanschen angepaßt.
Abdichtungselemente sind an den Anpassungsbereichen zwischen
der Nabe und den Seitenflanschen angeordnet, um eine
luftdichte
Arbeitskammer zu bilden.
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Die oben genannte zweite Viskofluidvorrichtung nach dem
Stand der Technik weist einen derartigen Vorteil auf, daß
die Vorrichtung vormontiert werden kann; da jedoch eine Nabe
in axialer Richtung vorgesehen ist, besteht eine andere
Schwierigkeit, nämlich daß das Volumen oder die radiale
Länge der Arbeitskammer verringert wird und es deshalb
schwierig ist, die erwünschte Beschaffenheit zu erhalten. Wenn, um
diese Schwierigkeit zu überwinden, die axiale Länge der
Arbeitskammer erhöht wird, nimmt die Vorrichtung unvermeidlich
an Größe und Gewicht zu.
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Da zusätzlich der innere Umfang der Nabe in bezug auf die
Achse der Vorrichtung zentriert werden muß und ferner der
äußere Umfang der Nabe in bezug auf das äußere, zylindrische
Element zentriert werden muß, bestehen andere
Schwierigkeiten, daß nämlich der Herstellungsvorgang und der
Montagevorgang schwierig werden.
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Eine Kupplung mit einem viskosen Fluid gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 ist aus DE-A-3708054 bekannt. Diese
Druckschrift offenbart eine Viskosekupplung, die nahe einem
Getriebeantrieb so angeordnet ist, daß die durch die innere
Reibung der viskosen Fluidkupplung erzeugte Wärme auf die
Umgebung überträgt werden kann und daß die Lager und
Dichtungen mit der Schmiermittelversorgung des Getriebes
verbunden werden können.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung hat die Zielsetzung, eine Kupplung
mit einem viskosen Fluid zu schaffen, die leicht
herzustellen und zusammenzubauen ist und eine kleine Größe aufweist,
wobei ihre Vormontage möglich ist.
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Diese Zielsetzung wird durch eine Kupplung mit einem
viskosen
Fluid gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
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Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kupplung
sind Gegenstand der Unteransprüche.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Merkmale und Vorteile der Kupplung mit einem viskosen
Fluid gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun
offensichtlich aus der folgenden in Verbindung mit den
beigefügten Zeichnungen genommenen Beschreibung gewürdigt, in denen
gleiche Bezugszeichen entsprechende Bauteile bezeichnen und
in denen:
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Fig. 1 eine Darstellung ist, die ein gesamtes
Vierrad-Antriebssystem zeigt, bei dem die Kupplung mit einem
viskosen Fluid gemäß der vorliegenden Erfindung
eingesetzt ist;
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Fig. 2 eine Schnittansicht ist, die eine Kupplung mit einem
viskosen Fluid längs der Linie I-I in Fig. 3 zeigt;
und
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Fig. 3 eine halbe Vorderansicht ist, die dieselbe
Vorrichtung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN IM EINZELNEN
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Fig. 1 ist eine Darstellung, die ein gesamtes Vierrad-
Antriebssystem zeigt, bei dem die Kupplung mit einem
viskosen Fluid gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt ist.
In dieser Zeichnung sind ein Motor 1 und ein Getriebe 3 in
seitlicher Richtung und am Vorderende des Fahrzeuges
angeordnet. Ein Ausgang (Radantriebskraft), der durch das
Getriebe 3 erhalten wird, wird auf das rechte und linke
Vorderrad 7 über eine Übertragung 5 übertragen, und ferner auf
das rechte und das linke Hinterrad 15 über eine
Kupplungsvorrichtung 9 mit einem viskosen Fluid, eine Antriebswelle
11 und eine Abschlußantriebseinheit 13.
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Die Kupplungsvorrichtung 9 mit einem viskosen Fluid zur
Kraftübertragung besitzt eine solche Funktion, daß ein
kleines Drehmoment von der Antriebswelle auf eine Abtriebswelle
übertragen wird, wenn der Drehzahlunterschied zwischen den
zwei Wellen klein ist, aber ein großes Drehmoment übertragen
wird, wenn der Unterschied groß ist.
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Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt die
Kupplungsvorrichtung 9 mit einem viskosen Fluid eine Welle 19, die mit einem
Flansch 17 ausgebildet ist, der als ein erster
Verbindungsbereich (auf den eine Antriebskraft angewendet wird) dient,
ein drehbar zu dem äußeren Umfang der Welle 19 angepaßtes
Gehäuse 21 und eine luftdichte Arbeitskammer 23, die
zwischen der Welle 19 und dem Gehäuse 21 gebildet ist. Dieser
Flanschabschnitt 17 ist im praktischen Fall an einer
Antriebswelle der Übertragung 5 befestigt.
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Die Welle 19 ist mit einer mehrstufigen oder mehrschultrigen
Form gebildet, die aus einem ersten Stufenabschnitt 25,
einem zweiten Stufenabschnitt 27, einem dritten
Stufenabschnitt 29, einem vierten Stufenabschnitt 31, einem fünften
Stufenabschnitt 33, einem sechsten Stufenabschnitt 35 und
einem siebten Stufenabschnitt derart zusammengesetzt ist,
daß die Durchmesser dieser Stufenabschnitte schrittweise von
dem an einem (Eingang) Ende gebildeten Flansch 17 her zu dem
anderen (Ausgang) Ende verringert werden. Andererseits ist
das Gehäuse 21 mit einem äußeren, zylindrischen Abschnitt
41, der einen Flanschabschnitt 39 aufweist, gebildet und ein
Ausgangsteil 43 ist an dem offenen Ende des äußeren,
zylindrischen Abschnittes 41 angepaßt und an diesem
beispielsweise durch Schweißen befestigt. Wie es in Fig. 3 gezeigt
ist, ist das Ausgangsteil 43 mit einem Vorsprungsbereich 44
ausgebildet, der vier Gewindeabschnitte 44a aufweist und als
ein zweiter Verbindungsabschnitt (von dem eine Abtriebskraft
übertragen wird) dient. Dieser Vorsprungsbereich 44 ist mit
der Antriebswelle 11 über einen Flanschabschnitt einer
Kardanverbindung (nicht gezeigt) in der Praxis verbunden.
Ferner ist das Gehäuse 21 auf die Welle 19 von der
Ausgangsendseite aufgepaßt und drehbar von der Welle 19 derart
getragen, daß ein Ringvorsprung 45 des Flanschabschnittes 39 des
Gehäuses 21 von dem dritten Stufenabschnitt 29 der Welle 19
über ein Lager 47 gehalten wird, und ferner ist das
Ausgangsteil 43 durch den siebenten Stufenabschnitt 37 der
Welle 19 über ein weiteres Lager 49 gehalten. Ferner ist ein
Abdichtungselement 51 zwischen dem vierten Stufenabschnitt
31 der Welle 19 und dem Flanschabschnitt 39 des Gehäuses 21
vorgesehen, und ferner ist ein weiteres Abdichtungselement
53 zwischen dem sechsten Stufenabschnitt 35 der Welle 19 und
dem Ausgangsteil 43 vorgesehen, so daß eine luftdichte
Arbeitskammer 23 so gebildet wird, daß sie mit einem viskosen
Fluid, wie Silikonöl, gefüllt werden kann.
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In der Arbeitskammer 23 stehen mehrere Widerstandsplatten 57
mit Keilnuten 55 in Eingriff, die in der inneren Umfangswand
des äußeren zylindrischen Elementes 41 des Gehäuses 21
gebildet sind, und weitere mehrere Widerstandsplatten 61
stehen mit Keilnuten 59 in Eingriff, die in der äußeren
Umfangsoberfläche des fünften Stufenabschnitt 33 der Welle 19
ausgebildet sind, die abwechselnd so angeordnet sind, daß
sie zwischen zwei andere Widerstandsplatten gelangen. Ferner
ist eine Mehrzahl von Lageabstandsringen 63 zwischen den
zwei Widerstandsplatten 57 angeordnet, die mit der Keilnut
des Gehäuses 21 in Eingriff stehen, um einen vorbestimmten
Abstand zwischen ihnen so aufrechtzuerhalten, daß sie von
dem Äußeren der Widerstandsplatten 61 getrennt sind, die mit
der Keilnut der Welle 19 in Eingriff stehen. Die Welle 19
ist als eine Hohlwelle mit einer axialen Durchbohrung 65
ausgebildet, um deren Gewicht zu verringern.
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Ferner ist ein Abdichtungselement 69 zwischen dem zweiten
Stufenabschnitt 27 der Welle 19 und einem Flanschabschnitt
67 eines Ringvorsprunges 45 des Gehäuses 2 angeordnet, ohne
die relative Drehung zwischen der Welle 19 und dem Gehäuse
21 zu verhindern. Das Bezugszeichen 71 bezeichnet eine
Staubabdeckung, die in Berührung mit einem Lippenabschnitt
des Abdichtungselementes 69 angeordnet ist.
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Die Arbeitsweise der ersten Ausführungsform der Vorrichtung
wird unten beschrieben. Eine Kraft des Motors 1 wird auf die
Vorderräder 7 über das Getriebe 3 und die Übertragung 5
übertragen, und andererseits auf die Hinterräder 15 über die
Kupplungsvorrichtung 9 (Kraftübertragung) mit einem viskosen
Fluid, die Antriebswelle 11 und die Abschlußantriebseinheit
13.
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Eine von der Übertragung 5 auf die Welle 19 der
Kupplungsvorrichtung 9 mit einem viskosen Fluid eingebrachte
Drehkraft wird von den Widerstandsplatten 61, die einstückig mit
der Welle 19 drehbar sind, auf die Widerstandsplatten 57,
die einstückig mit dem Gehäuse 21 drehbar sind, über einen
viskosen Widerstand des Fluids übertragen, das die
Arbeitskammer 23 füllt, und ferner auf die Antriebswelle 11
übertragen, die mit dem Ausgangsteil 43 über eine
Kardanverbindung verbunden ist.
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Bei der oben genannten Kupplungsvorrichtung 9 mit einem
viskosen Fluid ist es möglich, da die Welle 19, auf die die
Kraft eingegeben wird, mit dem Flanschabschnitt 17 (ein
Eingangsverbindungsabschnitt) an einer (Eingang) Endseite und
den mehrstufigen Abschnitten an der anderen (Ausgang)
Endseite derart gebildet ist, daß die Durchmesser der Welle 19
stufenförmig abnehmen, das Gehäuse 21 auf die Welle 19 von
dem anderen Ende (Ausgang) während des Montagevorganges
aufzupassen. Da zusätzlich die Arbeitskammer 23, die mit dem
viskosen Fluid gefüllt ist, zwischen einem Stufenabschnitt
(dem fünften Stufenabschnitt 31 bei dieser Ausführungsform)
und dem Gehäuse 21 gebildet ist, und da ferner mehrere
Widerstandsplatten 57, die in Eingriff mit an der inneren
Umfangswand des Gehäuses 21 gebildeten Keilnuten 55 stehen und
mehrere Widerstandsplatten 61, die in Eingriff mit in der
äußeren Umfangsoberfläche des fünften Stufenabschnittes 33
der Welle 19 ausgebildeten Keilnuten 59 in Eingriff stehen,
abwechselnd angeordnet sind, ist es nicht erforderlich, ein
Nabenglied auf der Wellenseite wie bei der Vorrichtung nach
dem Stand der Technik vorzusehen. Deshalb kann die
Kupplungsvorrichtung mit einem viskosen Fluid als eine Einheit
vormontiert werden, so daß es möglich ist, die Montagearbeit
der Vorrichtung an einem Fahrzeugkörper, wie es in Fig. 1
gezeigt, zu vereinfachen.
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Da ferner keine Nabe auf der Wellenseite der
Kupplungsvorrichtung 9 mit einem viskosen Fluid nach der vorliegenden
Erfindung vorgesehen ist, wird das Volumen oder die radiale
Länge der Arbeitskammer 23 nicht verringert. Deshalb ist es
möglich, das Volumen der Arbeitskammer 23 zu erhöhen, ohne
deren axiale Länge zu erhöhen oder die Größe der Vorrichtung
zu verringern.
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Wie es aus der vorstehenden Beschreibung offensichtlich ist,
ist es bei der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung
möglich, da eine Welle mit einem ersten Verbindungsabschnitt
auf einer (Eingang) Endseite und mehrstufige Abschnitte auf
der anderen (Ausgang) Endeseite vorgesehen sind, eine
Arbeitskammer zwischen der Welle und dem Gehäuse gebildet ist,
das auf die Welle von der anderen (Ausgang) Endseite
aufgepaßt und mit viskosem Fluid gefüllt ist, und zwei Sätze von
mehreren Widerstandsplatten abwechselnd mit den Keilnuten
des Gehäuses und der Welle innerhalb der Arbeitskammer in
Eingriff stehen, die Vorrichtung in dem Zustand
vorzumontieren, in dem die Arbeitskammer mit viskosem Fluid gefüllt
ist, so daß die Fahrzeugmontagearbeit erleichtert wird.
Zusätzlich ist es möglich, da die mehreren Widerstandsplatten
unmittelbar mit einem gewissen Stufenabschnitt der Welle in
Eingriff stehen, die Verwendung der herkömmlichen Nabe
auszuschließen und deshalb das Volumen oder die Größe der
Vorrichtung zu verringern.