DE102013101556A1 - Flüssigkeitsreibungskupplung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsreibungskupplung zum Übertragen eines Antriebsdrehmomentes von einer primärseitigen Antriebswelle (2) auf ein sekundärseitiges Nebenaggregat, insbesondere auf ein Lüfterrad, eines Kraftfahrzeugs, mit einer antriebsseiten Primärseite (3) und einer Sekundärseite (5), wobei zwischen Primärseite (3) und Sekundärseite (5) mindestens ein Scherspalt (7) begrenzt ist, in den ein Fluid, insbesondere ein Silikonöl, aus einem Fluidreservoir (8) durch ein Steuerventil (9) strömen kann, wobei über das Steuerventil (9) der Fluidstand im Scherspalt (7) variierbar ist, und wobei dem Steuerventil (9) ein ein Bimetallteil (17, 18) umfassender Bimetallmechanismus zugeordnet ist, mit dem ein Öffnungsquerschnitt mindestens einer Ventilöffnung (10) des Steuerventils (9) veränderbar ist. Ferner ist vorgesehen, dass die mindestens eine Ventilöffnung (10) des Steuerventils (9) in der Primärseite (5) vorgesehen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsreibungskupplung zum Übertragen eines Antriebsdrehmomentes von einer primärseitigen Antriebswelle auf ein sekundärseitiges Nebenaggregat, insbesondere auf ein Lüfterrad, eines Kraftfahrzeuges, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Zum Antreiben von Nebenaggregaten von Kraftfahrzeugen werden sogenannte Flüssigkeitsreibungskupplungen, auch Viskokupplung oder Viskositätskupplung genannt, eingesetzt. Bei derartigen Viskokupplungen wird eine Drehbewegung von einer Primärseite auf ein Fluid übertragen und von diesem dann auf eine Sekundärseite der Kupplung. Hinsichtlich eines möglichen Aufbaus von Flüssigkeitsreibungskupplungen wird auf die US 4,305,491 , die EP 1 248 007 B1 sowie die DE 699 11 479 T2 verwiesen.
  • Die meisten im kommerziellen Einsatz befindlichen Flüssigkeitsreibungskupplungen umfassen ein hydraulisches Steuerventil, mit dem der Schlupf der Flüssigkeitsreibungskupplung einstellbar ist. Bei einfachen Ausführungsvarianten wird der Öffnungsquerschnitt des Steuerventils über ein temperaturerfassendes Bimetallelement eingestellt. Eine derartige Steuerung ist gegenüber Ausführungen mit Elektromagnetventil vorteilhaft, da besonders robust und störunanfällig.
  • Bei den bekannten Flüssigkeitsreibungskupplungen befindet sich das mittels eines Bimetallmechanismus ansteuerbare Steuerventil, insbesondere dessen Ventilöffnung sekundärseitig, d.h. die Ventilöffnung ist in einem Bauteil der Sekundärseite vorgesehen, so dass in der Folge ein Fluidreservoir, aus welchem im Betrieb der Kupplung Viskoseöl durch das Steuerventil in den Scherspalt strömen kann, ausschließlich von sekundärseitigen Bauteilen begrenzt ist.
  • Nachteilig bei bekannten, bimtetall-gesteuerten Flüssigkeitsreibungskupplungen sind die vergleichsweise geringen Ansprechzeiten, insbesondere bei sehr niedrigen Schleppdrehzahlen der Kupplung von weniger als 600 Umdrehungen pro Minute. Niedrige Abtriebsdrehzahlen bis kleiner als 200 Umdrehungen pro Minute sind insbesondere bei kalter Witterung vorteilhaft.
  • Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Reibungskupplung anzugeben, mit der schnelle Reaktionszeiten auch bei niedrigen Abtriebsdrehzahlen realsierbar sind.
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
  • Die Erfindung hat erkannt, dass die langsamen Reaktionszeiten bei Bimetallmechanismus-gesteuerten Flüssigkeitsreibungskupplungen darauf zurückzuführen sind, dass das Steuerventil und damit auch der Bereich des Fluidreservoirs (Ölreservoirs) in einem Bereich in Strömungsrichtung vor dem Steuerventil sekundärseitig angeordnet sind und die Sekundärseite einer Kupplung prinzipbedingt immer mit einer geringeren Drehzahl als die Primärseite und somit einem geringeren Fliehkraftdruck im Fluidreservoir betrieben wird. Hierdurch ist das Ansprechverhalten für die Zuschaltung, insbesondere bei niedrigen Drehzahlen sehr träge, wodurch niedrigste Schleppdrehzahlen kaum anwendbar sind, obwohl diese, insbesondere in Kaltländern erwünscht wären. In der Folge dieser Erkenntnis wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Ventilöffnung des Steuerventils, insbesondere das gesamte Steuerventil in die Primärseite zu verlagern, d.h. in der Primärseite vorzusehen, mit der Folge, dass zumindest ein an die Ventilöffnung angrenzender Bereich des Flüssigkeitsreservoirs von einem primärseitigen, d.h. insbesondere mit Antriebswellen drehzahlbewegten, bevorzugt die Ventilöffnung aufweisenden Bauteils begrenzt ist, so dass im Betrieb immer ein höherer Fliehkraftdruck auf das im Fluidreservoir vor der Ventilöffnung angestaute Öl wirkt und in der Folge das Ansprechverhalten für die Zuschaltung auch bei niedrigen und niedrigsten Drehzahlen, insbesondere von weniger als 200 Umdrehungen pro Minute im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich verbessert wird. Hierdurch wird eine sehr robuste, gesteuerte Bimetall-Flüssigkeitsreibungskupplung erhalten, die sich insbesondere für Kraftfahrzeuge eignet, die für den Einsatz in Kaltländern bestimmt sind. Bevorzugt kann das überschüssige Öl aus dem mindestens einen Scherspalt über einen Staudruckmechanismus und insbesondere eine Rücklaufschikane zurückströmen in das Fluidreservoir.
  • Je nach Ausführung der Kupplung kann der Öffnungsquerschnitt der mindestens einen Ventilöffnung dadurch verändert werden, dass zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung umgeschaltet (auf/zu) wird. Es ist jedoch auch möglich und bevorzugt, dass der Öffnungsquerschnitt in mehreren Stufen oder stufenlos eingestellt, d.h. verändert wird. Hinsichtlich der Anzahl der Ventilöffnungen gibt es unterschiedliche Konzepte. So ist die Kupplung mit einer einzigen Ventilöffnung realisierbar oder alternativ mit mehreren, insbesondere in einer gemeinsamen Verstellbewegung eines, beispielsweise Y-förmigen Ventilarms querschnittlich variierbaren Ventilöffnungen.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass das Flüssigkeitsreservoir zumindest in einem die Ventilöffnung aufweisenden, insbesondere radial äußeren Bereich von mindestens einem Bauelement der Primärseite, d.h. von einem insbesondere mit Antriebswellendrehzahl in Umfangsrichtung bewegten Bauelement begrenzt ist. Ganz besonders bevorzugt ist ein gesamter, radial äußerer Bereich (Abschnitt) des Flüssigkeitsreservoirs ausschließlich primärseitig begrenzt, um im gesamten Fliehkraftdruck wirksamen Bereich einen erhöhten Fliehkraftdruck zu erhalten. Unter dem letztgenannten Bereich bzw. Abschnitt des Flüssigkeitsreservoirs wird weiterbildungsgemäß derjenige (radial äußere) Abschnitt verstanden, der während des Betriebs der Flüssigkeitsreibungskupplung zumindest näherungsweise die gesamte Ölmenge aufnimmt, die aufgrund der Fliehkraftwirkung bestrebt ist, sich in dem radial äußeren Bereich des Fluidreservoirs vor der Ventilöffnung anzusammeln.
  • Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Flüssigkeitsreibungskupplung, bei der nicht nur die Steuerventilöffnung bzw. das Steuerventil primärseitig angeordnet ist, sondern auch der das Bimetallteil (Bimetallelement) umfassende Bimetallmechanismus, mittels dessen der Öffnungsquerschnitt des Ventils temperaturabhängig beeinflussbar ist.
  • Bevorzugt ist dieser mittelbar oder unmittelbar so drehfest mit der Welle verbunden, dass der Bimetallmechanismus mit der Umdrehungsgeschwindigkeit der Antriebswelle rotiert, wobei natürlich in gewissen Grenzen eine Relativverstellbarkeit zwischen Bimetallmechanismus und Antriebswelle möglich sein muss, um das Steuerventil temperaturabhängig ansteuern zu können.
  • Bevorzugt ist der Bimetallmechanismus derart ausgelegt, dass der Öffnungsquerschnitt der Ventilöffnung des Steuerventils proportional zu einer Temperatur eingestellt wird, der das Bimetallteil des Bimetallmechanismus ausgesetzt ist.
  • Besonders zweckmäßig ist es, wenn das Bimetall mittelbar oder unmittelbar mit einer Verstellachse verbunden ist, die wiederum einteilig ausgebil- det oder verbunden ist mit einem sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckenden und insbesondere in das Flüssigkeitsreservoir hineinragenden Ventilarm, über den der Öffnungsquerschnitt des Steuerventils beeinflussbar ist. Weiterbildungsgemäß ist nun vorgesehen, dass diese relativ zur Antriebswelle verschwenkbare Verstellachse sich in axialer Richtung innerhalb der Abtriebswelle oder einer endseitig drehfest mit der Abtriebswelle verbunden Antriebswellenverlängerung erstreckt und somit die Verbindung zwischen Ventilarm und Bimetallteil, insbesondere einer Bimetallspirale sicherstellt, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn der Ventilarm wiederum die Antriebswellenverlängerung (falls vorhanden) oder die Antriebswelle in radialer Richtung durchsetzt und relativ zu der Antriebswellenverlängerung oder Antriebswelle, insbesondere in einem begrenzten Winkelbereich von weniger als 180° relativ zu der Antriebswellenverlängerung oder der Antriebswelle verschwenkbar ist, um unmittelbar oder mit einem an dem Ventilarm festgelegten Bauelement bzw. mit diesem wirkverbundenen Bauelement die Ventilöffnung ganz oder teilweise zu verschließen oder freizugeben.
  • Wie bereits erwähnt ist es besonders zweckmäßig, wenn die Antriebswellenverlängerung oder die Antriebswelle in dem Bereich, in dem sie von dem Ventilarm durchsetzt ist, das Fluidreservoir durchsetzt bzw. in dieses hineinragt.
  • Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn die Sekundärseite gegenüber der Primärseite, insbesondere in einem Gehäusebereich über eine Radialwellendichtung abgedichtet ist, die sich bevorzugt radial außen an einem Gehäuseteil der Sekundärseite und radial innen an der Primärseite abstützt. Dabei ist die Dichtung bevorzugt in der Sekundärseite aufgenommen und rotiert mit dieser relativ zur Antriebswelle oder einer fakultativen Wellenverlängerung oder einem fakultativen primärseitigen Aufsatz, die bzw. der mit primärseitiger Drehzahl dreht. Die Dichtung liegt dabei dichtend an der Welle oder der Wellenverlängerung an. Unter einem primärseitigen Aufsatz wird dabei ein Bauteil verstanden, das nicht unmittelbar an der Welle sondern einem sonstigen primärseitigen Bauteil, insbesondere einem Rotor festgelegt ist. Bevorzugt ist der vorgenannte Gehäusebereich, der die Radialwellendichtung vorteilhaft umfasst in einem radial inneren Bereich des Fluidreservoirs angeordnet, der im Betrieb der Flüssigkeitsreibungskupplung im wesentlichen kein Öl aufnimmt, da während des Betriebs der Flüssigkeitsreibungskupplung das Öl fliehkraftbedingt nach radial außen verdrängt wird in einen Bereich vor die Ventilöffnung, welcher weiterbildungsgemäß von mindestens einem Bauteil der Primärseite begrenzt ist.
  • Insbesondere um die Flüssigkeitsreibungskupplung in einem Luftstrom eines Kraftfahrzeugkühlers anordnen zu können, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das, beispielsweise spiralförmige, Bimetallteil in einem axialen Endbereich der Antriebswelle oder einer fakultativen Antriebswellenverlängerung angeordnet ist, wobei es bei dieser Ausführungsform besonders zweckmäßig ist, das Bimetallteil über eine bereits erläuterte Verstellachse mit einem Ventilarm zu verbinden und die Verstellachse zumindest abschnittsweise innerhalb der Antriebswellenverlängerung oder Antriebswelle zu führen, wobei die Verstellachse und in der Folge der Ventilarm aktuiert über die Formveränderung des Bimetalls verstellbar sind. Die Verstellbewegung kann je nach Ausführungsgeometrie des Bimetalls eine radiale oder axiale Hubbewegung oder eine Schwenkbewegung sein.
  • Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Flüssigkeitsreibungskupplung neben mindestens einem Scherspalt zur Übertragung eines Schleppdrehmomentes durch Scherung des Fluids Reibscheibenkupplungsmittel umfasst, deren durch Bestromung einer Elektromagnetanordnung verstellbarer Anker von dem Fluid (Scherfluid bzw. Viskoseöl) umströmt ist, wobei der Anker zumindest einen Scherspalt der Flüssig- keitsreibungskupplung begrenzt und bei entsprechender Bestromung (insbesondere maximal oder minimal, je nach Bauweise) der Elektromagnetanordnung die Kupplung durchschalten kann, so dass dann das volle antriebsseitige Drehmoment von der Primärseite auf die Sekundärseite übertragen wird. Anders ausgedrückt liegt der Weiterbildung der Gedanke zugrunde, den vergleichsweise kostengünstigen und Bimetallmechanismus gesteuerten Visko-Drehmomentübertragungsmechanismus in ein Reibscheibenkupplungskonzept zu integrieren, also Reibscheibenkupplungsmittel und Flüssigkeitsreibungskupplungsmittel als Teil einer gemeinsamen Kupplung zu realisieren, wobei der durch Bestromen der bestrombaren Wicklung verstellbare Anker einen Scherspalt der Flüssigkeitsreibungskupplung begrenzt. Dem Anker kommt somit eine Doppelfunktion zu. So kann über diesen bei entsprechender Bestromung der bestrombaren Wicklung durch Reibschluss das volle Drehmoment übertragen werden. Bei nicht-Reibschluss erfolgt die Drehmomentübertragung durch die Scherung des Fluids im Scherspalt. Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Anker primärseitig angeordnet und mittelbar oder unmittelbar drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist und bei Bestromung, insbesondere axial gegen eine sekundärseitige Reibfläche, noch weiter bevorzugt entgegen der Federkraft einer Rückstellfeder verstellbar ist.
  • Bei einer Ausführungsform mit Reibscheibenmechanismus stellt der Viskoteil der Kupplung einen Fail-Safe-Betrieb sicher. D.h. im unbestromten Zustand und bei Defekt der Elektromagnetansteuerung stellt die Kupplung über den bimetallgesteuerten Viskoteil eine erhöhte Lüfterdrahzahl und somit genügend Kühlleistung bereit, um den Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges sicherzustellen.
  • Besonders zweckmäßig ist es, wenn neben einem Scherspalt zwischen einer Reibfläche der Primärseite und einer Reibfläche der Sekundärseite, von denen eine am Anker ausgebildet ist, ein Scherspalt vorgesehen ist, der auf einer von den Reibflächen abgewandten Seite des Ankers angeordnet ist bzw. mit einer von den Reibflächen abgewandten Rückseite des Ankers begrenzt wird. Bevorzugt ist dieser Scherspalt als sogenannter Labyrinthspalt ausgebildet, der erhalten wird, indem der Anker und das gegenüberliegende, vorzugsweise sekundärseitige Bauteil verzahnungsartig ineinandergreifen, insbesondere mit querschnittlich rechteckigen Zähnen. Bei einem Labyrinthscherspalt wechseln sich radiale und axiale Scherspaltabschnitte ab, so dass auf kleinem Raum eine großflächige Scherflächenpaarung realisierbar ist.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
  • Diese zeigen in:
  • 1: eine hälftige, geschnittene Darstellung einer Flüssigkeitsreibungskupplung mit primärseitigem Bimetallverstellmechanismus und Steuerventil zur Beeinflussung des Füllstandes im Scherspalt und
  • 2: eine alternative Ausführungsvariante einer kombinierten Flüssigkeitsreibungs- und Reibscheibenkupplung.
  • In den Figuren sind gleiche Elemente und Elemente mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • In 1 ist die obere Hälfte einer Fluidreibungskupplung (im Folgenden Kupplung 1) in einem Nebenaggregatsstrang eines Kraftfahrzeugs gezeigt. Die Kupplung 1 umfasst eine von einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor angetriebene Antriebswelle 2, mit der eine drehfest mit der Antriebswelle 2 verbundene Primärseite 3 der Kupplung 1 antreibbar ist. Zwischen der Primärseite 3, genauer einem Rotor 4 der Primärseite 3 und einer Sekundärseite 5, die sich in radialer Richtung über ein Wälzlager 6 an der Antriebswelle 2 abstützt ist (zu beiden Seiten des Rotors 4 jeweils) ein als Labyrinthspalt ausgebildeter Scherspalt vorgesehen, in welchem ein Fluid, insbesondere ein Silikonöl geschert wird, so dass in der Folge bei Rotation der Antriebswelle 2 und der Primärseite 3 der Kupplung 1 über die Scherung des Fluids im Spalt 7 die Sekundärseite 5 mitgeschleppt wird. An der Sekundärseite 5 können beispielsweise unmittelbar Lüfterschaufeln vorgesehen werden oder alternativ kann die Sekundärseite 5 ein Riemenrad zum Antrieb eines Riemens umfassen, mit welchem dann ein Nebenaggregat, beispielsweise ein Lüfterrad oder ein Kompressor antreibbar ist.
  • Dem Scherspalt 7 ist ein Fluidreservoir 8 zugeordnet, aus welchem das Fluid bei einem zumindest teilweise geöffneten hydraulischen Steuerventil 9 durch eine Ventilöffnung 10 des Ventils in einen den Scherspalt 7 umfassenden Arbeitsraum 11 strömen kann, in welchem der Rotor 4 in dem Fluid rotiert. Je mehr Fluid im Scherspalt 7 vorhanden ist, desto größer ist das von der Primärseite 3 auf die Sekundärseite 5 übertragene Schleppmoment.
  • Die Ventilöffnung 10 des Steuerventils 9 befindet sich in einem primärseitigen Bauteil 12, welches das Fluidreservoir 8 in einem radial äußeren Bereich 13 begrenzt, in welchem sich während des Betriebs der Kupplung 1 zumindest näherungsweise das gesamte im Fluidreservoir 8 befindliche Fluid (Viskoseöl) befindet, welches fliehkraftbedingt in radialer Richtung nach außen, eben in diesen Bereich 13 hinein verdrängt wird. Alternativ kann die Ventilöffnung auch in einem anderen primärseitigen Bauteil, beispielsweise dem Rotor 4 vorgesehen werden. Der radial äußere Bereich 13 des Fluidreservoirs 8 bildet somit das eigentliche Fluidreservoir 8 wäh- rend des Betriebs der Kupplung 1. Dieser Bereich ist, wie erwähnt, u.a. von dem die Ventilöffnung 10, die sich in axialer Richtung erstreckt, begrenzenden Bauteil 12 begrenzt, sowie aus montagetechnischen Gründen von einer der Ventilöffnung 10 axial gegenüberliegenden Ringscheibe 14, die in einer Ausnehmung eines sekundärseitigen Gehäuseteils 15 relativ zu diesem rotiert.
  • Über eine Rücklaufschikane 16, in die der Scherspalt 7 in einem radial äußeren Bereich mündet, kann überflüssiges Fluid in an sich bekannter Weise zurückströmen, hier über einen Axial- und daran anschließenden Radialkanal in das Fluidreservoir 8, wo das Fluid unmittelbar umgelenkt wird in den radial äußeren Bereich 13, der ausschließlich von primärseitigen Bauteilen begrenzt ist.
  • Zum Betätigen des Steuerventils 9 ist ein Bimetallmechanismus vorgesehen, umfassend ein spiralförmiges Bimetallteil 18 (Bimetallelement), welches sich ebenfalls primärseitig befindet und mittelbar drehfest mit der Antriebswelle 2 verbunden ist. Das Bimetallteil 18 ist einends fixiert an einer Antriebswellenverlängerung 19, die drehfest mit der Antriebswelle 2 verbunden ist und diese in axialer Richtung von ihrem freien Ende her verlängert. In der Antriebswellenverlängerung 19 ist eine mit dem Bimetallteil 18 verbundene Ventilachse 20 zentral aufgenommen, wobei die Ventilachse 20 in einem vorderen Bereich, d.h. im Bereich eines freien Endes der Antriebswellenverlängerung 19 aus dieser herausragt und in diesem Bereich mit dem Bimetallteil 18 verbunden ist. Der gesamte Bimetallmechanismus ist, wie erwähnt, primärseitig angeordnet und kann also mit der Drehzahl der Antriebswelle 2 rotieren, wobei eine gewisse Relativverstellbarkeit des Bimetallmechanismus, insbesondere des Bimetalls 17 und der Ventilachse 20 zu der Antriebswelle 2 gegeben ist, um die Verstellbarkeit bzw. Ansteuerbarkeit des Steuerventils 9 zu gewährleisten.
  • Zu dem zuletzt genannten Zweck ist die Ventilachse 20 in einem Bereich innerhalb der Antriebswellenverlängerung 19 mit einem sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckenden Ventilarm 21 des Bimetallmechanismus 18 verbunden, der mit einem radial äußeren Abschnitt 22 relativ zu der Ventilöffnung 10 verschwenken kann, um somit die Öffnung ganz oder teilweise freizugeben oder vollständig zu verschließen. Zu diesem Zweck durchsetzt der Ventilarm 21 die Antriebswellenverlängerung 19 bzw. einen darin vorgesehenen Schlitz 23 in radialer Richtung in das Fluidreservoir 8 hinein.
  • Bei Erwärmung oder Abkühlung des Bimetallteils 18 verdreht sich dieses in die eine oder andere Umfangsrichtung relativ zur Abtriebswelle 2, wodurch entsprechend die Ventilwelle 20 verdreht wird und in der Folge auch der Ventilarm 21 mit seinem radial äußeren Abschnitt relativ zur Ventilöffnung 10.
  • Zur Gewährleitung der Dichtheit des Fluidreservoirs, insbesondere eines unteren und im Wesentlichen nur im Stillstand der Kupplung 1 mit Fluid gefüllten Bereichs des Fluidreservoirs 8 ist eine Radialwellendichtung 24 vorgesehen, die sich radial zwischen dem Gehäuseteil 25 der Sekundärseite und einem Zylinderabschnitt der Antriebswellenverlängerung 19 befindet.
  • Das Ausführungsbeispiel gemäß 2 entspricht hinsichtlich des Aufbaus und der Anordnung des primärseitigen Steuerventils und des zugehörigen Bimetallmechanismus im Wesentlichen dem Aufbau des Ausführungsbeispiels gemäß 1 und auch sonst entsprechen wesentliche Funktionsprinzipien diesem Ausführungsbeispiel, so dass im Hinblick auf Gemeinsamkeiten auf 1 mit zugehöriger Figurenbeschreibung verwiesen wird.
  • Das Ausführungsbeispiel einer Kupplung gemäß 2 umfasst neben Mitteln zur Übertragung eines Drehmomentes von einer Antriebswelle auf ein Nebenaggregat neben einem Scherspalt zur Übertragung eines Schleppmomentes, d.h. neben Fluidreibungskupplungsmitteln auch Reibscheibenkupplungsmittel, um die Primärseite 3 und die Sekundärseite 5 der Kupplung 1 durchschalten zu können, um in der Folge das volle Antriebsdrehmoment zu übertragen.
  • Zu diesem Zweck ist ein drehfest mit der Antriebswelle 2 verbundener Anker 26 vorgesehen und in einem mit Fluid gefüllten Arbeitsraum 11 aufgenommen, welcher über eine primärseitige Ventilöffnung 10 des primärseitigen Steuerventils 9 mit Fluid aus dem Fluidreservoir 8 versorgbar ist. Zu beiden Axialseiten des Ankers 26 ist ein mit Fluid befüllbarer Scherspalt 7 vorgesehen.
  • Der Anker 26 ist durch Bestromen eines Elektromagneten 27 relativ zu dem die Primärseite 3 und die Sekundärseite 5 rotierbar sind axial verstellbar und zwar entgegen der Federkraft einer scheibenförmigen Rückstellfeder 28, die über eine Mutter 29 gegen den Innenring eines Wälzlagers 30 verspannt ist, über den sich die Sekundärseite an der Antriebswelle abstützt. Durch Bestromen des Elektromagneten 27 kommt eine Reibfläche 31 des Ankers 26 und eine Reibfläche 32 eines sekundärseitigen Polflächenteils 33 in reibschlüssigen Kontakt, so dass das Drehmoment von der Antriebswelle über den primärseitigen Anker 26 auf die Sekundärseite 5 übertragen wird.
  • Bei der gezeigten Ausführungsform der Kupplung 1 handelt es sich um eine Flüssigkeitsreibungskupplung mit intelligent integriertem Reibschlussmechanismus, welcher elektromagnetisch aktuierbar ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Flüssigkeitsreibungskupplung
    2
    Antriebswelle
    3
    Primärseite
    4
    Rotor
    5
    Sekundärseite
    6
    Wälzlager
    7
    Scherspalt(e)
    8
    Fluidreservoir
    9
    Steuerventil
    10
    Ventilöffnung
    11
    Arbeitsraum
    12
    Bauteil
    13
    radial äußerer Bereich des Fluidreservoirs (eigentliches Fluidreservoir im Betrieb)
    14
    Ringscheibe
    15
    Gehäuseteil
    16
    Rücklaufschikane
    17
    Bimetallteil
    18
    Bimetallteil
    19
    Antriebswellenverlängerung
    20
    Ventilachse
    21
    Ventilarm
    22
    Abschnitt
    23
    Schlitz
    24
    Radialwellendichtung
    25
    Gehäuse
    26
    Anker
    27
    Elektromagnet
    28
    Rückstellfeder
    29
    Mutter
    30
    Wälzlager
    31
    Reibfläche
    32
    Reibfläche
    33
    Polflächenteil
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 4305491 [0002]
    • EP 1248007 B1 [0002]
    • DE 69911479 T2 [0002]

Claims (11)

  1. Flüssigkeitsreibungskupplung zum Übertragen eines Antriebsdrehmomentes von einer primärseitigen Antriebswelle (2) auf ein sekundärseitiges Nebenaggregat, insbesondere auf ein Lüfterrad, eines Kraftfahrzeugs, mit einer antriebsseiten Primärseite (3) und einer Sekundärseite (5), wobei zwischen Primärseite (3) und Sekundärseite (5) mindestens ein Scherspalt (7) begrenzt ist, in den ein Fluid, insbesondere ein Silikonöl, aus einem Fluidreservoir (8) durch ein Steuerventil (9) strömen kann, wobei über das Steuerventil (9) der Fluidstand im Scherspalt (7) variierbar ist, und wobei dem Steuerventil (9) ein ein Bimetallteil (17, 18) umfassender Bimetallmechanismus zugeordnet ist, mit dem ein Öffnungsquerschnitt mindestens einer Ventilöffnung (10) des Steuerventils (9) veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet dass mindestens die Ventilöffnung (10) des Steuerventils (9) in der Primärseite (5) vorgesehen ist.
  2. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitsreservoir, zumindest in einem die mindestens eine Ventilöffnung (10) aufweisenden, insbesondere radial äußeren Bereich (13) von mindestens einem Bauelement der Primärseite (5) begrenzt ist.
  3. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bimetallmechanismus an der Primärseite (5) vorgesehen, insbesondere relativ beweglich zu dieser fixiert ist, derart, dass der Bimetallmechanismus mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit der Antriebswelle (2) rotierbar und relativ zu der Antriebswelle, insbesondere rotatorisch oder translatorisch, verstellbar ist.
  4. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem Bimetallteil (17, 18) wirkverbundene Verstellachse (20) des Bimetallmechanismus zum Verstellen eines sich radial erstreckenden Ventilarms (21) zumindest abschnittsweise in der Antriebswelle (2) oder einer Antriebswellenverlängerung (19) angeordnet ist.
  5. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilarm (21) die Antriebswellenverlängerung (19) oder die Antriebswelle (2) oder einen Axialspalt zwischen der Antriebswelle und einer Antriebswellenverlängerung oder einem primärseitigen Aufsatz radial durchsetzt und, insbesondere über einen begrenzten Winkelbereich von weniger als 180°, bevorzugt weniger als 60°, bevorzugt weniger als 20°, insbesondere zwischen 10° und 15° relativ zu der Antriebswellenverlängerung (19) oder der Antriebswelle (2) verschwenkbar ist.
  6. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Übertragung einer rotatorischen oder translatorischen Bimetallbewegung in eine translatorische oder rotatorische Relativbewegung eines Ventilkörpers, insbesondere eines Ventilarms, relativ zu der mindestens einen Ventilöffnung vorgesehen sind.
  7. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärseite (5) gegenüber der Primärseite (3) über eine Radialwellendichtung (24) abgedichtet ist, die sich bevorzugt radial außen an einem Gehäuseteil (15) der Sekundärseite (3) und radial innen an der Primärseite, insbesondere an einer Antriebswellenverlängerung (19), an einem primärseitigen Aufsatz oder an der Antriebswelle (2) abstützt.
  8. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein, bevorzugt spiralförmiges, Bimetallteil (17, 18) des Bimetallmechanismus an einem axialen Ende der Antriebswelle (2) oder am axialen Ende einer drehfest mit der Antriebswelle (2) verbundenen Antriebswellenverlängerung (19) oder an einem primärseitigen Aufsatz angeordnet ist.
  9. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Scherspalt (7) von einem durch Bestromen einer Elektromagnetanordnung verstellbaren Anker (26) begrenzt ist, mit dem ein Reibschluss zwischen Primär- und Sekundärseite (3, 5) zur Übertragung eines maximalen Drehmomentes herstellbar ist.
  10. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (26) in einem über das Steuerventil (9) mit dem Fluidreservoir (8) verbundenen und im Betrieb mit Fluid gefüllten Arbeitsraum angeordnet ist.
  11. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Scherspalt (7) zwischen zwei Reibflächen (32) ausgebildet ist und/oder auf einer von den Reibflächen (32) abgewandten Seite des Ankers (26).
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