-
Thermostatisch gesteuerte Sicherheitskupplung Die Erfindung betrifft
eine Sicherheitskupplung zum selbsttätigen In- und Außerbetriebsetzen eines Maschinenteiles,
insbesondere eines Luftventilators, mit einem an dem getriebenen Teil angeordneten
temperaturabhängigen Schaltelement, das nur zu Beginn des Schaltvorganges in radialer
Richtung wirkt.
-
Es ist bereits eine therinostatisch gesteuerte Sicherheitskupplung
zum selbsttätigen In- und Außerbetriebsetzen eines Luftventilators bekannt, bei
der an dem getriebenen Teil ein spiralförmiges Bimetallelement angeordnet ist, das
zu Beginn des Schaltvorganges in radialer Richtung wirkt und eine koaxial zu der
Welle des getriebenen Teiles angeordnete Schraubrauffe verdreht, so daß die beiden
Hälften einer Scheibenkupplung miteinander in Eingriff geraten. Da die von dem Bimetallelement
herrührende Stellkraft allein nicht ausreicht, um den erforderlichen Kupplungsdruck
zu erzielen, ist noch eine Hilfseinrichtung vorgesehen, die nach der durch das Bimetallelement
verursachten Drehung der Schraubmuffe dieser noch eine zusätzliche Drehung erteilt,
so daß die beiden Kupplungshälften in ausreichendem Maß gegeneinandergedrückt werden.
Diese bekannte Anordnung ist aber insofern nachteilig, als die radial wirkende Stellkraft
des Bimetallelementes in eine Axialktaft zur Betätigung der Scheibenkupplung umgesetzt
werden muß. Ferner ist der Bauaufwand zur Herstellung der Schraubenrauffe und der
Hilfseinrichtung erheblich.
-
Ferner ist es bei einer Kupplung für den gleichen Verwendungszweck
bekannt, an Stelle des Bimetallelementes eine temperaturabhängige Meßdose vorzusehen,
deren Längenänderung mittels eines Stößels, der in der durchbohrten Kupplungswelle
angeordnet ist, in axialer Richtung auf die eine Kupplungshälfte übertragen wird,
so daß der Luftventilator in Betrieb gesetzt wird, wenn die Dose eine ausreichende
Stellkraft vermittelt. Eine zusätzliche Einrichtung zur Verstärkun 'g
des Kupplungsdruckes ist dabei nicht vorgesehen.
-
Ferner ist eine Sicherheitskapplung bekannt, bei der der Reibbelagträger
elastisch und zylindrisch ausgebildet und am getriebenen Teil der Kupplung angeordnet
ist, wobei der Reibbelagträger mittels einer Spiralfeder derart gegen die andere
Kupplungshälfte angedrückt wird, daß ein konstantes Drehmoment von der Kupplung
übertragen wird. Bei einem höheren Drehmoment reicht die von der Spiralfeder ausgeübte
Kraft nicht mehr aus, und die Kupplung rutscht durch. Ein selbsttätiges In- und
Außerbetriebsetzen des getriebenen Teiles mittels eines temperaturabhängigen Schaltelementes
ist aber bei dieser Kupplung nicht vorgesehen. Auch ist es bei einer zylindrisch
angeordneten Kupplung bekannt, am Außenumfang des treibenden Teiles der Kupplung
das eine Ende einer Feder mit mehreren Windungen zu befestigen, deren anderes Ende
frei ist, so daß sich die Feder unter der Wirkung der Zentrifugalkraft aufweitet
und sich an die getriebene Kupplungshälfte anlegt. Dabei ist jedoch das übertragene
Drehmoment von der Drehzahl des treibenden Teiles abhängig. Außerdem ist die Kupplung
nicht von einem temperaturabhängigen Schaltelement gesteuert.
-
Ferner ist es bei einer Kupplung mit einem spreizbaren Bremsring bekannt,
einen Spreizhebel vorzusehen, der mittels einer längsverschieblichen Schaltmuffe
verschwenkt wird, wodurch ferner der Bremsring aufgespreizt und damit in Eingriff
mit der anderen Kupplungshälfte gebracht wird.
-
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist nun darin zu sehen,
eine von einem temperaturabhängigen Schaltelement gesteuerte Sicherheitskupplung
derart auszubilden, daß einerseits die übertragung der Stellkraft von dem temperaturabhängigen
Schaltelement auf den getriebenen Kupplungsteil mit möglichst geringem Bauaufwand
erfolgt und andererseits die Zusatzeinrichtung zur Verstärkung des Kupplungsdruckes
in Wegfall gerät.
-
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe bei einer Sicherheitskupplung der
eingangs genannten Art durch die Kombination folgender an sich bekannter Maßnahmen
gelöst, nämlich daß der Reibbelagträger elastisch und zylindrisch ausgebildet ist,
daß das Schaltelement als Hebel ausgebildet ist, der etwa im Mittelpunkt des getriebenen
Kupplungsteiles
schwenkbar gelagert ist, daß als Zwischenglied zwischen
dem Schaltelement und dem Temperaturmeßorgan ein S chaltstift vorgesehen
ist und daß die Kupplung der beiden zu verbindenden Maschinenteile durch Zentrifugalkraft
erfolgt. Bringt nun das temperaturabhängigp Schaltelement am getriebenen Teil den
Reibbelagträger in eine Berührung mit dem treibenden Kupplungsteil, so wird der
getriebene Teil mitgenommen und beschleunigt, so daß infolge der elastischen und
zylindrischen Ausbildung des Reibbelagträgers dieser durch die Zentrifugalkraft
mit dem treibenden Kupplungsteil gekuppelt wird. Durch die Anordnung des Schaltelementes
und des elastischen und zylindrischen Reibbelagträgers an dem getriebenen Teil ist
das Ein- und Ausrücken der Kupplung stets von der Temperatur abhängig, wogegen die
Drehzahl des treibenden Teiles keinen Einfluß auf die Kupplungseigenschaften ausübt.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an Hand der
Zeichnung näher erläutert.
-
F i g. 1 zeigt eine Darstellung im Schnitt nach der Linie
1-1 der F i g. 2; F i g. 2 zeigt eine Ansicht des rechten Endes
der Vorrichtung nach der F i g. 1;
F i g. 3 zeigt einen Schnitt nach
der Linie 3-3 der Fig. 1;
F i g. 4 zeigt einen Schnitt
nach der Linie 4-4 der F i g. 3;
F i g. 5 zeigt das Temperaturmeßorgan
teilweise im Schnitt nach der Linie 5-5 der F i g. 2, und F i
g. 6 zeigt einen Schnitt nach der Linie 6-6 der F i g. 2.
-
Die in der F i g. 1 dargestellte Vorrichtung besteht im allgemeinen
aus einem treibenden Kupplungsteil 10, einem getriebenen Kupplungsteil, dem
Gebläseträger 12, auf welchem der Gebläsesatz 14 angeordnet ist, einem Kupplungselement
16 in Form eines ringförmigen Reibungsbandes und einer Betätigungsvorrichtung
18 zur Betätigung des Reibungsbandes, um den treibenden mit dem getriebenen
Kupplungsteil zu verbinden.
-
Der treibende Kupplungsteil 10, welcher z. B. ein Aluminiumgußteil
sein kann, hat an seinem einen Ende einen ringförmigen Flansch 20, der mit einer
ringförmigen Platte 22 verbunden ist. Diese ringförmige Platte 22 ist an der Welle
26 einer nicht dargestellten Wasserpumpe fest angeordnet, die über eine Riemenscheibe
30 angetrieben wird.
-
An seinem anderen Ende ist der treibende Kupplungsteil 10 mit
einer Nabe oder Trommel 34 versehen, die innen mit einem Trommelfutter
38 ausgekleidet ist. Die innere Umfangsfläche 40 des Trommelfutters hat die
Eigenschaft einer Kupplungsfläche. In dem treibenden Kupplungsteil 10 ist
ferner eine mittlere Bohrung 42 zur Aufnahme einer Antriebswelle 44 mit Paßsitz
vorgesehen.
-
Der getriebene Kupplungsteil 12 besteht aus einem Tragkreuz 46 aus
Aluminiumguß. An dem Tragkreuz 46 ist der Gebläsesatz 14 befestigt. Das Tragkreuz
46 ist auf der Antriebswelle 44 mit Hilfe einer doppelten Reihe von Lagern
50 gelagert.
-
Das Kupplungselement 16 besteht aus einem elastischen Metallband
56 als Reibbelagträger, auf dessen Außenumfang ein aus Reibungsmaterial
58
bestehendes Band befestigt ist. Ein radial nach innen gebogener Abschnitt
60 an dem einen Ende des Metallbandes 56 wird in einen radial verlaufenden
Schlitz 61 des Tragkreuzes 46 eingesetzt. An dem anderen losen Ende
62 des Reibungsbandes 16 ist ein Gewicht 63 mit Klemmitteln
64 befestigt# die einen Teil des Metallbandes 56 bilden.
-
DieBetätigungsvorrichtung18,welchedenEingriff des Kupplungselementes16
mit'Bezug auf den treibenden Küpplungsteil 10 steuert, besteht aus einem
sich in.radialer Richtung erstreckenden Hebel 65, der in der Mitte einer
Platte 66 drehbar befestigt ist. Die ' Platte 66 ist wiederum
an dem Tragkreuz 46 fest angeordnet. Die Betätigungsvorrichtung umfaßt außezdem
ein Temperaturmeßorgan 68 und eine Feder 86, die beide auf der Platte
66 angeordnet sind, so daß sie den Hebel 65 in entgegengesetzten Umfangsrichtungen
drehen können. Die Drehachse des Hebels 65 liegt konzentrisch zu den Achsen
des treibenden und des angetriebenen Kupplungsteils. Auf dem äußeren Ende des Hebels
65 ist ein axial verlaufender Lappen 72 gebildet, der mit dem losen
Ende 62 des Kupplungselementes 16 verbunden ist, indem er von einer
in dem Gewicht 63 gebildeten Ausnehmung 74 aufgenommen wird.
-
Auf dem Hebel 65 sind außerdem axial verlaufende Vorsprünge
76 und 78 gebildet, die sich in entgegengesetzter Richtung von dem
Lappen 72 forterstrecken. Wie es aus der F i g. 2 ersichtlich ist,
sind die Vorsprünge 76 und 78 jeweils radial von der drehbaren Lagerung
des Hebels auf Abstand gehalten.
-
Das Schaltelement 68 besteht aus einem Stift oder Kolben
80, der durch die Ausdehnung eines temperaturempfindlichen Materials innerhalb
des druckdichten Körpers 82 nach außen bewegt wird. Der Körper
82 ist durch einen Bügel 84, der durch eine Ausstanzung von der Platte
66 gemäß der F i g. 5 gebildet sein kann, auf der Platte
66 angeordnet.
-
Die Druckfeder 86 ist zwischen einem axial verlaufenden Vorsprung
88, der Platte 66 und dem auf dem Hebel 65 gebildeten Vorsprung
78 angeordnet.
-
Der Gebläsesatz 14 hat einen Flanschteil 90 mit einem zur Aufnahme
des Lappens 72 kreisförmig verlaufenden Schlitz 94, der sich über einen Bogen
von etwa 301 erstreckt, damit ein angemessenes Spiel vorhanden ist.
-
Der treibende Kupplungsteil 10 ist ständig zusammen mit der
Wasserpumpenwelle von der Riemenscheibe 30 angetrieben. Dabei kann eine gewisse
Drehung des angetriebenen Kupplungsteils 12 und des darauf angeordneten Gebläsesatzes
14 infolge der Reibung in dem Lager 50 stattfinden. Es ist aber zu beachten,
daß bei ausgerückter Kupplung kein Drehmoment auf den Ventilator übertragen wird.
-
Unter der Annahme, daß die Vorrichtung unmittelbar hinter dem Kühler
98 eines Kraftfahrzeuges gemäß F i g. 1 angeordnet ist, nimmt die
Temperatur in der Umgebung dieser Vorrichtung mit einem Anstieg der Motortemperatur
zu. Einerseits soll die Motortemperatur nicht über einen bestimmten oberen Bereich
hinaus ansteigen, während andererseits zwecks hoher Motorleistung die Motortemperatur
und die Temperatur der den Motor umgebenden Luft oberhalb einer bestimmten unteren
Grenze gehalten werden soll. Infolgedessen ist der Ventilator zunächst ausgekuppelt.
-
Wenn die Motortemperatur während des Betriebes auf einen bestimmten,
festgesetzten Wert ansteigt, dann dehnt sich das ausdehnbare Material in dem Temperaturmeßorgan
68 aus und drückt den Kolben 80 gemäß F i g. 2 gegen den Vorsprung
76 auf den Hebel 65. Hierdurch dreht sich der Hebel 65 im.
Uhrzeigersinn.
Diese Bewegung des Hebels 65 und des Lappens 72 im Uhrzeigersinn bewegt
das lose Ende 42 des Kupplungselementes 16 in gleicher Richtung und dehnt
dadurch das gesamte Kupplungselement 16 in radialer Richtung aus, bis das
Reibungsband 58 in eine Anfangsberührung mit der auf dem Innenumfang des
Trommelfutters 38 gebildeten Kupplungsfläche 40 gelangt und dann den angetriebenen
Kupplungsteil 12 dreht. Bei einer Zunahme des Reibungseingriffes nimmt die Drehzahl
des angetriebenen Körpers zu und übt auf das Kupplungselement 16 eine ständig
zunehmende Zentrifugalkraft aus. Schließlich bewirkt diese Wechselwirkung einen
vollkommenen Eingriff zwischen dem Kupplungselement 16 und der Kupplungsfläche
40, so daß der angetriebene Kupplungsteil 12 und der daran befestigte Gebläsesatz
14 mit derselben Drehzahl gedreht werden wie der treibende Kupplungsteil
10. Die von dem an dem losen Ende 62 befestigten Gewicht
63 ausgeübte Zentrifugalkraft unterstützt den schnellen Eingriff des Reibungsbandes
auf die Kupplungsfläche 40. Dabei drückt die Bewegung des Hebels 65 im Uhrzeigersinn
die Feder 86 zusammen.
-
Bei der Abkühlung der Luft durch das umlaufende Gebläse zieht sich
das ausdehnbare Material in der temperaturempfindlichen Einheit 68
zusammen und gestattet somit der zusammengedrückten Feder 86,
sich
wieder auszudehnen und dadurch den Hebel 65
mit Bezug auf die Platte
66 entgegen dem Uhrzeigersinn zu bewegen. Dieses auf dem Hebel
65 entgegen dem Uhrzeigersinn ausgeübte Drehmoment will das lose Ende
62 des Kupplungselementes 16 aus seinem Eingriff mit der Kupplungsfläche
40 lösen. Dieses Drehmoment baut sich allmählich auf, während sich das thermisch
ausdehnbare Material in der Einheit 68
zusammenzieht, und leistet dem nach
der Darstellung in der F i g. 2 entgegen dem Uhrzeigersinn bewegten Kolben
80 einen geringeren Widerstand. Während der Bewegung des Hebels
65 im Uhrzeigersinn wird eine recht erhebliche Energiemenge in der Feder
86 gespeichert, die bei der Auskupplung frei wird, nachdem die Entkupplungstätigkeit
durch die Abkühlung der Luft um die Einheit herum eingesetzt hat. Die Auskupplung
erfolgt ohne nennenswerten Schlupf.