DE1476425A1

DE1476425A1 - Hydrodynamic coupling for regulating the speed of a cooling fan, especially in motor vehicle engines

Info

Publication number: DE1476425A1
Application number: DE19671476425
Authority: DE
Inventors: Dalibor Preininger; Ivo Schwaller
Original assignee: Ustav Pro Vyzkum Motorovych Vozidel
Current assignee: Ustav Pro Vyzkum Motorovych Vozidel
Priority date: 1966-04-29
Filing date: 1967-04-21
Publication date: 1970-04-02
Also published as: NL6705820A

Description

Hydrodynamische Kupplung.zur Drehzahlregelung eines Kühlventilators, -insbesondere bei Kraftfahrzeugmotoren Außer den mechanischen und elektromagnetischen Kupplungen sind aus der Praxis sowie aus der Patentliteratur hydrodynami' sc.-ie Kupplungen bekannt, welche eine selbsttätige Drehzahlregelun..., eines Klihlveritilators in Abhängigkeit von der Geschwini di-keit und Temperatur von Brennkraftmaschinen vermitteln. In Kraftfahrzeugen, insbesondere mit luftgekühltem Motor, haben sich die in der Nabe des Ventilators eingebauten hydrod.-,..,naai-Lso,hen Kupplungen ziemlich gut bewährt. Die Änderung der Drehzaht wird bei diesen Kupplungen selbsttätig durch die #)cli'Iii#3,in(lerunt, geregelt, und zwar tentweder in Abhängigkeit von der Temperatur der KUhlluft oder von der Temperatur des Zyllnderizopfes, bzw. des eigenen Zylinders. bekannte hydro.dynamische Kupplungen weiserin jedoch !ii.tf, daß sie mit erzwungener Außenzirkulation der G arbe 1 ten, vicas entweder eine Vergrößerutig, Cler ZI 1- ptunpe zuffi Schinieren des Motors. oder den Einbau einer Hilfspumpe in den offenen KreisuriiIauf bedingt. Dieses System erfordert auch die Zu- und AbfUhrung der Arbeitsflüssigkeit in die bzu. aus der Kupplung durch in der drehenden Welle ausgebohrte Kanäle, was mit -,rc),'3ernAtif,V-1-and für die Abdiahtung der Zu- und Abführung der Flüssiggkeit verbunden ist.Hydrodynamic coupling for regulating the speed of a cooling fan, especially in motor vehicle engines In addition to mechanical and electromagnetic couplings, hydrodynami 'sc.-ie couplings are known from practice and from patent literature, which have an automatic speed control ..., of a Klihlveritilators depending on the speed convey the di-ability and temperature of internal combustion engines. In motor vehicles, in particular with air-cooled engines, the hydrod. With these clutches, the change in speed is automatically controlled by the #) cli'Iii # 3, in (lerunt, either depending on the temperature of the cooling air or the temperature of the cylinder head or its own cylinder. However, known hydro.dynamische couplings weiserin ! ii.tf that they are with forced external circulation of the G arbe 1 th, vicas either an enlarger, Cler ZI 1- ptunpe zuffi hinge the motor. or the installation of an auxiliary pump in the open circuit outlet. This system also requires the supply and discharge of the working fluid in the bzu. from the coupling through channels drilled out in the rotating shaft, which is connected with -, rc), '3ernAtif, V-1-and for the connection of the inlet and outlet of the liquid.

Gegenstand der Erfindung ist eine hydrodynamische Kupplung des Kühlventilators, bei der die genannten Nachteile erstens dadurch beseitigt sind, daß sie mit einem geschlossenen FlüssIgkeitsumlauf arbeitet, welcher direkt In der Kupplungshöhlung untergebracht ist. Damit wird der Kreisumlauf nicht nur verkürzt und vereinfacht, sondern auch die Hilfspumpe eingespart bzw. die Notwendigkeit einer Vergr53erung der Pumpe des Schmlerumlaufes beseitigt.The subject of the invention is a hydrodynamic coupling of the cooling fan, in which the disadvantages mentioned are first eliminated by the fact that they are with a closed fluid circulation, which works directly in the clutch cavity is housed. This not only shortens and simplifies the circulation, but also saved the auxiliary pump or the need for an enlargement the pump of the Schmler circulation eliminated.

Au3er durch den geschlossenen Kreisumlauf ist die erfindungsgemäße Kupplung dadurch gekennzeichnet, daß die Regelimpulse für die Kupplung mittels eines Wärmefühlers gegeben werden, welcher außerhalb der Kupplung in dem durch den Ventilator geförderten Luftstrom ulitertgebracht wird. Lurch diese Anordnung wird eine e.Infache Umstellung des Wärmefühlers und damit auch eine beliebige Wärmeeinstellung erzielt, bei der die .1£r#.upplung ausschaltet.Apart from the closed circuit, the circuit is according to the invention Coupling characterized in that the control pulses for the clutch by means of a Heat sensor are given, which is outside the coupling in which by the fan promoted air stream is brought ulitert. This arrangement makes a simple Adjustment of the heat sensor and thus any heat setting achieved, in which the .1 £ r # .clutch switches off.

Eine beispte#Ls##,geise Ausführung der hydrc,?r##-:"#l-anisclieri K-Upp-Lung gemäß der Erfindung Ist 111 der Zeichnung die einen AchsanschriLt#U- durch die Narbe des 1'-(ihlventilators darstelLt. - Dfie hydrodynamische Kupplung ist im Innern der Nabe des Kühlventilators ausgebildet, welcher aus zwei Teilen 1 und 2 bestleht, die gleichzeitig eine Teilungsebene der Kupplung bilden. Teil 1 lt,-rägt die Schaufeln 3 des Ventilators, und Teil. rc_-" ist mit der Nabe 4 versehen, mittels'weleber der Ventilator U4ber Wälzlager 5 auf der Welle 6 gelagert Ist. Eine ringförmige Kaminer 18 der Kupplung greift symmetrisch in beide Kupplungstelle des Ventilators ein, wobei sein Treibteil als ein frei drehbarer Körper 7 im Teil 'c' ausgebildet ist, dessen 1,lelle 6 fest mit dem Flansch 8 der Motorwelle verbunden ist.An example # Ls ##, geise execution of the hydrc,? R ## -: "# l-anisclieri K-Upp-Lung according to the invention is 111 of the drawing the one axle drive # U- through the scar of the 1 '- (ihlventilators - The hydrodynamic coupling is formed inside the hub of the cooling fan, which consists of two parts 1 and 2, which at the same time form a dividing plane of the coupling. Part 1 , - supports the blades 3 of the fan, and part. rc_- " is provided with the hub 4, the fan is mounted by means of roller bearings 5 on the shaft 6. An annular chamber 18 of the coupling engages symmetrically in both coupling points of the fan, its drive part being a freely rotatable body 7 in part c 'is formed, the 1, lelle 6 is firmly connected to the flange 8 of the motor shaft.

Im Innern des Ventllatorkörper-teil.s 1 befindet sich der Vorratsraum 9, In welchen die Abführkanäle 10 und die ÜberströmkanMe 11 zum Kreisumlauf der Arbeitsflüssigkeit münden. In diesem Raum sind auqerdem die mit einer Feder l_3 abgefederten Ventile 12 untergebracht, welche zum Öffnen der ÜberströmIcanUle 11 dienen. Der Raum 9 Ist mit einem Deckel 14 verschlossen, durch den In der Mitte eine abgedichtete Betätigungsstange 11- durchgefUhi#t Ist.Inside the ventilator body part 1 is the storage space 9, into which the discharge channels 10 and the overflow channels 11 open to the circulation of the working fluid. The valves 12, which are sprung with a spring l_3 and serve to open the overflow canula 11, are also accommodated in this space. The space 9 is closed with a cover 14 through which a sealed actuating rod 11 is carried out in the middle.

Auf der Au3enseite des Deckels 14 befindet sich im Gewindering der '#.-därzmefilliler 17, beispielsweise in Form eines Bimetallbandes, von dem das öffnen und Schlie'?en der ilberströmventile 12 abh'ingt. Der genannte Wärmefühler kann eventuellauch tils eine 131.metallspirale ausgeführt werden, die das Andrehen einer Pla"t-.te bewirkt, welche das iffnen oder Schließen der Überströmkanäle 11 steuert. Es Ist selbstverstUndlich, da"i die hier beispielsweise veranschaul-ichte mechanische Verbindung zwischen den Überströmventilen und dem Wärmefühler durch eine magnetische oder ähnliche Verbindung ersetzt werden kann, ohne daß damit das Wesen der Erfindung irgendwie betroffen-wÜrde.On the outside of the cover 14, in the threaded ring , there is the '#. The named heat sensor can possibly also be designed as a 131st metal spiral, which causes the turning of a plate which controls the opening or closing of the overflow channels 11. It goes without saying that the mechanical connection illustrated here, for example, is used between the overflow valves and the heat sensor can be replaced by a magnetic or similar connection without affecting the essence of the invention in any way.

Die Verbindung des treibenden Teiles 7 und d-es getriebenen Teiles 1 wird während der Drehung durch die Schraubenbewegung der Flüssigkeit in der Ringkammer 18 bewirkt, welche durch die zwei radial beschaufelten Teile gebildet ist. Dies führt dann zwangsläufig zum Schlupf des getriebenen Tel-les-1 gegenUber dem treibenden Teil 7, wobei die Größe des Schlupfes indirekt proportional der FlUssigkeitsmenge in der Ringkammer ist. Die Flüssigkeit wird aus der Ringkammer durch die Fliehkraftwirkung abgeführt und strömt durch die Abführungskanäle 10 in den Vorratsraum 9 ein, welcher In der Nabe des Ventilators in der Nähe der Rotationsachse untergebracht ist.The connection of the driving part 7 and the driven part 1 is effected during the rotation by the screw movement of the liquid in the annular chamber 18 , which is formed by the two radially bladed parts. This then inevitably leads to the slipping of the driven part 1 with respect to the driving part 7, the size of the slippage being indirectly proportional to the amount of liquid in the annular chamber. The liquid is discharged from the annular chamber by the effect of centrifugal force and flows through the discharge channels 10 into the storage space 9 , which is accommodated in the hub of the fan near the axis of rotation.

Das Flüssigkeitsniveau im rotierenden Vorratsraum nimmt dabei eine annähernd walzenförtnige Gestalt ein, wie In der Figur strichliert eingezeichnet ist. Durch die Überströmkanäle 11 wird dann die Flüssigkeit in die Ringkammer zurückgesauZt.The liquid level in the rotating storage space assumes an approximately cylindrical shape, as shown in dashed lines in the figure. The liquid is then sucked back into the annular chamber through the overflow channels 11.

Das Umlaufsystem ist durch zweckmäßig gewählte Widerstände derart eingest.ellt, daß bei einem bestimmten Bereich der Betriebsdrehzahlen eine optimale Füllung der Ringkammer und dadurch auch ein optimaler Schlupf der Kupplung erreicht vierden kann. Das durch die hydrodynamische Kupplung übertragene Drehmoment ist bekannterweise dem Schlupf direkt proportional, während der Wirkunisgriad mit steigendem Schlupf abnimmt. #jUrmeabnahme der Kühlluft, die durch den Ventilator ,3 brömt, bewirkt, die auf die Uberströmventile 12 übertragene DeformatLon des WärmefUhlers 17 das Abschließen dieser Ventile und damit auch die Unterbrechung des 141lüssigkeitsumlaufes. Der (IberwIegende Inhalt der Ringkammer wird infolgedessen,In den Vorratsraum 9 entleert, womit der Schlupf der Kupplung mehrfach vo,rgr#ißert wird und dies die Herabsetzung der Drehzahl des Ventilabors zur Folge hat.The circulating system is adjusted by appropriately selected resistors in such a way that optimal filling of the annular chamber and thus also optimal slip of the clutch can be achieved at a certain range of operating speeds. The torque transmitted by the hydrodynamic clutch is known to be directly proportional to the slip, while the degree of effectiveness decreases with increasing slip. The decrease in the cooling air flowing through the fan 3 causes the deformation of the heat sensor 17 transmitted to the overflow valves 12 to close these valves and thus also to interrupt the circulation of the liquid. As a result, the predominant content of the annular chamber is emptied into the storage space 9 , whereby the slip of the clutch is increased several times and this results in a reduction in the speed of the valve laboratory.

Falls die Temperatur der umliegenden Luft steigt, kommt es zu einer umgekehrten Deformation des WärmefUhlers und durch die Wirkung der Rückfeder 13 zum öffnen der Überströrnkanäle 11 und somit zur Erneuerung des Kreisumlaufes. Die Ringkammer wird dann erneut mit der Flüssigkeit aus dem Vorratsraum 9 gefüllt, so da3 der irlupplungsschlupfsinkt und die Ventilatordrehz-ahl wieder steigt.If the temperature of the surrounding air rises, there is a reverse deformation of the heat sensor and the action of the return spring 13 opens the overflow channels 11 and thus renews the circulation. The annular chamber is then filled again with the liquid from the storage space 9 , so that the oil clutch slip decreases and the fan speed increases again.

Bei der erfindungsgemäßen hydrodynamIschen Kupplung kann in einfacher Weise die Temperatur eingestellt werden, welche die Ausschaltung und wiederholte ginscha.1tung der Kupplung bewirkt. Dies wird durch die gegenseitige Lage des Wärmefühlers 17 und der (11)erstrtimvenbile, be,ispielsweise mittels der Drehung des (Iovi Lnderinges 16 erreicht. Wo 'Wirmeeinstellung, l'rUßt sich, bcs.onders vorteilhaft bei der zum Antrieb des Kühlvent L 1 a Lor.s, f ülr Kraftfahrzetige ausnützen: Infolge der, beträchtlichen Änderungen der Lufttemperatur während der Jahreszeiten kommt es beim flegeln mit der Abnahme des Regel-Impulses jee nach der LuftTtiäi,-tile hinter dem Kühler zur Änderung der geregelten Temperatur der KühlflUssigkeit. Es Ist möglich, diese Änderung teilweise durch Änderung der zur Einschaltung der 'Kupplung nötigen Temperatur nach der Jahreszeit zu kompensieren. Die als Beispiel gegebene Ausführung der Erfindung beschränkt sich nicht auf die Anwendung der Kühlungbei Kraftfahrzeugmotoren, sondern sie kann mit Vorteil zum Beispiel auch bei.KÜhlwagen oder auf einem anderen, ähnlichen Fachgebiet der Kühltechnik Verwendung finden.In the case of the hydrodynamic coupling according to the invention, the temperature which causes the coupling to be switched off and switched on repeatedly can be set in a simple manner. This is achieved by the mutual position of the heat sensor 17 and the (11) first time, for example by turning the (Iovi lndering 16 ). Wherever we are, it is particularly advantageous in the case of the for driving the Kühlvent L 1 a Lor.s, OCL f Take advantage of the motor vehicle: As a result of the considerable changes in the air temperature during the seasons of the year, the regulated temperature of the coolant changes with the decrease in the control impulse after the radiator. It is possible to partially compensate for this change by changing the temperature required to activate the clutch according to the season. The embodiment of the invention given as an example is not limited to the use of cooling in motor vehicle engines, but can also be used with advantage, for example, in refrigerated trucks or in another, similar field of refrigeration technology.

Claims

Claims --------------- 1. Hydrodynamic, clutch for speed control of a KIU-llventilators, especially in motor vehicle engines, which is housed in the hub of the cooling fan and in which the control of the transmitted torque of the quantity of working fluid depends in an annular chamber, d a d u rch g e k ennzei c HNET that the working fluid such circulates in a closed circuit, that the material displaced by centrifugal force from the annular chamber (18 liquid through discharge channels (10) in the hub (4) of the fan flows into a storage space (9) , which is arranged in the hub of the fan near its axis of rotation (6) , and returns through overflow channels (11) into the annular chamber (18) , the regulation pulses by means of a heat sensor (17) be controlled, which affects the working slip of a driving part (7) and a driven part (1) and is housed on the outside of the fan hub in the cooling air flow.

2. Coupling according to claim 1, characterized in that the overflow of the liquid from the storage space (9) into the annular chamber (18) is controlled by overflow valve (12) which is housed in the interior of the storage space (9) and with the a: uf the Outer side of the fan hub attached and connected with respect to length, shape and volume with the temperature variable heat sensor (17) by means of an actuating pin (15) tightly passed through a cover (14) of the space (9) . 3. Coupling according to claims 1 and 2, characterized in that the adjustment of the heat sensor (27) relative to the overflow channels (11) by turning a threaded ring (16) in the cover (14) is achieved.