DE1601439A1

DE1601439A1 - Kuehlluftgeblaese fuer Getriebe oder Verbrennungskraftmaschinen,insbesondere in Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE1601439A1
Application number: DE19681601439
Authority: DE
Inventors: Seifert Dr-Ing Gerd W
Original assignee: SEIFERT DR ING GERD W
Current assignee: SEIFERT DR ING GERD W
Priority date: 1968-01-05
Filing date: 1968-01-05
Publication date: 1970-07-23
Also published as: CH488101A; FR96210E; BE726437A; US3522795A; NL6900208A

Description

Dr.-Ing. Gerd W. Seifert, Unterschondorf/Ammersee

Kühlluftgeblase für Getriebe oder Verbrennungskraftmaschinen,

insbesondere in Kraftfahrzeugen

Zusatz zu Patent ......... (Patentanmeldung-S 101 874 Ia/46c4)

Gegenstand des Hauptpatentes ist ein Kühlluftgebläse für Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere für Kraftfahf- ' zeuge, mit einer thermostatisch gesteuerten Kupplung und einer dazu parallelen, kraftSchlussig und drehzahlabhängig arbeitenden Leerlauffliehkraftkupplung. Die Verbesserung gemäss der vorliegenden Erfindung befasst sich mit dem Problem, die Leerlaufkupplung wirksamer zu gestalten und gleichzeitig so auszubilden, dass sie insbesondere in axialer Bichtung weniger Bauraum erfordert als die Konstruktion nach dem Hauptpatent. Dieses Ziel wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die die Leerlaufkupplung steuernden Fliehkraftmassen etwa radial

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ausserhalb der die Lüfterwelle tragenden Wälzlager angeordnet ist. Dadurch ist der Abstand der Fliehkraftmassen von der Drehachse vergrössert; für die Unterbringung der Fliehkraftmassen steht mehr Baum zur Verfugung und die Leerlaufkupplung kann für stärkere Leistung berechnet werden und ausgestaltet werden.

Wird gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung auf der Lüfterwelle eine Büchse befestigt, die die Wälzlager umgreift, und deren Mantel die Reibfläche für die Gewichte bildet, die schwenkbar am Boden des Kupplungsgehäuses gelagert sind und in Ruhestellung an der Reibfläche anliegen, dann erhält man eine baulich sehr vorteilhafte Ausführungsform. Die Büchse bedeutet keine wesentlich axiale Vergrösserung des Kühlluftgebläses. Für die Fliehmassen steht mehr Raum in axialer Richtung zur Verfügung.

Ist eine Schmierung der Leerlaufkupplung erwünscht, dann empfiehlt es sich gemäss der weiteren Erfindung, die thermostatisch gesteuerte Kupplung von der Leerlaufkupplung durch eine Scheibe zu trennen, die mit dem Kupplungsgehäuse fest verbunden ist und den Boden einer Büchse bildet, in der die Fliehgewichtmassen der Leerlaufkupplung angeordnet sind. Dabei ist es sehr vorteilhaft, die Lüfterwelle mit einem Flansch zu versehen, dessen zylindrische Aussenflache die Reibfläche für die Fliehgewichte bildet.

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Gemäss einer anderen besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Fliehgewiohte an axial verlaufenden Enden von mit dem Kupplungsgehäuse verbundenen Armen angeordnet, die als Reibkörper ausgebildet sind und sich bei Überschreiten einer Drehzahl in axialer Richtung von einem Beibring abheben, dessen Träger mit der Lüfterwelle fest verbunden ist. Werden die die Fliehgewichte tragenden Arme über eine Springfeder mit dem Kupplungsgehäuse verbunden, dann wird eine Momentschaltung der Leerlaufkupplung erreicht.Dadurch wird die Schlupfzeit der Leerlaufkupplung verringert, wenn sie im Begriffe ist zu öffnen.

Gemäss einem «eiteren besonders wesentlichen Merkmal der Erfindung ist die Leerlaufkupplung als hydraulische Kupplung ausgebildet. Das ermöglicht einen stossfreien Übergang beim Ein- und Auskuppeln. Ferner wird die Kupplung selbsttätig ausgewuchtet.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kupplungsgehäuse mit einem einen Ringraum bildenden, gegebenenfalls durch eine Feder zusätzlich radial nach innen gewölbten elastischen Membran versehen, die Lüfterwelle mit radial in den Ringraum eingreifenden Flügeln od.dgl. ausgerüstet und der Ringraum der-art mit Flüssigkeit gefüllt, dass die hydrodyna-

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mischen Mitnehmer in Ruhestellung oder bei geringer Drehzahl in die Flüssigkeit eintauchen, während bei Überschreiten einer bestimmten Geschwindigkeit die Flüssigkeit unter der Zentrifugalwirkung die Membran entgegen der Federwirkung nach aussen gewölbt wird, so dass die Flügel od.dgl. nicht mehr in den Flüssigkeitsring eintauchen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.

Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise veranschaulicht und zwar zeigen

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Lüfterkupplung mit Selbstverstärkung,

Fig. 2 einen Querschnitt gemäss Linie II—II der Fig. 1,

Fig. 3 einen Axialschnitt durch einen Teil einer Leerlaufkupplung einer anderen Ausführungsf orm,

Fig. 4 einen Teil eines Axialschnittes durch eine Lüfterkupplung einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 5 einen Querschnitt gemäss Linie V-V der Fig. 4,

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Fig. 6 einen Teil eines Axialschnittes durch eine ' hydrodynamische Leerlaufkupplung und

Fig. 7 einen Teil eines Axialschnittes durch eine hydrodynamische Leerlaufkupplung einer anderen Ausführungsform in etwas vergrössertem Maßstab.

Zwischen einem von einem Vabrennungsmotor mittelbar oder unmittelbar angetriebenen Flansch 1 und der Lüfterwelle 2 ei- nes hinter dem Kühler angeordneten Kühlluftgebläses ist eine Leerlaufkupplung vorgesehen. Die Leerlaufkupplung hat Fliehgewichte 3, 3*, die am Kupplungsgehäuse 4 schwenkbar gelagert sind und eine Büchse 5, die mit der Lüfterwelle 2 fest verbunden ist. Die Büchse 5 umgreift mit ihrem Mantel die Wälzlager 12, in denen die Lüfterwelle 2 drehbar gelagert ist. Das Kupplungsgehäuse 4 ist am Antriebsflansch 1 beispielsweise kraftSchlussig durch Federn 6 befestigt, die in Ausnehmungen des Antriebsflansches 1 eingelegt sind und deren federnde Arme 8 um Nocken 9 des Kupplungsgehäuses 4 herumgreifen. Der federnde Arm 8 jeder Feder 6.hat Rasten 10 und 11, die ein Lösen der Verbindung verhindern.

Die Lüfterwelle 2 ist mit einem Flansch 13 versehen, an dem bei 14 der Lüfter 15 angebracht ist. Auf der Lüfterwelle ist ein Steilgewinde 16 vorgesehen, auf dem eine Mutter 17 läuft, die über ein elastisches Glied 18 mit einem Reibkörper 19 verbunden ist.

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Für die Steuerung der thermostatischen Kupplung ist ein Regelorgan 20 aus Bimetall vorgesehen, dessen Gehäuse 21 über Stege 22 mit dem Reibkörper 19 verbunden ist. Die Stege 22 sind durch Ausnehmungen 23 im Lüfterflansch 13 hindurchgeführt.

Die Fliehgewichte 3, 3* sind durch Federn 26, 26^r verbunden, die die Fliehgewichte in Ruhelage gegen den Mantel der Büchse 5 drücken. Dadurch ist die Leerlaufkupplung geschlossen. Erreicht das Kupplungsgehäuse 4 eine bestimmte Drehzahl, dann überwinden die Fliekräfte der Fliehgewichte 3, 3^T die Spannung der Federn 26, 26*, so dass der KraftSchluss zwischen den Fliehgewichten 3, 3^f und dem Mantel 5 aufgehoben wird. Die Fliehgewichte legen sich nunmehr an die innere Seite des Kupplungsgehäuees 4 an. Die Leerlaufkupplung ist geöffnet, ohne die thermostatische Steuerung der Lüfterkupplung irgendwie zu beeinflussen. Die Lufterkupplung wird nur durch das Regelorgan 20 gesteuert, die das Zusammenwirken der Reibkörper 19 mit der Gegenreibfläche 24 am Kupplungsgehäuse 4 bestimmt.

Um eine gleichmässige und abnutzungsfreie Reibung während des Kuppelvorganges bzw. während des Schleifzustandes zu erzielen, kann eine Schmiervorrichtung 27, z.B. ein mit Schmierstoff getränkter Filz, angeordnet sein, der über eine Feder 29,

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die bei 28 am Kupplungsgehäuse 4 befestigt ist, leicht gegen die Büchse 5 angedrückt wird. Die Schmiervorrichtung kann auch in den Fliehgewichten angeordnet sein, so dass sie nur dann wirksam ist, wenn die Leerlaufkupplung geschlossen ist.

Die Fliehgewichte 3 und 3* sind an je einem im Gehäuse gelagerten Bolzen 25 bzw. 25'schwenkbar. Um beim Öffnen der Kupplung ein möglichst gleichmässiges Abheben der Fliehgewichte 3 und 3¹ zu erreichen,, ist das eine Ende der Feder 26 bzw. 26* bei 61 bzw. 63 an den freien "Enden der Gegengewichte angeschlossen, das andere Enae jeder Feder 26 bzw. 26¹ an einer Stelle 62 bzw. 64, die radial ausserhalb aer Bolzen 25 bzw. 25* liegen. Wird unter der Wirkung aer Fliehkräfte eines der beiden Fliei%ewichte zuerst abgehoDen, dann unterstützen beide Feaern 26 uno 26' aas Abheben des anderen Fliehgewichtes.

Bei der iiusführungsforui der Fig. 3 ist die in dieser Figur nicht aargestellte thermostatisch gesteuerte Kupplung von der Leerlaufkupplung durch eine Steibe 4" getrennt, die einen Teil aes Kupplungsgehäuses 4 bildet, das dadurch gevsisserinassen eine Büchse darstellt, in der die Fliehgewichte der Leerlauf kupplung angeordnet sind. Die Lüfterwelle 2 ist lait einem Flansch 30 versehen, dessen Aussenseite eine Reibfläche 31 bildet, au der bei geschlossener Kupplung'die Fliehgewichte 3, 3^! anliegen,

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Fig. 4 und 5 zeigen eine Ausführung der Leerlaufkupplung mit ebenen Reibflächen. Die thermostatisch gesteuerte Lüfterkupplung, z.B. entsprechend Fig. 1, ist mit 32 bezeichnet. Das Kupplungsgehäuse 4 ist mit Armen 33 versehen, deren Enden über einen federnden Teil 34 eines Flansches 35 greifen und so eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Lüfterkupplung und Flansch 35 herstellen. Nasen zu beiden Seiten der Arme 33, hier nicht gezeichnet, verhindern unbeabsichtigtes Lösen dieser Verbindung. Der Flansch 35 ist mit Schrauben 36 am Antriebsflansch 1 befestigt.

Die Lüfterwelle 2 hat einen scheibenförmigen Flansch 37, der als Befestigung für die getriebenen Lagerringe der Lager 12 ausgebildet sein kann und einen Reibring 38 trägt. Am Kupplungsgehäuse 4 ist eine Federscheibe 39 mit radialen Armen 40 angebracht. Die Enden 41 der Arme 40 sind in axialer Richtung umgebogen und tragen Fliehmassen 42. In der gezeichneten Arbeitsstellung, die sich bei einer Drehzahl oberhalb der Öffnungsdrehzahl der Leerlaufkupplung ergibt, liegt die Fliehmasse 42 jedes Armes 40 am zylindrischen Teil des Kupplungsgeradial, mit Nase 43 am ebenen Teil des Kupplungsgehäuses 4 hauses 4/äxial an. Ein Momentschalter, beispielsweise Springfeder 44, bewirkt Aus- und Einschalten der Leerlaufkupplung mit einer wählbaren Hysterese.'

In Ruhestellung, Drehzahl Null bzw. niedriger als die vorgesehene Mitnahmedrehzahl, drücken die Arme 40 der Feder-

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scheibe 39. axial gegen den Reibring 38. Damit wird über Lüfterwelle 2 das Lüfterblatt 15 der thermostatisch gesteuerten Kupplung angetrieben. Die Fliehmassen 42 sind von den Enden 41 der Arme 40 geführt und liegen aussen nicht am Kupplungsgehäuse 4 an. Steigt die Drehzahl, so bewegen sich die Fliehmassen 42 durch die Fliehkräfte nach aussen. Das entstehende Moment aus Fliehkraft und länge des axialen Endes 41 der Federscheibe 39 bewegt die radialen Arme 40 der Federscheibe 39 vom Reibring ' 38 fort, so dass die Leerlaufkupplung geöffnet wird. Der Momentschalter, z.B. Feder 44, steuert die Sehaltpunkte.

Um eine gleichmässige Reibwirkung zu erzielen, kann eine Schmiervorrichtung 45, z.B. ein mit Schmiermittel getränkter Filz, an Federarmen40 angebracht sein.

Um die Fliehmassen 42 zu führen, sind am Kupplungsgehäuse 4 Lappen 46, tyl radial nach innen abgebogen. Dadurch sind Durchlässe gebildet, durch die ein Teil der Fliehmassen 42 radial eindringen kann.

Im oberen Teil der Fig. 5 ist die Fliehmasse 42 in der Stellung gezeichnet, die sie oberhalb der Mitnahmedrehzahl.einnimmt, d.h. sie liegt an der Innenwand des Kupplungsgehäuses 4 an oder greift in den Durchlass ein.

Im unteren Teil der Fig. 5 ist die Fliehmasse 42* in der Stellung gezeichnet, die sie unterhalb der Mitnahmedrehzahl einnimmt, d.h. zwischen Fliehmasse 42^r und Innenwand des Kupplungsgehäuses 4 befindet sich ein Spalt 48.

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Fig. 6 zeigt einen Abschnitt einer Leerlaufkupplung, bei der eine Flüssigkeit als Fliehmasse verwendet wird. Die thermostatisch gesteuerte Lüfterkupplung Jbt hier nicht nochmals gezeichnet. Die Antriebsreibfläche der thermostatisch gesteuerten Lüfterkupplung 24 Ist auch bei dieser Ausführungsform am Kupplungsgehäuse 4 vorgesehen. Die Lüfterwelle 2 trägt den Flansch 37, der in diesem Fall mit Flächen 49, eben oder gekrümmt, ausgerüstet ist. Am Kupplungsgehäuse 4 ist mittels Nieten 50 eine balgförmige Membran 51 befestigt, die in Ruhelage die gezeichnete Form hat, die gegebenenfalls durch eine Feder 52 in ihrer Eigenspannung unterstützt wird. Innerhalb des durch die Membran 51 gebildeten Raumes 53 befindet sich eine Flüssigkeit in solcher Menge, dass sie bei massiger Drehung des Gehäuses 4 einen Flüssigkeitsring bildet, dessen Innendurchmesser H^ ist. Flügel 49 am Flansch 37 tauchen in diesen Flüssigkeitsring ein und nehmen durch den Strömungswiderstand die Lüfterwelle 2 mit, Steigt die Antriebsdrehzahl des Kupplungsgehäuses 4 und damit die Fliehkraft der Fliehmasse, so trweitert sich die balgförmige Membran 51» bis diese entsprechend der gestrichelt gezeichnete Stellung 54 innen am Kupplungsgehäuse 4 anliegt. Damit ist das im Raum 53 befindlich· Flüssigkeitsvolumen ebenfalls weiter nach aussen gewandert, so dass sich ein erweiterter Innendurchmesser des Flüssigkeits-

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ringes R^¹ ergibt. Die Flügel 49 tauchen jetzt nicht mehr in den Flüssigkeitsring ein* so dass die Leerlaufkupplung zwischen Antriebswelle 1 und Lüfterwelle 2 unterbrochen ist. Die Lufterkupplung wird nunmehr ausschliesslich durch die in Fig. nicht gezeichnete thermostatische Kupplungen ihrem Regelorgan aus gesteuert.

Fig. 7 zeigt eine Leerlaufkupplung mit Flüssigkeit als Fliehmasse, bei der die Kupplung ebenfalls auf hydrodynamischem Prinzip beruht. Am Gehäuse 4 ist der Pumpenteil einer hydrodynamischen Kupplung 58 befestigt. Am Flansch 37 der Lüfterwelle 2 ist der Turbinenteil 59 angeordnet. Solange die Drehzahl des Gehäuses 4 niedrig ist, tauchen Pumpen- und Turbinenteil der hydrodynamischen Kupplung in den Flüssigkeitsring am inneren Durchmesser R^ ein. Steigt die Drehzahl, so

werden die Eigenspannungen einer balgförmigen Membran 51., gegebenenfalls unterstützt durch eine Feder 56, durch die Fliehkräfte des Flüssigkeitsringes überwunden und die balgförmige Membran 51 nimmt die gestrichelt gezeichnete Form 60 ein. Dadurch ist das Flüssigkeitsvolumen nach aussen gewandert. Der Flüssigkeitsring hat nun einen Innendurchmesser R^*. Die Kupplung ist jetzt flüssigkeitsfrei und es erfolgt keine Mitnahme mehr über die Leerlaufkupplung. Auch diese Anordnung arbeitet stoßfrei und ohne Unwucht. Durch die Verwendung einer hydrodynamischen Kupplung können auch grössere Momente übertragen werden.

* befestigt bei 55, 009830/0 639 ~¹²~

Ein Deckel 57 dient zur Montage und befestigt die balgförmige Membran 54 an der Seitenfläche des Gehäuses 4.

Im Vorstehenden wurde die Fliehkraftruh£kupplung in Anwendung auf ein Kühlluftgebläse für VerbrennungskrafMaschinen beschrieben. Die Erfindung soll aber nicht auf diese Anwendung beschränkt sein. Die Fliehkraftruhekupplung gemäss der Erfindung ist vielmehr auch getrennt von der thermos ta tischer. Kupplung für alle mehrstufigen Getriebe verwendbar, bei denen eine Stufe drehzahlabhängig gesteuert werden soll. Das gilt beispielsweise für Waschmaschinen, bei denen die Waschtrommel während des Waschganges mit einer niedrigeren Drehzahl läuft als beim Schleudergang.

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Claims

160U39 - · r n - 13 - Patentansprüche:

1. Kühlluftgebläse für Getriebe oder Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, miteiner thermostatisch gesteuerten Kupplung und einer dazu parallelen kraftschlüssig und drehzahlabhängig arbeitenden Leerlauffliehkraftkupplung, nach Patent (Patentanmeldung S 101 874 Ia/

46c4), dadurch gekennzeichnet, dass die die leerlaufkupplung steuernden Fliehkraftmassen radial ausserhalb der die Lüfterwelle (2) tragenden Wälzlager (12) angeordnet sind.

2. Kühlluftgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Lüfterwelle (2) eine Büchse befestigt ist, die die Wälzlager (12) umgreift und deren Mantel (5) die Reibfläche für Fliehgewichte (3, 3¹) bildet, die schwenkbar am Boden des Kupplungsgehäuses (4) gelagert sind und in Ruhestellung an der Reibfläche anliegen(Fig. 1 und 2).

3. Kühlluftgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die thermostatisch gesteuerte Kupplung von der Leerlaufkupplung durch eine Scheibe (4ⁿ) getrennt ist, die mit dem Kupplungsgehäuse (4) fest verbunden ist und den Boden einer Büchse bildet, in der die Fliehgewichtmassen der Leerlaufkupplung angeordnet sind (Fig. 3 bis 7).

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4. Kühlluftgebläse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterwelle (2) mit einem Flansch (30) versehen ist, dessen zylindrische Aussenfläche die Reibfläche (31) für die Fliehgewichte bildet (Fig. 3).

5. Kühlluftgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliehgewichte (42) an axial verlaufenden Enden (41) von mit dem Kupplungsgehäuse (4) verbundenen federnden Armen (40) angeordnet sind, die als Reibkörper ausgebildet sind, die sich bei Überschreiten einer Drehzahl von einem Reibring (38) abheben, dessen träger (37) mit der Lüfterwelle (2) fest verbunden ist (Fig. 4 und 5).

6. Kühlluftgebläse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die die Fliehgewichte (42) tragenden Arme (40) über eine Springfeder (44) mit dem Kupplungsgehäuse (4) verbunden sind (Fig. 4 und 5).

7. Kühlluftgebläse mit drehzahlabhängig arbeitender Leerlauffliehkraftkupplung, insbesondere nach Anspruch 1 oder 3, gekennzeichnet durch die Ausbildung als hydrodynamische Kupplung.

8. Kühlluftgebläse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsgehäuse (4) mit einem einen Ringraum (53) bildenden, gegebenenfalls durch eine Feder (52, 56)

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zusätzlich radial nach innen gewölbten elastischen Membran (51) versehen ist, dass die lüfterwelle (2) mit radial in den Ringraum (53) eingreifenden Flügeln od.dgl. (49; 58, 59) versehen ist und dass der Hingraum (53) derart mit Flüssigkeit gefüllt ist, dass die Flügel (49; 58, 59) in Ruhestellung oder bei ge-r ringer Drehzahl in die Flüssigkeit eintauchen, während bei Überschreiten einer bestimmten Geschwindigkeit die Flüssigkeit unter der Zentrifugalwirkung die Membran (51) entgegen der Federwirkung nach aussen wölbt, so dass die Flügel (49; 58, 59) nicht mehr in den Flüssigkeitsring eintauchen (Fig. 6 und 7).

9. Kühlluftgebläse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet _t dass die Fliehgewichte (3* 3^f) unter dem Einfluss von Federn (26, 26') stehen, die einendig an den freien Enden der Fliehgewichte (3, 3^f) und anderendig an Stellen (62, 64) der Fliehgewichte (3, 3¹) angreifen, die radial ausserhalb .der Schwenkbolzen (25, 25^f) der Fliehgewichte (3, 3*) liegen.

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