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"Lüfter mit einer Flüssigkeitskuppiung11 Die Erfindung - betrif
f't einen-- LUt#,erx insbesondere fÜr Kühlanlagen bei Verbrennungskrafträaschinen
vorzugsweise für Fahrzeuge, mit einer-Flüssigkeitskupplung, bei der ein Kupplungsgehäuse
und eine-darin ro-tierende Kupplung.- oderAntriebsscheibe die Kupplung bilden und
das Drehmoment durch-eine-Flüspigkeit übertragen-wird-,-mit einer Trennscheibe zw.ischen
Arbeits.raum und Vorratsraum,. die-mit Öffnungen für den FlüssigkeitsdurchtrItt
v er s eh en, i a t Bei Verbrennungskraftmaschinen,-bestel-it die Notwendigkeit,
die Lüfterleistung den jeweiligen Betr:Lebsbed-ingungen anzupassen.- Die KÜhlleist-ung
des KUhlaggregales. muß, insbesondere bei Fahrzeugen auch für die ungünstigen, Betriebisvdrhältnisse
ausreichend bemessen sein. Für normale Betriebs2ustände Ist j e-dolch, -diese:
Leistung -im- allgemeinen, zu groß und muß daher, um Unterkühlungen des MotOrs
zu vermeiden,' geregelt werden. Dazu Ist es bekannt-" den LUf ter. durch; eine Schaltkupplung
je nach Bedar-f ein- und auszuschalten. liierbei ist das
schlagartige
Zuschalten des Lüfters ein wesentlicher Nachteil, da triebs eine erhebliche Stoßbelastung
aller Lüfteran.-#-,-elemente, auftritt, die sich negativ auf die Lebensdauer des
Keilriemens, der Triebscheiben$ der Wasserpumpenwelle und derglw bemerkbar machen.
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Es ist auch bekannt, zum Konstanthalten der Motortemperatur einen
Ili--rmostaten zu verwenden, -der in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur ein
in der KUhlwasserIeitung liegendes By-pass-Ventil steuert. Bei starr angetriebenen
Lüfter tritt hierbeiein unnö . tig# hoher Leistungsverbrauch auf. Aus diesen
Gründen-u#ird angestrebt, den Lüfter unabhängig von der Moto-rdrehzahl hur mit der
Drehzahl anzutreiben, wie es die Kühlung der Verbrennungskraftmaschine momentan
-erfordert. Dazu ist es bereits bekannt,' den Lüfter von der Verbrennungskräftmaschine
über eine StröMungskupplung mit regelbarer Flüssigkeitsf Ilung anz utreiben-. Durch
Veränderung, des Füllungsgrades dieser Kupplung,kann die Drehzahl des Lüfers stufenlos
von-Null bis zur vollen Drehzahl verändert und den jeweiligen Betriebsbedingungen
an-* gepaßt werden. Bei einer bekannten Kupplung dieser Art mit umlaufendem Behälter
ist ein Schöpfrohr vorgesehen, welches die Füllung, der Kupplungregelt.., Bei einer
anderen bekannten Flüssigkeitskupplung, bei der- ein teilweise mit Flüssigkeit gefülltes
Kupplungsgehäuse die eine Kuplb.lungshälfte und eine in dem Gehäu'se ro-tierende
Kupplungsscheibe die andere Kupplüngshälfte bildet, ist im-Gehäuse eine Trennwand
eingespannt, die eine die Kupplungsscheibe enthaltende Kupplungskammer von einer
Kühlkammer trennt, wobei zum Regeln der Durchflußmenge der FlUssigkeit ein verstellbarer
Ventilteller vorgesehen ist. Durch-den
Ventilteller-##,Fird An-
Abhängigkeit.vOn diar-Kühllüfttemperatur die umlaufende Ö1menge zill:Lschen' dem
Arbeitsraum und dem Vorratsraum mehr oder weniger gedrosselt. Di.ese-bekannte Kupplung'mit
Ventil ist für wassergekühlte Verbrennungskraftmaschinen durchaus zweckmässig. Für
luftgekühlte VerbrennungskraftmaschInen weist sie jedoch wensentliche Nach.liGeile
au f, z.B. eine züi große Trägheit. Darüberhinaus ist eine relativ hohe Mindestdrehzahl
erforderlich, damit eine entsprechende Regelung-überhaupt eins-etzen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde.. einen Lüfter mit Lüfterkupplung
derart auszubilden, daß:er besser als die-bekannten Lüfterkupplungen den Erfordernissen
der-Praxis, insbesosndere bei luftgekühlten Verbrennungskraftmaschinengerecht wird.
Die Regelung.soll auch bei kleinen-Mindest.drehzahlen-vol,1 wirksam sein, der Aufbau
einfach und,eine Regelung über,den gesamten Drehzahlbereich sicherstellen.
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Zur L;,*,sung dieser Aufgabe-wird nach der Erfindung vorgeschlagen,
bei einem Lüfter, insbesondere für Kühlanlagen bei Verbrennungskraftmaschinen, vorzugsweise
von Kraftfahrzeugen, mit einer.Flüssigkeits-.kupplung, bei der- Kupplungsgehäuse
und eine darin ro-.tierende Kup plungsseheibe die Kupplung bilden und das Drehm.oM-ent
durch eine Flüssigkeit Übertragen wird, mit einer Trennscheibe zwischbn Ar beitsraum
und Vorratsraum, die mit Öffnungen für-den.Flüssigkeitsdurchtritt versehen ist,
erf indungsgemäß ein-im Vorratsraum redial verßchiebbares SchÖpfrohr und-ein mit
dem SchöXpf'rO-hr.-.axial durch bzw. Füllrohr die Trennwand verbundenes Auslaufrohr/im
Arbeitsraum anzuordnen.
Dadurch wird erreicht, daß mit einem an
sich bekannten Schöpfrähr der Flüssigkeitstilm bei Zuschaltung der Kupplung vom
Vorratsraum in den Arbeitsraum befördert wird. Soll die Kupplung abgeschaltet werden,
so wird das Schöpfrohr verschoben.,.so daß sich das Flüssigkeitsniveau zwischen
Arbeits- und Vorratsraum über eine Bohrung in der Zwischenscheibe ausgleichen kann,
und somit die beaufschlagte Arbeitsfläche soweit reduziert wird, daß der auf dem
Sekundärteil der Kupplung sitzende Lüfter mit eine.irgeringen Drehzahl weiterläu-f#t.
-Zur Verschiebung des Schöpfröhres dient nach einem weiteren Merkmal der Erfindung
eine wel im wesentlichen axial angeordnete Regelstange, zu deren Betätigung ein
von der Temperatur-des Kühlmittels oder der Verbrennungskraftmasähine abhängiges
Stellglied vorgesehen ist.
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Das St.ellg'lied kann dabei durch an sich bekannte Dehnstoffelemente,
Magnete, Bimetallfühler, Kapillären bder dgl. gebildet sein.
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Der Erfindungsgedanke läßt sich auf verschiedene Arten realisieren.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung, die eine Durchlaufregelung vorsieht, ist
vorteilhafterweise die Trennscheibe zwischen Arbeits-und Vorratsraum im zentralen
Bereich in Bezug auf den Arbeitsraum konkav ausgebildet. Diese Trennscheibe weist
vorteilhafterweise an
| äußeren |
| oderin der--Nähe des ]#.-'V-#-iU-mfanges Rücklaufbohrungen
auf.-Eine be- |
sonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn nach einem weiteren Merkmal
der Erfindung, das Schöpfrohr und der Auslauf in
- 0
zwei-um
90 gegeneinander
versetzten-Ebenen angeordnet sind. Die Regelung des Sehöpfrohres: läßt sich vorteilhaft
dann erreichen, wenn die Achse des Schöpfrohres senkrecht zur Achse des Lüfters
liegt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der-Erfindung liegt
der Auslauf in einer Axialebene bzw. einer dazu parallelen Ebene.
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Bei einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung wird eine Niveäuregelung"erreicht.-Dazu
wird, gemäß,einer Weiterbildung der Erfindung, der Vorratsraum durch eine zusäUiche
Trennwand in eine!!i Niveau- und einen eigentlichen Vorratsraum unterteilt.. und
das Schöpfrohr ist --dabei -im Vorratsraung,# -der- Auslaß im Niveauraum angeordnet.
Bei dieser Ausführungsform der,Erfindung wird, je nach-dem, ob eine
Ab- oder Zuschaltung der Kupplung erforderlich ist, die Arbeitsflüssigkeit
vom Niveauraum in den Vorratsraum oder umgekehrt, mittels eines an sich bekanntenSchöpfrohres-gefö
rdert.
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Für den weiteren Kreislauf der Kupplungsflüssigkeit sind,-na-ch einem
weiteren Merkmal der Erfindung, in der Trennwand zwise I hen Niveauraum und Arbeitsraum,
an deren äußeren Umfang bzw. in der-,.,Nähe desselben Niveauausgleichs--Böhrungen
vorgesehen.
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Um ein sicheres Zuschalten der Kupplung, beispielsweise nach -längerem
Lebriauf zu gewährleisten, au eh dann, wenn die Schöpfrohr-Auslaßrohr-Anordnung
im Abschaltbetrieb die Flüssigkeit vorzugsweise Vom Niverauraum in den Vorratsraum
fördert,-ist nach'einer Weiterbildung der Erfindung, der dem Vorratsraum zugeordnete
Gehäusededkel im Umfangsbereich in Bezug auf den Vorratsraum konvexausg
. ebIld - et, derart, daß där Durchmesser des Vo-rratsr"aumes kleiner
ist als der Durchmesser des Niveanaumes. Wenn, nach einem weiteren Merkmal, die
Trennscheibe zwischen Niveauraum und Vorratsraum in ihrem Randbereich
Durchflußäffnungen
aufweist, dann wird sichergestellt, daß im Niveauraum auf jeden Fall eine Mindeitmenge
von Flüssigkeit vorhanden ist, so daß ein.Leerschöpfen des.Niveauraumes nicht eintreten
kann.
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In vorteilhafter Weise werden die Durchflußöffnungen derart bemessen,
daß ihre Durchflußkapazität kleiner ist als die Schöpfrohrkapazität. Dadui#ch wird
vermieden, daß hei Abschaltung der Kupplung der Abfluß der Flüssigkeit vom Vorratsraum
in den Niveauraum durch die Ausgleichsbohrungen schneller erfolgt, als die Abschöpfung
durch das Schöpfrohr..
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Bei einer besonders zweckmässigen Ausführungsform des erläuterten
Ausführungsbeispieles liegen Schöpfrohr und Auslaß in einer gemeinsamen Ebene. Dabei
ist zweckmässig die radiale Länge des Schbpfrohres in Bezug auf -die Regelstange
kleiner als die radiale Länge des Aus-' lasses.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sowie deren Vorteile
werden anhand der Zeichnungen näher erläutert, die verschiedene Ausführungsbeispiele
ohne einschränkende Bedeutung darstellen. Dabei zeigt Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel
in Seitenansicht, teilweise geschnitten, Fig. 2 einen Querschnitt der Anordnung
nach Fig. 1,
Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung in
Seitenansicht, teilweise geschnitten,' Fig. 4a einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel
nach Fig. 3 in der Abschaltstellung, 1
Fi Fig. ltb einen Schnitt, entsprechend
4a in Einschalt-
Auf einErAntriebswelle 1 ist in.an sich
bekannter Weise über Kugellager-2 und :5 ein Kupplungskörper 4 miV-daran befestigten
Flügeln 5
angeordnet. Auf der Antriebswelle-l-ist-ferner-eine.Primärscheibe
bzw, Antriebsseheibe 6 befestigt.-Der#durch,den Kupplungskörper 4 im Bereich
der Antriebsseheibe 6-gebildete Kupplungsraum 7.wird durch einen Deckel
8 mit Kühlripperi 9 veräch I lossen. Der-Dee,kel-,8-ist-dabei
mittels Schrauben-10 mit dem-Kupplungskörper 4 verbunden-.-Der Kupplungsraum wird
durch eine Zwischenscheibe 11 in einen Arbeitsraum 12 und einerr-Vorratsraum
13 unterteilt" Die Zwilschenscheibe 11
weist am Umfangsrand Rücklaufbohrungen
14 auf. Zwischen- Kupplungskörper 4 und Deckel 8,ist an sich bekannter Weise eine
Dichtung 15
eingelegt.-Der Deckel 8 weist im mittleren Bereich
16 eine-Öffnung 17 auf, in der eine Regelstange 18 verschiebbar
gelagert ist., Mit der Regel--stange.18 verbunden ist ein Schöpfrohr 19-,-we.le-hes-
über eine axiale -Leitung 20 -mit einem Auslaä 21, in Verbindung steht-. Die --Antri:ebsscheibe
6 wird von der Antriebz-welle#.1'-eon,-der Verbrennungskraftmaschine direkt
oder Uber-entsprechende. d-bertragungsmittel angetrieben..Durch-eine Flüssigkeit
22-im Arb-eitsraum erfolgt eine Mit-nahme des auf der Antrl-ebs.we'lle--1 drehbargelagerten
Gehäuses 4 mit-Deela 8 und befestigtenLüfterflügeln 5e Je näch-der Menge
der Flüssigkeit 22 im Ar'#aeitsraum-12. läßt-sich-ein beliebiges Verhältnis Zwis#-Oben,
Antriebsdrehzahl und-lUfterdrehzahl einstellen. Die. Regelung der Flüssigkeitsfüllung
erfölgt--ärfindungsgemäß durch das verschiebbare Schöpfrohr Igb
In
Fig. 2 ist das Schöpfrohr 19 in ausgezogener Darstellung in der Zuschaltstellung
gezeichnet, während die strichlierte Darstellung die Abschalt-Stellung darstellt.
In'der Zuschaltstellung schöpft das Sch-Öpfrohr aus dem durch die Rotation und die
dadurch hervorgerufene Fliehkraftwirkung am äußeren Umfang des Vorratsraumes-befindlichen
Flüssigkeitsf ilm .2_3 Flüssigkeit über die zentrale Leitung 23 in den Atdaß
21. Von dort gleitet die Flüssigkeit entlang der konkav ausgebildeten Zwischenwand
in den eigentlichen Arbeitsraum, in dem die Antriebsscheibe 6 umläuft.-Sobald
das Schöpfrohr 19 in Fig. 2 nach rechts verschoben wird, gleicht sich das
Flüssigkeitsniveau zwischen Arbeitsraum 12 und Vorratsraum l_3 über die Rücklaufbohrungen
14 aus. Dadurch wird die auf der Antriebsscheibe 6 mit Flüssigkeit beaufschlagte
Arbeitsfläche soweit reduziert, daß der auf dem Kupplungskörper 4 sitzende Lüfter
mit einer geringeren Drehzahl gegenüber der Antriebswelle 1
weiterläuft.
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Bei einem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3, 4a und 4b sind
gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern entsprechend den Fig. 1 und 2 dem
bEzeichnet. Bei/i7-n Fig& 3 dargestellten Agsführungsbeispiel der Erfindung
ist der Vorratsraumvom Arbeitsraum durch eine Trennscheibe 31 getrennt. Die
Trennscheibe 31 weist in ihren Randnabenbereich wiederum Rücklaufbohr-ungen
34 auf. Der Vorratsraum ist durch eine zusätzliche Trerinscheibe 32 in einen
Niveauraum 33 und dem eigentlichen Vorratsraum 35 unterteilt. Vom
Vorratsraum 35 ragt in den Niveauraum 33 ein Schöpfro hr _36, das
über einen axial Bereich
37 mit einem Auslauf
38 verbunden ist. Der Gehäusedeckel-39, der über Schrauben 10 mit
dem Kupplungs körper 4 verbunden ist, ist am randnaben Bereich mit einem schulterartigen
Teil 40 versehen, derart, daß der Vorratsraum 35 minen kleineren Durchmesse
r aufweist, als der Niveau-raum 33. Als Zuschaltzicherung sind in der,Trennwand
_32 im randnahen Bereich Durchflußöffnungen 41 angeordnet.
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In Fig. 4a ist die#Kupplung nach Fig. 3 in Abschältztellung
gezeichnet. Dabei nimmt das Schöpfrohr 36 vom Flütssigkeitsfilm im Niveauraum
33 Flüssigkeit und schöpft dies, e Flüssigkeit in Pfeilrichtung in den Vorratsraum
35. Über-die Ausgleichsbohrung bzw. Rücklaufbohrungen 34 kann die Flüssigkeit
vom-Arbeitsr . aum 12 in den Niveauraum--3,3_ zurückfließen, so daß die Drehzahl
des Lüfters herabgesetzt wird.
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Bei der'Einschaltstellung nach Fig. 4b-wird aus dem Ni - veauraum
in umgekehrter Richtung durch.den als Einlaß#wirkenderf Auslaß _38 über die zentrale
Leitung 37 Flüssigkeit-an das Schöpfrohr .36 abgegeben, so daß der
Flüssigkeitspiegel im Niveauraum 33 steigt. Dadurch.
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nimmt auch die-Flüssigkeitsmenge im Arbeitsraum z#Ü"so daß
die-Drehzahl erhöht wird. Durch entsprechende Bemessung der Öffnungen 34 läßt sich
der Anstieg der-Drehzahlmitnahme beliebig einstellen.
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Um ein Leerschöpfen des Niveauraumes 33 in Abschaltstellung
durch -Trennwand,32 Durchdas-Schöpfrohr zu verhindern, sind in der flußöffnungen
41-Vorgesehen, die ein-Mindestniveau im Niveauraum 33 und damit im Arbeitsraum.12
gewährleisten,
Die Remgelstange 18 kann durch ein an sich
bekanntes beliebiges Stellglied in Abhängigkeit von einer Bezugsgröß e, beispielsweise
(fer Motortemperatur oder auch der Außentemperatur ode-V bei flüssigkeitsgekühlten
Verbrennungskraftmaschinen von der Temperatur des der Kühlmittels gesteuert, d.h.
radial verschobeen werden. Die Steuerung7 Lüfterdrehzahl erfolgt bei allen Ausführungsbeispielen
der Erfindung lediglich durch Dosierung des Flüssigkeit:binhaltes im Arbeitsraum.
Durch die Drehzahldifferenz zwischen Arbeitsraum-und Vorratsraum wird eine Stauwirkung
erzielt, wodurch die Flüssigkeit in den Vorratsraum gedrückt wird. Hierdurch entsteht
ein Flüssigkeitskreislauf, der über den Arheitsraum, den 'VorratIsraum und von dort
über das Schöpfrohr zurück in den Arbeitsraum führt.
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Durch die erfindungsgemässe Ausführung der Regelungsmittel-,vTerden
die bei Ventilsteuerung möglichen Abnützungserscheinungen der-Anpreßfeder ohne Bedeutung.
Auch können keine störenden-Einflüsse durch Du Undichtheiten -des Ventiltellers
oder dgl.-entstehen.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und/oder beschriebenen
Merkmale beschränkt, sondern umfaß4 auch vorteilhafte Weiterbildungen im Rahmen
des fachmännischen Könnens, sowie sämtliche Teil- und Unterkombinationen der beschriebenen
und/oder dargestellten ivIerkmale.