DE1628386B2 - Flüssigkeitsreibungskupplung, insbesondere für Lüfter für Kühlanlagen bei Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsreibungskupplung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art.

Eine solche Flüssigkeitsreibungskupplung ist aus der DE-AS 1 137271 bekannt. Bei ihr bildet ein teilweise mit Flüssigkeit gefülltes Kupplungsgehäuse die eine Kupplungshälfte und eine in dem Gehäuse rotierende Kupplungsscheibe die andere Kupplungshälfte, im Gehäuse ist eine Trennwand eingespannt, die eine die Kupplungsscheibe enthaltende Kupplungskammer von einer Kühlkammer trennt, wobei zum Regeln der Durchflußmenge der Flüssigkeit ein verstellbarer Ventilteller vorgesehen ist. Durch den Ventilteller wird in Abhängigkeit von Kühllufttemperatur die umlaufende ölmenge zwischen dem Arbeitsraum und dem Vorratsraum mehr oder weniger gedrosselt. Diese bekannte Kupplung mit Ventil ist für wassergekühlte Brennkraftmaschinen durchaus zweckmäßig. Für luftgekühlte Brennkraftmaschinen weist sie jedoch wesentliche Nachteile auf, z. B. eine zu große Trägheit. Darüber hinaus ist eine relativ hohe Mindestdrehzahl erforderlich, damit eine entsprechende Regelung überhaupt einsetzen kann.

Aus der DE-AS 1273 275 ist es bekannt, zwei durch eine ringförmige Trennwand geführte, feststehende Schöpfrohre, die auf eine feste Hülse oder auf eine Welle aufmontiert sind, vorzusehen, wobei die Schöpfrohre mit verschiedenen Offnungen in zwei weiteren Trennwänden zusammenarbeiten. Der Durchfluß durch die Öffnungen wird durch auf Zentrifugarkraft ansprechende Verschlußstücke geregelt.

Aus der US-PS 2210416 ist es bekannt, eine Schöpf- bzw. Füllrohranordnung verschwenkbar, also kurvenförmig sich bewegend, vorzusehen.

Aus der US-PS 3215 235 ist es bekannt, eine Reibungskupplung durch Flüssigkeitsdruck zu schalten. Die Steuerung der Drehmomentenübertragung erfolgt durch ein äußeres Druckmittel, das auf eine eingeschlossene Flüssigkeit einwirkt, wozu dieses äußere Druckmittel durch koaxiale Kanäle zugeführt, über radiale Kanäle in einen Arbeitsraum geleitet und über weitere Kanäle zur Einwirkung auf die Arbeitsflüssigkeit gebracht wird. Je nach dem Differenzdruck wird die Arbeitsflüssigkeit von einer Kammer in eine andere gedrückt. Dabei sind rohrförmig gebogen ausgebildete Pumpen vorgesehen, die auf einer umlaufenden Scheibe angeordnet sind und dazu dienen, Arbeitsflüssigkeit von einem Raum über ein Wehr in einen anderen Raum zu fördern. Ein Umlauf von Kupplungsflüssigkeit mit ständiger Einspeisung vom radial inneren Umfang der Kupplungsflächen her findet nicht statt. Wesentlich ist vielmehr das Vorhandensein einer Druckdifferenz, die bewirkt, daß Flüssigkeit mehr oder weniger radial von außen zwischen Kupplungsscheiben gedrängt wird. Zur Steuerung des zu übertragenden Drehmomentes dient also ein Druckmedium, welches von zwei Seiten in die Kupplung eingeführt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkeitsreibungskupplung der gattungsgemäßen Art derart auszubilden, daß sie - unter Beibehaltung der konstruktiven und betriebstechnischen Vorteile einer Reibungskupplung gegenüber einer Strömungskupplung - den Erfordernissen der Praxis insbesondere in Hinblick auf Kühlanlagen bei Verbrennungskraftmaschinen besser gerecht wird, zumal in Hinblick darauf, daß gerade bei luftgekühlten Brennkraftmaschinen die Kühlung bei kleinen Drehzahlen besonders kritisch werden kann, also eine Lüfter-Kupplung erforderlich ist, deren Regelung auch noch bei kleinen Mindestdrehzahlen voll wirksam bleibt. Andererseits soll ein günstiges Regelvcrhalten über den gesamten, zumal bei Brennkraftmaschinen zumeist sehr großen Drehzahlbereich sichergestellt bleiben und auch ein einfacher Aufbau im Interesse preisgünstiger Ferti-

.ung wie auch funktionssicheren Einsatzes angestrebt ein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlihen dadurch gelöst, daß eine Flüssigkeitsreibungskupplung gattungsgemäßer Art mit den Merkmalen ies kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 lusgestattet wird.

Durch diese erfindungsgemäße Lösung werden die .onstruktiven Vorteile, insbesondere hinsichtlich des !•forderlichen Bauvolumens, von Flüssigkeitsrei-■ungskupplungen gegenüber Flüssigkeitsströmungsupplungen beibehalten, und dennoch wird die erforlerliche Dynamik hinsichtlich des Kupplungsfaktors rzielt, ohne dafür konstruktiv aufwendige und hinichtlich ihrer Betriebssicherheit verschleißanfällige Bauteile miteinander zusammenwirken lassen zu nüssen. Zur Veränderung des Kupplungsgrades gelügt es, über die Eintauchtiefe bzw. über das Austauhen des Schöpfrohres die Stärke des für den Reiiiingskupplungseffekt maßgeblichen Flüssigkeitsfil- !1CS zu verändern, ohne daß in dem Teil des /orratsraumes für die Kupplungsflüssigkeit, der als Jiveauraum dient, ein betriebstechnisch erwünschtes vlindestniveau unterschritten werden könnte.

Durch konstruktiv einfache, weiterbildende Maßlahmen kann darüber hinaus sichergestellt werden, laß bei Abschalten der Kupplung der Abfluß der flüssigkeit vom Vorratsraum in den Niveauraum lurch die Ausgleichsbohrungen schneller erfolgt als lic Abschöpfung durch das Schöpf rohr, indem einfach lie Durchflußkapazität einerseits des Schöpfrohres ■ind andererseits der Bohrungen entsprechend dimen- >ioniert wird.

Ein sicheres Zuschalten der Kupplung, beispielsweise nach längerem Leerlauf, ist auch dann gewähreistet, wenn die Schöpfrohr-Auslaßrohr-Anordnung .in Abschaltbereich der Flüssigkeit vorzugsweise vom Niveauraum in den Vorratsraum fördert, indem der dem Vorratsraum zugeordnete Gehäusedeckel im Uinfangsbereich in bezug auf den Vorratsraum konvex ausgebildet ist, derart, daß der Durchmesser des Vorratsraumes kleiner ist als der Durchmesser des Niveauraumes.

Weitere Merkmale hinsichtlich zweckmäßiger Weiterbildungen der Erfindung sowie deren Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen, auch in Hinblick auf nachstehende Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche tiargestellten bevorzugten Ausführungsbeispieles zur erfindungsgemäßen Lösung. Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäß ausgestaltete Flüssigkeitsreibungskupplung in Seitenansicht, teilweise geschnitten,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Flüssigkeitsreibungskupplung nach Fig. 1 in Abschaltstellung, und

Fig. 3 einen Querschnitt entsprechend Fig. 2, jedoch in Einschaltstellung.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Flüssigkeitsreibungskupplung ist auf eine Antriebswelle 1 in an sich bekannter Weise über Kugellager 2 und 3 ein Kupplungskörper 4 mit daran befestigten Flügeln 5 angeordnet. Auf der Antriebswelle I ist ferner eine l'rimärscheibe bzw. Antriebsscheibe 6 befestigt. Der durch den Kupplungskörper 4 im Bereich der Antriebsscheibe 6 gebildete Kupplungsraum wird durch einen Gehäusedeckel 39 mit Kühlrippen verschlossen. Der Gehäusedeckel 39 ist dabei mittels Schrauben 10 mit dem Kupplungskörper 4 verbunden. Der Kupplungsraum wird durch eine Trennscheibe 31 in einen Arbeitsraum 12 und einen Vorratsraum 13 unterteilt. Die Trennscheibe 31 weist am Umfangsrand Rücklaufbohrungen 34 auf. Zwischen Kupplungskörper 4

"> und Gehäusedeckel 39 ist in an sich bekannter Weise eine Dichtung 15 eingelegt. Der Gehäusedeckel 39 weist im mittleren Bereich 16 eine Öffnung 17 auf, in der eine Regelstange 18 verschiebbar gelagert ist. Mit der Regelstange 18 verbunden ist ein Schöpfrohr

in 36, welches über einen axialen Leitungsbereich 37 mit einem Auslauf 38 in Verbindung steht. Die Antriebsscheibe 6 wird von der Antriebswelle 1, etwa von einer Verbrennungskraftmaschine, direkt oder über entsprechende Übertragungsmittel angetrieben.

ι i Durch eine Flüssigkeit im Arbeitsraum 12 erfolgt eine Mitnahme des auf der Antriebswelle 1 drehbar gelagerten Kupplungskörpers 4 mit Gehäusedeckel 39 und daran befestigten Lüfter-Flügeln 5. Je nach der Menge der Flüssigkeit im Arbeitsraum 12 läßt sich

-Ί) ein beliebiges Verhältnis zwischen Antriebsdrehzahl und Lüfterdrehzahl einstellen. Die Vorgabe der Flüssigkeitsfüllung erfolgt mittels des radial verschiebbaren Schöpfrohres 36.

In seiner Zuschaltstellung (entsprechend Fig. 3,

.'. vgl. unten) schöpft das Schöpfrohr 36 aus der durch die Rotation und die dadurch hervorgerufene Fliehkraftwirkung am äußeren Umfang des Vorratsraumes 13 filmförmig befindlichen Flüssigkeit ab, um die Flüssigkeit dem Auslauf 38 zuzuführen. Von dort

in gleitet die Flüssigkeit entlang der Trennwand 31 in den eigentlichen Arbeitsraum 12, in dem die Antriebsscheibe 6 umläuft.

Wenn das Schöpfrohr 36 dagegen radial verschoben wird, gleicht sich das Flüssigkeitsniveau zwischen dem

ι, Arbeitsraum 12 und dem Vorratsraum 13 über die Rücklaufbohrungen 34 aus. Dadurch wird die auf der Antriebsscheibe 6 mit Flüssigkeit beaufschlagte Arbeitsfläche so weit reduziert, daß der auf dem Kupplungskörper 4 sitzende Lüfter (Flügel 5) mit einer ge-

H) ringeren Drehzahl gegenüber der Drehzahl der Antriebswelle 1 weiterläuft.

Der Vorratsraum 13, der vom Arbeitsraum 12 durch die Trennscheibe 31 getrennt ist, ist durch eine zusätzliche Trennwand 32 in einen Niveauraum 33

Ii und den eigentlichen Vorratsraum 35 unterteilt. Von diesem eigentlichen Vorratsraum 35 ragt das Schöpfrohr 36 in den Niveauraum 33 hinein. Der Gehäusedeckel 39 ist im randnahen Bereich mit einem schulterartigen Teil 40 versehen, derart, daß der eigentliche

,ο Vorratsraum 35 einen kleineren Durchmesser aufweist als der Niveauraum 33. Als Zuschaltsicherung sind in der Trennwand 32 im randnahen Bereich Durchflußöffnungen 41 angeordnet.

Für die Abschaltstellung ist aus Fig. 2 für die Flüs-

Vi sigkeitsreibungskupplung nach Fig. 1 ersichtlich, daß das Schöpfrohr 36 vom Flüssigkeitsfilm im Niveauraum 33 Flüssigkeit aufnimmt und diese in Pfeilrichtung in den eigentlichen Vorratsraum 35 hinüberschöpft. Über die als Ausgleichsbohrungen wirkenden

hit Rücklaufbohrungen 34 kann die Flüssigkeit vom Arbeitsraum 12 in den Niveauraum 33 zurückfließen, so daß infolge verringerter benetzter oder Arbeitsfläche die Drehzahl des Lüfters herabgesetzt wird.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Einschaltstellung

ι,·, wird aus dem Niveauraum 33 in umgekehrter Richtung, durch den nun als Einlaß wirkenden Auslauf 38, über den axialen Leitungs-Bereich 37 Flüssigkeit an das Schöpfrohr 36 abgegeben, so daß der Flüssig-

keitsspiegel im Niveauraum 33 steigt. Dadurch nimmt auch die Flüssigkeitsmenge im Arbeitsraum 12 zu, so daß die Drehzahl der umlaufenden Lüfter-Flügel 5 erhöht wird. Durch entsprechende Bemessung der Öffnungen der Rücklaufbohrungen-34 läßt sich der Anstieg der Drehzahlmitnahme bezüglich der Drehzahl der Antriebswelle 1 beliebig vorgeben.

Um ein Leerschöpfen des Niveauraumes 33 in Abschaltstellung des Lüfters über das Schöpfrohr 36 zu verhindern, sind in der Trennwand 32 Durchflußöffnungen 41 vorgesehen, die ein Mindestniveau im Niveauraum 33 und damit im Arbeitsraum 12 gewährleisten.

Die Regelstange 18 kann durch ein an sich bekanntes, beliebiges Stellglied in Abhängigkeit von einer Bezugsgröße, beispielsweise von der Motortemperatur oder auch von der Außentemperatur, oder bei flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmaschinen von der Temperatur des Kühlmittels, gesteuert, nämlich radial verschoben werden. Die Steuerung der Lüfterdrehzahl erfolgt also lediglich durch Dosierung des Flüssigkeitsinhalts im Arbeitsraum 12 der Flüssigkeitsreibungskupplung. Durch die Drehzahldifferenz

-, zwischen dem Arbeitsraum 12 und dem Vorratsraum 13 bzw. dem eigentlichen Vorratsraum 35 wird eine Stauwirkung erzielt, wodurch die Flüssigkeit in den Vorratsraum 13 (bzw. 35) gedrückt wird. Hierdurch entsteht ein Flüssigkeitskreislauf, der über den Arbeitsraum 12, den Vorratsraum 13 bzw. 35 und von dort über das Schöpfrohr 36 zurück in den Arbeitsraum 12 führt.

Abnutzungserscheinungen, wie sie hinsichtlich der Anpreßfeder von Ventilsteuerungen zu berücksichti-

i-, gen wären, treten beim Betrieb der Flüssigkeitsreibungskupplung nach der vorliegenden Erfindung nicht auf. Auch können keine störenden Einflüsse durch Undichtigkeiten eines Ventiltellers od. dgl. entstehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   L. Flüssigkeitsreibungskupplung, insbesondere für Lüfter für Kühlanlagen bei Brennkraftmaschinen, vorzugsweise von Kraftfahrzeugen, bestehend aus Kupplungsgehäuse mit Arbeitsflüssigkeit und darin aufgrund der Flüssigkeitsreibung rotierender Reibscheibe, sowie mit einer Zwischenscheibe zwischen einem Arbeitsraum und einem i<> Vorratsraum, die mit Öffnungen zum Flüssigkeitsdurchtritt versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsraum (13) durch eine zusätzliche Trennwand (32) in einen Niveauraum (33) und den eigentlichen Vorratsraum (35) un- ι > terteilt ist, im Niveauraum (33) ein nicht-rotierendes Schöpfrohr (36) rein radial verschiebbar angeordnet ist und das Schöpfrohr (36) mit einem axial durch die zusätzliche Trennwand (32) hindurchreichenden Auslauf- bzw. Füllrohr (38) im .'< > eigentlichen Vorratsraum (35) verbunden ist.
2. 2. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennscheibe (31) zwischen dem Niveauraum (33) und dem Arbeitsraum (12) an ihrem äußeren Umfang _' > bzw. in der Nähe ihres äußeren Umfanges Rücklaufbohrungen (34) als Niveau-Ausgleichs-Bohrungen aufweist.
3. 3. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der jo Durchmesser des eigentlichen Vorratsraumes (35) kleiner ist als der Durchmesser des Niveauraumes (33), indem ein dem Vorratsraum (13) zugeordneter Gehäusedeckel (39) im Umfangsbereich in bezug auf den eigentlichen Vorratsraum (35) kon- s> vex ausgebildet ist.
4. 4. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Trennwand (32) zwischen dem Niveauraum (33) und dem eigentlichen Vorratsraum (35) im Rand- -κι bereich Durchflußöffnungen (41) aufweist.
5. 5. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußkapazität der Durchflußöffnungen (41) kleiner ist als die Kapazität des Schöpfrohres (36). r>
6. 6. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schöpfrohr (36) und der als Auslauf- bzw. Füllrohr dienende Auslaß (38)

   in einer gemeinsamen Ebene liegen. ,o
7. 7. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der vorangegangenenAnsprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Länge des Schöpfrohres (36) in bezug auf die Regelstange (18) kleiner als die radiale Länge des Auslaufes (38) ·,-, gewählt ist.