DE1976015U - Temperaturgesteuerte reibungskupplung. - Google Patents

Description

P.A. 555 288*28,9.67

Paientcnwaft Dipl.-lng. Amthvr Frankfurt a. M. Mittelweg U

Temperaturgesteuerte Reibungskupplung

Die Erfindung betrifft eine temperaturgesteuerte Reibungskupplung,, die aus zwei durch Kupplung zu verbindenden Elementen besteht, zwischen denen ein temperaturempfindliches, an einem der beiden Elemente befestigtes Kupplungselement angeordnet ist.

In weiten Bereichen der Technik besteht das Erfordernis, gewisse Einrichtungen, Motoren, Maschinen oder dgl. möglichst schnell, auf eine bestimmte optimale Betriebstemperatur zu bringen und dafür zu sorgen, daß diese optimale Betriebstemperatur bei vorgegebenen Toleranzen unabhängig von der Betriebdauer und trotz wechselnder Betriebsverhältnisse, z.B. einer Veränderung der Umgebungstemperatur oder der Belastung (von Maschinen), erhalten bleibt. Die zu diesem Zweck erforderlichen Regelungseinrichtungen werden dabei von der Temperatur bestimmter Elemente dieser Einrichtungen oder der mit ihnen in Verbindung stehenden flüssigen oder gasförmigen Medien gesteuert. Dies gilt beispielsweise für Verbrennungsmaschinen, bei denen angestrebt wird, nach dem

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Start möglichst bald eine optimale Betriebstemperatur zu erreichen. Unterhalb der optimalen Betriebstemperatur ist erfahrungsgemäß mit einem erhöhten Verschleiß der bewegten Teile und mit einem reduzierten Wirkungsgrad zu" rechnen. Andererseits soll eine höhere als die optimale Betriebstemperatur ebenfalls vermieden werden, weil auch dann eine Verminderung des Wirkungsgrades und ein erhöhter Verschleiß eintreten,

Diese Regelaufgabe hat man durch bekannte Einrichtungen, wie Kreislauf-Kühlsysteme in Verbindung mit Ventilatoren, Wasserpumpen und Thermostaten gelöst, doch haben diese normalerweise den lachteil, daß sie im Anlaufstadium der kurzfristigen Erreichung der optimalen Betriebstemperatur zunächst entgegenwirken. So hat man zur Vermeidung der nachteiligen Nebenwirkungen z.B. Motoren mit Einrichtungen versehen, die bewirken, daß im Anlaufstadium der Ventilator oder die Wasserpumpe außer Betrieb bleiben und erst arbeiten, wenn die Betriebstemperatur auf einen Wert oberhalb der optimalen Betriebstemperatur angestiegen ist.

Eine solche bekannte Einrichtung besteht beispielsweise aus einem Ventilator, dessen Rotor durch eine elektromagnetische Kupplung mit seiner Antriebswelle verbunden wird, wobei in die Schaltung ein im Kühlwasser befindlicher Thermostat eingebaut ist.

Eine andere bekannte, dem gleichen Zweck dienende Einrichtung ist die temperaturabhängige Flüssigkeitskupplung, die den Ventilator mit seiner Antriebswelle verbindet. Die Flüssigkeit der Kupplung befindet sich im betriebskalten Zustand in einem Behälter, dessen Zuleitung zur Kupplung durch ein Ventil gesperrt ist. Dieses Ventil wird von einer der Kühlluft ausgesetzten Bimetallfeder temperaturabhängig geöffnet oder geschlossen, dementsprechend wird der Rotor ein- oder abgeschaltet,

Es sind auch Systeme bekannt gev/orden, bei denen der Lüfter nicht von der Motorkurbelwelle, sindern separat von einem Elektromotor angetrieben wird, der seinerseits durch einen Wärmefühler gesteuert wird.

Bei Regelungssystemen mit elektrischer Stromübertragung ist im rauhen und ungeschützten Betrieb mit erhöhtem Verschleiß an den Kontaktstellen infolge Verschmutzung zu rechnen, wodurch die Funktion des ganzen Systems und seine Lebensdauer stark beeinträchtigt werden.

Alle diese Einrichtungen sind jedoch verhältnismäßig kompliziert, störanfällig und teuer.

Bekannt sind auch Sicherheitsreibungskupplungen, bei denen das Aus- und Einkuppeln mit einer, mit einer Kupplungsscheibe in Verbindung stehenden Mutter erfolgt, die

ihre Verstellung durch eine· temperaturempfindliche Eimetallspirale erfährt (deutsche Auslegeschrift 1171211). Das eigentliche Fühlerelement steuert hierbei also'aufwendig ein Zwischenelement, das seinerseits erst eine Kupplungsscheibe ein- und auskuppelt.

Einen Schritt weiter geht ein nach der USA-Patentschrift 2502461 bekannter Vorschlag, bei dem eine auf Temperaturschwankungen ansprechende Metallhülse unmittelbar die Verbindung zwischen zwei zu kuppelnden Wellenteilen herstellt, nachteilig, muß hierbei jedoch das temperaturfuhrende Medium durch ein besonderes Kanalsystem von innen an die Hülse herangeführt werden, die auf ihrem Außenumfang mit einem besonderen Kupplungsbelag besetzt ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei Vermeidung der Mangel der vorgeschriebenen Systeme mit geringem Aufwand eine einfache und ansprechkonstante temperaturgesteuerte Reibungskupplung mit geringer Wärmeträgheit des Fühl- und Schaltelementes zu schaffen.

Diese Aufgabe ist mit einer Reibungskupplung der genannten Art gelöst, die nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß das Kupplungselement aus einem schraubenlinienförmigenBimetallstreifen gebildet ist, der mit einein Ende mit dem ein·"*³· der zu kuppelnden

Elemente in fester Verbindung steht, während der größere Teil des sich an das befestigte Ende anschließende Bereich des Bimetallstreifens in den Bereich des anderen zu kuppelnden Elementes geführt ist.

■ Der Zustand der Zweipunkteregelung "Ein" oder "Aus" ist von dem Durchmesser der Bimetallwendel, der seinerseits durch die Wendeltemperatur gesteuert wird, abhängig. Je nach Ausbildung der Wendel, im besonderen der geometrischen Anordnung der beiden Metallkomponenten, wird nach Bedarf bei höherer oder niedriger Temperatur,-die über ein flüssiges oder gasförmiges Übertragungsmedium auf die Wendel einwirkt, eine Durchmesservergrößerung oder -Verkleinerung erzielt. Entsprechend der konstruktiven Anordnung der Wendel wird der "Ein"- oder "Aus"-Zustand wahlweise bei höherer oder niedriger Temperatur erreicht. .

Weitere. Einzelheiten werden nachfolgend an Hand einer zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser Darstellung zeigts

fig. 1 schematsich einen Schnitt durch die Kupplungs- .

mit
aus führung/zwei ?iTellenend:en, die durch Außenbackenanordnung verbunden sind.

Pig, 2 schematisch einen Schnitt durch die Kupplungsausführung mit zwei Hohlwellen, die durch Innenbackenanordnung verbunden sind und

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Fig. 3 schematise]! einen Schnitt durch eine Kupplungs- - - ausführung als Lüfterregler für Verbrennungsmotoren in Außenbackenanordnung.

Mit den ständig drehenden Wellenende 1, gemäß Fig. 1 fest verbunden ist die Kupplungsscheibe 2 mit ihrem Achsstumpf 3. Auf dem Achsstumpf 3 drehbar gelagert ist die Kupplungsscheibe 4. Die Bimetallwendel 5 ist mit einem Ende mit der .Kupplungsscheibe 4 fest verbunden und umschlingt mit ihrem längeren freien Teil die Kupplungsscheibe 2. Bei steigender Temperatur verringert die Bimetallwendel 5 ihren Durchmesser und legt sich kraftschlüssig um "die Kupplungsscheibe 2. Die Kupplung ist eingeschaltet. Pällt die Temperatur der Bimetallwendel 5 unter einen bestimmten Wert ab, so vergrößert sich ihr Durchmesser und der Kraftfechluß- zwischen den Kupplungsscheiben 2 und 4 wird unterbrochen.

Fig.. 2 ,zeigt eine andere Anordnung der erfindungsgemäßen temperaturgesteuerten Reibungskupplung, bei der das Einkuppeln durch eine Durchmesservergrößerung der Bimetallwendel.5 bewirkt wird. Die Kupplungsscheibe 2 umschließt den längeren freien Teil/der Bimetallwendel 5,Bei einer Temperaturänderung, deren Wirkrichtung von der geometrischen Anordnung der Metallkomponenten abhängt - hier umgekehrt zum Beispiel gemäß Pig. 1 - vergrößert sich der Durchmesser der Bimetallwendel 5 und legt sich kraftschlüssig

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an die Innenfläche der Kupplungsscheibe 2 an, wodurch die "Kupplung eingeschaltet ist.

Ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemaßen Reibungskupplung, hier in Verbindung mit einem temperaturgesteuerten Lüfter als Gesamtgerät, zeigt Pig. 3«

Auf. dem ständig drehenden Wellenende 1 sitzt, mit diesem fest verbunden, die Kupplungsscheibe 2 mit ihrem Achsstumpf 3 und ihren Hilfsschaufein 6. Auf dem Achsstumpf drehbar gelagert ist die Kupplungsscheibe 4, auf deren zylindrischen Umfang die Speichen 7 die Lüfternabe 8 mit den.

- 4

Hauptlüfterblättern 9 tragen. Die den KraftSchluß/zwischen den Kupplungsscheiben 2 und 4 herstellende Bimetallwendel 5 "ist. mit. einem Ende mit der Kupplungsscheibe fest verbunden und umschließt mit ihrem längeren freien Teil die Kupplungsscheibe 2. Durch die in diesem Falle getroffene geometrische Anordnung der Metallkomponenten der Bimetallwendel 5 verringert diese ihren Durchmesser bei steigender Temperatur und legt sieh kraftschlüssig um die Kupplungsscheibe 2.· Die Kupplung ist eingeschaltet. Senkt sich die Temperatur der Bimetallwendel 5 unter einen bestimmten Wert ab,- so vergrößert sie ihren Durchmesser, und der Kraftschluß zwischen den Kupplungsscheiben 2 und 4 wird unterbrochen. Die sich mit der Kupplungsscheibe 2 ständig drehenden. Hilfsschaufein 6 haben die Aufgabe, die Bimetallwendel 5 ständig mit dem gasförmigen Medium zu umspülen,

durch dessen Temperatur die Kupplung gesteuert werden soll. Durch die Wahl der Außendurchmesser der Kupplungsscheiben 2 und 4 wird der Temperaturschaltpunkt der Kupplung "bestimmt, gleiche Bimetallwendel vorausgesetzt.

Dieses System ist, wenn eine mögliche Temperatur- Schaltpunktveränderung infolge Reibungsverschleiß in Betracht gezogen wird., vorteilhaft weitgehend selbstkompensi%_en^.Wird nämlich durch Verschleiß der Bimetallwendel 5 an ihrer Innenfläche deren Profildicke geschwächt, so verstärkt sich ihr krümmungseffekt, wobei davon ausgegangen ist, daß das Material der Kupplungsscheibe 2 an der Reibungsfläche eine größere Verschleißfestigkeit als die Bimetallwendel 5 besitzt, -

Claims (4)

ίΑ.555-288*28.9.67 "Ά -η s ρ r ü c fa e

1. Temperaturgesteuerte Reibungskupplung, bestehend aus zwei durch Kupplung zu verbindenden Elementen, zwischen denen ein temperaturempfindlich.es, an einem der beiden Elemente befestigtes Kupplungselement angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement aus einem schraubenlinienförmig gewickelten Bimetallstreifen (5) gebildet ist, der mit einem Ende mit dem einem der zu kuppelnden Elemente in fester Verbindung steht, während der größere Teil des sich an das befestigte Ende anschließendenBereiehsdes Bimetallstreifens (5) in den Bereich des anderen zu kuppelnden Elementes geführt ist.

2. Reibungskupplung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die zu kuppelnden Elemente hülsenartig ausgebildet sind, deren inneren bzw. äußeren Umfangsflachen der schraubenlinienförmig gewickelte Bimetallstreifen zugeordnet ist.

3. Reibungskupplung nach Anspruch 1 und/oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Anordnungsbereich des Bimetallstreifens (5) als Führungskanal für das fluide, die Regeltemperatur"führende Medium ausgebildet ist.

4. Reibungskupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im führungskanal ein Sekundärlüfter mit Hilfs- . schaufeln (6) angeordnet ist. :