DE2212367B2

DE2212367B2 - Flüssigkeitsreibungskupplung, insbesondere für den Lüfterantrieb von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2212367B2
Application number: DE2212367A
Authority: DE
Inventors: Herbert Erath; Heinz 7012 Fellbach Koch; Wolfgang Dr.-Ing. Peter
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1972-03-15
Filing date: 1972-03-15
Publication date: 1980-11-06
Also published as: DE2212367C3; US3840101A; FR2176434A5; JPS491933A; GB1375812A; DE2212367A1; IT979806B; JPS5652174B2

Description

den höchsten Wert eingestellt ist Unter diesen Umständen bleibt die Drehzahl der getriebenen KuppluRgshälfte um einen relativ kleinen Schlupf gegenüber der Drehzahl der treibenden Kupplungshälfte zurück.

Bei mittleren Temperaturen stellen sich bei dieser bekannten Flüssigkeitsreibungskupplung jedoch gravierende Nachteile ein, weil an den temperaturabhängigen Ventilteilen ein Fliehgewicht aufgehängt ist, das — da die temperaturabhängigen Ventilteile an der getriebe- κι nen Kupplungshälfte gehaltert sind — mit der Drehzahl der getriebenen Kupplungshälfte umläuft Bei mittleren Temperaturen befindet sich das Stauglied in Zwischenstellungen, in denen es nur teilweise in den Arbeitsraum hineinragt, wodurch sowohl der Staudruck als auch die r> Füllung im Arbeitsraum auf kleine oder mittlere Werte eingestellt ist Unter diesen Umständen wird der die Drehzahl der getriebenen Kupplungshälfc? verringernde Schlupf relativ hoch, wenn die Drehzahl der treibenden Kupplungshälfte, d.h. die Motordrehzahl, ansteigt. Unter diesen Umständen ist der Einfluß der Motordrehzahl auf das im Sinne des Abschalter« auf die temperaturabhängigen Ventilteile einwirkende Fliehgewicht mehr oder weniger beeinträchtigt, so daß die Gefahr besteht, daß die getriebene Kupplungshälfte — 2-> also der Lüfter — auch bei höheren Motordrehzahlen noch angetrieben wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese geschilderten Nachteile zu vermeiden. Es soll also eine Kupplung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 jo mit gutem Kaltstartverhalten und stabiler Regelcharakteristik geschaffen werden, die auch hinsichtlich der Geräuschentwicklung befriedigt.

Diese Aufgabe ist in vorteilhafter Weise mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 « gelöst.

Bei der Flüssigkeitsreibungskupplung nach der Erfindung ist es von wesentlichem Vorteil, daß die öffnung bzw. öffnungen durch voneinander getrennte Ventilteile von der Temperatur und unabhängig davon ·»<) von der Drehzahl steuerbar sind.

Die erfindungsgemäße Anordnung der drehzahlabhängigen Ventilteile auf der zu den temperaturabhängigen Ventilteilen entgegengesetzten Seite der den Speicherraum vom Arbeitsraum abteilenden Wandung ist bei der bekannten Flüssigkeitsreibungskupplung mit Einwirkung eines Fliehgewichtes auf die temperaturabhängigen Ventilteile nicht möglich, weil bei dieser die beiden Stirnflächen der im Arbeitsraum angeordneten, zur treibenden Kupplungshälfte drehfesten Scheibe mit so den benachbarten Flächen der getriebenen Kupplungshälfte bzw. der Wandung zur Bildung von engen radialen Arbeitsspalten für die viskose Flüssigkeit zusammenarbeiten. Wegen des Staudruckprinzipes muG die den konstanten Durchtrittsquerschnitt aufweisende « öffnung der Wandung radial außen zu den Arbeitsspalten liegen, um den Arbeitsraum entleeren zu können. In diesem Bereich des Arbeitsraumes bes'eht jedoch keine Unterbringungsmöglichkeit für ein auf das Stauglied einwirkendes Fliehgewicht und seiner kinematischen ω Anlenkungsteile, die an der Wandung verankert sein müssen. Zudem gibt diese Druckschrift keinen Hinweis, das Fliehgewicht direkt mit der treibenden Kupplungshälfte umlaufen zu lassen.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Flüssigkeitsrei- f>5 bungskupplung ergibt ein günstiges Kaltstartverhalten und eine stabile Regelung über den gesamten Betriebsbereich, weil die Schaiipunkie für jedes Ventilteil getrennt ganz genau festgelegt werden können. Außerdem ergibt sich auch insofern eine Vereinfachung, als die justierung der Ventilteile sich ganz wesentlich leichter durchführen läßt und überhaupt bei der Herstellung derselben keine besonders engen Toleranzen zu beachten sind.

Die Steuerung der öffnung durch das drehzahlabhängige Ventilteil kann mittelbar erfolgen, jedoch bevorzugt die Erfindung eine möglichst unmittelbare Steuerung nach Patentanspruch 2. Dabei kann auch für die zweite Lage gemäß Patentanspruch 2 ein besonderer Anschlag vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, den Innenumfang des Ringkörpers selbst als Anschlag zu benutzen.

Ein besonderer Vorteil kann darin liegen, wenn erfindungsgemäß die Ausgestaltung des drehzahlabhängigen Ventilteiles nach Patentanspruch 3 vorgenommen ist, weil dann hohe Beschleunigungen ein kurzzeitiges Schließen der öffnung bewirken und ein Hochdrehen des Lüfters in der Bcschleunigungsphase vermieden wird.

Und schließlich wird für die Lager- bzw. Befestigungsstellen der Ventilteile die Anordnung nach Patentanspruch 4 vorgeschlagen. Auf diese Weise kann man vermeiden, daß etwa die Ventilteile durch die Relativbewegung der viskosen Flüssigkeit gegenüber dem treibenden Kupplungsteil abgehoben werden.

Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen in Verbindung mit der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung bedeutet

F i g. 1 den schematischen Aufbau eines Lüfterantriebs mit einer Flüssigkeitsreibungskupplung nach der Erfindung im Schnitt,

F i g. 2 eine Ansicht (auszugsweise) der treibenden Kupplungshälfte von F i g. 1 mit einem Bimetallstreifen als temperaturabhängiges Ventilteil,

Fig.3 eine Ansicht (auszugsweise) der treibenden Kupplungshälfte von F i g. 1 mit einer ersten Ausführungsform des drehzahlabhängigen Ventilteiles und

Fig.4 eine Ansicht (auszugsweise) der treibenden Kupplungshälfte von F i g. 1 mit einer anderen Ausführungsform des drehzahlabhängigen Ventilteiles.

Nach F i g. 1 wird eine Flüssigkeitsreibungskupplung 10 aus einer treibenden Kupplungshälfte 11 und einer getriebenen Kupplungshälfte 12 gebildet Die treibende Kupplungshälfte 11 ist unmittelbar auf der Kurbelwelle 13 angeordnet bzw. steht mit dieser in drehfester Verbindung. Die getriebene Kupplungshälfte 12 trägt das Lüfterrad 14 bzw. ist mit diesem in Triebverbindung.

Die getriebene Kupplungshälfte 12 ist gehäuseartig ausgebildet und weist eine Umfangsfläche 15 auf. In diesem Gehäuse ist der mit einem T-förmigen Querschnitt ausgebildete Ringkörper der treibenden Kupplungshälfte 11 angeordnet. Seine äußere Umfangsfläche 16 bildet mit der inneren Umfangsfläche 15 der getriebenen Kupplungshälfte 12 den Arbeitsspalt 17. In der Umfangsfläche 16 ist ein Fördergewinde 18 vorgesehen, welches dafür sorgt, daß die viskose Kupplungsflüssigkeit im Arbeitsspalt 17 stets von rechts nac^vi links — auf die Zeichnung bezogen — bewegt wird. Die Wandung 19 des die treibende Kupplungshälfte 11 bildenden Ringkörpers ist aus der Symmetrieebene heraus nach dem Einlaß des Arbeitsspalts 17 hin versetzt. Auf diese Weise wird auf seiner linken Seite ein Speicherraum 20 gebildet. Die Wandung 19 bildet also gewissermaßen — da im Arbeitsspalt 17 sieis von rechte

nach links gefördert wird — eine Trennwand zwischen dem Speicherraum 20 und dem den Arbeitsraum darstellenden Arbeitsspalt 17. In der Wandung 19 ist eine öffnung 21 vorgesehen, deren Einlaß durch ein drehzahlabhängiges Ventilteil 22 und deren Auslaß durch ein temperaturabhängiges Ventilteil 23 gesteuert ist Nach Fig.2 dient als temperaturabhängiges Ventilteil ein Bimetallstreifen 24, der an einem Ende an der Wandung 19 befestigt ist und mit seinem anderen Ende die öffnung 21 überdeckt. Eine Unterlegscheibe zwischen dem Streifen 24 und der Wandung 19 dient zur Einjustierung des Bimetallstreifens 24. Bei entsprechender Erwärmung dieses Bimetallstreifens biegt er sich von der Wandung 19 mehr oder weniger nach außen ab (siehe Fig. I), so daß die öffnung 21 dann mehr oder weniger freigegeben wird. Eine Schraube 25 begrenzt mit ihrem Kopf den Öffnungshub des Bimetallstreifens 24.

Nach F i g. 3 dient als drehzahlabhängiges Ventilteil ein Schwenkhebel 26, der an einem Ende mittels eines Bolzen 27 an der Wandung 19 gelagert ist Der Schwenkhebel 26 wird durch eine am anderen Ende angreifende Feder 28 gegen einen Anschlag 29 nach innen gezogen. In dieser Stellung gibt er die öffnung 21 frei. Bei steigender Drehzahl überwindet die am Schwenkhebel 26 angreifende Fliehkraft die Kraft der Feder 28, so daß die öffnung 21 mehr oder weniger verschlossen wird. In der Endlage liegt dann der Schwenkhebel 26 am äußeren Anschlag 30 an, d. h. die

Schließstellung ist dann erreicht.

Nach Fig.4 ist als drehzahlabhängiges Ventilteil ein Schwenkhebel 31 knieförmig ausgebildet, sein Ende 32 weist etwa parallel nach innen. Im übrigen entspricht die ^r> Anordnung derjenigen nach Fig.3. Lediglich der äußere Anschlag 30 ist nunmehr in Fortfall gekommen. Der Rand 33 der treibenden Kupplungshälfte 11 dient nunmehr selbst als Anschlag in der Schließstellung. Diese Ausbildung hat die Wirkung, daß bei Beschleuni-

Ki gungen am Schwerpunkt 34 des Schwenkhebels 31 eine Tangentialkomponente 35 angreift, die den Schwenkhebel 31 kurzzeitig in die Schließstellung bringt.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Flüssigkeitsreibungskupplung leuchtet aus den Zeichnungen und

'"> der vorstehenden Beschreibung ein. Der Arbeitsspalt 17 wird nur dann mit der viskosen Flüssigkeit versorgt. wenn beide Ventilteile 22 und 23 zumindest teilweise offen sind. In allen anderen Fällen wird der Arbeitsspalt 17 durch das Fördergewinde 18 leer gefördert, d. h. die

Λ) Kupplung ist dann gelöst. Solange die Temperatur unterhalb eines bestimmten Wertes liegt, z. B. beim Kaltstart, bleibt die Öffnung 21 stets verschlossen, so daß möglichst schneit Betriebstemperatur erreicht wird. Oberhalb einer bestimmten Temperatur wird dann

>^r> durch den Bimetallstreifen 24 die Öffnung 21 freigegeben, und in diesem Zustand erfolgt die Regelung der Kupplung in Abhängigkeit von der Drehzahl durch den Schwenkhebel 26 bzw. 31.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

ι 2

_ . drehzahlabhängigem Abschalten — durch einen Flieh-

Patentansprucne: kranschalter betätigt Bei geschlossenem Ventil sorgt

1. Flüssigkeitsreibungskupplung, insbesondere für eine geeignete Einrichtung, wie Fördergewinde oder

den Lüfterantrieb von Brennkraftmaschinen, mit Abstreifer, in beiden Fällen für die Entleerung des

einem zwischen der treibenden und der getriebenen 5 Arbeitsspaltes.

Kupplungshälfte angeordneten, mindestens einen Während die bekannten bimetallgeschalteten Kupp-

Arbeitsspalt aufweisenden, durch eine Wandung von lungen also nur oberhalb einer bestimmten Temperatur-

einem Speicherraum getrennten Arbeitsraum und schwelle zuschalten und die hohe Lüfterdrehzahl

mindestens einer beide Räume verbindenden und ermöglichen, sind die bekannten fliehkraftgesteuerten

einen Flüssigkeitsübertritt erlaubenden öffnung, io Systeme unterhalb einer bestimmten Schaltdrehzahl

deren Querschnitt temperaturabhängig durch auf unabhängig von der Motortemperatur immer einge-

der einen Seite der Wandung angeordnete Ventiltei- schaltet.

Ie steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, In vielen Fällen genügen die bekannten fliekraftgedaß die öffnung (21) zusätzlich durch ein auf der schalteten Kupplungen, die nur im unteren Motordrehanderen Seite der Wandung (19) liegendes drehzahl- is zahlbereich zugeschaltet sind, den Anforderungen des abhängiges Ventilteil (22) steuerbar ist normalen Betriebes. Beim Kaltstart aus tiefen Tempera-

Z Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- türen haben diese Kupplungen aber den großen

zeichnet daß das drehzahlabhängige Ventilteil durch Nachteil, daß die Übertragungsfähigkeit — vor allem

einen an der Wandung (19) gelagerten fliehkraftbe- diejenige unterhalb der Abschaltdrehzahl — infolge der

aufschlagbaren Schwenkhebel (26, 31) gebildet ist, 20 stark erhöhten Viskosität des Übertragungsmittels,

der durch eine Feder (28) gegen einen Anschlag (29) meist Silikonöl, erheblich vergrößert ist

in eine die öffnung (21) freigebende erste Lage Deshalb können sehr hohe Überdrehzahlen des

gezogen wird und durch Fliehkraft oberhalb einer Lüfters mit entsprechender Leistungsaufnahme und

bestimmten Drehzahl in eine die öffnung (21) Geräuschentwicklung auftreten, weil im Normalbetrieb

überdeckende zweite Lage bewegbar ist. 20 bei entsprechenden öltemperaturen bereits vor der

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- Abschaltdrehzahl ein erheblicher Schlupf auftritt, der zeichnet daß der Schwenkhebel (31) knieförmig sich bei titfen Temperaturen stark verkleinert und zu ausgebildet und mit seinem radial einwärts gekehr- Überdrehzahlen führt. Das läßt sich nicht etwa dadurch ten Ende (32) an der Wandung (19) gelagert ist. vermeiden, daß man die Kupplung größer dimensioniert

4. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- »1 und entsprechend des fehlenden Kupplungsschlupfes zeichnet daß die Lager- bzw. Befestigungsstellen früher abschaltet, weil man den Lüfter bis zu höheren (25, 27) der Ventilteile (23, 22) gegenüber der Motordrehzahlen zwar braucht, aber nicht mit der Öffnung (21) in Drehrichtung der treibenden proportional zur Motordrehzahl angestiegenen Lüf-Kupplungshälfte (11) versetzt sind, terdrehzahl, andererseits auch nicht wegen des ver-

15 stärkten Lüftergeräusches. Diese Geräuschentwicklung

stört um so mehr, als infolge des stark verringerten

Kupplungsschlupfes die ölerwärmung nur langsam vor sich geht und der ungünstige Zustand noch lange nach

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsreibungskupp- dem Kaltstart anhält.

lung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, die -to Aus der DE-AS 12 18 227 ist eine nicht unter den

durch die DE-OS 20 09 268 bekannt ist. Oberbegriff von Patentanspruch 1 fallende Flüssigkeits-

Die zum Betrieb von Fahrzeug-Brennkraftmaschinen reibungskupplung vorbekannt, bei der nicht der

notwendigen Lüfter werden im allgemeinen bei kleinen Querschnitt der den Speicherraum mit dem Arbeits-

Lüfterleistunsen proportional zur Motordrehzahl vom raum verbindenden öffnung von den auf der einen Seite

Motor her angetrieben, wenn nicht Fremdantrieb, wie 45 der die öffnung aufweisenden Wandung angeordneten

z. B. über Elektromotor, vorgesehen ist. Ventilteilen temperaturabhängig gestsuert wird, son-

Bei größeren Lüfterleistungen, insbesondere bei dem ein in der öffnung unter Belassung eines

hohen Motordrehzahlen finden sehr oft Flüssigkeits- konstanten Durchtrittsquerschnittes beweglich gelager-

kupplungen anderer Art Verwendung, die drehzahlab- tes Stauglied. Die Wandung ist zur getriebenen

hängig abschalten (DE-OS 21 53 720). Das geschieht 5o Kupplungshälfte drehfest, um in dem eine zur

deshalb, weil einerseits im Leerlauf oder bei kleinen treibenden Kupplungshälfte drehfeste Scheibe aufneh-

Fahrgeschwindigkeiten mit hoher Motorbelastung die menden Arbeitsraum einen zur Verringerung der

Kühlung ohne Lüfter nicht möglich ist, was entspre- Füllung des Arbeitsraumes führenden Staudruck unter

chend dimensionierte Lüfter erfordert, andererseits bei dem Einfluß des Staugliedes zu bilden. Bei niedrigen

hohen Motordrehzahlen und Fahrgeschwindigkeiten >5 Temperaturen ist das Stauglied durch die temperaturab-

diese Lüfter eine zu hohe Leistungsaufnahme und hängigen Ventilteile in eine erste Endstellung betätigt, in

Geräuschentwicklung verursachen. der es am weitesten in den Arbeitsraum hineinragt.

Bei Flüssigkeitsreibungskupplungen allgemein wird wodurch der erzeugte Staudruck auf den höchsten und

die zum Zwecke des Ein- und Ausrückens veränderliche damit die Füllung im Arbeitsraum infolge des durch den

Füllung dadurch erreicht, daß der Betriebsflüssigkeit ω konstanten Durchtrittsquerschnitt sich einstellenden

durch ein Ventil der Zutritt zum Arbeitsspalt freigege- Druckgefälles zum Speicherraum auf den kleinsten

ben oder versperrt wird. Bei bekannten Ausführungen Wert eingestellt ist. Unter diesen Umständen geht die

der die Erfindung betreffenden Art wird dieses Ventil Drehzahl der getriebenen Kupplungshälfte gegen Null,

über einen Bimetallschalter in Abhängigkeit von der Bei hohen Temperaturen ist das Stauglied durch die

Lufttemperatur hinter dem Motorkühler und damit f>5 temperaturabhängigen Ventilteile in eine zweite End-

neben anderen Umgebungseinflüssen indirekt von der stellung betätigt, in der es vollständig außerhalb des

Wassertemperatur des Kühlers — dagegen bei den Arbeitsraumes liegt, wodurch der Staudruck auf seinen

bekannten Ausführungen anderer Art mit ausschließlich niedrigsten und damit die Füllung im Arbeitsraum auf