DE2355447A1

DE2355447A1 - Hilfsantrieb

Info

Publication number: DE2355447A1
Application number: DE19732355447
Authority: DE
Inventors: Iii Gordon F Cummings
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1972-11-20
Filing date: 1973-11-06
Publication date: 1974-05-30
Also published as: JPS505744A; SE7611088L; IT999193B; US3804219A; AU470154B2; AU6100573A; DE2355447C3; JPS5330129B2; ES420523A1; SE425180B; FR2207559A5; SE405494B; GB1440684A; BR7309036D0; CA983334A; GB1440683A; DE2355447B2; ES427140A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für das Kühlsystem eines Antriebsmotors und insbesondere auf einen drehzahlveränderlichen Gebläseantrieb mit einer Reibschlupfkupplung, dessen Ausgangsdrehzahl von einem ermittelten Temperaturzustand des Antriebsmotors abhängig ist.

Kühlsysteme zur Steuerung der Wärmeabfuhr von einem Antriebsmotor, durch-die der Antriebsmotor auf der richtigen Betriebstemperatur gehalten werden soll, während gleichzeitig die durch die Kühlsysteme bedingten Leistungsverluste möglichst gering sein sollen, sind seit langem bekannt.

So sind temperaturgesteuerte Schieber in Verbindung mit einem Wärmetauscher bekannt, die zur Steuerung des Luftstroms geöffnet oder geschlossen werden, wenn die Temperatur eine vorgegebene

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Grenztemperatur übersteigt oder unterschreitet. Ein derartiges Kühlsystem .ist insofern nachteilig, als der Temperaturbereich des Antriebsmotors in weiten Grenzen schwanken kann und ein Sauggebläse auch dann eingeschaltet ist, wenn, es nicht benötigt wird, was unnötigerweise zu einer Geräusclibildung und zu einem Verlust an Antriebsleistung führt, die anderenfalls als Nutzleistung zur Verfugung stünde.

Ferner sind drehzahlabhängig gesteuerte, viskose Gebläseantriebe bekannt, bei denen ein Kraftübertragungsmittel in Form einer viskosen Flüssigkeit auf Scherung beansprucht ist, um bei höheren Antriebsdrehzahlen eine Differenz zwischen der Antriebsund der Abtriebsdrehzahl zu erhalten. Die iinsatzmögli chice it derartiger Vorrichtungen ist im allgemeinen auf Personenkraftwagen beschränkt. Ein Nachteil eines viskosen Antriebs besteht darin, daß zwar manchmal eine drehschlüssige Verbindung und somit ein unmittelbarer, schlupffreier Antrieb erreicht wird, sich jedoch im ausgerückten Zustand kein voller Freilauf erzielen läßt. Außerdem besteht die Gefahr, daß sich die Betriebseigenschaften der viskosen Flüssigkeit unter dem Einfluß hoher Temperaturen verschlechtern.

Schließlich sind drehzahlvemnderliche Gebläseantriebe bekannt, bei denen eine Reibschlupf kupplung in Abhängigkeit von der Temperatur durchzurutschen vermag. Hierbei macht es jedoch Schwierigkeiten, die Gebläsedrehzahl in enger Abhängigkeit von der

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Temperatur des Antriebsmotors zu steuern. Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art wird ein Teil des Kühlmittels zwecks Temperaturüberwachung zum G-ebläseantrieb umgewälzt, jedoch gibu der umgewälzte Teil des Kühlmittels nicht notwendigerweise die Temperatur ϊβι AntrieDsinotor wieder, da sich die Temperatur infolge des Kontakts mit Fahrzeugabschnitten, die als Wärmesenke wirken, verändern kann. Weitere Probleme bei der Verwendung von. Reibungskupplungen für Gebläseantriebe beruhen offenbar auf Stoßbelastungen, die durch das plötzliche Ein- oder Ausrücken von kupplungen hervorgerufen v/erden.

Erfindungsgemäß soll ein verbesserter, stufenlos drehzahlver- · änderlicher Antrieb geschaffen werden, und insbesondere ein temperaturgesteuerter Antrieb für ein Kühlgebläse. eines Antriebsmotors, wobei die Gebläsedrehzahl in Übereinstimmung mit Änderungen eines Temperaturzustandes des Antriebsmotors veränderlich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die Erfindung die in den Ansprüchen beschriebene Vorrichtung. ■ , ■

Der erfindungsgemäße, stufenlos drehzahlveränderliche Antrieb enthält eine normalerweise eingerückte Reibschlupfkupplung, die in Richtung einer Verringerung der Einrückkraft regulierbar ist, um dadurch den Schlupf der Kupplung zu steuern. Änderungen im Reibungskoeffizienten zwischen den Reibflächen der Reibschlupf-

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kupplung werden äußerst gering gehalten. Die Reibschlupfkupplung enthält naßlaufende Reibungsflächen, denen durch ein Umwälzsystem ein Schmiermittel zugeführt wird. Die Reibungs- und Trägheitsverluste der Betätigungsvorrichtung für die Reibschlupfkupplung sind äußerst gering. Die Abtriebsdrehzahl des stufenlos drehzahlveränderlichen Antriebs wird in Abhängigkeit von einem entfernt gemessenen Temperaturzustand gesteuert. Der drehzahlveränderliche Antrieb wird durch Druckluft reguliert, so daß die Reibungsverluste des Strömungsmittels sehr gering sind. Dem temperaturgesteuerten, stufenlos drehzahlveränderlichen Hilfsantrieb, der als Kraftübertragungseinrichtung ausgebildet ist, ist eine pneumatische Steuerung zugeordnet, die ein Drucksteuerventil enthält, das einen pneumatischen Steuerdruck liefert, dessen statische Druckhöhe in Übereinstimmung mit einem Temperaturzustand reguliert ist.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden beispielsweisen Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Teildarstellung einer Kraftmaschine und eines Kühlsystems mit einem drehzahlveränderlichen Gebläseantrieb;

Pig. 2 einen Schnitt eines temperaturgesteuerten, drehzahlveränderlichen G-ebläseantriebs in Verbindung

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mit einem temperaturbetätigten pneumatischen Steuerventil und einem Wärmetauscher;

3 einen vergrößerten Schnitt des in Pig. 2 gezeigten, temperaturbetätigt-en pneumatischen Drucksteuerventils; und

Pig* 4 einen Teilschnitt längs der Linie 4-4 der Pig. 2 zur Darstellung der Stauschöpfvorrichtung zum Umwälzen eines Schmiermittels für die Kupplung*

Wie die Figuren und insbesondere Pig. 1 zeigen, ist einem Antriebsmotor 12 ein stufenlos drehzahlveränderlicher Hilfsantrieb 10 zugeordnet. Der Antrieb 10 ist mit einem Gebläse 12 verbunden, welches einen Luftstrom um Abschnitte eines Kühlsystems 15*14 und 16 führt. Eine dem Antriebsmotor zugeordnete Druckluft quelle 17 ist über eine Leitung 18 an ein temperaturabhängig · betätigtes, pneumatisches Drucksteuerventil 20 angeschlossen, welches auf die Temperatur in einem Abschnitt 13 des Kühlsystems anspricht. Das Temperatursteuerventil 20 ist- über eine Leitung mit dem Antrieb 10 verbunden. Der Antrieb 10 wird über Keilriemen 21 vom Antriebsmotor 11 angetrieben. Gewünschtenfalls kann ein Wärmetauscher 22 für ein Kupplungs-Schmiermittel im Bereich des Hilfsantriebs 10 angeordnet und mit diesem über Leitungen 23, 24 verbunden sein. .

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Gemäß Pig. 2 enthält der Hilfsantrieb 10 einen drehfesten Träger 30 mit einem Tragbügel 31, an welchem ein drehfester Wellenabschnitt 32 angeordnet ist. Der Tragbügel 31 ist mit Öffnungen 33 versehen, durch die Befestigungsschrauben zur .Befestigung des Hilfsantriebs an einem Rahmenteil verlaufen. Im Träger 30 sind Steuerlcanäle 36,37 ausgeoildet. Das itide des Steuerkanals 36 im Bügel 31 ist durch einen Stopfen 38 verschlossen. Eine Öffnung 39 schneidet den Kanal 36, so daß dieser an die vom Yentil 20 kommende Leitung anschließbar ist. Im Träger 30 ist ein Schmiermittel-Auslaßkanal 41,42 ausgebildet, der durch einen Stopfen 43 am einen Ende verseil lossen ist und eine öffnung 44 zum Anschluß an die Leitung 24 enthält. Ein Schmiermittel-Einlaßkanal 45,46,47 ist ebenfalls im Träger 30 angeordnet und durch einen Stopfen 48 am einen Ende verschlossen, während er über eine Öffnung 49 an die vom Wärmetauscher 22 kommende Leitung 23 angeschlossen ist'. Die Leitungen und Leitungsanschlüsse sind teilweise durch einfache, zwischen den entsprechenden Öffnungen eingezeichnete Linien dargestellt. Ein umlaufendes 'Abtriebsteil 51 enthält einen Plansch 52 und eine Buchse 53. Der Plansch 52 ist mit mehreren G-ewindezapfen 54 zur Befestigung eines Gebläses 12 versehen. Die Buchse 53 ist über Rollenlager 56 drehbar auf dem Wellenabschnitt 32 gelagert. In Axialrichtung sind die Rollenlager durch einen Haltering 57 an der Buchse festgelegt. Die Buchse 53 enthält ferner einen kerbverzahnten Abschnitt 58, der mit Abschnitten einer Reibungskupplung verbunden ist. In dem kerbverzahnten Abschnitt 58 sind

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Schmiermittelöffnungen 59 ausgebildet, die einen Schmiermittelstrom von den Kanälen 45,4b zu den Reibscheiben der Kupplung ermöglichen.

Das umlaufende Antriebsteil 61 enthält einen äußeren zylindrischen Abschnitt 62, einen radialen Abschnitt 63 und ein Stirnteil 64· Die Außenfläche des zylindrischen Abschnitts 62 ist mit einer entsprechenden Anzahl von Nuten 66 zur Aufnahme der V-förmigen Keilriemen versehen. Die Innenfläche .67 des zylindrischen Abschnitts 62 begrenzt eine ringförmige Schmiermittel-Vorratskammer des Antriebsgliedes. Ein Kugellager 68 ist durch einen Haltering 59 am Wellenabschnitt 32 und durch einen Haltering 71 am Radialabschnitt 63 des Antriebsgliedes 61 befestigt, so daß. das eine Ende des Antriebsgliedes drehbar auf dem Träger 50 gelagert ist. Das Stirnteil 64 ist am zylindrischen Abschnitt υ2 durch lvopfschrauben 72 befestige und auf einem Kugellager 73 · abgestützt, welches auf der .Buchse 53 des Abtriebsgliedes 51 angebrachc ist. Das kugellager ist durch einen Haltering 74 auf der Buchse 53 befestigt. Das Stirnteil 64 enthält einen kerbversahnten Abschnitt 76, der mit Abschnitten-der Reibungskupplung verbunden-ist. Zwei üchmiermitteldichtungen 77,78 sind neben den Lagern 68 und 73 angeordnet, so daß das Antriebsteil 61 strö-

verschlossen ist.

Eine Reibungskupplung 80 bildet eine schlupffähige, reibschlüssi_oen Verbindung' zwischen dem Antriebsteil 61 und dem Abtriebsteil

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51. Me Kupplung 80 enthält eine an dem kerbverzahnten Abschnitt 58 des Abtriebsteils 51 befestigte Stützplatte 81 _f eine am kerbverzahnten Abschnitt 76 des Antriebsteils 61 befestigte Druckplatte 82 und ein Reibscheibenpaket 83,84. Die Reibscheiben 83 sind mit dem. kerbverzahnten Abschnitt 58 des Abtriebsteils 51 verbunden, während die dazwischenliegenden Reibscheiben 84 mit dem kerbverzahnten Abschnitt 76 des Antriebsteils 61 verbunden ist. Der eine Reibscheibensatz 83 oder 84 ist mit einem naßlaufenden Reibungsmaterial 86 beschichtet, das in Verbindung mit einem Schmiermittel derart gewählt ist, daß sich ein vorgegebener Reibungskoeffizient ergibt. Der Reibungskoeffizient sollte

dem voll ausgerückten und vorzugsweise im Schlupfbereich zwischen/ dem voll eingerückten, drehfest verriegelten Zustand der Kupplung im. wesentlichen konstant sein.

Auf dem Wellenabschnitt 32 ist eine ringförmige Betäti,gungszelle 91 zur Kraftbeaufschlagung der Kupplung 8U angeordnet. Die Betätigungszelle 91 enthält eine ringförmige Stützplatte 92, eine Hülse 93, einen Betätigungsabschnitt 94 und zwei Tellerfedern 3b. An der einen Stirnfläche des Betätigungsabschnitts 94 ist ein Drucklager 97 angebracht, das mit der Druckplatte 82 der Kupplung 80 zusammenwirkt. Der Betätigungsabschnitt 94 ist über einen Stift 93 und einen Haltering 99 fest mit der· Hülse 93 ver-Dunden. Der Betätigungsabschnitt ist auf dein Wellenabschnitt über eine Wut-iederverbindung 101,102 drehfest angebracht, welche eine begrenzte Axialverschiebung der Betätigungszelle 91

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ermöglicht. Ein "Haltering 103 auf dem Wellenabschnitt 32 "bildet einen Anschlag zur Begrenzung der Axialverschiebung der Betätigungszelle 91 von der Kupplung 80 fort, wenn diese voll ausgerückt ist. Die Stützplatte 92 ist durch einen Haltering 104 und eine Schulter des Wellenabschnitts 32 in Axialrichtung unverschiebbar auf dem Wellenabschnitt 32 befestigt. Die Innenflächen 106,107 der Hülse 93 und. die eine Fläche 108 der Stützplatte 92 bilden eine Strömungsmittelkammer 109, die mit dem Abschnitt 37 des Steuerkanals 36 in Verbindung steht. Dichtringe 111 und 112, die mit der Hülse 93 zusammenwirken, und ein mit einer Innenfläche der Stützplatte 92 zusammenwirkender Dichtring 110 verhindern eine Strömungsmittelleckage aus der Steuerkammer 109. Die,Tellerfedern 96 sind zwischen der Fläche .113 der Stützplatte 92 und der Fläche 114 des Betätigungsabschnitts 94 vor- gespannt, so daß sie die Kupplung 80 über das Drucklager 97 mit einer vorgegebenen, maximalen Betätigungskraft beaufschlagen. Ausnehmungen 95 in der Stirnfläche 1-13 der Stützplatte 92 ermöglichen einen Strömungsmittelstrom im Bereich einer Kante der einen Tellerfeder 96. Bin Steuerdruck in der Strömungsmittelkammer 109 wirkt entgegen der Kraft der Tellerfedern 96, wodurch die tatsächlich auf die Kupplung 80 einwirkende Betätigungskraft verringert wird. Die Betätigungszelle 91 ist zwar in Axialrichtung verschiebbar, jedoch ist eine derartige Axialverschiebung während ihres Betriebs nicht erforderlich, da sich die tatsächlich auf die Kupplung einwirkende Betätigungskraft aus den vorgespannten Federn 96 und dem in der Kammer 109 wirksamen Steuer- -

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druck ergibt. Die oben beschriebene Bauweise der Beuätigungszelle 91 ist vor allem insofern vorteilhaft, als der Steuerdruck nicht die Reibung und !Trägheitskraft von sich bewegenden Bauteilen überwinden und nicht auf die !Pellerfedern über einen sich ändernden Abschnitt ihrer Federkennlinien einwirken muß. Während des normalen Betriebs innerhalb des Schlupfbereichs bleiben die l'ellerfedem 96 in einem im wesentlichen gleichmäßig verformten Zustand und die Hülse 93 verbleibt im wesentlichen in ein und derselben Axiallage, wobei sich jedoch die Betätigungszelle 91 in Axialrichtung gegen den Anschlagring 103 verschieben kann, um die Kupplung 80 vollständig auszurücken.

Ein weiteres Merkmal der Betätigungsteile 91 ist aus dem Schnitt; längs der Linie 4-4 der Fig. 2 ersichtlich. Die Hülse 93 enthält zwei Kanäle 116,117, die mit einem Innenraum 118 in Verbindung stehen, der teilweise durch die Stirnfläche 113 der Stützplatte 92 und die Stirnfläche II4 des Betätigungsabschnitts 94 begrenzt wird. Dieser Innenraum 118 ist an die Schmierraittelkanäle 41,42 des Wellenabschnitts 32 angeschlossen. Wie Fig. am deutlichsten zeigt, verläuft ein Staufangrohr 119 tangential vom Kanal 117 in die Ringkammer, die durch die Innenfläche.67 des zylindrischen Abschnitts 62 des Antriebsteils 61 begrenzt wird. Wenn das Antriebsteil 61 durch die mit den Nuten 66 zusammenwirkenden Keilriemen gedreht wird, bildet das Schmiermittel im Antriebsteil 61 unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft einen Flüssigkeitsring an der Innenfläche 67 des zylindrischen Ab-

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Schnitts 62. Der umlaufende Schmiermittelring trifft auf das offene Ende 121 des Staurohres 119· Das Schmiermittel wird somit über das Rohr 119, den Kanal 116, den Innenraum 118 und die Kanäle 41,42 a age führt..

Infolge des Staudrucks wird das-Schmiermittel aus dem Kanal 42 über die Leitung 24 zu einem aus Rohren 122 und Kühlrippen 123 oestehenden Wärmetauscher 22 geführt. Der Wärmetauscher 22 ist durch einen Bügel 124 an einem Rahmenteil befestigt. Das Schmiermittel strömt vom Wärmetauscher 22 über die Leitung 23 und die . ■ Kanäle 45,46,47 zu den Lagern 56 und der Kupplung 80 sowie über den Kanal 115 zum Lager 73·

Das Ventil 20 dient zur Regulierung des Steuerdrucks in der Kammer 109 und ist im Schnitt im vergrößerten Maßstab in Pig. 3 · yeseigt. Es enthält ein G-ehäuse 131 mit einer Einlaßöffnung 132 zum Anschluß an eine Druckluftquelle, einer Auslaßöffnung 133 zum Anschluß an die Steuerkammer des Antriebs 10 und einer Entlüftungsöffnung 134, die zur Atmosphäre führt. Am einen Ende ist das- G-ehäuse 131 mix einem Gewindeabschnitt 136 versehen, v/elcher in einen Abschnitt des Kühlsystems einsetzbar ist. Ein Temperaturfühler 137 ist beispielsweise über einen G-ewindeabschnitt 138 im G-ehäuse 131 befestigt. Zum strömungsmitteldicliten Verschluß dient ein Dichtungsring 135. Der Temperaturfühler 137 enthält einen außerhalb des Ventilgehäuses 1.31 befindlichen Fühlerabschnitt 139 und einen beweglichen Abschnitt 141, der im Inneren

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des Ventilgehäuses 131 liegt und in Abhängigkeit von einer durch den Pühlerabschnitt 139 ermittelten Temperaturerhöhung oder Temperaturerniedrigung aus- bzw. einfahrbar ist.

Im Ventilgehäuse 131 befindet sich eine Zufuhrkammer 142, die teilweise durch eine zylindrische Innenwand 143, einen Endabschnitt 144 eines neben dem Temperaturfühler 137 angeordneten Abstandhalters und eine Innenschulter 146 begrenzt ist. Die Zufuhrkammer 142 ist über einen Kanal 147 mit der Einlaßöffnung verbunden.

Am anderen Ende des Gehäuses 131 befindet sich eine zweite zylindrische Innenwand 148 mit einem Gewindeabschnitt 149. Mit dem Gewindeabschnitt 149 ist eine Stirnkappe 151 verschraubt, und eine Ringdichtung 152 dient zum strömungsmitteldichten Verschluß. Die zylindrische Wand 148, die Stirnkappe 151 und die,Stirnfläche 153 eines Ausgleichskolbens 154 bilden eine Regulierkaminer 156, die über einen Kanal 157 mit der Auslaßöffnung 133 in Verbindung steht.

Der Ausgleichskolben 154 ist mit einer Zylinderfläche 158 versehen, in der ein Dichtring 159 angeordnet ist, welcher mit der Zylinderwand 148 eine strömungsmittelsichere Gleitdichtung bilden. Die andere Stirnfläche 161 des Ausgleichskoloens 154 wirkt mit dem einen Ende einer negulierfeder 162 zusammen, deren anderes Ende an einer neben der Schulter 146 befindlichen Stützfläche

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anliegt. Im Ausgleichskolben 154 Ist eine mittlere BohrungΊ64 ausgebildet, die an der Kolbenstirnfläche 153 einen ringförmigen Ventilsitz 166 bildet. Die Mittelbohrung I64 steht über einen Kanal 167 im Kolben I54 und einem Kanal 168 im Gehäuse 131 mit der Entlüftungsöffnung 134 in Verbindung.

Der Kolben 154 enthält eine Stirnfläche 192, die an die Fläche I63 anlegbar ist, um die Verschiebung des Kolbens in der einen llichtung zu begrenzen. Eine Stirnfläche 193 an der Stirnkappe. 151 kann mit der Stirnfläche 153 des-Kolbens 154 zusammenwirken, um dessen Bewegung in der anderen Richtung zu begrenzen. Ein
länglicher, hohler Gleitstößel 169 enthält einen ersten, in
der Zufuhrkammer 142 angeordneten" Endabschnitt I7I und einen
zweiten, in der Regulierkammer 156 angeordneten Endabschnitt 172. Der erste Endabschnitt 171 ist mit einem Plansch 173 und einer Beilagscheibe 175 versehen, die mit dem bewegliehen Abschnitt Hl des Temperaturfühlers 137 zusammenwirkt. Die Beilagscheibe 175 dient zur Einstellung des Anfangspunktes'des Druckregulierbereichs, da sie die Ausgangslage des Stößels 169 bestimmt.
Zwischen dem Plansch 173 und einem FedersitzΊ76 liegt eine
Feder 174, die den Stößel 169 in Anlage an den beweglichen Abschnitt Hl des Temperaturfühlers 137 drückt. Ein Kanal 177 im ersten Endabschnitt 171 des Stößels 169 verbindet die' Zufuhrkammer 142 mit dem Innenraum 179 des Stößels 169. Ein Dichtungsring 178, der den.Stößel 169 im Bereich der Schulter I46 um-· greift, sorgt für eine strömungsmittelsichere G-Ieitdichtung

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zwischen dem Stößel 169 und der Schulter 146. Der zweite Endabschnitt 1.72 des Stößels 169 verläuft durch die ^itteluonrun ; 164 des Ausgleichskolben 154 und endet in einer Stirnfläche 181, aie einen ringförmigen Ventilsitz bildet.

Jiin Steuerglied 182 enthält einen Flansch 185 und ein Einscnubteil 184, in welchem ein Jindabschnitt des Stößels 169 sitzt. Der Flansch 183 trägt eine Dichtfläche 18Ö, aie mit dem ringförmigen Ventilsitz 166 des Ausgleichskolbens 154 zusammenwirken kann. Gewühschtenfalls kann die Dichtfläche 186 durch eine .Grummischeibe gebildet werden oder aus einer weichen, verformbaren Beschichtung bestehen, um die Dichtungseigenschaften zu verbessern. Eine Scheibe 187 im Einschubteil 184 kann mit dem eine zweite ringförmige Dichtfläche bildenden Ende 181 des Stößels 169 zusammenwirken. Im Hinblick auf eine Verbesserung der Dichteigenschaften ist die Scheibe 187 vorzugsweise aus einem verformbaren Material gefertigt. Im Steuerteil 182 ist zwischen den Dichtflächen 186,187 ein Radialkanal 188 ausgebildet, der den Innenraum des Einschubteils 184 mit der Regulierkammer 156 verbindet. Ein Dichtring 189 im Steuerteil 182 umgreift den Endabschnitt 172 des Stößels 169 zwischen der Dichtfläche 186 und dem Kanal 188, um eine Strömungsmittelleckage längs der Außenfläche des Stößelendabschnitts zu unterbinden.

Zwischen dem Flansch 183 des Steuerteils 182 und einem Abschnitt der Stirnkappe 151 wird eine Rückstellfeder 191 zusammengedrückt,

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die das Steuerteil gegen den Stößel 169 und den Ausgleichskolben 154 drückt. ·

Nunmehr wird eine Betriebsfolge des Ventils 20 zum besseren Verständnis des Zusammenwirkens seiner verschiedenen Bauteile erläutert. Die verschiedenen Bauteile verstellen sich zwar in der Regel gleichzeitig, jedoch wird ihre Betriebsweise der Einfachheit halber jeweils einzeln erläutert. Der G-ewindeabschnitt 136 des Ventils 20 wird beispielsweise in ein. Kühlsystem derart eingesetzt, daß der Fühlerabschnitt 139 vom Kühlmittel umströmt ist, und die Einlaßöffnung 132 wird an eine Druckmittelquelle angeschlossen, während die Auslaßöffnung 133 an eine Einrichtung, die einen temperaturregulierten Druck benötigt," wie die Steuerkammer 109 des Gebläseantriebs 10, angeschlossen ist.

Falls die ermittelte '!Temperatur niedrig ist, ist der bewegliche Abschnitt 141 des Temperaturfühlers 137 gegenüber der in der Zeichnung dargestellten Lage nach links zurückgezogen, wobei der Stößel 169 der Verschiebung des Abschnitts 141 folgt und die Feder 162 den Ausgleichskolben 154 im Sinne der Fig. 3 nach rechts bewegt, bis dessen Stirnfläche 153 an der Fläche 193 anliegt. In diesem Betriebszustand hat der Ausgleichskolben 154 das Steuerteil 182 nach rechts verstellt, so daß der Ventilsitz 166 geschlossen und der Ventilsitz 181 geöffnet isxfiaie Einlaßöffnung 132 miü einer Druckmittelquelle in Verbindung gebracht wird, sind die Zufuhrkammer 142, der Innenraum 179 des Stößels

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169 über den Kanal 177, die Regulierkammer 156 über den Kanal 188 sowie die Auslaß öffnung 133 mit Druck "beaufschlagt. Der Druck in der Regulierkammer 156 wirkt auf die Stirnfläche 155 und verschiebt den Ausgleichskolben 154 nach links, wodurch die Regulierfeder 162 zusammengedrückt wird. Unter dem Einfluß der Rückstellfeder 191 folgt das Steuerteil 182 der Bewegung des Kolbens, bis der Ventilsitz 181 auf der. Fläche 187 aufsitzt, wodurch der Kanal 188 verschlossen und die Regulierkammer 156 von dem im Inneren des Stößels 169 vorhandenen Zufuhrdruck getrennt wird. Wenn der Ventilsitz 181 geschlossen ist, wird die Verschiebung des Steuerteils 182 gestoppt und der Druck in der Hegulierkammer 156 wird auf einer Druckhöhe stabilisiert, welche die Kraft der Regulierfeder 162 ausgleicht. Die Betriebsweise des Ventils ist derart, daß in der Regulierkammer 156 ein verhältnismäßig hoher Druck vorhanden ist, wenn der Pühlerabschnitt 139 einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur ausgesetzt ist.

Wenn sich die ermittelte Temperatur erhöht, dehnt sich der bewegliche Abschnitt 141 aus, wodurch der Stößel 169 im Sinne der Fig. 3 nach rechts bewegt wird. Das Steuerteil 182 verschiebt sich gemeinsam mit dem Stößel 169, wodurch der Ventilsitz 166 geöffnet wird und sich der Druck in der Regulierkammer 156 verringern kann, indem eine Entlüftung am Ventilsitz 166, über die Bohrung 164 und die Kanäle 167 und 168 zur Entlüftungsöffnung 134 ermöglicht v/ird. Infolge dieser Entlüftung am Ventilsitz verringert sich die Druckhöhe, bis die Kraft der auf die Fläche

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161 wirkenden Feder 162 im Gleichgewicht mit der Druckkraft des auf die Stirnfläche 153 wirkenden Drucks steht und somit der Ventilsitz 166 erneut verschlossen wird.

Solange sich, somit der· Ausgleichskolben 154 frei zwischen den Anschlagflächaal63 und 193 verschieben kann, wird der Druck in der Regulierkammer 156 durch die Lage des Stößels, die Kraft der Feder 162 und die Größe der Stirnfläche 153 bestimmt. Falls der weitest mögliche Druckregulierungsbereich gewünscht wird, werden die Anschlagflachen 163 und 193 derart angeordnet, daß der mögliche -Kolbenhub gleich oder größer als der Verschiebeweg des beweglichen Fühlerabschnitts 141 ist. Falls jedoch die Druckregulierung auf einen Teilabschnitt des Ansprechbereichs des Temperaturfühlers .begrenzt werden soll, werden, die Anschlagflächen 163 und 193 derart angeordnet, daß sie den Verschiebeweg des Kolbens 154 entsprechend begrenzen. Wenn beispielsweise die Anschlagfläche 193derart angeordnet ist, daß sie die Bewegung des Ausgleichskolbens unterhalb der voll ausgefahrenen Lage des Stößels begrenzt, wird der Ventilsitz 166 geöffnet und verbindet die Regulierkammer 156 mit der Entlüftungsöffnung 134. Die Regulierkammer verbleibt somit auf dem Entlüftungsdruck, bis sich der Stößel 169 soweit zurückgezogen hat, daß sich der.Ventilsitz 166 schließen kann . Beim weiteren Einfahren des Stößels ' 169 erfolgt eine regulierte Druckerhöhung in der Regulierkammer 156,· bis der Ausgleichskolben 154 auf die Anschlagfläche 163 trifft, woraufhin der Druck in der Regulierkammer 156 gleich dem Zufuhrdruck wird und auch beim weiteren. Einfahren des Stößels au.C diesem Druckwert verbleibt.

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Die Betriebsv/eise des Ventils 20 in Verbindung mit aem drehzahlveränderlichen Gebläseantrieb 10 wird nunmehr bei Verwenaun ·. in einem Kühlsystem einer Brennkraftmaschine beschrieben. Dan. Vencil dient zur Ermittlung aer i'emperatur aes i^uiilmiutels, seine Einlaßöffnung ist an eine Druckluftquelle an_aeschlossen, während seine Auslaßöffnung mit der Steuerkammer des G-ebläseantriebs in Verbindung steht, v/elcher einen Lufxstrom erzeugt, um die Temperatur des Kühlmittels zu regulieren.

Beim Kaltstart dex¹ Brennkraftmaschine befindet sich das Kühlmittel auf einer niedx'igen 'Temperatur, so daß sich aer Temperaturfühler 157 in der zurückgezogenen La^e befindet und somit ein vex'hältnismäßig hoher Luftdruck in der Reguliericammex' 1 Όό und also auch in der Sceuerkammer 109 vorhanden ist. Infolge dec verhältnismäßig hohen Luftdrucks in der Steuer^amnier 109 wird die Kraft der Federn 96 überwunden, so daß di.e Kupplung öO ausgerückt ist. Im ausgerückten Zustand der Kupplung 80 sind aas Abtriebsteil 51 und das Gebläse 12 vom Antriebs/teil 61 fjecrennc, welches miö der Drehzahl der Brennkraftmaschine umlauft. Wenn das Gebläse 12 nicht angetrieben wird, kann sich das ICuhlraitxel auf die erwünschte Betriebstemperatur erwärmen. Wenn das kühlmittel wärmer wird, verringert das Ventil 20 den Druck in der Steuerkammer 109, so daß sich die von den Federn 96 "cac sächlich auf die Kupplung 80 ausgeübte Betätigungskraft erhöht und die Kupplung somit im Schlupfbereich arbeitet, wodurch die Drehzahl des G-ebiäses entsprechend der i'emperatur erhöhung des Kühlmittels

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ansteige. Wenn anschließend die Brennkraftmaschine unter sich ändernden Lastbedingungen arbeitet, führen Temperaturerhöhungen und -erniedri-j-un^en des Kühlmittels der Brennkraftmaschine .zu entsprechenden Druckänderungen in der Steuerkammer 109, wodurch wiederum die Tatsächlich auf die Kupplung 80 einwirkende Becätigungsicraft und somit die Drehzahl des G-ebläses 12 entsprechend verändere wird. .

Die erfindungsgemäße Antriebs-, und Steuervorrichtung sorgt somit für einen ausfallsicheren, stufenlos drehzahlveränderlichen, temperacurauhängig geregelten Antrieb, der insbesondere als Gebläseantrieb für ein Kraftfahrzeug verwendbar ist, beispielsweise eine üirdräummaschine oder einen Schwerlaster, wo es erwünscht ist, Vibrationen und Leistungsstöße zu vermeiden. Während des Betriebs läuft der Antrieb, häufig mit einer geringeren Drehzahl als der Antriebsmotor, was zu einer entsprechenden Verringerung der G-eräuschbildung führt. Die Betätigungszelle sorgt für eixie ausfallsichere Betriebsweise, da die Feder im Falle eines Luftdruckverlustes die Kupplung voll einrückt und somit eine Kühlwiricung sicherstellt.

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Claims

Dr. Ir g- H. Ne

Dipl. Ing. H. Η-Ζύι - Dk i Pnys. W. Dipl. Ing. E. Gr^»Ix - Dipl. Ing. VV. Wehnert 8 Münchöu ^, k/.-SEsrtstraBe 25 Telefon 538058ο

Borg-Warner Corporation

20Ü South riichigan Ave. München, 5. November 1973 Chicago, 111.60604,USA Anwaltsakte M-2826

Pate, ntansprüche

. J Temperaturgesteuerter, drehzahlveränderlicher Hilfsantrieb eines Antriebsmotors, gekennzeichnet durch einen drehfest angeordneten Träger (30) mit einem Wellenabschnitt (32), auf dem ein Antriebsteil (61) und ein Abtriebsteil (51) drehbar gelagert sind, eine zwischen dem Antriebs- und dem Abtriebsteil zur Herstellung einer Reibschlupfverbindung angeordnete Reibungskupplung (BO), eine auf dem Wellenabschnitt (32) angeordnete, ringförmige Betätigungszelle (91),durch die die Kupplung mit einer veränderlichen Betätigungskraft beaufschlagbar ist und die eine hohle ringförmige Hülse (93) mit einem an der Reibungskupplung anliegenden Betätigungsabschnitt (94), eine ringförmige, fest mit dem Wellenabschnitt (32) verbundene Stützplatte (92), die in der Hülse (93) angeordnet ist und in dieser eine Strömungsmittelkammer (109) bildet, sowie eine Federeinrichtung (96) enthält, die zwischen der Stützplatte und dem Betätigungsabschnitt der

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Hülse wirksam ist und die Kupplung mit einer vorgegebenen maximalen Betätigungskraft beaufschlagt, wobei die auf die Kupplung ausgeübte Betätigungskraft durch die entgegengesetzt zur Pedereinrichtung wirkende Betätigungszelle (91) in Abhängigkeit vom Strömungsmitteldruck in der Strömungsmittelkammer (109) verringerbar ist, und eine an die Strömungsmittelkammer (Io9) angeschlossene Steuervorrichtung (17,139,20) mit einer Druckmittelquelle (17)» einem dem Antriebsmotor (11) zugeordneten, bei einem bestimmten TemperatUrzustand ansprechenden Temperaturfühler (137) und einem zwischen der Druckmittelquelle (17) und der Strömungsmittelkammer (109) angeordneten, temperaturgesteuerten Ventil (20), durch das der Druck in der Strömungsmittelkammer (IÖ9) im umgekehrten Verhältnis zu Änderungen des Temperaturzustandes regulierbar ist, wodurch die auf die Reibungskupplung (80) tatsächlich einwirkende Betätigurigskraft und somit die Abtriebsdrehzahl des Hilfsantriebs (10) in Abhängigkeit vom Temperaturzustand gesteuert ist. " ■
2.. Hilfsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskupplung (80) ein Paket ringförmiger Reibscheiben (83,84) enthält, von denen mindestens einige mit einem Reibflächenmateriai (86) in. Radialrichtung innerhalb des Antriebsteils (61) und außerhalb des Abtriebsteils (51) versehen sind, wooei die Scheiben (-83,84) wechsel-

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weise drehschlüssig mit dem Antriebs- bzw. Abtriebsteil verbunden sind, und daß das umlaufende Antriebsteil (61) eine Kammer mit einem ringförmigen Abschnitt (Fläche 67) bildet, die zur Aufnahme von längs uer Reibflächen radial nach außen strömendem Schmiermittel radial außerhalb der Reibflächen angeordnet ist.
3. Hilfsantrieb nach Anspruch 1 öder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungszelle (91) drehfest mit dem gehäusefesten Wellenabschnitt (32) verbunden ist und ein an der Hülse (93) befestigtes Staurohr (119) enthält, das in eine ringförmige Schmiermittelkamiaer (Fläche 67) des Antriebsteils verläuft und mit Kanälen (116,118,41,42,45,46) verbunden ist, durch die das Schmiermittel oei JJrehung aes Antriebsteils in Radialrichtung der Reibflächen nach innen rückführbar ist.
4. Hilfsantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (30) zwei Schmiermittelkanäle (42,45) enthält, die im Wellenabschnitt (32) ausgebildet und an einem entfernt vom Träger angeordneten Wärmetauscher (22) anschlielibar sind und von denen der eine (42) an das Staurohr (119) angeschlossen und der andere (45) zur Zufuhr von Schmiermittel radial innerhalb der xleibflachen angeordnet ist, wodurch ein die Kupplungsflächen benetzendes Schmiermittel

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bei !Drehung des Antriebsteils über den Wärmetauscher (22) umwälzbar ist.
5. Hilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gehäusefeste Träger (30) einen im Wellenabschnitt (32) ausgebildeten, an die Strömungsmittelkammer (109) angeschlossenen Steuerkanal (36, 37) enthält, und daß das t emper.aturge steuerte Ventil (20) entferrrc von dem Träger (30) in der Nähe des Temperaturfühlers (137) angeordnet ist und eine mit reguliertem Druck beaufschlagte Auslaßöffnung (133) aufweist, die mit dem Steuerkanal (36,37) in Verbindung steht.

6. Thermisch betätigtes Druckluft-Steuerventil zur Erzeugung eines einem Temperatursignal umgekehrt proportionalen Steuerdrucks für einen temperaturgesteuerten, drehzahlver-. änderlichen Hilfsantrieb, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (20) enthält:

ein ü-ehäuse (131) mix einer Zufuhrkammer (142) und einer Hegulierkammer .(156), die voneinander auf Abstand gehalten sind, einer mit der Zufuhrkammer verbundenen und an eine Druckmittelquelle anschließbaren Einlaßöffnung (132), einer mit der Regulierkammer verbundenen und an eine Steuervorrichtung (.Betätigungszelle 91 ) anschließbaren Auslaßöffnung (133) und einer von der Auslaßöffnung auf Abstand gehaltenen

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Entlüftungsöffnung (1 34),

einen im ü-ehäuse (131 ) angeordneten i'emperaturfühler (137) mit einem ersten, nach außen verlaufenden Auachnitt (13'J), der dem l'emperatu-r signal ausgesetzt ist, und einem zweiten, verschieblichen, in der Zufuhrkanürier angeordneten Äoscnni'ct (141), der in Abhängigkeit von einer Temperaturerliöhung ausschieboar ist,

einen ringförmigen, gleitfähig im Gehäuse zwischen der Auslaßöffnung und der isnt lüftungsöffnung angeordneten Ausgleichskoloen (154) mix einer Kittelbohrung (164), uessen eine, der Auslassöffnung benachbarte Stirnfläche (153) die xiegulierkammer, an ihrem einen Jäiäe oegrenzt und einen ers'cen, aie x-iit υ e'l bohrung umgreifenden, ringförmigen Ventilsitz (166) bildet,

eine Regulier feder (162), die zwischen der anderen, eier um;lüftungsöffnung benachbarten Stirnfläche (161) des Ausgleichskolbens (154) und einer im Gehäuse rieben der Zufuhrkammer ausgebildeten Schulter (146) angeordnet ist und den Ausgleichskolben miö einer aer Kraft d'es in der üeguliericammer vorhandenen, regulierten iirucks entgegengesetzt gerichteten Lraiζ b eauf s chlagt,

einen im G-ehäuse gleitend angeordneten, länglichen hohluii

(16y), der durch die kitteloonrung ues Aus.jleichs-409822/0756

kolbens (154) verläuft und einen ersten, in der Zufuhrltarnmer angeordneten Endabschnitt (171), der mit dem beweglichen Abschnitt (141) des Temperaturfühlers (157) zusammenwirkt und mit einem den Innenraum des Stößels (1d9) mit der Zufunrkammer (142) verbindenden Kanal (177) versehen ist, sowie einen zweiten Endaoschnitt (172) aufweist, der in der Regulierkammer (156) angeordnet und mit einem zweiten, ringförmigen Ventilsitz (181) versehen ist, und

ein in der Regulierkammer angeordnetes, bewegliches Steuerteil (182) mit einem Plansch (183), der eine erste an den ersten ringförmigen Ventilsitz (166) des Ausgleichskolbens anlegbare Dichtfläche (186) aufweist, und einem Einschubabschnitt (184), der eine zweite ringförmige Dichtfläche (187) aufweist, die an den zweiten ringförmigen Ventilsitz (181) des Stößels (169) anlegbar ist, wobei das Steuerteil federnd (Feder 191) in dichtender Anlage an den 'Ausgleichskolben (154) gedrückt und in Abhängigkeit von der Ausfahrbewegung des Stößels (169) außer Eingriff mit dem ersten ringförmigen Ventilsitz (166) zwecks Druckverringerung der Regulierkammer (156) über die Mittelbohrung (164) des Ausgleichskolbens (154) bewegbar ist und die zweite Dichtfläche (187) zwecks Druckmittelzufuhr, zur Regulierkainmer (156) von dem zweiten Ventilsitz (181) in Abhängigkeit von der Einschubbewegung des Stößels (169) abhebbar ist. ■'

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