DE2423620A1

DE2423620A1 - Viskositaetskupplung

Info

Publication number: DE2423620A1
Application number: DE2423620A
Authority: DE
Inventors: Wayne Kenneth Leichliter
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1973-05-16
Filing date: 1974-05-15
Publication date: 1974-12-05
Also published as: JPS5042261A; GB1465341A; US3856122A

Description

72-MAR-5T3

EATON CORPORATION 100 Erieview Plaza, Cleveland, Ohio 44114, V.St,A.

Viskositätskupplung

Die Erfindung betrifft eine Antriebskupplung, bei der ein fließfähiges Arbeitsmittel vorgesehen ist, um ein Drehmoment zwischen einer treibenden Kupplungshälfte und einer gegenüber dieser Kupplungshälfte drehbaren getriebenen Kupplungshälfte zu übertragen. Sie befaßt sich insbesondere mit einer Viskositäts- oder Flüssigkeitsreibungskupplung, bei der die Drehmomentübertragung zwischen treibender und getriebener Kupplungshälfte über ein viskoses Arbeitsmittel erfolgt, Kupplungen der vorliegend betrachteten Art können für den Antrieb von zahlreichen unterschiedlichen Lastanordnungen eingesetzt werden. Sie eignen sich insbesondere für den Antrieb von Zusatzaggregaten von Maschinen, beispielsweise für den Antrieb des Kühlgebläses einer Brennkraftmaschine.

Solche Antriebskupplungen für das Kühlgebläse eine-r Brennkraftmaschine sind bekannt. Die Kupplung weist dabei im allgemeinen eine treibende und eine getriebene Kupplungshälfte auf, die mit ineinandergreifenden Stegen oder Vorsprüngen und mit Nuten ausgestattet sind, die einander dicht benachbart liegen und zwi-

409849/0358

sehen denen sich ein viskoses Arbeitsmittel befindet. Das viskose Arbeitsmittel überträgt Drehmoment von der treibenden Kupplungshälfte zur getriebenen Kupplungshälfte, die ihrerseits mit dem Kühlgebläse in Antriebsverbindung steht. Die sich aus der Verwendung einer Flüssigkeitsreibungskupplung für den Antrieb eines Kühlgebläses ergebenden Vorteile sind als solche bekannt und bedürfen daher keiner näheren Erläuterung. Bei der Drehmomentübertragung von der treibenden zur getriebenen Kupplungshälfte über das viskose Arbeitsmittel wird, jedoch Wärme erzeugt. Die Abführung dieser Wärme ist besonders wichtig, um eine leistungsfähige Kupplung zu erhalten_s die sich für die Übertragung hoher Drehmomente eignet.

Es wurde erkannt, daß zwecks besserer Wärmeabfuhr die richtige Lage der der Drehmomentübertragung dienenden Nuten und des Arbeitsraumes mit Bezug auf den Stau- oder Frischluftstrom von Wichtigkeit ist. Besonders günstig ist es, die Antriebsnuten an der Vorderseite der Einheit vorzusehen, so daß die der Drehmomentübertragung dienende Zone unmittelbar im Stauluftstrom liegt= Auch alle etwa vorhandenen Kühlrippen der Kupplung werden zweckmäßigerweise unmittelbar in den Stauluftstrom gelegt.

Es wurde ferner festgestellt, daß durch Anbringen der Kühlrippen an der treibenden Kupplungshälfte erreicht wird, daß sich die Kühlrippen mit höherer Drehzahl drehen als bei Ausbildung der Kühlrippen an der getriebenen Kupplungshälfte. Typische Beispiele für Viskositätskupplungen, bei denen die Kühlrippen auf

409849/0358

2A23620

der treibenden Kupplungshälfte sitzen, sind in den US-PSen 3 272 188 und 3 445 707 gezeigt.

Außerdem ergab es sich, daß es bei Kupplungen der vorliegend

etrachteten Art günstig ist, eine Einrichtung vorzusehen, die es erlaubt, das Volumen des Arbeitsmittels im Arbeitsraum zu variieren. Je größer das Volumen des im Arbeitsraum befindlichen Arbeitsmittels ist, desto größer ist das übertragene Drehmoment. Durch Vermindern des Volumens des im Arbeitsraum befindlichen Arbeitsmittels wird das übertragene Drehmoment herabgesetzt. Dadurch wird es möglich, die Drehmomentübertragung zwischen der treibenden und der getriebenen Kupplungshälfte in gewünschter Weise zu steuern oder zu regeln. Bei Flüssigkeitsreibungskupplungen zum Antrieb eines Kühlgebläses ist es in diesem Zusammenhang bekannt (US-PSen 3 O55 473 und 3 263 783), einen Temperaturmeß.f ühler vorzusehen, der die Außentemperatur bestimmt und in Abhängigkeit davon das Volumen des Arbeitsmittels im Arbeitsraum vorgibt.

Die Viskositätskupplung nach der Erfindung weist eine treibende Und eine getriebene Kupplungshälfte auf, die zwischen sich einen Arbeitsraum begrenzen, wobei ein in diesem Arbeitsraum befindliches Arbeitsmittel ein Drehmoment von der treibenden Kupplungshälfte auf die getriebene Kupplungshälfte überträgt. Im Hinblick auf eine wirksame Wärmeableitung befindet sich der Arbeitsraum im vorderen Teil der Kupplung; er liegt damit besonders günstig mit Bezug auf die umgebende Atmosphäre und insbesondere

409849/0358

den Stauluftstrom, wenn die Kupplung bei einem Fahrzeug vorgesehen wird, um das Kühlgebläse des Fahrzeuges anzutreiben, Die treibende Kupplungshälfte bildet das Außengehäuse der Kupplung, so daß die an diesem Gehäuse sitzenden Kühlrippen mit der Antriebsdrehzahl rotieren und infolgedessen mittels der Kühlrippen eine größere Gebläsewirkung erzielt wird_s als wenn die Kühlrippen an der getriebenen Kupplungshälfte angebracht sind a

Erfindungsgemäß wird ferner eine Einrichtung vorgesehen, die das viskose Arbeitsmittel im Arbeitsraum beeinflußt; die betreffende Steuereinrichtung weist eine thermostatisch gesteuerte Ventileinheit auf, die in Abhängigkeit von der Ermittlung der Außenoder Umgebungstemperatur arbeitet.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen;

Figur 1 einen Teilschnitt einer erfindungsgemäßen Viskositätskupplung ,

Figur 2 eine Ansicht der einen Stirnseite der getriebenen Kupplungshälfte der Kupplung nach Figur 1,

Figur 3 eine Ansicht der einen Stirnfläche der treibenden Kupplungshälfte im wesentlichen entsprechend der Linie 3-3 der Figur 1,

A098A9/0358

-5- 2423820

Figur 4 einen Schnitt eines Teils der treibenden Kupplungshälfte entlang der Linie 4-4 der Figur -3,

Figur 5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 der Figur 2,

Figur 6 einen Teilschnitt einer abgewandelten Ausführungsform der Kupplung und

Figur 7 einen Schnitt entlang der Linie 7-7 der Figur 6,

Die Viskositätskupplung nach der Erfindung, bei der über ein viskoses Arbeitsmittel Drehmoment zwischen einer treibenden und einer getriebenen Kupplungshälfte übertragen wird, eignet sich für den Antrieb der verschiedenartigsten Lasteinrichtungen, besonders aber für den Antrieb des Kühlgebläses einer Brennkraftmaschine. Die Kupplung ist infolgedessen in den Zeichnungen fü¹" einen solchen Anwendungsfall dargestellt. Die in Figur 1 insgesamt mit 10 bezeichnete Viskositätskupplung weist eine treibende Kupplungshälfte 11 und eine getriebene Kupplungshälfte 12 auf. Die getriebene Kupplungshälfte 12 trägt Lüfterflügel ".3., die mittels der Kupplungshälfte 12 angetrieben werden. Mit Hilfe der Lüfterflügel 13 wird ein Kühlluftstrom zum Kühlen einer Brennkraftmaschine erzeugt, der die Kupplung 10 zugeordnet ist.

Die treibende Kupplungshälfte 11 wird von einer Antriebswelle 14 aus angetrieben, die ihrerseits in zweckentsprechender Weise antreibbar ist, beispielsweise über einen im Fahrzeug vorge-

409849/0358

sehenen Lüfterriementrieb_a Die treibende Kupplungshälfte sitzt am vorderen Ende der Antriebswelle 14 und ist mit dieser über einen Keil 15 drehfest verbunden. Der Keil 15 steht mit einem radial zur Antriebswelle 14 verlaufenden Steg 16 der treibenden Kupplungshälfte in Eingriff, Die treibende Kupplungshälfte 11 bildet eine Kammer 20, innerhalb deren die getriebene Kupplungshälfte 12 oder mindestens ein Teil dieser Kupplungshälfte sitzt.

Die getriebene Kupplungshälfte 12 weist ein radial verlaufendes Hauptteil 21 auf, das in der Kammer 20 untergebracht ist. Das Hauptteil 21 ist in seinem radial innen liegenden Bereich mit einem L-förmigen Körper 22 über Schrauben 23 verbunden, die durch Öffnungen 23a hindurchreichen. Der Körper 22 weist einen axial gerichteten Abschnitt 24 auf, der in Achsrichtung der Antriebswelle 14 verläuft. Ein Lager 25 sitzt zwischen dem Abschnitt 24 und der Antriebswelle 14, so daß sich die Antriebswelle 14 gegenüber der getriebenen Kupplungshälfte 12 drehen kann. Von dem einen Ende des Körpers 22 geht ein außerhalb der Kammer 20 liegender Stegteil 26 aus. Die Lüfterflügel 13 sind in nicht näher veranschaulichter Weise an dem Stegteil 26 angebracht .

Die treibende Kupplungshälfte 11 weist einen Hauptkörper 27 auf, bei dem es sich um ein Gußstück handelt und zu dem der auf der Antriebswelle 14 verkeilte Steg 16 gehört. Die treibende Kupplungshälfte umfaßt ferner eine Scheibe 30, die in zweckentsprechender Weise festgelegt ist, beispielsweise in der Weise,

409849/0358

daß ein Teil des Hauptkörpers 27 um den Außenumfang der Scheibe 30 herumgebördelt wird» Ein Dichtring 32 sitzt zwischen der Scheibe 3O und dem Hauptkörper 27 der treibenden KupplungsnäJfte. Die Scheibe 3O verläuft zwischen dem radial angeordneten Hauptteil 21 der getriebenen Kuppiungshälfte 12 und dem radialen Stegteil 26 dieser Kupplungshälfte« Eine Dichtung 35 sitzt zwischen der Scheibe 3O und der Außenfläche des axialen Abschnitts 24 der getriebenen Kupplungshälfte»

Die beiden Kupplungshälften 11 und 12 sind mit ineinandergreifenden Vorsprüngen und Nuten ausgestattet, die zwischen sich einen Arbeitsraum zur Aufnahme des viskosen Arbeitsmittels begrenzen. Das in diesem Raum befindliche viskose Arbeitsmittel sorgt in bekannter Weise für die Übertragung von Drehmoment von der treibenden Kupplungshälfte 11 auf die getriebene Kupplungshälfte 12.

Bei Drehung der Antriebswelle 14 wird die treibende Kupplungshälfte 11 mitgenommen; das Lager 25 sorgt dafür, daß sich die treibende Kupplungshälfte 11 gegenüber der getriebenen Kupplungshälfte 1 2- drehen kann. Die Mitnahme der getriebenen Kupplungshälfte 12 erfolgt über das viskose Arbeitsmittel in dem von den ineinandergreifenden Vorsprüngen und Nuten der beiden Kupplungshälften begrenzten Arbeitsraum 40. Bei Drehung der getriebenen Kupplungshälfte führt diese eine Drehbewegung gegenüber der Arbeitswelle 14 und gegenüber der treibenden Kupplungshälfte 11 aus; die getriebene Kupplungshälfte nimmt ihrerseits die mit ihr

409849/0358

verbundenen Lüfterflügel 13 mit.

Die im Bereich des Arbeitsraums 4O sitzenden ineinandergreifenden Vorsprünge und Nuten liegen auf der Vorderseite der getriebenen Kupplungshälfte und sind so angeordnet, daß sie sich unmittelbar innerhalb des Stauluftstroms des Fahrzeuges befanden. Dies gewährleistet bereits von der Lage des Arbeitsraumes her eine wirkungsvolle Wärmeabfuhr. Außerdem ist die treibende Kupplungshälfte 11 mit einer Reihe von Kühlrippen 41 versehen, die auf der vorderen Stirnseite der Kupplungshälfte 11 sitzen« Dadurch wird die Wärmeableitung weiter verbessert, zumal die Kühlrippen mit einer Drehzahl rotieren, die höher als die Drehzahl ist, die sie bei Anbringung an der getriebenen Kupplungshälfte 12 hätten. Die Kühlrippen erzeugen also infolge ihrer Anbringung auf der treibenden Kupplungshälfte 11 eine größere Gebläsewirkung als auf der getriebenen Kupplungshälfte 12 sitzende Kühlrippen. Die Kupplung 10 ist insgesamt so ausgelegt, daß eine äußerst wirkungsvolle Wärmeabfuhr gewährleistet wird,,

Des weiteren ist die Kupplung IO derart aufgebaut, daß das Volumen des Arbeitsmittels in dem Arbeitsraum 4O zwischen den ineinandergreifenden Vorsprüngen und Nuten änderbar ist. Für diesen Zweck wird das viskose Arbeitsmittel unter der Wirkung von Teilen der Kupplung aus dem Arbeitsraum 4O herausgepumpt. Zu dieser Pumpwirkung kommt es, weil die rotierende treibende Kupplungshälfte 11 in ihrem Umfangsbereich Arbeitsmittel um. die Stirnfläche 5O (Figur 2) der getriebenen Kupplungshälfte herum mitreißt,

409849/0358

2A23620

Die Stirnfläche 50 der Kupplungshälfte 12 ist mit zwei um die Stirnfläche 50 bogenförmig herumlaufenden Kanälen 51 und 52 versehen. Der Kanal 51 endet an einer axialen Öffnung 53, während der Kanal 52 in'eine axiale Öffnung 54 mündet.

Wenn das Arbeitsmittel durch Drehung der treibenden Kupplungshälfte -gegenüber der getriebenen Kupplungshälfte 12 entlang den Kanälen 51 und 52 mitgenommen wird, erfolgt ein Druckanstieg in dem den Öffnungen 53 und 54 benachbarten Bereich. Dieser Druckanstieg wird dadurch begünstigt, daß ein Oberflächenabschnitt. im Bereich jeder der Öffnungen 53 und 54 schräg ansteigt, wie dies am besten aus Figur 5 hervorgeht. Der Oberflächenabschnitt 56 kann als Staudruckpumporgan betrachtet werden, auf das das Arbeitsmittel auftrifft, wodurch ein Druckanstieg erfolgt. Dieser im Bereich der Öffnungen 53 und 54 auftretende Druckanstieg bewirkt, daß Arbeitsmittel in der Achsrichtung der Kupplungshälfte durch die Öffnungen 53, 54 hindurch und in radial verlaufende Durchlässe 57 bzw. 58 hineinströmt. Die Durchlässe 57,58 sind an ihren äußeren Enden abgesperrt, beispielsweise mittels eines in Figur 1 gezeigten Stopfens 58a.

Das durch die axialen Öffnungen 53,54 hindurchtretende und dann in Radialrichtung durch die Durchlässe 57,58 strömende Arbeitsmittel tritt aus den Durchlässen 57 und 58 benachbart dem radial innen liegenden Abschnitt des Hauptteils 21 der Kupplungshälfte 12 aus und gelangt in einen in Figur 1 mit 6O bezeichneten Bereich. Ausgehend von dem Bereich 6O strömt das Arbeitsmittel

409849/0358

radial nach außen; es gelangt in axial verlaufende Durchlässe 61, 62 (Figur 3) im Steg 16 der treibenden Kupplungshalfte 11_S Das die Durchlässe 61 und 62 durchquerende Arbeitsmittel tritt in einen Vorratsraum 65 ein, der von der treibenden Kupplungshalfte 11 gebildet wird«

Der Vorratsraum 65 wird von einem Teil der treibenden Kupplungshalfte 11 und einem Deckel 66 begrenzt, der an dem Hauptkörper 27 der treibenden Kupplungshalfte 11 mittels eines umgebördelten Randes 67 festgelegt ist. Zwischen dem Deckel 66 und dem Hauptkörper 27 sitzt ein Dichtring 68, der das Auslecken von Arbeitsmittel verhindert.

Es wird also Arbeitsmittel aus dem Arbeitsraum herausgepumpt. Falls kein Arbeitsmittel in den von den ineinandergreifenden Vorsprüngen und Nuten begrenzten Arbeitsraum hineingeleitet wird_} tritt das gesamte Arbeitsmittel oder mindestens ein wesentlicher Teil des Arbeitsmittels aus dem Arbeitsraum aus. Infolgedessen würde, falls überhaupt, nur ein sehr geringes Drehmoment zwischen treibender und getriebener Kupplungshalfte 11 bzw. 12 übertragen. Es sind jedoch Mittel vorgesehen, die Arbeitsmittel zurück in den Arbeitsraum 4O strömen lassen, um, falls erwünscht, die Füllung des Arbeitsraumes zu vergrößern. Die Anordnung ist so ausgelegt, daß die Durchflußmenge des in den Arbeitsraum eintretenden Arbeitsmittels gleich der Durchflußmenge des den Arbeitsraum verlassenden Arbeitsmittels sein kann und infolgedessen insgesamt die Füllung des Arbeitsraumes ungeändert bleibt.

409849/0358

Der in den Arbeitsraum eintretende Arbeitsmittelstrom kann obe' auch so bemessen werden, daß ,insgesamt entweder eine Verkleinerung oder Vergrößerung des Volumens des im Arbeitsraum befindlichen Arbeitsmittels erzielt wird.

Das Arbeitsmittel gelangt vom Vorratsraum 65 in den Arbeitsraum 40 über zwei in der treibenden Kupplungshälfte 11 ausgebildete Durchlässe 7O, 71. Das die Durchlässe 7O, 71 durchquerende Arbeitsmittel gelangt in eine mit 72 bezeichnete Zone der Kammer 2O. Das in die Zone 72 eintretende Arbeitsmittel wird unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft radial nach außen in den von den ineinandergreifenden Vorsprüngen und Nuten begrenzten Arbeitsraum AO getrieben.

Um den Arbeitsmittelstrom durch die Durchlässe 70, 71 hindurch zu steuern, ist eine insgesamt mit 75 bezeichnete Temperaturfühler- und Ventileinheit vorgesehen. Die Einheit 75 weist als Temperaturfühler eine spiralförmige Bimetallfeder 76 auf, die an dem Deckel 66 abgestützt ist. Die Bimetallfeder 76 ist in herkömmlicher Weise ausgebildet. Ihr eines Ende ist an einem Bügel 77 befestigt, der seinerseits am Deckel 66 angebracht ist. Das andere Ende der Bimetallfeder 76 ist mit einer Stummelwelle 78 verbunden. Die Stummelwelle 78 reicht durch einen in Axialrichtung verlaufenden Teil 8p des Deckels hindurch und erstreckt sich in den Vorratsraum 65 hinein. Eine Dichtung 81 sitzt zwischen der Stummelwelle 78 und dem Teil 80 des Deckels 66. Bei Änderung der Außentemperatur dehnt sich die Bimetallfeder 76 in

409849/0358

Radialrichtung aus, oder die Feder zieht sich zusammen, wodurch die Stummelwelle 78 in der einen oder der anderen Richtung gedreht wird.

Am innenliegenden Ende der Stummelwelle und innerhalb des Vorratsraums 65 sitzt eine Absperreinrichtung 85, Die Absperreinrichtung 85 erstreckt sich ausgehend von der Stummelwelle 78 in entgegengesetzten Richtungen diametral zu den Durchlässen 70,71 der treibenden Kupplungshälfte 11 hin* Der Aufbau der Absperreinrichtung 85 und die Art des Zusammenwirkens dieser Einrichtung mit dem Durchlaß 70 ergeben sich am besten aus Figur 1. Die Absperreinrichtung weist eine Halterung 86 auf, an deren äußerem Ende ein federartiges Absperrelement 87 sitzt= Das Absperrelement 87 ist dem Durchlaß 70 zugeordnet. Ein entsprechendes Absperrelement, das in Figur 1 nicht gezeigt ist, ist für den Durchlaß 71 vorgesehen.

Die Absperreinrichtung 85 und die. Absperrelemente 87 sind in Figur 3 gestrichelt eingezeichnet. In der dort veranschaulichten Stellung sind die Durchlässe 70,71 voll geöffnet, Durch Drehen der Absperreinrichtung 85 lassen sich diese Durchlässe aber auch voll oder teilweise schließen. Zu einer derartigen Drehung der Absperreinrichtung kommt es, wenn die Bimetallfeder 76 eine Temperaturänderung feststellt. Steht die Absperreinrichtung 85 so, daß die Durchlässe 7O, 71 blockiert werden, gelangt kein Arbeitsmittel vom Vorratsraum 65 in den Arbeitsraum 4O. Infolgedessen nimmt die Füllung des Arbeitsraums 4O insgesamt ab. Steht

409849/0358

die Absperreinrichtung 85 andererseits in einer Lage, in der die Durchlässe 70, 71 voll geöffnet sind, strömt Arbeitsmittel in solcher Menge vom Vorratsraum 65 zum Arbeitsraum 40, daß sich das Volumen des im Arbeitsraum befindlichen Arbeitsmittels insgesamt vergrößert= In geeigneten Zwischenstellungen der Absperreinrichtung kann die Füllung des Arbeitsraumes geringfügig zu- oder abnehmen, oder kann die Füllung des Arbeitsraumes konstant gehalten werden.

Um die vorstehend erläuterte Führung des Arbeitsmittels zu unterstützen, ist das Hauptteil 21 der getriebenen Kupplungshälfte 12 im Bereich seines radial innen liegenden Endes mit einer Lippe 9O versehen. Die Lippe 9O geht von dem Hauptteil 21 axial aus und sitzt radial außerhalb des Bereichs 6O, dem das Arbeitsmittel von den Durchlässen 57 und 58 aus zugeführt wird»

Die treibende Kupplungshälfte ist ferner mit einer Kappe 91 ausgestattet. Die Kappe 91 sitzt auf einem Ansatz 92, der in Umfangsrichtung der treibenden Kupplungshälfte 11 verläuft und der an diametral einander gegenüberliegenden Stellen mit Vorsprüngen 93 und 94 versehen ist (Figur 3)„ Die Durchlässe 70,71 sind in den Vorsprüngen 93 und 94 ausgebildet. Die Kappe 91 legt sich gegen die Vorsprünge 93 und 94 an und steht, wie am besten aus Figur 1 hervorgeht, bei 97 über den Vorsprung 93 radial nach innen vor.

409849/0358

Angesichts dieser Ausbildung wird das Arbeitsmittel, das über die radialen Durchlässe 57 und 58 in den Bereich 60 gelangt, radial nach außen um die Lippe 90 herum und in den Bereich der Durchlässe 61, 62 geschleudert. Dieses Arbeitsmittel wird durch den vorspringenden Teil 97 der Kappe 91 und die Lippe 90 im wesentlichen daran gehindert, radial nach außen in die Zone 72 abzuströmen. Wenn das Arbeitsmittel durch die Durchlässe 7O, 71 hindurch in die Zone 72 gelangt, strömt das Arbeitsmittel radial nach außen; der vorspringende Teil 97 und die Lippe 9O verhindern vollständig oder mindestens weitgehend, daß Arbeitsmittel zwischen diesen beiden Teilen hindurch radial nach innen gelangt,

Zwischen dem radial außen liegenden Teil der getriebenen Kupplungshälfte 12 und der treibenden Kupplungshälfte 11 sitzt ein Reibbelag 94'. Dieser Reibbelag dient zum einen als Axialwiderlager, über den von dem Kühlgebläse ausgeübte Axialkräfte von der getriebenen Kupplungshälfte 12 auf die treibende Kupplungshälfte 11 übertragen werden. Ein derartiges Axialwiderlager ist erforderlich, weil das vorzugsweise als Rollenlager ausgebildete Lager 25 die getriebene Kupplungshälfte 12 nicht an einer Axialbewegung gegenüber der treibenden Kupplungshälfte hindert. Zum anderen wird der Reibbelag 94' ausgenutzt, um ein vorbestimmtes Drehmoment zu entwickeln, wenn das viskose Arbeitsmittel aus dem Arbeitsraum 40 herausgepumpt wird. Da der Reibbelag 94' außerhalb der Öffnungen 53 und 54 liegt, kann das Arbeitsmittel den Arbeitsraum nicht an dem Belag 94' vorbei verlassen. Der Gegendruck gegen die Axialschubbelastung des Kühlgebläses

409849/0358

auf den dünnen Arbeitsmittel film zwischen dem Belag 94' und der treibenden Kupplungshälfte 11 führt zur Ausbildung eines entsprechenden vorherbestimmbaren Ausgangsdrehmoments.

Die Figuren 6 und 7 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform der Kupplung, die nach Aufbau und Funktionsweise der Ausführungsform gemäß Figur 1 jedoch weitgehend ähnlich ist, so daß einander entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, Der Hauptunterschied zwischen den beiden Ausführungsformen liegt in der Ausbildung des Temperaturfühlers und der Ventil- oder Absperrein richtung.

Bei der Ausführungsform nach den Figuren 6 und 7 ist als Temperaturfühler 2OO ein Axialexpansionsfühler, beispielsweise Wachsexpansionsfühler, vorgesehen. Der Temperaturfühler 200 sitzt auf der treibenden Kupplungshälfte 11 und rotiert zusammen mit dieser. Zwecks Wärmeabfuhr trägt der Temperaturfühler Kühlrippen 2O1. Die Kühlrippen 201 begrenzen den Einfluß der internen Kupplungswärme auf den Temperaturfühler 2OO, so daß dieser genauer auf die externe Kupplungsumgebungstemperatur anspricht.

Der Temperaturfühler 2OO ist mit einem Mittelwellenteil 2O2 verbunden, das einen zwischen einer Scheibe 203 und dem äußeren Ende einer Welle 204 sitzenden Abschnitt aufweist. Die Welle 204 ist bei 2O5 mit der treibenden Kupplungshälfte verkeilt und wird auf diese Weise von der Kupplungshälfte 11 mitgenommen» Die Welle 2O4 weist einen Durchlaß 206 auf, in den eine Stummelwelle

409849/0358

2O7 eingreift. Das äußere Ende der Stummelwelle 207 legt sich gegen das hintere Ende 20Oa des Temperaturfühlers 2OO an.

Wenn der Temperaturfühler 2OO einen Temperaturanstieg ermittelt, dehnt sich der Fühler in axialer Richtung aus, und zwar bei der Darstellung gemäß Figur 6 nach links. Infolgedessen wird das Wellenteil 2O2 nach links verschoben und die Scheibe 2O3 gegen die Kraft einer Feder 2O8 ebenfalls nach links bewegt. Die Feder 208 liegt an dem Deckel 66 an und führt die Scheibe 203 in die Ausgangsstellung gemäß Figur 6 zurück, wenn der Temperaturfühler 2OO eine Temperaturabsenkung ermittelt.

Die Scheibe 2O3 weist vorspringende Teile 2O3a, 2O3b und 2O3c auf, die Absperrelemente für das Öffnen und Schließen von Durchlässen 7Oa, 70b bzw. 70c bilden. Bewegen sich die vorspringenden Teile 203a, 203b und 203c nach links, weil der Temperaturfühler sich auf Grund eines Temperaturanstiegs ausdehnt, werden die Durchlässe 7Oa₁ 7Ob und 7Oc geöffnet, so daß Arbeitsmittel vom Speicherraum 65 in die Durchlässe 7Oa, 7Ob und 70c gelangen sowie von dort aus in den Arbeitsraum 4O einströmen kann, wie dies für die Ausführungsform nach Figur 1 im einzelnen erläutert wurde. Werden dagegen die vorspringenden Teile 203a, 2O3b und 203c in der Schließstellung gehalten, kann kein Arbeitsmittel über die Durchlässe 70a, 7Ob und 7Oc in den Arbeitsraum 4O gelangen.

Wie am besten aus Figur 7 hervorgeht, stehen die vorspringenden

4098A9/0358

Teile 203α, 2O3b und 2O3c jeweils vom Umfang der Scheibe 2Ο3 radial nach außen vor. Die treibende Kupplungshälfte ist mit mehreren, im veranschaulichten Ausführungsbeispiel drei, Durchlässen 62a, 62b und 62c versehen, über die das Arbeitsmittel vom Arbeitsraum in den Vorratsraum 65 gelangen kann. Die Scheibe 2Ο3 ist mit mehreren Öffnungen 215 versehen (Figur 6), über die Arbeitsmittel von der einen zur anderen Seite der Scheibe 2Ο3 gelangen kann. Die Scheibe 203 weist ferner einen in Axialrichtung verlaufenden Abschnitt 216 auf, der von einer Dichtung 217 umfaßt ist, die zwischen dem Deckel 66 und dem Abschnitt 216 der Scheibe 2Ο3 sitzt. Die Dichtung 217 läßt eine Axialbewegung der Scheibe 2Ο3 zu. Es können ferner Stifte 218, 219 vorgesehen sein, um die Scheibe 2Ο3 in Axialrichtung zu führen und dabei eine Drehbewegung der Scheibe zu verhindern.

Die mit der treibenden Kupplungshälfte 11 verbundene Welle 204 weist einen Gewindeabschnitt 220 und einen Führungsabschnitt 221 auf. Der Gewindeabschnitt 220 ist in das äußere Ende 222 der Antriebswelle 14 eingeschraubt, während der Führungsabschnitt 221 mit Schiebesitz in ein Führungsteil 224 der Antriebswelle eingreift. Das Gewinde verläuft entgegengesetzt zur Drehrichtung der Maschine, so daß sich die Verschraubung während des Laufs der Maschine nicht löst. Die Kupplung kann also auf der Antriebswelle 14 bequem in der Weise montiert werden, daß nur der Gewindeabschnitt der Welle 2Ο4 in den Gewindeteil der Antriebswelle 14 eingeschraubt wird. Entsprechend einer abgewandelten Ausführungsform läßt sich die Kupplung auch unmittelbar auf eine mit einer

409849/0358

entsprechenden Gewindebohrung versehene Wasserpumpenwelle aufschrauben. In einem solchen Falle ist das Lager 25 so ausgelegt,, daß es unmittelbar auf der Wasserpumpenwelle läuft. Bei dieser Auslegung entfällt die in den Zeichnungen veranschaulichte Flanschmontage.

Bei der erfindungsgemäßen Viskositäts- oder Flüssigkeitsreibungskupplung ist also der Viskositätsantrieb auf dem vorderen Teil der Kupplung montiert; außerdem sitzen Kühlrippen auf der treibenden Kupplungshälfte, Beides sorgt für eine wirkungsvolle Wärmeableitung. Die Kupplung ist darüberhinaus mit einer Temperaturfühler- und Ventileinheit ausgestattet, die das Arbeitsmittelvolumen in dem zwischen der treibenden und der getriebenen Kupplungshälfte befindlichen Arbeitsraum beeinflußt.

409849/0358

Claims

Ansprüche

Viskositätskupplung mit einer treibenden und einer getriebenen Kupplungshälfte, die gegeneinander drehbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die treibende Kupplungshälfte (11) eine Kammer (2O) bildet, in der mindestens ein Teil der getriebenen Kupplungshälfte (12) sitzt, daß die beiden Kupplungshälften zwischen sich einen Arbeitsraum (40) zur Aufnahme eines viskosen Arbeitsmittels begrenzen, mittels dessen die Drehmomentübertragung zwischen den Kupplungshälften erfolgt, sowie daß eine Stelleinrichtung (56, 57, 58, 7O, 7Oa, 7Ob, 7Oc, 71, 85, 203) zum Ändern des Arbeitsmittelvolumens im Arbeitsraum und eine diese Stelleinrichtung beeinflussende, auf die Außentemperatur ansprechende Temperaturmeßeinrichtung (76, 200) vorgesehen sind.
2. Viskositätskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung (56, 47, 58, 7O, 7Oa, 70b, 7Oc, 71, 85, 2O3) eine auf der getriebenen Kupplungshälfte (12) sitzende Staufläche (56), auf die benachbart dem Arbeitsraum (4O) befindliches Arbeitsmittel unter Bildung eines Hochdruckbereiches auftrifft, sowie mindestens einen ersten Durchlaß (57, 58) in der getriebenen Kupplungshälfte aufweist, über den Arbeitsmittel von dem Hochdruckbereich radial einwärts zu einer ersten Stelle (60) geleitet wird.

409849/0358
3. Viskositätskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die treibende Kupplungshälfte (11) einen Vorratsraum (65) für das Arbeitsmittel bildet und mit mindestens einem zweiten Durchlaß (61, 62, 62a, 62b, 62c) versehen ist, über den Arbeitsmittel von der ersten Stelle (60) aus in Axialrichtung in den Vorratsraum gelangt.
4. Viskositätskupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die treibende Kupplungshälfte (11) mindestens einen dritten Durchlaß (7O, 71 , 70a, 7Ob, 7Oc) aufweist, über den Arbeitsmittel in den Arbeitsraum (4O) gelangt.
5. Viskositätskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Durchlaß (7O₁ 71., 7Oa, 7Ob, 7Oc) in einem Ansatz (92) der treibenden Kupplungshälfte (11) ausgebildet ist, auf dem Ansatz eine Kappe (91) sitzt, die mit einem radial vorstehenden Teil (97) versehen ist, die getriebene Kupplungshälfte (12) eine axial vorstehende Lippe (90) aufweist, die zusammen mit dem vorspringenden Teil der Kappe den Durchfluß von Arbeitsmittel beschränkt, und die erste Stelle (60) radial innerhalb der vorstehenden Lippe sitzt, während der dritte Durchlaß radial außerhalb dieser Lippe angeordnet ist.
6. Viskositätskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung eine Absperreinrichtung (85, 203) aufweist, die den Arbeitsmittelstrom vom Vorratsraum (65) über den dritten Durchlaß (7O, 71, 70a, 7Ob, 7Oc) steuert,

409849/0358

und daß die Temperaturmeßeinrichtung mit einem Temperaturfühler (76, 200), der eine Verstellung der Absperreinrichtung bei Ermitteln einer Temperaturänderung bewirkt, sowie mit einer Halterung (77, 78, 2O2, 2O4) versehen ist, die den Temperaturfühler an der Außenseite der treibenden Kupplungshälfte (11 ) abstützt.
7. Viskositätskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmeßeinrichtung (76, 200) am vorderen Teil der treibenden Kupplungshälfte (11) angeordnet ist, der Arbeitsraum (40) im vorderen Teil der Kupplung sitzt und die treibende Kupplungshälfte (11) Kühlrippen (41) trägt.
8. Viskositätskupplung mit einer treibenden und einer getriebenen Kupplungshälfte, die gegeneinander drehbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die treibende Kupplungshälfte (11) eine Kammer (2O) bildet, in der mindestens ein Teil der getriebenen Kupplungshälfte (12) sitzt, daß die beiden Kupplungshälften zwischen sich einen Arbeitsraum (4O) zur Aufnahme eines viskosen Arbeitsmittels begrenzen, mittels dessen die Drehmomentübertragung zwischen den Kupplungshälften erfolgt, daß die treibende Kupplungshälfte mit einer Anordnung (66) zur Bildung eines Arbeitsmittelvorratsraums (65) versehen ist und die angetriebene Kupplungshälfte ein Staupumpelement

(56) trägt, gegen das bei Drehung der angetriebenen Kupplungshälfte Arbeitsmittel geschleudert wird, sowie daß Arbeitsmit-

409849/0358

2A23620

telkanäle (53, 54, 57, 58, 61, 62, 62a, 62b, 62c), über die Arbeitsmittel von einem dem Staupumpelement benachbarten Bereich in den Vorratsraum gelangt, Durchlässe (70, 71, 70a, 7Ob, 7Oc), über die Arbeitsmittel vom Vorratsraum zurück in den Arbeitsraum gelangt, eine Absperreinrichtung (85, 203), mittels deren der durch diese Durchlässe hindurchtretende Arbeitsmittelstrom steuerbar ist, sowie ein Temperaturfühler (76, 200) vorgesehen sind, der auf die Außentemperatur anspricht, auf der Außenseite der treibenden Kupplungshälfte sitzt und die Absperreinrichtung beeinflußt.
9. Viskositätskupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsmittelkanäle, über die Arbeitsmittel von dem dem Staupumpelement benachbarten Bereich in den Vorratsraum gelangt, radial verlaufende Durchlässe (57, 58) in der getriebenen Kupplungshälfte (12) sowie axial gerichtete Durchlässe (61, 62, 62a, 62b, 62c) in der treibenden Kupplungshälfte (11) aufweisen, die mit dem Vorratsraum und den radial gerichteten Durchlässen in Verbindung stehen.
10. Viskositätskupplung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe,über die Arbeitsmittel den Vorratsraum verläßt, axial gerichtete Kanäle (7O, 71, 7Oa, 7Ob, 7Oc) in der treibenden Kupplungshälfte (11) aufweisen.
11. Viskositätskupplung nach einem der Ansprüche 8 bis 1O, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (76, 200) am

409849/0358

vorderen Teil der treibenden Kupplungshälfte (11) angeordnet ist, der Arbeitsraum (40) im vorderen Teil der Kupplung sitzt und die treibende Kupplun-gshälfte Kühlrippen (41) trägt.
12. Viskositatskupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die axial verlaufenden Kanäle (70, 71, 7Oa, 70b, 7Oc) in einem Ansatz (92) der treibenden Kupplungshälfte (11) ausgebildet sind, auf dem Ansatz eine Kappe (91) sitzt, die einen radial vorspringenden Teil (97) hat , und die getriebene Kupplungshälfte (12) mit einer axial gerichteten Lippe (9O) versehen ist, die zusammen mit dem vorspringenden Teil den Durchfluß von Arbeitsmittel begrenzt.
13. Viskositatskupplung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler ein wendelförmig gewickeltes Bimetallelement (76) aufweist, das mit einer Stummelwelle (78) verbunden ist, die mittels des Bimetallelements bei einer von diesem ermittelten Temperaturänderung drehbar ist und die mit der Absperreinrichtung (85) auf Drehung verbunden ist.
14. Viskositatskupplung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (2OO) ein in Axialrichtung dehnbares und zusammenziehbares Element aufweist, das mit der Absperreinrichtung (203) derart verbunden ist, daß die Absperreinrichtung bei einer von dem Element ermittelten Temperaturänderung in Axialrichtung verschoben wird.

A09849/0358
15. Viskositätskupplung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß an der treibenden Kupplungshälfte (11) eine Welle (204) mit einem gewindetragenden Abschnitt (220) befestigt ist, der mit einer Antriebswelle (14) der Kupplung verschraubbar ist.
16. Viskositätskupplung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperreinrichtung von einem Teil eines scheibenförmigen Bauteils (2O3) gebildet ist, das sich bei einer Ausdehnung des Elements (2OO) axial in einer Richtung bewegt, und daß eine Feder (2O8) vorgesehen ist, die das scheibenförmige Bauteil in der entgegengesetzten Richtung vorspannt und bei einem Zusammenziehen des Elements in dieser Richtung verschiebt.

A09849/0358