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Temperaturgesteuerte Viskoselüfterkupplung Die Erfindung bezieht
sich auf eine Lüfterkupplung zum Antrieb eines KUhlerventilators an einer flüssigkeitsgekühlten
Brennkraftmaschine, bestehend aus einer angetriebenen scheibenförmigen Nabe, einem
die Nabe dicht umgebenden Gehause, welches zumindest teilweise mit Viskoseflüssigkeit
gefüllt ist, sowie einer gegenüber dem Gehäuse vorgespannten Nabe.
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Es ist bereits in der deutschen Patentanmeldung P 24 40 202.6 vorgeschlagen
worden, bei einer Viskosekupplung durch Verspannen zwischen dem scheibenförmigen
Teil der Nabe und dem Gehäuse einen schlupffreien Übertragungsbereich, zumindest
bei niederen Drehzahlen, zu erzielen. Beim Überschreiten einer bestimmten vorgegebenen
Drehzahl wird durch das LUfteraufnahmemoment ein Überschreiten der Haftreibung ersielt,
wodurch die weitere Drehmomentübertragung durch Fldssigkeitsreibung erfolgt.
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Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Nachteil der obengenannten
Lüfterkupplung zu vermeiden, der darin besteht, daß die Drehmomentübertragung ia
Bereich der Flüssigkeitsreibung in folge des Viskositätsabfalles bei Temperatursteigerung
abnimmt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Nabe u.
a. aus swei in Achsrichtung versetzt angeordneten Scheiben besteht, welche durch
Eigenelastizität bzw. Feder Verspannung in ihrem radial äußeren Bereich met ebenen
Ringf1hen am Gehäuse anliegen und beide Scheiben an ihren gegenseitig sugewandten
Seiten radial außen Abschrägungen aufweisen, auf welchen ein entsprechend abgeschrägter,
geschlitzter Ring unter Vorspannung aufliegt. Beim übergang von der Haftreibung
zur Flüssigkeitsreibung zwi schen dem Gehäuse und den beiden Scheiben der Nabe werden
diese
durch den sich ausbildenden FlUssigkeitsfilm vom Gehäuse abgehoben
und bewegen sich aufeinander zu. Entspreehend dr Ausbildung der Schräge wird nun
der geschlitzte Ring in den Abschrägungen radial nach außen verdrängt und vermindert
somit seinen Abstand vom Gehäuse. Durch diese Verringerung des Abstandes wird eine
Erhöhung der Übertragungsfähigkeit durch Flüssigkeitsreibung an dieser Stelle erzielt.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung sieht vor, daß der geschlitzte
Ring einen höheren Ausdehnungskoeffizienten aufweist als das Nabenmaterial. Damit
wandert dieser Ring nicht nur in Abhängigkeit der a::ialen Entfernung der beiden
Scheiben woneinander, sondern auch in Abhängigkeit von seiner Erwärmung radial nach
außen um den Ringspalt gegenüber dem Gehäuse entsprechend der Temperaturerhöhung
zu verkleinern. Der Abfall der Übertragungsfähigkeit durch die Viskositätsänderung
des Übertragungsmediums ist somit ausgeglichen.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungabeispieles näher erläutert : Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch
eine Lüfterkupplung.
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Die Nabe 2 ist drehfest direkt oder indirekt mit der Kurbelwelle der
Brennkraftm@@chine verbunden. Das Gehäuse 7 ist über dichtungen @ auf der Nabe 2
drehbar gelagert und trägt an seinem Außenumfang dem Ventilater 1. Drehfest mit
der Nabe 2 sind zwei Scheiben 3 angeordnet, welche unter Verspannung am Gehäuse
7 anliegen.
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Eine der Scheiben 3 ist fest mit der Nabe 2 verbunden und die andere
ist mit dieser drchfest, jedoch gegenüber ihr axial verschiebbar angeordnet. Zwischen
beiden Scheiben ist eine Tellerfeder 4 angeordnet, Es ist ohne weiteres denkbar,
daß die beiden Scheiben 3 in Bereich der Nabe 2 untereinander und mit der Nabe 2
fest verbunden sind und lediglich durch Eigenspannung an Gehäuse 7 anliegen. An
ihrem radial äußeren Durchmesser weisen die beiden Scheiben 3 auf dem einamder zugekehrten
Seiten Abzchrägungen 6 auf, in welchen ein kunststoffring 5 angeordnet ist. Der
kunztsteffring 5 ist ge-@chlitzt und liegt durch Eigenspannung in den Abschrägungen
6 auf.
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Befde @cheibon 3 sind im dar@estellten Schnitt leicht kenisch ausgef@hrt
und mohmen radial nach au@en hin @n Ereite zu. Sie liegen
in ihrem
radial äußeren Bereich Jeweils mit einer ebenen Ringfläche 9 am Gehäuse 7 an. Der
vom Gehäuse 7 und der Nabe 2 gebildete Raum ist teilweise mit einer viskosen Flüssigkeit
gefüllt und wird durch die beiden Dichtungen 8 abgedichtet.
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Die Wirkungsweise der dargestellten Lüfterkupplung ist folgende: Bis
zu einer bestimmten Drehzahl, d. h., bis zu einer bestimmten, vom Ventilator 1 aufgenommenen
Leistung (lUertrMgt die Ltfterkuppvon der Nabe 2 auf das Gehäuse 7 über die ebenen
Ringflächen 9 ohne Schlupf. In diesem Bereich tritt zwischen der ebenen Ringfläche
9 und dem Gehäuse 7 Haftreibung ein. Wird durch die ansteigende Leistung am Ventilator
1 die Haftreibung überschritten, so stellt sich Schlupf zwischen den Scheiben 3
und dem Gehause 7 ein und es bildet sich zwischen den ebenen Ringflächen 9 und dem
Gehäuse 7 ein Flüssigkeitsfilm aus. Dadurch sinkt die Übertragungsfähigkeit der
Lüfterkupplung, da lediglich noch durch die Flüssigkeitsreibung ein Moment Ubertragen
werden kann. Durch die Ausbildung des Schmierfilms zwischen den Scheiben 3 und dem
Gehäuse 7 im Bereich der ebenen Ringflächen 9 werden die beiden Scheiben 3 entsprechend
der Stärke des Schmiermilmes aufeinander zubewegt. Durch diese Abstandsverringerung
unter den beiden Scheiben 3 ergibt sich zwangsläufig eine Radialverschiebung des
Kunststoffringes 5 über die Abschrägungen 6. Damit verringert sich der Spalt zwischen
dem Kunststoffring 5 und dem Gehäuse 7, ao daß hier infolge höherer FlUssigkeitsreibung
ein Ausgleich in der DrehmomentUbertragungstEhS gkeSt der Lüfterkupplung erzielt
wird. Mit zunehmender Erwärmung der brennkraftmaschine sowie bedingt durch den Schlupf
zwischen den Scheiben 3 und dem Gehäuse 7 erhöht sich die Temperatur der Flüssigkeit
in dem vom Gehäuse 7 gebildeten Raum. Dadurch sinkt die Viskosität der darin enthaltenen
Flüssigkeit und es besteht die Gefahr einer niedrigeren Drehmomentübertragung. Durch
den hohen Ausdehnungskoeffizienten des Kunststoffringes 5 wird diesem Abfall Jedoch
entgegengewirkt, da sich dieser Kunststoffring 5 infolge der Abschrägung 6 radial
nach außen schiebt und den Spalt zum Gehäuse 7 hin noch weiter verringert. Damit
wird eine Erhöhung der Fltssigkeitsreibung erzielt, und zwar mit dem größtmöglichen
Radius.
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Die dargestellte Lüfterkupplung ist somit in der Lage, im niedrigen
Drehzahlbereich
ohne Schlupf zu arbeiten und beispielsweise im Leerlauf der Brennkraftmaschine fUr
ausreichende Kühlung zu sorgen.
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Zur Begrenzung der Ventilatordrehzahl ist die Tellerfeder 4 so ausgelegt,
daß bei ansteigender Drehzahl die Haftreibung im Bereich der ebenen Ringfläche 9
zwischen den Scheiben 3 und dem Gehäuse 7 zur DrehmomentUbertragung nicht mehr ausreicht
und ein Schlupf zwischen der Nabe 2 und dem Ventilator 1 entsteht. Damit werden
sowohl die Lüftergeräusche in Grenzen gehalten, als auch das zu übertragende Drehmoment.
Von diesem Moment an erfolgt die Drehmomentübertragung durch die Fltssigkeitsretbung
zwischen den Scheiben 3 und dem Gehäuse 7. Um mit zunehmender ErwErmung und damit
abfallender Viskosität nicht ein Abfallen der Drehmomentübertragungsfähigkeit hinnehmen
zu müssen, ist der Kunststoffring 5 mit einem besonders hohen Ausdehnungskoeffizienten
in Absohrägungen 6 der Scheiben 3 so gelagert, daß er durch die Ausbildung eines
Schmierfilmes zwischen den ebenen Ringflächen 9 der Scheiben 3 und dem Gehäuse 7
radial nach außen gedrückt wird und zusUtzlich noch durch seine große Ausdehnung
eine radiale Verschiebung erfghrt, so daß der Spalt zwischen ihm und dem Gehäuse
7 kleiner wird und damit die Drehmomenttlbertragungsfähigkeit anwächst. Bei sehr
stark beanspruchter Brennkraftmaschine und somit großem Wärmeanfall wird also in
dem Drehzahlbereich, in welchem keine Haftreibung zwischen den Scheiben 3 und dem
Gehäuse 7 vorliegt, die Drehmomentübertragungsfähigkeit vergrößert und für schnellere
Wärmeabfuhr gesorgt.