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Sicherheitskupplung Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitskupplung
zur Obertragung eines begrenzten Drehmomentes, insbesondere zum Antrieb eines KUhlerventilators
an einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine, bestehend aus einer angetriebenen,
schetbenfdrmigen Nabe sowie einem die Nabe dicht umgebenden, den Abtrieb darstellenden
Gehäuse.
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Sicherheitakupplungen zur Begrenzung des zu übertragenden Drehmomentes
sind allgemein bekannt und in vielen Variationen ausgeführt.
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Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sicherheitskupplung,
insbesondere im Hinblick auf den Einsatz als Antrieb eines SUhlerventilators an
einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine zu entwickeln, bei welcher das übertragbare
Drehmoment mit zunehmender Umgebungstemperatur ansteigt, um die Kühlwirkung durch
höhere Drehzahlen des Kühlerventilators zu verstärken. Es ist weiterhin zu fordern,
daß diese Sicherheitskupplung mit mdglichst geringem Aufwand herzustellen und zu
montieren ist.
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Diese Aufgabe wird erSindungsgemEß dadurch gelöst, daß das Gehäuse
teilweise mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllt ist und die Nabe im Bereich der
Scheibe einen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, welcher großer ist als derjenige
des Gehäuses. Betrachtet man die in diesem Fall als Viskosekupplung arbeitende Sicherheitskupplung,
so ergibt sich bei zunehmender Umgebungstemperatur und Aufheizung der einzelnen
Kupplungsteile ein geringerer Spalt zwischen der Scheibe und dem Gehäuse> wodurch
die Drehmomentübertragungsfähigkeit der Kupplung Vergrößert wird, Damit kann in
jedem Fall der bei ungeregelten Viskosekupplungen bei Temperaturanstieg auftretende
Abfall
der Übertragungsfähigkeit infolge der temperaturabhängigen Viskositätsänderung des
Übertragungsmittels ausgeglichen werden.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Scheibe
an ihren Seitenflächen und am Außenumfang mit einem Belag versehen ist, welcher
einen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der größer ist als das Material des GehSuses
bzw. der Scheibe und welcher eine größere Elastizität als diese Teile aufweist.
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Eine derart ausgeführte Sicherheitskupplung kann auf drei verschiedene
Weisen wirksam eingesetzt werden: a) Die Sicherheitskupplung wird als Viskosekupplung
ausgeführt und der zwischen der Scheibe und dem Gehäuse vorgesehene Spalt sowohl
in Axialrichtung als auch in radialer Richtung verSndert sich zwar in Abhängigkeit
von der Ausdehnung des Belages, bleibt jedoch auch bei der höchstmöglichen Temperatur
erhalten; b) der Spalt zwischen der Scheibe und dem Gehäuse ist nur bei normaler
Umgebungstemperatur vorhanden, er verschwindet jedoch bei Erhdhung der Umgebungstemperatur
und zwischen Scheibe und Gehäuse findet eine Misehretbung statt; c) schon beim Einbau
wird zwischen der Scheibe und dem Gehäuse eine Vorspannung erzeugt, welche dann
bei ansteigender Temperatur ihren Wert vergrößert.
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Es wird weiterhin vorgeschlagen, den Belag beispielsweise aus Gummi
o. ä. Material herzustellen. Damit ist sowohl ein hoher Ausdehnungskoeffizient gewährleistet
als auch die Möglichkeit, diesen Belag infolge seiner Elastizität vorzuspannen.
Da sich durch das Vorhandensein einer viskosen Flüssigkeit, beispielsweise eines
Mehrbereichsöles, eine Mischreibung zwischen der Scheibe und dem Gehäuse einstellt,
kann der Verschleiß zwischen beiden Teilen auch im Bereich großen Schlupfes vernachS
igt werden.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand des in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figur
zeigt einen Schnitt
durch oinc? te@lweise dargestellte LEfterkupplung. Die Nabe 1 ist drehfest beispielsweise
auf einer Wasserpumpenwelle angeordnet und wird von der Brennkraftmaschine angetrieben.
Sie weist eine Scheibe 2 auf, welche vom Gehause 3 und vom Gehäusedeckel 4 dicht
umgeben ist. Die Abdichtung zwischen dem Gehäusedeckel 4 und dem Gehäuse 3 erfolgt
durch einen Dichtring 5, während die Abdichtung gegenüber der Nabe 1 durch zwei
Dichtungen 7 erfolgt, welche gleichzeitig die Lagerung zwischen beiden Teilen übernehmen.
Der Raum zwischen dem Gehäuse 3 und der Scheibe 2 ist zum Teil mit einer viskosen
Flüssigkeit gefüllt. Die Bohrungen 8 in der Scheibe 2 dienen der Vergrößerung des
Vorratsraumes und sind teils mit viskoser Flüssigkeit und teils mit Luft gefüllt.
Die Scheibe 2 ist an ihren axialen Stirnflächen und an ihrer radial äußeren Stirnfläche
mit einem Belag 6 versehen. Der Belag 6 besteht beispielsweise aus Gummi. Nicht
dargestellt ist der am Gehäuse 3 angeordnete Ventilator.
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Die Wirkungsweise der Sicherheitskupplung ist folgende: Wird die Sicherheitskupplung
als reine Viskosekupplung eingesetzt, so sind die Spalte zwischen dem Gehäuse 3
bzw. dem Gehflw edeckel 4 einerseits und dem Belag 6 der Scheibe 2 so bemessen,
daß auch bei den höchsten auftretenden Temperaturen keine direkte Berührung zwischen
dem Belag 6 und dem Gehäuse stattfindet. Im kalten Zustand von Sicherheitskupplung
und Brennkraftmaschine sind die Spalte zwischen dem Belag 6 und dem Gehäuse am größten.
Damit ist die Übertragungsfähigkeit trotz des relativ steifen Ubertragungsmittels
gering, wodurch die Brennkraftmaschine ihre Betriebstemperatur schnell erreicht,
ohne daß unnötig viel Kraft zum Antrieb des Ventilators aufgebracht werden muß.
Mit zunehmender Umgebungstemperatur erwärmt sich die gesamte Sicherheitskupplung
und die Viskoseflt keit, welche allein infolge ihrer inneren Reibung die Kraftübertragung
bewerkstelligt, wodurch sich diese Kraftübertragung bei gleich großen Spalten verringern
würde.
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Durch den großen Ausdehnungskoeffizienten des Belages 6, der beispieliweise
aus Gummi besteht, werden sämtliche Spalte verringert, so daß die Drehmomentübertragungsfähigkeit
der Sicherheitskupplung erhalten bleibt. Der Schlupf zwischen der Nabe 1 und dem
Gehäuse 3 mit dem Ventilator ist somit im niedrigen Drehzahlbereich sehr gering,
steigt dann stark an, wobei ab einer bestimmten Drehzahl
der Nabe
1 keine weitere @reh@ahlsteigerung am Gehäuse 3 auftritt. Damit ist auf sehr einfache
Wise ein Ausgleich für die mit steigender Temperatur stark abfallende Viskosität
und somit abfallender Drehmomentübertragung geschaffen.
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Nun ist es aber auch möglich, die Spalte zwischen dem Belag 6 und
dem Gehäuse so auszuführen, daß bei stark ansteigender Temperatur, beispielzweise
bei dem Befahren von Pässen, eine Anlage zwischen dem Belag 6 und den entsprechenden
Gehäusewänden zu erzielen, wodurch eine Mischreibung einsetzt, die eine größere
Drehmomentübertragung ermöglicht als eine reine Drehmomentübertragung durch die
flüssigkeitareibung. Damit dann zumindest in dem Zeitraum des erhöhten Wärmeanfalls
an der Brennkraftmaschine eine Erhöhung der Drehzahl des Gehäuses 3 mit samt dem
Ventilator erzielt werden und somit die überschu@wärme schnell abgeführt werden.
Durch das Vorhandensein der viskozen Flüssigkeit entsteht auch infolge der elastizität
des Belages 6 kein nennenswerter Verschleiß.
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Eine dritte Möglichkeit ergibt sich nach daraus, daß bereits bei normaler
Umgebungstemperatur eine geringe Vorapannung des Belages 6 durch entsprechende Bemezzung
des Gehäusse 3 und des Gehäusedeckels 4 vorhanden ist. Damit wird bei kalter Brennkraftmazchine
in einem grö@eren Drehzahlbereich als bei den vorhergehenden Ausführungen eine praktisch
@chlupffreie Übertragimg möglich. ein Schlupf entstcht erst bei stärkerem anstieg
des vom Ventilator aufgenommenen Drehmomentes, wobei von diesem Moment an die Mischreibung
einsetzt. Durch Erwärmung und somit Erhöhung der Vorspannung des Belages erhöht
sich auch das übertragbare Drehmoment.