DE2602608A1

DE2602608A1 - Temperaturabhaengig betaetigte hydraulische kupplung

Info

Publication number: DE2602608A1
Application number: DE19762602608
Authority: DE
Inventors: Yasubee Kikuchi
Original assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 1975-02-04
Filing date: 1976-01-24
Publication date: 1976-08-05
Also published as: AU1021476A; IT1053918B; DE2602608C3; JPS5189963A; FR2300260A1; FR2300260B1; AU476901B2; JPS549676B2; DE2602608B2; US4036339A; GB1525172A; CA1032058A

Description

Patentanwalt

HELMUT GÖRTZ

6 Frankfurt am Main 70
Scfineckenhofsfr. 27 - Tel. 6)7079

23. Januar 1976 Gzg/Wa,

Usui Kokusai Sangyo Kabushiki Kaisha

Temperaturabhängig betätigte hydraulische Kupplung

Die Erfindung betrifft eine verbesserte hydraulische Kupplung, die in der Lage ist, die hydraulische Verbindung durch Abfühlen der Umgebungstemperatur zu steuern.

Herkömmliche hydraulische Kupplungen weisen im allgemeinen Meßwertwandler auf, die aus Bimetall oder Wachs bestehen, das an einer zentralen Stelle der Außenseite der Abdeckplatte angeordnet ist, und steuern die hydraulische Verbindung mittels des Meßwertwandlers entsprechend der Außentemperatur. Bei diesem Typ von hydraulischen Kupplungen wird unvermeidbar ein Geräusch erzeugt, das infolge von Schwingungserscheinungen bei Steuern der hydraulischen Verbindung etwa bei der Arbeitstemperatur auftritt.

Das Geräusch ist unvermeidbar durch die Schwingungserscheinungen, die durch Zu- oder Abnahme des durch die hydraulische Kupplung zu übertragenden Drehmomentes erzeugt werden, wenn diese einem Wechsel der Außentemperatur unterworfen ist.

Ein Ziel der Erfindung ist es, eine neue und einzigartige hydraulische Kupplung zu schaffen, die in der Lage ist, eine hydrau-

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lische Verbindung sehr schnell herzustellen, in der Weise, daß der Ein- oder AuskupplungsVorgang zwischen dem Ferrit und dem Magneten auf eine Übertragungseinrichtung in der hydraulischen Kupplung einwirkt, die von der Außentemperatur abhängig ist.

Das oben genannte Ziel der Erfindung wird wie folgt erreicht.

Die magnetische Anziehungskraft zwischen dem Ferrit und dem Magneten wird vorherbestimmt, um bei normaler Temperatur eine Federkraft zu überwinden, und die Arbeitstemperatur für die neue erfindungsgemäße Vorrichtung ist so gewählt, daß sie in der Nähe der Curietemperatur des Ferritmaterials liegt. Die magnetische Anziehungskraft nimmt daher abrupt ab, wenn die hydraulische Kupplung einer Temperatur ausgesetzt wird, die höher ist als der genannte Curiepunkt. Andererseits wird die magnetische Anziehungskraft zwischen dem Magneten und dem Ferrit größer als die Federkraft, so daß der Flüssigkeitsübergang in die Speicherkammer in einem Augenblick vollendet ist, wenn der Ferrit einer Temperatur ausgesetzt wird, die geringer als die Arbeitstemperatur ist. Wenn hingegen der Ferrit einer Temperatur ausgesetzt wird, die höher ist als die vorgewählte Temperatur, wird die Anziehungskraft geringer als die Federkraft, so daß der Flüssigkeitsübergang in die Drehmomentübertragungskammer augenblicklich bewirkt wird.

Durch ein Ausführungsbeispiel, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, wird die Erfindung im folgenden ausführlicher beschrieben, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird.

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Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht der hydraulischen Kupplung entsprechend der Erfindung,

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 3 eine Teilansicht eines vergrößerten Schnittes entlang der Linie A-A in einem Zustand, der sich von dem in der Fig. 1 dargestellten unterscheidet,

Fig. 4 eine Vorderansicht der Dauermagnetteile 12,

Fig. 5 eine Leistungskurve der hydraulischen Kupplung gemäß der Erfindung, und

Fig. 6 eine Leistungskurve einer bekannten Kupplung.

Die Beziehung zwischen der Außentemperatur und der Dr ehges chwindigkeit eines mit einer herkömmlichen hydraulischen Kupplung verbundenen Gebläses ist in Fig. 6 dargestellt, wobei die Außentemperatur auf der Abszisse und die Drehgeschwindigkeit auf der Ordinate dargestellt sind. Das Auftreten der Schwingungserscheinungen kann aus der Fig. 6 entnommen werden. Die Schwingungserscheinungen treten auf, wenn die Drehgeschwindigkeit von der Linie a zur Linie b übergeht und verschwindet wieder, wenn die Geschwindigkeit bis zur Linie c zugenommen hat. Auch wenn die Geschwindigkeit von der Linie c zur Linie b übergeht, . tritt die S chwingungs er scheinung auf und verschwindet wieder,

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wenn die Geschwindigkeit auf die Linie a abgenommen hat. Ein Geräusch infolge dieser Schwingungserscheinungen kann wahrgenommen werden, wenn das Gebläse bei einer Geschwindigkeit auf der Linie b betrieben wird, bei der hydraulische Verbindung gesteuert wird.

t zeigt eine vorbestimmte Temperatur, bei der die Drehgeschwindigkeit des Gebläses gesteuert wird. Die Erfindung schafft eine hydraulische Kupplung, die in der Lage ist, diese unerwünschte Geräuschentwicklung infolge der Schwingungserscheinungen zu vermeiden oder beträchtlich zu verringern, indem die Drehgeschwindigkeit bei der vorbestimmten Temperatur schnell von der Linie a zur Linie c gesteigert wird.

Die Hauptmerkmale der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung, die ein typisches Ausführungsbeispiel zeigt, erklärt.

Mit 1 ist ein Gehäuse, mit 2 eine Gehäuseabdeckplatte und mit 3 eine Trennwand bezeichnet. 1a ist eine Drehmomentübertragungskammer, die zwischen dem Gehäuse 1 und der Trennwand 3 gebildet wird, 2a ist eine Speicherkammer, die zwischen der Gehäuseabdeckplatte und der Trennwand gebildet wird, und 3a ist eine Ausströmöffnung,um die Flüssigkeit von der Speicherkammer 2a zur Drehmomentübertragungskammer 1a zu führen. Mit 4 ist eine Antriebswelle, mit 4a ein Kugellager und mit 4b ein Flansch bezeichnet. Mit 5 ist eine Scheibe bezeichnet, die drehbar in der Drehmomentübertragungskammer 1a angeordnet ist und die fest mit der Welle 4 verbunden ist, mit 6 ein Flüssigkeitseinlaß und mit

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6a ein Flüssigkeitskanal. Mit 7 ist ein Stauelement bezeichnet, das dazu dient, die Flüssigkeit in den Flüssigkeitseinlaß 6 zu führen, in dem die Flüssigkeit gegen das Stauelement strömt. Mit 8 ist eine dünne Platte bezeichnet, die in der Speicherkamm&r 2a angeordnet ist und deren freies Ende das Ventil 8a bildet. Das andere Ende 8b ist bei Punkt 8c mit der Trennwand 3 verbunden. Die Platte 8 wird mittels der Druckfeder 9, die zwischen der Trennwand 3 und der Platte 8 angeordnet ist, gegen das innere Ende 10b des Stiftes 10 gedrückt, so daß der Stift 10 sich durch die zentrale Bohrung 2b der Gehäuseabdeckplatte 2 erstreckt, Der Stift 10 ist an der inneren Öffnung der Zentralbohrung 2b der Abdeckplatte mit einem Anschlag 10c versehen. Eine Flüssigkeitsübertragungseinrichtung, die in Fig. 1 allgemein mit m bezeichnet ist, umfaßt die folgenden Teile: den Stift 10, die dünne Platte 8, die Druckfeder 9, das Ventil 8a, die Ausströmöffnung 3a, die Scheibe 5, das Stauelement 7 und den Flüssig-Mtseinlaß 6. Die Flüssigkeitsübertragungseinrichtung wirkt beim Betrieb der hydraulischen Kupplung mit der Bewegung des Stiftes 10 zusammen. Wenn der Stift 10 nach innen gedrückt wird, wird das Ventil 8a geschlossen und die hydraulische Verbindung wird vermindert. Im Gegensatz dazu wird, wenn der Stift 10 nach außen bewegt wird, das Ventil 8 a geöffnet und die hydraulische Verbindung nimmt zu.

Die FlüssigkeitsübertragungseJnrLchtung m ist nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Beispiel beschränkt. Beispielsweise wird in einer Ausgestaltung der Durchmesser der Speieherkammer 2a vergrößert, der Flüssigkeitskanal 6a entfernt, die dünne Platte ist verlängert, das Stauelement 7 ist am freien Ende der

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Platte 8 befestigt, derart, daß es sich in den Flüssigkeitseinlaß 6 hinein und aus diesem heraus bewegt. Dieses Beispiel, hier nicht zeichnerisch dargestellt, aber es ist, wie die in den Zeichnungen dargestellte Vorrichtung bekannt, und gehört noch zu einer Flussigkeitsübertragungsvorrichtung m, die von der Erfindung umfaßt wird.

Ein typisches Beispiel für das erstere ist in dem TJ.S.-Patent 3 191 735 und für das letztere in dem U.S.-Patent 3 179 221 beschrieben.

Die Flüssigkeitsübertragungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist in folgender Weise aufgebaut, um ihre oben dargestellte Funktion zu erfüllen.

Mit 11 ist ein temperaturempfindliches magnetisches Material bezeichnet, das an dem äußersten Ende 10a des Stiftes 10 befestigt ist, mit 12 sind die vier Teile eines Dauermagneten bezeichnet, der an der Seitenwand der Gehäuseabdeckplatte 2 befestigt ist und gegenüber der Innenwand des temperaturempfindlichen magnetischen Materials 11 angeordnet ist, wobei der Stift 10 sich verschiebbar durch den Dauermagneten 12 erstreckt. Der Dauermagnet 12 ist mit einer durchgehenden Bohrung 12a versehen, die zu der zentralen Bohrung 2a der Gehäuseabdeckplatte ausgerichtet ist, so daß der Stift 10 sich frei hindurchbewegen kann. Wie in Fig. 4 dargestellt, ist der Dauermagnet 12 in der Weise angeordnet, daß seine N-PoIe ringförmig mit seinen S-Polen ab- · wechseln. Selbstverständlich kann jedoch auch der Dauermagnet 12 als einzelner Pol benutzt werden.

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Das temperaturempfindliche magnetische Material 11 enthält Mn-Zn-Ferrit, das im folgenden als Ferrit bezeichnet wird, während der genannte Dauermagnet im folgenden als Magnet bezeichnet wird.

Ferrit hat einen Temperaturbereich, in dem die magnetische Anziehungskraft gegenüber einem Magneten sehr stark reduziert ist, wenn der Ferrit einer Temperatur nahe des Curiepunkts ausgesetzt ist. Die Arbeitstemperatur t der Flüssigkeitsübertragungsvorrichtung ist auf diesen Temperaturbereich festgelegt.

Es ist zu erwähnen, daß, wenn die Temperatur in diesem Bereich festgelegt ist, die Druckfeder 9 so beschaffen sein muß, daß ihre Federkraft geringer als die magnetische Anziehungskraft zwischen dem Ferrit 11 und dem Magneten 12 ist, wenn die Außentemperatur geringer als eine vorbestimmte Temperatur t ist; die erstgenannte Kraft steht in Gleichgewicht mit der zweitgenannten Kraft, wenn die Außentemperatur die vorbestimmte Temperatur t erreicht, und die erstgenannte Kraft wird größer als die zweitgenannte Kraft, wenn die Außentemperatur höher als die vorbestimmte Temperatur t ist.

Da die Arbeitstemperatur in einem Temperaturbereich ist, in dem die magnetische Anziehungskraft plötzlich verschwindet, wenn die Außentemperatur um den Ferrit herum die vorbestimmte Tempe ratur~/übefschreit et, wird, wie oben dargestellt, das Ventil 8a in sehr kurzer Zeit weit von der Ausströmöffnung 3a getrennt, wenn die Außentemperatur höher als die Temperatur t wird, während das Ventil 8a verschoben wird, um die Auslaßöffnung 3a

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in dem Moment zu schließen, wenn die Außentemperatur unter die vorherbestimmte Temperatur t sinkt.

Es ist bekannt, daß ein solcher Mn-Zn-Ferrit,der die gewünschte Arbeitstemperatur aufweist, leicht durch Steuern der chemischen Zusammensetzung seiner Komponenten erhalten werden kann, und daß er einen großen Arbeitstemperaturbereich zwischen Raumtemperatur und 500⁰C aufweist.

Die sich aus der Tatsache, daß die Ausströmöffnung 3a für die Flüssigkeit plötzlich vollständig geöffnet oder geschlossen wird, ergebende Wirkung, ist aus der Fig, 5 ersichtlich, und ein Unterschied der erfindungsgemäßen hydraulischen Kupplung von der bekannten wird durch Vergleich der Fig. 5 mit der Fig. 6 ersichtlich.

Fig. 5 zeigt eine Leistungskurve der erfindungsgemäßen hydraulischen Kupplung, wobei die Temperatur auf der Abzisse und die Drehgeschwindigkeit des angetriebenen Teils, wie beispielsweise ein Gebläse, das an der angetriebenen Seite befestigt ist, ist auf der Ordinate dargestellt. Die angetriebene Seite, auf die oben Bezug genommen wird, umfaßt Teile, die zusammen mit der Gehäuseabdeckplatte 2 gedreht werden. In Fig. 5 entspricht die Linie a einem Temperaturbereich, der unter der vorbestimmten Temperatur liegt, bei der der Ferrit 11 von dem Magneten 12 angezogen wird, so daß das Ventil 8a geschlossen wird, wie in Fig. 2 dargestellt, mit dem Ergebnis, daß die hydraulische Verbindung vermindert wird und dadurch die Drehzahl der angetriebenen Seite auf ihr Minimum absinkt. Die Linie c stellt einen

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anderen Temperaturbereich oberhalb der vorbestimmten Temperatur dar, bei der der Ferrit aus dem Magneten 12 herausbewegt wird, so daß das Ventil 8a die Ausströmöffnung 3a öffnet, wie in Fig. 3 dargestellt, hat zu einer maximalen hydraulischen Verbindung geführt. Weiterhin entspricht die Linie b einem Übergangsvorgang von dem Bereich der Linie a zu dem Bereich der Linie £. Die Tatsache, dass die Linie b bei der vorbestimmten Temperatur beinahe rechtwinklig zur Abzisse verläuft, zeigt, daß der Ferrit 11 plötzlich vollkommen außer Eingriff zum Magneten 12 kommt, um so dem Ventil 8a zu ermöglichen, die Ausströmöffnung 3a vollständig zu öffnen, wodurch die hydraulische Verbindung zunimmt und verstärkt wird, wenn die Außentemperatur die vorbestimmte Temperatur etwas überschreitet, und daß andererseits der Ferrit 11 durch den Magneten 12 in einer sehr kurzen Zeit angezogen wird, so daß das Ventil 8a die Ausströmöffnung 3a schnell schließt, wodurch die hydraulische Verbindung plötzlich vermindert wird, wenn die Außentemperatur etwas unter die vorbestimmte Temperatur abfällt.

Auf diese Weise kann erfindungsgemäß die hydraulische Verbindung schnell gesteuert werden, so daß eine Geräuschentwicklung vermieden werden kann.

Mit 1Od ist eine Dichtpackung, mit 13 eine Rippe, mit 14 ein Gebläserotorblatt, mit 14a ein Befestigungsbolzen für das Geblaserotorblatt 14 und mit 15 Verspannbolzen für das Gehäuse 1 und die Gehäuseabdeckplatte 2 bezeichnet.

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Claims

- ίο -

Patentansprüche

Temperaturabhängig betätigte hydraulische Kupplung mit einem Gehäuse auf der einen Seite, einer Gehäuseabdeckplatte auf der anderen Seite, einer Drehmomentübertragungskammer auf der Gehäuseseite, einer Speicherkammer auf der Seite der Gehäuseabdeckplatte, wobei die Drehmomentübertragungskaramer und die Speicherkammer durch eine Trennwand, die zwischen dem Gehäuse und der Gehäuseabdeckplatte angeordnet ist, getrennt sind, ferner einem Stift, der sich durch eine Bohrung in der Mitte der Gehäuseabdeckplatte erstreckt, wobei sein inneres Ende in Berührung mit einer dünnen Platte steht, die Bestandteil einer Flussigkeitsübertragungsvorrichtung ist, ferner einer Druckfeder, die über die dünne Platte gegen das Ende des Stiftes drückt und einer Flussigkeitsübertragungsvorrichtung, die so aufgebaut ist, daß die hydraulische Verbindung bei der Auswärtsbewegung des Stiftes zunimmt und bei der Einwärtsbewegung des Stiftes abnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dauermagnet mit einer durchgehenden Bohrung, die zu der Bohrung in der Mitte der Gehäuseabdeckplatte ausgerichtet ist, an der Außenseite der Gehäuseabdeckplatte vorgesehen ist, und daß ein temperaturempfindliches magnetisches Element an dem äußeren Ende des Stiftes befestigt.ist, das das temperaturempfindliche magnetische Element aus Mh-Zn-Ferrit besteht, das die Eigenschaft besitzt, daß die magnetische Anziehungskraft zwischen dem temperaturempfindlichen magnetischen Element und dem Dauermagneten bei einer vorherbestimmten Temperatur, bei der die hydraulische , Verbindung gesteuert wird, schnell vermindert wird,- daß das temperaturempfindliche magnetische Element gegenüber dem Dauermagneten angeordnet ist, wobei, wenn das temperaturemp-

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findliche Element eine höhere Temperatur als die Arbeitstemperatur mißt, die magnetische Anziehungskraft geringer als die Gegenkraft der Feder wird, wodurch das temperaturempfindliche Element von dem Dauermagneten weg bewegt wird, in einem Augenblick, in dem das temepratürempfindliche magnetische Element eine Temperatur anzeigt, die geringer als die Arbeitstemperatür ist, daß die Anziehungskraft die Federkraft übersteigt und dadurch der Ferrit schnell von dem Magneten angezogen wird, und dadurch im ersten Fall der Stift plötzlich nach außen bewegt wird, so daß die hydraulische Verbindung zunimmt, während im letzteren Fall der Stift plötzlich nach innen bewegt wird, so daß die hydraulische Verbindung abnimmt.

-¹O
2. Temperaturabhängig betätigte hydraulische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsübertragungsvorrichtung so aufgebaut ist, daß die Steuerung der Flüssigkeitsübertragung in der Weise erfolgt, daß ein Stauelement neben dem Einlaß des Flüssigkeitskanals vorgesehen ist und daß eine dünne Platte vorgesehen ist, mit einem Ventil an ihrem freien Ende,um die Ausströmöffnung des Flüssigkeitskanals zu öffnen oder zu schließen.
3. Temperaturabhängig betätigte hydraulische Kupplung, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsübertragungsvorrichtung zum Steuern der Flüssigkeitsübertragung so gestaltet ist, daß das Stauelement am freien Ende der dünnen Platte befestigt ist, so daß das Stauelement sich zu der Flüssigkeitsausströmöffnung hin und von dieser weg bewegt .

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