DE2602608C3

DE2602608C3 - Temperaturabhängig betätigte hydraulische Kupplung

Info

Publication number: DE2602608C3
Application number: DE2602608A
Authority: DE
Inventors: Yasubee Shizuoka Kikuchi (Japan)
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: 1978-06-01
Also published as: IT1053918B; FR2300260B1; JPS549676B2; DE2602608A1; AU476901B2; GB1525172A; DE2602608B2; JPS5189963A; AU1021476A; US4036339A; FR2300260A1; CA1032058A

Description

Die Erfindung betrifft eine temperaturabhängig betätigte hydraulische Kupplung mit einem Gehäuse, einer Gehäuseabdeckplatte, einer Drehmomentübertragungskammer, einer Speicherkammer, wobei die Drehmomentübertragungskammer und die Speicherkammer durch eine Trennwand zwischen dem Gehäuse und der Gehäuseabdeckplatte getrennt sind, ferner einem Stift, der sich durch eine Bohrung in der Gehäuseabdeckplatte erstreckt und dessen inneres Ende in Berührung mit einer dünnen Platte steht, die Bestandteil einer Flüssigkeitsübertragungsvorrichtung ist, ferner einer Druckfeder, die über die dünne Platte gegen das Ende des Stiftes drückt, einer Flüssigkeitsübertragungsvorrichtung, die so aufgebaut ist, daß sie die hydraulische Verbindung bei der Auswärtsbewegung des Stiftes herstellt und bei der Einwärtsbewegung des Stiftes unterbricht, und einem an der Außenseite der Gehäuseabdeckplatte vorgesehenen temperaturabhängigen Steuerorgan.

Bei einer bekannten Kupplung dieser Art (US-PS 33 39 688) besteht das temperaturabhängige Steuerorgan aus einem Bimetallstreifen, der sich in Abhängigkeit von der Temperatur axial ausdehnt und zusammenzieht. Wenn die Temperatur zunimmt, biegt sich der Bimetallstreifen nach innen und verschiebt dabei den Stift gleichfalls nach innen.

Die Verwendung von Bimetallstreifen als temperaturabhängiges Steuerorgan verursacht eine Geräuschentwicklung, die infolge von Schwingungserscheinungen beim Steuern der hydraulischen Kupplung etwa bei der Arbeitstemperatur auftritt. Diese unerwünschte Ge rauchentwicklung infolge der Schwingungserscheinun gen kann dadurch vermieden werden, daß die Drehgeschwindigkeit des durch die Kupplung angetriebenen Teiles bei einer vorbestimmten Temperatur sehr schnell wegfällt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, bei einer Kupplung der eingangs genannten Art ein rasches und auch im Übergangsbereich bistabiles Schaltverhalten zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das temperaturabhängige Steuerorgan einen

ίο Dauermagneten mit einer den Stift umgebenden, durchgehenden Bohrung aufweist, die mit der Bohrung in der Gehäuseabdeckplatte fluchtet, und einen im Abstand zu dem Dauermagneten am äußeren Ende des Stiftes befestigten Mn-Zn-Ferrit-Anker, dessen Curiepunkt bei der Schalttemperatur der Kupplung liegt. Dadurch kann bei einfachem Aufbau des Steuerorgans eine schnelle Steuerung der hydraulischen Verbindung erreicht werden, wodurch eine Geräuschentwicklung vermieden wird.

Aus der US-PS 32 68 042 ist bereits ebenfalls eine Kupplung bekannt, deren Steuerung über ein temperaturempfindliches Steuerorgan erfolgt. Dieses Steuerorgan weist einen Dauermagnetring und einen Ring auf. Bei einer bestimmten Temperatur überspringt der magnetische Fluß einen Luftspalt und zieht ein Bauteil in Berührung mit dem Umfang der Magnetpolringe. Dadurch wird das Ende einer Feder verdreht, so daß die Feder mit einer Reibungsfläche in Berührung kommt. So wird eine temperaturabhängige Kupplung für ein Kraftfahrzeug-Kühlsystem geschaffen, bei dem die Übertragungskraft relativ klein sein kann und mittels eines Magneten aufgebracht wird. Der Steuervorgang wird jedoch nicht durch eine Relativbewegung zwischen einem Dauermagneten und einem Ferritelement bewirkt. Dazu besteht auch keine Notwendigkeit, da es nicht auf einen schnellen Steuervorgang ankommt und ein derartiger auch nicht möglich ist, da nicht die Geschwindigkeit maßgebend ist, mit der das Bauteil vom Magneten angezogen wird, sondern die Geschwindigkeit, mit der die Spiralfeder auf die Reibfläche aufgewickelt wird. Die Lehre der US-PS 32 68 042 bringt, auf die Reibungskupplung nach der US-PS 33 39 680 angewendet, eine Verlangsamung des Steuervorgangs mit sich.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt

F i g. 1 eine Vorderansicht der hydraulischen Kupplung entsprechend der Erfindung,

F i g. 2 einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie

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

F i g. 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 Drehgeschwindigkeit 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 Schwingungserschehung auf und verschwindet wieder, 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 die hydraulische Verbindung gesteuert wird.

ι 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 inolge der Schwingungserscheinungen zu vermeiden oder beträchtlich zu verringern, indem die Drehgeschwindigkeit bei der vorbestimmten Temperatur schnell von der Linie a zur Linie cgesteigert wird.

Die F i g. 2 zeigt ein Gehäuse 1 mit eine·· Gehäuseabdeckplatte 2 und mit einer Trennwand 3. la ist eine Drehmomentübertragungskammer, die zwischen dem Gehäuse 1 und der Trennwand 3 ausgebildet ist, 2a ist eine Speicherkammer zwischen der Gehäuseabdeckplatte und der Trennwand, und 3a ist eine Ausströmöffnung, um die Flüssigkeit von der Speicherkammer 2a zur Drehmoment rbertragungskammer Xa 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 la angeordnet ist, und die fest mit der Welle 4 verbunden ist, mit 6 ein Flüssigkeitseinlab und mit 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 Speicherkammer 2a angeordnet ist und deren freies Ende das Ventil Ba bildet. Das andere Ende Sb ist bei Punkt 8c mit der Trennwand 3 verbunden. Die Platte 8 wird mittels einer Druckfeder 9 zwischen der Trennwand 3 und der Platte 8 gegen das innere Ende 10f> eines 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 Flüssigkeitsübertragungsvorrichtung, die in F i g. 2 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 Flüssigkeitseinlaß 6. Die Flüssigkeitsübertragungsvorrichtung wirkt beim Betrieb der hydraulischen Kupplung mit der Bewegung des Stiftes 10 zusammen. Wenn der Stift 10 nach innen gedruckt 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 8a geöffnet, und die hydraulische Verbindung nimmt zu.

Die FlüssigkeitsUbertragungsvorrichtur.g m ist nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Beispiel beschränkt. Beispielsweise wird in einer Ausgestaltung der Durchmesser der Speicherkammer 2a vergrößert, der Flüssigkeitskanal 6a entfernt, die dünne Platte ist verlängert, das Stauelement 7 ist am freien Ende der Platte 8 derart befestigt, daß es sich in den Flüssigkeitseinlaß 6 hinein und aus diesem heraus bewegt.

Die Flüssigkeitsübertrag;;ngsvorrichtung 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.

ίο 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 F i g. 4 dargestellt, ist der Dauermagnet 12 in der Weise

iS angeordnet, daß seine N-PoIe ringförmig mit seinen S-i'olen abwechseln. Selbstverständlich kann jedoch auch als Dauermagnet 12 ein einzelner Pol benutzt werden.

Das temperaturempfindliche magnetische Material U ist ein Mn-Zn-Ferrit, der im folgenden aJs Ferrit bezeichnet wird, während der Dauermagnet im folgenden als Magnet bezeichnet wird.

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

Es ist zu erwähnen, daß die Druckfeder 9 in diesem Temperaturbereich 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 Federkraft steht in Gleichgewicht mit der magnetischen Anziehungskraft, wenn die Außentemperatur die vorbestimmte Temperatur t erreicht, und die Federkraft wird größer als die magnetische Anziehungskraft, wenn die Auöenlemperatur 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 Temperatui ein wenig überschreitet, 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 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 Arbeiisieinperatur aufweist, leicht durch Ändern 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 F i g. 5 ersichtlich.

Fig. 5 zeigt eine Leistungskurve der hydraulischen Ki'nplung, wobei die Temperatur auf der Abzisse und die Drehgeschwindigkeit des angetriebenen Teils, wie

t>5 beispielsweise ein Gebläse, das an der angetriebenen Seite befestigt ist, auf der Ordinate dargestellt ist. Die angetriebene Seite, auf die oben Bezug genommen wird, umfaßt Teile, die zusammen mit der Gehäuseabdeck-

platte 2 gedreht werden. In F i g. 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 F i g. 2 dargestellt, mit dem Ergebnis, daß die hydraulische Verbindung vermindert wird und dadurch die Drehzahl der angetriebenen Seite auf ihr Minimum absinkt. Die Linie cstellt einen 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 F i g. 3 dargestellt, und zu einer maximalen hydraulischen Verbindung führt. Weiterhin entspricht die Linie b einem Übergangsvorgang von dem Bereich der Linie a zu dem Bereich der Linie c. Die Tatsache, daß die Linie bbei der vorbestimmten Temperatur beinahe rechtwinklig zur Abszisse 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 3i schnell schließt, wodurch die hydraulische Verbindung plötzlich vermindert wird, wenn die Außentemperatur etwas unter die vorbestimmte Temperatur abfällt.

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

Mit iOdist eine Dichtpackung, mit 13 eine Rippe, mil 14 ein Gebläserotorblatt, mit 14a ein Befestigungsbol zen für das Gebläserotorblatt 14 und mit 15 Verspannbolzen für das Gehäuse 1 und die Gehäuseab· deckplatte 2 bezeichnet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Temperaturabhängig betätigte hydraulische Kupplung mit einem Gehäuse, einer Gehäuseabdeckplatte, einer Drehmomentübertragungskammer, einer Speicherkammer, wobei die Drehmomentübertragungskammer und die Speicherkammer durch eine Trennwand zwischen dem Gehäuse und der Gehäuseabdeckplatte getrennt sind, ferner einem Stift, der sich durch eine Bohrung in der Gehäuseabdeckplatte erstreckt und dessen inneres Ende in Berührung mit einer dünnen Platte steht, die Bestandteil einer Flüssigkeitsübertragungsvorrichtung ist, ferner einer Druckfeder, die über die dünne Platte gegen das Ende des Stiftes drückt, einer Flüssigkeitsübertragungsvorrichtung, die so aufgebaut ist, daß sie die hydraulische Verbindung mit der Auswärtsbewegung des Stiftes herstellt und bei der Einwärtsbewegung des Stiftes unterbricht, und einem an der Außenseite der Gehäuseabdeckplatte vorgesehenen temperaturabhängigen Steuerorgan, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturabhängige Steuerorgan (11, 12) einen Dauermagneten (12) mit einer den Stift (10) umgebenden, durchgehenden Bohrung (\2a) aufweist, die mit der Bohrung (2b) in der Gehäuseabdeckplatte (2) fluchtet, und einen im Abstand zu dem Dauermagneten am äußeren Ende des Stiftes befestigten Mn-Zn-Ferrit-Anker(lIndessen Curiepunkt bei der Schalttemperatur der Kupplung liegt.