DE2718723C2 - Flüssigkeitsreibungskupplung - Google Patents

Description

Künlwassertemperatur, erregt werden. Die erfindungsgemäße konstruktive Ausbildung erlaubt es, den Durchmesser der Magnetspule relativ klein zu halten und die Magnetspule in axialer Richtung an eine Stelle zu legen, wo Einbauraum ohnehin zur Verfügung «teht

Um einer Schwächung der von der erregten Magnetspule auf den Magnetanker ausgeübten Magnetkraft entgegenzuwirken, bestehen das Gehäuse, die Antriebsscheibe und die die Speicherkammer von der Arbeitskammer trennende Scheibe vorzugsweise aus nichtmagnetischem Werkstoff. Der Magnetanker kann einfach in einer axial verlaufenden öffnung der Scheibe verschiebbar angeordnet sein. Der von der Welle und dem Magnetanker gebildete Luftspalt läßt sich in seiner Größe einfach dadurch genau vorgeben, daß der Magnetanker eine Schulter aufweist, die sich in einer der Stellungen des Ventilorgans gegen die Scheibe anlegt Vorteilhaft sitzt zwischen dem VentUorgair und der Scheibe eine Schraubenfeder, welche das Ventilorgan in Richtung auf eine die Durchgangsöffnung freigebende Stellung vorspannt, wobei in platzsparender Weise die Schraubenfeder zweckmäßig den Magnetanker umgreift Der Magnetanker ist vorzugsweise ständig außer Eingriff mit der Welle gehalten, um ein sicheres Ansprechen der Füllungsregelung zu gewährleisten. Das Ventilorgan sitzt in an sich bekannter Weise zweckmäßig in der Speicherkammer.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden näher erläutert Die einzige Figur zeigt in Seitenansicht einen Längsschnitt einer Flüssigkeitsreibungskupplung nach der Erfindung.

Der Flüssigkeitsreibungskupplung 10 ist ein Antrieb 12 zugeordnet, der eine Riemenscheibe 14 aufweist, die über Schrauben 20 mit einem Flansch 16 und einer Nabe 18 verbunden ist. Mit einem Wasserpumpengehäuse 22, das an einem (nicht veranschaulichten) Motor angebracht ist, steht eine Welle 24 in Verbindung, die ihrerseits durch Preßsitz mit der Nabe 18 verbunden ist. Das eine Ende der Welle 24 reicht in eine öffnung 26 des Flansches 16 hinein. Die Welle 24 ist in Lagern 28 gegenüber dem Gehäuse 22 drehbar gelagert. Das Ende 30 der Welle 24 dient dem Antrieb einer (nicht gezeigten) Wasserpumpe, die Wasser durch das Kühlsystem des Motors umwälzt. Die Riemenscheibe 14 wird zweckmäßig über einen Riemen vom Motor aus angetrieben, um ihrerseits sowohl die Kupplung 10 als auch die Wasserpumpe anzutreiben.

Die Flüssigkeitsreibungskupplung 10 wird über eine Welle 32 angetrieben, die mit dem Flansch 16 einstückig verbunden ist. Die Welle 32 weist einen Abschnitt 34 von verringertem Durchmesser auf, der den inneren Laufring eines Kugellagers 36 trägt. Eine Schulter 38 der Welle 32 stützt das Kugellager 36 in der einen Axialrichtung ab. Ein weiterer Abschnitt 40 der Welle 32 trägt an seinem Umfang Riefen und steht mit einem Wellenteil 42 in Verbindung.

Ein Kupplungsteil 44 weist eine Nabe 46 und eine Antriebsscheibe 48 auf, an deren Rückseite eine Mehrzahl von konzentrischen, ringförmigen Kupplungsstegen 50 ausgebildet ist. Die Nabe 46 ist mit einer durchgehenden öffnung 52 versehen, die über einen Festsitz mit dem Wellenteil 42 verbunden ist, so daß das Kupplungsteil 44 gemeinsam mit der Welle 32 rotiert und auf dieser in Axialrichtung festgelegt ist. Die Nabe 46 wird auf die Welle 32 aufgepreßt, bis sie an dem inneren Laufring des Kugellagers 36 anliegt, wodurch das Kugellager in der anderen Richtung gegenüber Axialbewegungen gesichert wird.

Das Kupplungsteil 44 ist an der den Stegen 50 gegenüberliegenden Stirnseite der Antriebsscheibe 48 mit einer ringförmigen Ausnehmung 54 versehen. Zwei einander diametral gegenüberliegende, axial gerichtete Bohrungen 56 sitzen in Radialrichtung geringfügig außerhalb der Stege 50 und münden in der Ausnehmung 54. Die Stege 50 münden in eine V-N ut oder sind in Form einer solchen Nut weggeschnitten, so daß zwei einander diametral gegenüberliegende, radial gerichtete Kanäle

ίο erhalten werden, die in Umfangsrichtung mit den Bohrungen 56 zusammenfallen und mit den Bohrungen 56 in Verbindung stehen. Diese Anordnung bildet in bekannter Weise einen Strömungsweg, der von dem den Stegen 50 benachbarten Bereich aus über die Radialkanäle, die Bohrungen 56 und die Ausnehmung 54 führt

Ein einen Lüfter tragendes Gehäuse 58 weist eine Nabe 60 auf, die auf dem äußeren Laufring des Kugellagers 36 abgestützt und mit diesem über einen Festsitz verbunden ist Eine Schulter 62 legt sich gegen die eine Stirnseite des äußeren Laufrings an und begrenzt die Bewegung des Gehäuses 58 in der einen Axialrichtung. Lüfterflügel 64 sind über Schrauben 66 mit einem in Radialrichtung mittleren Abschnitt 68 des Gehäuses 58 verbunden. Kühlrippen (nicht gezeigt) sind auf der Außenseite des Gehäuses 58 benachbart den Lüfterflügeln 64 ausgebildet. Sie sorgen für zusätzliche Kühlflächen, um in der Kupplung erzeugte Wärme abzuführen.

Mehrere konzentrische ringförmige Stege 70 sind mit dem Gehäuse 58 einstückig verbunden. Die Stege 70 überlappen sich in Axialrichtung mit den Stegen 50, wobei zwischen den Stegen 50, 70 eine Arbeitskammer gebildet wird. Die Stege 50 und 70 sind so ausgebildet, daß bei Einbringen von öl oder einem anderen viskosen Fluid zwischen die Stege Drehmoment durch Scherkräfte von einem auf das andere Bauteil übertragen werden kann (US-PS 29 48 268).

Ein Deckel 74 und eine Scheibe 76 begrenzen eine Speicherkammer 78. Die Scheibe 76 sitzt in einer ringförmig abgesetzten Ausnehmung des Gehäuses 58 und ist dadurch in Seitenrichtung festgelegt. Der Deckel 74 legt sich gegen den Umfangsteil der Scheibe 76 entlang einer Ringfläche an, wodurch die Scheibe 76 in beiden Axialrichtungen festgelegt wird. Der Umfangsteil des Deckels 74 steht mit dem Gehäuse 58 über eine Umbördelung 80 in fester Verbindung. Ein O-Ring 82 ist in einer ringförmigen Ausnehmung angeordnet, um die Flüssigkeit innerhalb des Arbeitsbereichs zu halten und ein Auslecken zu verhindern.

Die Scheibe 76 weist einen vertieften Abschnitt 84 auf, der in die Ausnehmung 54 des Kupplungsteils 44 paßt und sich in Radialrichtung über die Mündung der Bohrungen 56 erstreckt. Wie bekannt (US-PS 30 55 473), wird in der Arbeitskammer befindliche Flüssigkeit unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft durch die Radialkanäle hindurch zu den axialen Bohrungen 56 und in die Ausnehmung 54 getrieben. Dort sorgt der vertiefte Abschnitt 84 während der Drehung des Kupplungsteils 44 entlang seiner Vorderkante für die Ausbildung eines Hochdruckbereiches. Eine (nicht gezeigte) Bohrung ist in der Scheibe 76 ausgebildet, um Flüssigkeit aus der Hochdruckzone heraus in die Speicherkammer 78 zu le^;'.en.

Ein Drehen der Welle 32 führt zu einer Drehbewegung des Kupplungsteils 44. Befindet sich in der Arbeitskammer Flüssigkeit, wird für einen Flüssigkeitsreibungsantrieb zwischen dem Kupplungsteil 44 und dem Gehäuse 58 gesorgt; das Gehäuse 58 wird zusammen mit dem Kupplungsteil 44 gedreht. Die Antriebskräfte

treten dabei zum überwiegenden Teil im Bereich der Stege 50, 70 auf. Die Scheibe 76 ist mit einer Durchgangsöffnung 86 versehen, die radial in Abstand von der Drehachse der Welle 32 liegt und Flüssigkeit von der Speicherkammer 78 in die Arbeitskammer übertreten läßt. Dadurch kann bei Drehung des Gehäuses 58 Flüssigkeit unter dem Hinfluß der Zentrifugalkraft von der Speicherkammer zurück in die Arbeitskammer gelangen. Bohrungen können in dem Kupplungsteil 44 ausgebildet sein, damit die Flüssigkeit zu beiden axialen Stirnflächen des Kupplungsteils strömen kann.

Ein Ventilorgan 88 ist in Axialrichtung zwischen einer in F i g. 1 veranschaulichten ersten Stellung und einer zweiten Stellung verstellbar, in der ein Außenabschnitt 90 die Durchgangsöffnung 86 abdeckt und verhindert, is daß Flüssigkeit von der Speicherkammer 78 zu der Arbeitskammer strömit. In der zweiten Stellung des Ventilorgans 88 unterstützt die auf die Flüssigkeit in der Speicherkammer einwirkende Zentrifugalkraft die dichtende Anlage des Außenabschnitts 90 des Ventilorgans 80 an der Scheibe 76.

Die Scheibe 76 ist mit einer axial gerichteten öffnung 92 versehen. Ein Magnetanker 94, der aus magnetisch leitendem Werkstoff, beispielsweise Stahl, gefertigt ist, ragt durch die Öffnung 92 der Scheibe 76 hindurch und trägt eine Schulter 516. Aufgrund des Gleitsitzes des Magnetankers 94 in der öffnung 92 und der Wirkung der Schulter 96 wird für eine Teilabdichtung zwischen der Speicherkammer 78 und der Arbeitskammer gesorgt Während des Betriebs der Flüssigkeitsreibungskupplung 10 befindet sich jedoch die Flüssigkeit radial außen in Abstand von der öffnung 92. Eine Schraubenfeder 98 umfaßt den Magnetanker 94; sie sitzt zwischen dem Ventilorgan 88 und der Scheibe 76. Die Feder 98 spannt den Magnetanker 94 in F i g. 1 nach links vor. Die Welle 32 ist vorzugsweise nach außen um das Kupplungsteil 44 herum aufgeweitet, um das Festlegen des Kupplungsteils mit Bezug auf die Welle zu unterstützen. Die Welle 32 ist aus einem magnetisch leitenden Werkstoff, beispielsweise Stahl, gefertigt. Der Abstand zwischen dem äußeren Ende der Welle 32 und der Schulter 96 des Magnetankers 94 ist möglichst klein gehalten.

Eine Magnetspule 100 umfaßt das Gehäuse 22. Die Magnetspule 100 isi: über Leitungen 102 und 104 mit einer Stromquelle 106 verbunden. Ein schematisch dargestellter Schalter 108 bekannter Bauart sitzt im Kühler des Fahrzeugs und wird benutzt um die Magnetspule 100 zu erregen, wenn die Kühlwassertemperatur einen vorbestimmten Wert übersteigt Bei Erregen der Magnetspule 100 wird über das Gehäuse 22 und die Welle so 32 ein Magnetfluß ausgebildet Die auf diese Weise erzeugte Elektromagnetkraft zieht den Magnetanker 94 in Fig. 1 nach rechts in Richtung auf die Welle 32. Bei Verstellen des Magnetankers 94 in Richtung auf die Welle 32 bewegt sich der Außenabschnitt 90 des Ventilorgans 88 in eine Stellung, in welcher er die Durchgangsöffnung 96 der Scheibe 76 abdeckt

Vorzugsweise berührt die Schulter 96 die Welle 32 nicht Eine solche Berührung würde zu einem Reibeingriff führen, der für die Lebensdauer der Kupplung nachteilig ist Bei der veranschaulichten Ausführungsform wird die Berührung dadurch verhindert, daß sich der Außenabschnitt 90 zuvor gegen die Scheibe 76 anlegt Die Scheibe 76, das Kupplungsteil 44 und das Gehäuse 58 sind aus nichtmagnetischen Werkstoffen, beispielsweise Aluminium, gefertigt Dadurch wird eine Verminderung der Stärke des von der Magnetspule 100 ausgebildeten Magnetfelds verhindert

Die Magnetspule 100 kann auch an anderer Stelle angeordnet sein, beispielsweise die Welle 32 umfassen oder unmittelbar auf der Welle 32 sitzen, wobei die elektrische Verbindung über Schleifringe hergestellt wird. Der Magnetanker ist vorzugsweise mit der Drehachse der Welle 32 ausgerichtet, um bei seiner Betätigung keine Zentrifugalkraft wirksam werden zu lassen. Aus diesem Grund erfolgt vorzugsweise ein Unwuchtausgleich für das Ventilorgan 88 mit Bezug auf die Achse der Welle 32 über einen Abschnitt 110.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

neten, mit einer treibenden Welle fest verbundenen AnPatentansprüche: triebsscheibe und eine Speicherkammer einschließt, die von der Arbeitskammer durch eine Scheibe getrennt ist,

1. Flüssigkeitsreibungskupplung mit abhängig von in der zur Ermöglichung eines Flüssigkeitsübertritts von Änderungen eines vorbestimmten Zustands gesteu- 5 der Arbeitskammer zur Speicherkammer eine Bohrung erter Füllungsregelung, mit einem die Flüssigkeit und zur Ermöguchung eines Flüssigkeitsübertritts von enthaltenden getriebenen Gehäuse, das eine Ar- der Speicherkammer zur Arbeitskammer eine zu einer beitskammer mit einer darin drehbar angeordneten, gesteuerten Ventilanordnung gehörende, mittels eines mit einer treibenden Welle fest verbundenen An- Ventilorgans mehr oder weniger abgedeckte Durchtriebsscheibe und eine Speicherkammer einschließt, io gangsöffnung angeordnet sind.

die von der Arbeitskammer durch eine Scheibe ge- Bei einer bekannten Flüssigkeitsreibungskupplung

trennt ist, in der zur Ermöglichung eines Flüssig- dieser Art (DE-AS 12 16 036) ist die Ventilanordnung als keitsübertritts von der Arbeitskammer zur Spei- Bimetallventil ausgelegt, das einen in der Speicherkamcherkammer eine Bohrung und zur Ermöglichung mer untergebrachten Bimetallstreifen, der selbst das eines Flüssigkeitsübertritts von der Speicherkam- 15 Ventilorgan bildet, und/oder einen vor dem Gehäuse mer zur Arbeitskammer eine zu einer gesteuerten sitzenden Bimetallstreifen aufweist, der auf das Ventil-Ventilanordnung gehörende, mittels eines Ventilor- organ über einen Stößel einwirkt In dieser und ähnligans mehr oder weniger abgedeckte Durchgangs- chen bekannten Ausführungsformen (z. B. US-PS öffnung angeordnet sind, dadurch gekenn- 3055473) eignet sich die Flüssigkeitsreibungskupplung zeichnet, daß zum Steuern des Ventilorgans (88) 20 z.B. für den Antrieb des Lüfters eines Kraftfahrzeugeine die als Flußführungsteils aus magnetisch leiten- kühlers in Abhängigkeit von der Temperatur der den dem Werkstoff ausgebildete treibende Welle (32) Kühler durchströmenden Kühlluft In gewissen Anwenumgreifende Magnetspule (100) und ein mit dem dungsfällen ist es jedoch erwünscht, die Füllung der Ventilorgan (88) verbundener, mit der Drehachse Flüssigkeitsreibungskupplung in Abhängigkeit von Änausgerichteter und stirnseitig dem einen Ende der 25 derungen anderer Zustände als nur der Temperatur des Welle (32) gegenüberstehender Magnetanker (94) durch den Kühler hindurchtretenden Kühlluftstromes aus magnetisch leitendem Werkstoff vorgesehen zu steuern, z. B. eine solche Steuerung unmittelbar in sind. Abhängigkeit von der Wassertemperatur im Kühler

2. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, vorzunehmen.

dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (58), die 30 Es ist ferner bekannt (DE-AS 12 70 339), bei einer

Antriebsscheibe (48) und die die Speicherkammer Flüssigkeitsreibungskupplung ein Pumpelement vorzu-

(78) von der Arbeitskammer trennende Scheibe (76) sehen, das in einer öffnung am Außenrand der die Ar-

aus nichtmagnetischem Werkstoff bestehen. beitskammer von der Speicherkammer trennenden

3. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1 Scheibe geführt ist und das zwischen einer Stellung, in oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetan- 35 der es eine Verdrängung der Flüssigkeit aus der Arker (94) in einer axial verlaufenden öffnung (92) der beitskammer heraus bewirkt, und einer Stellung axial Scheibe (76) verschiebbar angeordnet ist. verstellbar ist in welcher es keine Pumpwirkung auf die

4. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 3, in der Arbeitskammer befindliche Flüssigkeit ausübt, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (94) Zum Verstellen des Pumpelements sitzt vor dem getrieeine Schulter (96) aufweist, die sich in einer der Stel- 40 benen Gehäuse der Kupplung ein ringförmiger Elektrolungen des Ventilorgans (88) gegen die Scheibe (76) magnet, dessen Durchmesser im wesentlichen dem anlegt. Durchmesser der Kupplung entspricht Das Pumpele-

5. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der ment bildet den Magnetanker, der beim Erregen des vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- Magneten entgegen Federkraft angezogen wird. Die net, daß zwischen dem Ventilorgan (88) und der 45 Anordnung erfordert einen Elektromagneten mit gro-Scheibe (76) eine Schraubenfeder (98) sitzt, welche ßem Durchmesser, weil das den Magnetanker bildende das Ventilorgan in Richtung auf eine die Durch- Pumpelement um die Drehachse des getriebenen Gegangsöffnung (86) freigebende Stellung vorspannt. häuses nahe dessen Außenumfang umläuft. Außerdem

6. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 5, wird der erforderliche axiale Einbauraum der Kupplung dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder 50 durch den vor dem Gehäuse angeordneten Elektroma-(98) den Magnetanker (94) umgreift. gneten beträchtlich vergrößert.

7. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüsvorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- sigkeitsreibungskupplung der eingangs genannten Art net, daß der Magnetanker (94) ständig außer Eingriff zu schaffen, die bezüglich des die Füllungsregelung steumit der Welle (32) gehalten ist. 55 ernden Parameters besonders flexibel ist und beispiels-

8. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der weise unmittelbar in Abhängigkeit von der Kühlwasservorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- temperatur betätigt werden kann, die gleichwohl aber net, daß das Ventilorgan (88) in der Speicherkammer einfach sowie kosten- und platzsparend aufgebaut ist.
(78) sitzt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

60 daß zum Steuern des Ventilorgans eine die als Flußfüh-

rungsteil aus magnetisch leitendem Werkstoff ausgebildete treibende Welle umgreifende Magnetspule und ein mit dem Ventilorgan verbundener, mit der Drehachse

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsreibungskupp- ausgerichteter und stirnseitig dem einen Ende der Welle lung mit abhängig von Änderungen eines vorbestimm- 65 gegenüberstehender Magnetanker aus magnetisch leiten Zustands gesteuerter Füllungsregelung, mit einem tendem Werkstoff vorgesehen sind,
die Flüssigkeit enthaltenden getriebenen Gehäuse, das Die Magnetspule kann in Abhängigkeit von Änderun-

eine Arbeitskammer mit einer darin drehbar angeord- gen eines beliebigen vorbestimmten Zustandes, z. B. der