DE2814469C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine temperaturabhängig steuerbare Flüssigkeitsrei­ bungskupplung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer bekannten Kupplung dieser Art (US-PS 32 63 783) verläuft das andere Ende des als Spiralfeder ausgebildeten Bimetallteils geradlinig in Radialrichtung, und dieses Ende erstreckt sich zwischen zwei das Wider­ lager bildende Nasen des Gehäuseteils. Bei Verwendung solcher Kupplungen in Verbindung mit Vierzylinder-Kraftfahrzeugmotoren kann es, vermutlich wegen der relativ hohen Drehzahlen und der Vibrationseigenschaften sol­ cher Motoren, zu unkontrollierten Radialbewegungen des anderen Endes des Bimetallteils kommen. Versuche, dem durch Verschweißen oder starres Ein­ klemmen des Bimetallteilendes mit bzw. an dem Widerlager zu begegnen, führten zu Brüchen des Bimetallteils und zu unerwünscht erhöhter Hystere­ se der Ventilbewegung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkeitsreibungskupp­ lung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher das andere Ende des Bimetallteils gegenüber dem Gehäuseteil auf einfache Weise sicher fest­ gelegt ist, ohne daß im Betrieb auch bei stärkeren Vibrationen erhöhter Verschleiß zu befürchten ist; ferner soll die Ventilhysterese klein gehalten werden.

Diese Aufgabe wird mit den Maßnahmen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der Kupplung nach der Erfindung ist das andere Ende des Bimetallteils nicht nur in Umfangsrichtung, sondern auch in Radialrichtung festgelegt. Dabei wird, wenn sich das andere Ende des Bimetallteils in Radialrichtung zu bewegen sucht, die elastische Masse auf Druck beansprucht. Einer Ra­ dialbewegung wird dadurch eine Kraft entgegengesetzt, die um so größer wird, je größer die radiale Auslenkung ist. Übermäßige Beanspruchungen des Bimetallteils werden vermieden. Die Ventilhysterese bleibt klein.

Bevorzugte weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäß ausge­ bildete Flüssigkeitsreibungskupplung,

Fig. 2 eine Ansicht entlang der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 eine Stirnansicht der Flüssigkeitsreibungskupplung nach Fig. 1,

Fig. 4 in größerem Maßstab eine Teilansicht der Anordnung nach Fig. 3,

Fig. 5 eine Ansicht entlang der Linie 5-5 der Fig. 4,

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie 6-6 der Fig. 4, und

Fig. 7 eine Ansicht ähnlich Fig. 4 für eine abgewandelte Ausführungsform.

Wie aus den Fig. 1 bis 3 hervorgeht, weist die Flüssigkeitsreibungskupp­ lung 10 ein Gehäuseteil 12 auf, das einen Hohlraum 14 bildet, der mittels einer radial verlaufenden Ventilplatte 16 in eine Arbeitskammer 18 und eine Speicherkammer 20 unterteilt wird. Eine Antriebswelle 22 ist über ein Kugel­ lager 24 am Gehäuseteil 12 drehbar abgestützt. Eine Kupplungsscheibe 26 ist am einen Ende der Antriebswelle 22 angebracht; sie sitzt innerhalb der Arbeitskammer 18. Das andere Ende der Antriebswelle 22 trägt einen Flansch 28, der mit einer Welle oder einer Riemenscheibe verbunden werden kann, die mittels eines (nicht dargestellten) Fahrzeugmotors angetrieben wird. Viskoses Fluid (nicht dargestellt) befindet sich in dem Hohlraum 14, um Drehkräfte von der Kupplungsscheibe 26 auf das Gehäuseteil 12 durch Scherkräfte zwischen miteinander zusammenwirkenden Oberflächen von Kupp­ lungsscheibe und Gehäuseteil zu übertragen. Koaxial zu der Drehachse A-A der Kupplung 10 ist ein Ventilschaft 30 angeordnet, der sich im Gehäuseteil 12 drehen kann. Zwischen dem Ventilschaft 30 und dem Gehäuseteil 12 sitzt eine Dichtung 32, die den Austritt von Fluid aus der Speicherkammer 20 ver­ hindert. Das eine Ende des Ventilschafts 30 ist mit einem Ventilarm 34 ver­ bunden, während an dem anderen Ende des Ventilschafts 30 das innere eine Ende 36 einer Bimetall-Spiralfeder 38 angebracht ist. Das äußere andere En­ de 40 der Feder 38 ist mit einem Widerlager 42 in Form eines Bügels 42 ver­ bunden, der an der Deckplatte des Gehäuseteils 12 starr befestigt ist.

Auf der Kupplungsscheibe 26 befindet sich eine ringförmige Pumpfläche 44. Ein Pumpelement 46 ist mit der Ventilplatte 16 starr verbunden; es liegt in geringem Abstand von der Pumpfläche 44. Eine in der Ventilplatte 16 ausge­ bildete Auslaßöffnung 48 verbindet die Arbeitskammer 18 mit der Speicherkam­ mer 20. Wenn die Kupplungsscheibe 26 in Fig. 2 entgegen dem Uhrzeigersinn rotiert, strömt Fluid aus der Arbeitskammer 18 über die Öffnung 48 in die Speicherkammer 20. Unmittelbar hinter dem Pumpelement 46 befindet sich ei­ ne Einlaßöffnung 50, die die Speicherkammer 20 mit der Arbeitskammer 18 ver­ bindet. Wie am besten aus Fig. 2 hervorgeht, kann der Ventilarm 34 so be­ wegt werden, daß er entweder die Einlaßöffnung 50 oder die Auslaßöffnung 48 abdeckt.

Werden die Antriebswelle 22 und die Kupplungsscheibe 26 zu einer Drehbewe­ gung veranlaßt und nimmt der Ventilarm 34 die in Fig. 2 dargestellte Lage ein, wird Fluid aus der Arbeitskammer 18 in die Speicherkammer 20 gepumpt. Es erfolgt nur eine minimale Kraftübertragung zwischen der Kupplungsschei­ be 26 und dem Gehäuseteil 12. Wenn die Bimetall-Spiralfeder 38 einen Tempe­ raturanstieg erfaßt, wird der Ventilarm 34 in Fig. 2 nach links gedreht, wo­ durch die Auslaßöffnung 48 abgedeckt und die Einlaßöffnung 50 freigegeben wird. Fluid kann infolgedessen nicht aus der Arbeitskammer 18 in die Spei­ cherkammer 20 gelangen, während Fluid von der Speicherkammer 20 über die Einlaßöffnung 50 in die Arbeitskammer 18 übergehen kann. Wenn die Arbeits­ kammer 18 mit Fluid gefüllt wird, führt die Drehung der Kupplungsscheibe 26 aufgrund der viskosen Scherkräfte zu einer Drehung des Gehäuseteils 12. Ermittelt die Bimetall-Spiralfeder 38 ein Absinken der Temperatur, wird der Ventilarm 34 in die in Fig. 2 gezeigte Lage zurückbewegt; Fluid wird wieder aus der Arbeitskammer 18 heraus in die Speicherkammer 20 gepumpt. Es kommt zu einer Senkung der Drehzahl des Gehäuseteils 12.

Wie aus den Fig. 4 bis 6 hervorgeht, ist an dem äußeren Ende 40 der Spiralfeder 38 eine Abbiegung vorgesehen, die ausgehend von einem im wesentlichen parallel zu dem Widerlager 42 verlaufenden inneren Schenkel 52 einen durch einen Schlitz 56 des Widerlagers 42 hindurchreichenden, verlängerten, geraden radialen Schenkel 54 und einen äußeren Schenkel 58 aufweist, der in Abstand von dem Widerlager 42 liegt und im wesentlichen parallel zu diesem verläuft. Der Schlitz 56 ist gerade breit genug, um den Schenkel 54 der Feder 38 einsetzen zu können. Der von den Schenkeln 52, 54, 58 umschlossene Raum ist mit einer elastischen Masse 60, beispiels­ weise der von der Firma Dow Corning unter der Bezeichnung Silastic 732 RTV auf den Markt gebrachten Kleb- und Dichtmasse, ausgefüllt. Die Masse 60 wirkt einer Radialbewegung des äußeren Endes 40 gegenüber dem Widerla­ ger 42 entgegen und hält das äußere Ende 40 nachgiebig in einer Neutral­ stellung fest. Bei der Montage wird das Widerlager 42 zunächst mit der Deckplatte des Gehäuseteils 12 verschweißt. Dann wird der Ventilschaft 30 in die Deckplatte eingesetzt. Das innere Ende 36 der Spiralfeder 38 wird am Ventilschaft 30 festgelegt. Der Schenkel 54 wird in den Schlitz 56 ein­ gebracht; er muß einen ausreichend langen, geraden Abschnitt aufweisen, um für Spiel zwischen dem Widerlager 42 und sowohl dem inneren als auch dem äußeren Schenkel 52 bzw. 58 zu sorgen. Auf diese Weise kann mit ge­ eigneten Toleranzen für die Spiralfeder und das Widerlager gearbeitet wer­ den; außerdem ist dann ausreichend Raum vorhanden, um Vibrationen der Spiralfeder absorbieren zu können. Die Masse 60 wird dann in flüssiger Form in den Raum zwischen den Schenkeln 52, 54, 58 eingebracht; man läßt sie dort erstarren. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Spiral­ feder 38 gegenüber dem Widerlager 42 und dem Ventilschaft 30 in der rich­ tigen Lage festgelegt ist, ohne daß es zu einer unnötigen Radialbelastung des Ventilschaftes kommt. Nach dem Verfestigen der elastischen Masse 60 hindert diese das äußere Ende 40 an einer Bewegung. Die Ventilplatte 16 wird dann mit Bezug auf den Ventilarm 34 fixiert und mit der Deck­ platte verschweißt.

Fig. 7 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, wobei entsprechende Teile mit Bezugszeichen versehen sind, die um 100 größer als die be­ treffenden Bezugszeichen in den Fig. 1 bis 6 sind. Das äußere Ende 140 ist im Anschluß an den Schenkel 158 in Form eines weiteren Schen­ kels 162 radial zurück in Richtung auf die Spiralfeder gebogen, wodurch eine Schleife gebildet wird. Diese abgewandelte Ausführungsform sorgt für eine bessere Umschließung der noch flüssigen Masse während der Montage; außerdem trägt diese Gestaltung zur sicheren Halterung der erstarrten elastischen Masse 160 während des Betriebes bei.

Befriedigende Ergebnisse wurden mit beiden veranschaulichten Ausfüh­ rungsformen erzielt. Es ist jedoch extrem wichtig, die Radialbewegung des äußeren Endes 40 nicht übermäßig stark einzuschränken. Bei Ver­ wendung der vorstehend genannten Kleb- und Dichtmasse und einem Spiel von 1,0 bis 1,3 mm zwischen den Windungen der Feder 38 soll­ ten ungefähr 2,0 bis 2,5 mm Raum zwischen den Schenkeln 52 und 58 sowie dem Widerlager 42 vorgesehen sein. Die Masse 60 oder 160 muß ferner der Wärme der Kupplung 10 widerstehen können. Die Silastic­ masse kann über ausgedehnte Zeiträume hinweg bei Temperaturen bis zu 232°C verwendet werden. Nach einer Erstarrungszeit von 72 h hat diese Masse eine ASTM D 676-Durometer Härte (Shore A) von 25 bei ei­ ner Zugfestigkeit von 1,9 N/mm² und einer Dehnung von 450%, gemes­ sen nach ASTM D 412. Der Volumenwärmeausdehnungskoeffizient der Masse von 0° bis 100°C beträgt 9,3×10^-4. Es versteht sich, daß auch mit anderen elastischen Massen gearbeitet werden kann. Dabei kommt es darauf an, daß die elastische Masse die in der Umgebung der Kupplung auftretenden Temperaturen (-40°C bis 205°C) aushält, für das geeignete Maß an Elastizität sorgt, den physikalischen Umgebungsbedingungen (Öl, Fett, Schmutz und dergleichen) standhält sowie an der Feder und dem Widerlager anhaftet.

Claims (6)

1. Temperaturabhängig steuerbare Flüssigkeitsreibungskupplung (10) mit ei­ nem um eine Achse drehbaren und einen Hohlraum (14) bildenden Gehäu­ seteil (12); einer Ventilplatte (16), die den Hohlraum in eine Arbeitskam­ mer (18) und eine Speicherkammer (20) unterteilt; einer in der Arbeits­ kammer angeordneten und um die Achse drehbaren Kupplungsscheibe (26); einer an dem Gehäuseteil oder der Kupplungsscheibe befestigten, das be­ treffende Teil um die Achse drehenden Antriebswelle (22), die an dem je­ weils anderen Teil drehbar abgestützt ist; einer die Fluidverbindung zwi­ schen der Speicherkammer und der Arbeitskammer steuernden Ventilanord­ nung (34); und einer die Ventilanordnung steuernden, temperaturabhängig ansprechenden Anordnung (30, 38), die ein Bimetallteil (38) aufweist, des­ sen eines Ende (36) an der Ventilanordnung angebracht ist und dessen an­ deres Ende (40, 140) unter Verwendung einer elastischen Masse gegenüber einem gehäusefesten Widerlager (42, 142) in Umfangsrichtung festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) das andere Ende (40, 140) des Bimetallteils (38) als eine an dem Wider­ lager (42, 142) abgestützte Abbiegung (54, 58; 154, 158, 162) ausge­ bildet ist,
• b) der Raum zwischen Abbiegung (54, 58; 154, 158, 162) und Widerlager (42, 142) mit der elastischen Masse (60, 160) ausgefüllt ist, und
• c) die Abbiegung (54, 58; 154, 158, 162) so geführt ist, daß Radialbewe­ gungen des anderen Endes (40, 140) aus der festgelegten Lage heraus elastisch nachgiebig beschränkt sind.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das abgebogene andere Ende (40) des Bimetallteils (38) das Widerlager (42) an drei Seiten umgreift.

3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbiegung (154, 158, 162) eine das Widerlager (142) allseitig umschließende Schleife bildet.

4. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Widerlager (42, 142) von einem an dem Gehäuseteil (12) befestigten, geschlitzten Bügel gebildet ist und die Abbiegung (54, 58; 154, 158, 162) den Schlitz (56, 156) des Bügels radial durchgreift.

5. Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der den Schlitz (56, 156) radial durchgreifende Teil (54, 154) der Abbiegung (54, 58; 154, 158, 162) geradlinig ist und eine die Schlitzbreite übertreffende Länge hat.

6. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das Bi­ metallteil (38) als Spiralfeder ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das abgebogene andere Ende (40, 140) des Bimetallteils (38) einen radial innerhalb und einen radial außerhalb des Widerlagers (42, 142) liegenden Schenkel (52, 58; 152, 158) bildet, und daß diese Schenkel von dem Wi­ derlager jeweils einen Abstand haben, der etwa doppelt so groß wie der gegenseitige Abstand der Windungen der Spiralfeder ist.