DE2825848C2

DE2825848C2 - Flüssigkeitsreibungskupplung zum Antrieb eines Ventilatorrades eines Kraftfahrzeugkühlers

Info

Publication number: DE2825848C2
Application number: DE2825848A
Authority: DE
Inventors: Hiroto Toyota Masai; Motoharu Ichinomiya Aichi Yoshida
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1977-06-20
Filing date: 1978-06-13
Publication date: 1982-06-09
Also published as: DE2825848A1; JPS548259A; US4238016A; AU3618178A; CA1076904A; AU517723B2; JPS6048608B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitsreibungskupplung zum Antrieb eines Ventilatorrades eines Kraftfahrzeugkühlers gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine solche Flüssigkeitsreibungskupplung ist bekannt (DE-OS 25 41 539).

Bei Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen ist es in der Regel erforderlich, die Drehzahl des Ventilatorrades zu erhöhen und dadurch die Brennkraftmaschine stärker zu kühlen, wenn die Temperatur der Umgebungsluft hoch ist, und die Drehzahl des Ventilatorrades zu verringern, wenn die Temperatur der Umgebungsluft niedrig ist. Die bekannte Flüssigkeitsreibungskupplung erfüllt diese Aufgabe, da bei ihr die Menge der im Scherflüssigkeitsraum vorhandenen zähen Flüssigkeit temperaturabhängig gesteuert wird. Nachteilig ist jedoch bei der bekannten Flüssigkeitsreibungskupplung, daß sie bei niedriger Umgebungstemperatur und noch kalter Brennkraftmaschine zu einer zu starken Kühlung der Brennkraftmaschine führt, da sie auch unter diesen Bedingungen das Ventilatorrad antreibt, obwohl es zweckmäßiger wäre, das Ventilatorrad unter diesen Bedingungen überhaupt nicht zu drehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die

ίο gattungsgemäße Flüssigkeitsreibungskupplung derart auszubilden, daß das Ventilatorrad nicht mehr angetrieben wird, wenn die Temperatur der Umgebungsluft unterhalb eines bestimmten Wertes liegt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in

is den Patentansprüchen gekennzeichnete Flüssigkeitsreibungskupplung gelöst

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird auf konstruktiv einfache Weise erreicht, daß die getriebene Kupplungshälfte unterhalb eines bestimmten Wertes der Umgebungstemperatur festgebremst wird, da sich bei niedrigen Temperaturen der Werkstoff des Nabenteils der getriebenen Kupplungshälfte, in dem das zweite Lager sitzt, stärker zusammenzieht als der Werkstoff des stationären Ring-Teils, das das zweite Lager trägt, so daß das zweite Lager zusammengedrückt wird und dadurch klemmt.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch eine mit zäher Flüssigkeit arbeitende Flüssigkeitsreibungskupplung und

Fig.2 ein Diagramm, das die Kennlinien einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibungskupplung sowie der herkömmlichen Flüssigkeitsreibungskupplung wiedergibt.

Zunächst wird auf F i g. 1 eingegangen. Darin ist eine Flüssigkeitsreibungskupplung 10 dargestellt, bei der die Drehmomentübertragung mittels einer zähen Flüssigkeit erfolgt. Die Flüssigkeitsreibungskupplung 10 weist eine getriebene Kupplungshälfte auf, die aus einem Abtriebselement 11 sowie einem Nabenteil 12 besteht, das mittels geeigneter Verbindungsmittel 14 mit dem Abtriebselement 11 verbunden ist. Das Abtriebselement 11 und das Nabenteil 12 bestehen aus einem Metall, beispielsweise einer Aluminiumlegierung, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient verhältnismäßig groß ist. Am Außenumfang des Abtriebselementes 11 ist mit Hilfe von Schraubverbindungen 15 aus Muttern und

so Gewindebolzen ein Ventilatorrad 13 befestigt, das aus Kunstharz besteht und zusammen mit der getriebenen Kupplungshälfte gedreht wird. In der Mitte des Abtriebselementes 11 ist ein temperaturempfindliches Bimetallelement 30 angeordnet.

Eine aus Eisen oder einer Eisenlegierung bestehende Antriebswelle 17 ist mit Hilfe von Gewindebolzen 19 und Muttern 20 an einer Riemenscheibe 18 befestigt.

Die Riemenscheibe 18 wird auf geeignete Weise von einer Brennkraftmaschine angetrieben und liefert den Antrieb für die Flüssigkeitsreibungskupplung 10. Die Antriebswelle 17 trägt an ihrem einen Ende einen scheibenförmigen Rotor 21, der die treibende Kupplungshälfte darstellt und im Innenraum zwischen dem Abtriebselement 11 und dem Nabenteil 12 angeordnet ist. Auf den einander zugewandten Seiten des Rotors 21 und des Nabenteils 12 sind mehrere in Axialrichtung verlaufende, zusammenwirkende Stege und Nuten ausgebildet, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 22

bezeichnet sind. Die Stege und Nuten 22 dienen zur Übertragung eines Drehmomentes vom Rotor 21 zum Abtriebselement 11 und zum Nabenteil 12 aufgrund der Scherkraft einer eingefüllten zähen Flüssigkeit, wenn die Antriebswelle 17 gedreht wird. Eine Ventilplatte 23 ist an ihrem Außenrand an einer Innenschulter des Abriebselementes 11 befestigt, so daß der Innenraum zwischen dem Abtriebselement 11 und dem Nabenteil 12 von der Ventilplatte 23 in eine Vorratskammer 24 sowie eine Arbeitskammer 25 unterteilt ist Der Rotor 21 befindei sich in der Arbeitskammer 25. Die Ventilplatte 23 weist Schlitze 26 auf, durch die Flüssigkeit aus der Vorratskammer 24 in die Arbeitskammer 25 strömen kann. Die Flüssigkeitsströmung aus der Arbeitskammer 25 zur Vorratskammer 24 wird durch zwei diametral gegenüber angeordnete Pumpelemente 27 bewirkt, die sich auf der Innenseite des Abtriebselementes 11 befinden und in Axialrichtung zur Arbeitskammer 25 weisen. Stromab der Puropelemente 27 sind im Abtriebselement 11 Kanäle 28 ausgebildet Die Schlitze 26 der Ventilplatte 23 können von einem auslenkbaren Ventilarm 29 geöffnet und geschlossen werden, der mechanisch mit einem temperaturempfindlichen Element beispielsweise dem Bimetallelement 30, verbunden ist Zwischen der Antriebswelle 17 und dem Nabenteil 12 ist ein erstes Lager 31 angeordnet, das die Antriebswelle 17 lagen. Das erste Lager 31 umfaßt einen inneren Laufring 32, der außen auf der Antriebswelle 17 sitzt, sowie einen äußeren Laufring 33, der in die Innenbohrung des Nabenteils 12 eingepaßt ist. Zwischen dem inneren Laufring 32 und dem äußeren Laufring 33 sind zahlreiche Kugeln 31a so eingesetzt, daß sie sich auf dem inneren Laufring und dem äußeren Laufring abwälzen können.

Die Drehung der Riemenscheibe 18 wird auch zu einer Eingangswelle 34 einer Wasserpumpe 35 mit einem Gehäuse 36 übertragen, so daß dadurch ein Pumpenrad 37 gedreht wird.

Von besonderer Bedeutung ist ein zweites Lager 38. Ein Verbindungsteil 40 ist an seinem einen Ende mit Hilfe von Schrauben 39 an einem fahrzeugfesten Halteteil 36 befestigt, das beim dargestellten Ausführungsbeispiel das Gehäuse der Wasserpumpe ist. An seinem anderen Ende trägt das Verbindungsteil 40 ein Ring-Teil 41, das aus einem Eisenwerkstoff, vorzugsweise Eisen, gefertigt ist und das koaxial zur Antriebswelle 17 angeordnet ist, wobei zwischen dem Ring-Teil 41 und der Antriebswelle 17 Spiel besteht. Das zweite Lager 38 umfaßt einen inneren Laufring 42, der außen auf das Ring-Teil 41 aufgepaßt ist, sowie einen äußeren Laufring 43, der in die Innenbohrung des Nabenteils 12 eingepaßt ist. Zwischen dem inneren Laufring 42 und dem äußeren Laufring 43 sind zahlreiche Kugeln 38a angeordnet, die sich auf den Laufringen abwälzen können.

Im Betrieb wird der Rotor 21 gedreht, wenn die Antriebswelle 17 über die Riemenscheibe 18 von der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Die Scherkraft der zähen Flüssigkeit aufgrund der Drehung des Rotors 21 überträgt das Drehmoment zum Abtriebselement 11 und zum Nabenteil 12, so daß diese gedreht werden. Das übertragene Drehmoment ist proportional zur Gesamtscherkraft in der Arbeitskammer 25. Daher werden das Abtriebselement 11 und das Nabenteil 12 mit höherer Drehzahl gedreht wenn die Menge der in die Arbeitskammer 25 eingeleiteten zähen Flüssigkeit zunimmt Die Fluidströmung aus der Vorratskammer 24 in die Arbeitskammer 25 durch die Schlitze 26 wird vom ^l/entilarm 29 und dem Bimetallelement 30 gesteuert.

ίο Wenn die Temperatur der umgebenden Luft oberhalb eines bestimmten Wertes liegt, wird die Drehung der Antriebswelle 17 über den Rotor 21 zum Abtriebselement 11 und zum Nabenteil 12 übertragen, so daß das Ventilatorrad 12 gedreht wird.

Wenn jedoch die Temperatur der Umgebungsluft untes+ialb des bestimmten Wertes liegt, wirkt das zweite Lager 38 als Bremsmechanismus. Wie bekannt ist ist der Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung größer als der Wärmeausdehnungskoeffizient von Eisen. Dies hat zur Folge, daß dann, wenn die Temperatur der Umgebungsluft unterhalb des bestimmten Wertes liegt, sich das Nabenteil 12, das aus einer Aluminiumlegierung besteht, zusammenzieht und dadurch das zweite Lager 38 blockiert. Demzufolge werden sowohl das Drehmoment, das zum Nabenteil 12 über das erste Lager 31 übertragen v.'ird, als auch das Drehmoment, das zur getriebenen Kupplungshälfte über den Rotor 21 übertragen wird, vom Ring-Teil 41 über das zweite Lager 38 aufgenommen. Ergebnis ist, daß dann, wenn die Temperatur der Umgebungsluft unterhalb des bestimmten Wertes liegt, die Drehung des Ventilatorrades 13 verhindert wird, so daß das Warmlaufen der Brennkraftmaschine nicht nachteilig beeinflußt wird.

In Fig. 2 ist die Kennlinie der Flüssigkeitsreibungskupplung 10 wiedergegeben. Auf der Abszisse des Diagrammes gemäß F i g. 2 ist die Temperatur der Umgebungsluft der Brennkraftmaschine aufgetragen, und auf der Ordinate des Diagrammes ist die Drehzahl des Ventilatorrades 13 für den FaI! aufgetragen, daß die Drehzahl /Veder Brennkraftmaschine konstant bei Ne = 1000 Upm gehalten wird. Wie sich aus der vorstehenden Funktionsbeschreibung ergibt, nimmt die Ventilatordrehzahl bei sinkender Temperatur der Umgebungsluft zunächst ab und wird zu null, wenn die Temperatur der Umgebungsluft unter einen bestimmten Wert sinkt, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel 0⁰C ist. Diese Kennlinie der Flüssigkeitsreibungskupplung 10 ist in F i g. 2 durch die ausgezogene Kurve wiedergegeben.

Die Kennlinie einer herkömmlichen Flüssigkeitsreibungskupplung ist in F i g. 2 durch die gestrichelte Kurve wiedergegeben. Bei der herkömmlichen Flüssigkeitsreibungskupplung, die kein zweites Lager aufweist, wird das erste Lager 31 blockiert, wenn die Temperatur der Umgebungsluft unter den bestimmten Wert sinkt, so daß über dieses blockierte Lager das Drehmoment von der Antriebswelle 17 zum zweiten Antriebselement 12 übertragen wird und demzufolge die Ventilatordrehzahl bei sinkender Temperatur wieder zunimmt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Flüssigkeitsreibungskupplung zum Antrieb eines Ventilatorrades eines Kraftfahrzeugkühlers, mit einer von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Antriebswelle mit einem die treibende Kupplungshälfte bildenden Rotor, einer mit dem Ventilatorrad verbundenen getriebenen Kupplungshälfte aus metallischem Werkstoff, einer Ventilplatte, die einen Innenraum der getriebenen Kupplungshälfte in eine Vorratskammer und eine Arbeitskammer unterteilt, in der der Rotor angeordnet ist, wobei die Vorratskammer mit der Arbeitskammer in Verbindung steht und wobei der Rotor und die getriebene Kupplungshälfte einander zugewandte, Abstand voneinander aufweisende Oberflächen haben, die zwischen sich einen Scherflüssigkeitsraum einschließen und mit einer zähen Flüssigkeit im Scherflüssigkeitsraum in der Weise zusammenwirken, daß ein Drehmoment vom Rotor zur getriebenen Kupplungshälfte übertragen wird, und einem Lager zwischen der Antriebswelle und einem Nabenteil der getriebenen Kupplungshälfte, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Lager (38) zwischen dem Nabenteil (12) der getriebenen Kupplungshälfte (11, 12) und einem stationären Ring-Teil (41) vorgesehen ist, das koaxial zur Antriebswelle (17) an einem fahrzeugfesten Halteteil (36) radial zwischen dem Nabenteil (12) und der Antriebswelle (17) befestigt ist und aus einem metallischen Werkstoff besteht, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient im Vergleich zum Wärmeausdehnungskoeffizienten des Werkstoffes des Nabenteils (12) der getriebenen Kupplungshälfte verhältnismäßig klein ist.

2. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fahrzeugfeste Halteteil (36) ein Gehäuse eine) Wasserpumpe (35) ist.

3. Flüssigkeitskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die getriebene Kupplungshälfte (11, 12) aus einer Aluminiumlegierung gefertigt ist.

4. Flüssigkeitskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das stationäre Ring-Teil (41) aus einem Eisenwerkstoff gefertigt ist.