DE2920646A1

DE2920646A1 - Friction clutch for IC engine cooling fan - has disc spring element controlled by axially expanding temperature sensor in drive belt pulley

Info

Publication number: DE2920646A1
Application number: DE19792920646
Authority: DE
Inventors: Kurt Faedler; Werner Ing Grad Goeb
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1979-05-22
Filing date: 1979-05-22
Publication date: 1980-12-04

Abstract

A cooler fan assembly for a water cooled combustion engine, includes a thermal sensor (3) which controls the fan clutch. A clutch collar (8), attached to the belt pulley, provides an axial sleeve (9) whose internal surface makes contact with the friction ring (12). The friction ring segments are attached to a disc spring (2) which is anchored to the fan hub (6). When the thermal sensor expands axially, its movement is transmitted to the centre of the disc spring, thus the clutch is engaged and the fan starts to rotate.

Description

Temperaturabhängig schaltende Reibungskupplung Die Erfindung bezieht sich auf eine temperaturabhängig schaltende Reibungskupplung, insbesondere für den Antrieb des Lüfters von flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschinen, bestehend aus einer ständig mit der Brennkraftmaschine umlaufenden Kupplungsglocke, einem gegenüber der Kupplungsglocke zumindest bei ausgeschalteter Reibungskupplung frei drehbaren Kupplungsteil, welches das Lüfterrad trägt, sowie einer in die Kupplungsglocke hineinreichenden Federschale, die einerseits bei axialer Beaufschlagung durch ein temperaturabhängiges Stellglied eine reibschlüssige Verbindung mit der Kupplungsglocke über ihren Belagträgerbereich herstellt und andererseits drehfest mit dem Kupplungsteil verbunden ist, wobei das Kupplungsteil mit mehreren am Umfang verteilten Mitnehmern die Federschale in entsprechenden Öffnungen durchdringt. Temperature-dependent friction clutch The invention relates on a temperature-dependent friction clutch, especially for the Drive the fan of liquid-cooled internal combustion engines, consisting of a clutch bell constantly rotating with the internal combustion engine, one opposite the clutch bell, at least when the friction clutch is switched off, freely rotatable Coupling part that carries the fan wheel and one that extends into the clutch housing Spring shell, which on the one hand with axial loading by a temperature-dependent Actuator establishes a frictional connection with the clutch bell via its lining carrier area produces and on the other hand is non-rotatably connected to the coupling part, the Coupling part with several drivers distributed around the circumference, the spring shell in corresponding Penetrates openings.

Eine solche temperaturabhängig schaltende Reibungskupplung ist bereits durch das deutsche Patent 1 800 874 bekannt.Such a temperature-dependent friction clutch is already available known from German patent 1,800,874.

Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den durch Motorschwingungen verursachten Verschleiß insbesondere zwischen der Federschale und den Mitnehmern bzw. dem Kupplungsteil zu beseitigen und eine Reibungskupplung zu erstellen, welche verschleißarm und servicefreundlich ist.It is now the object of the present invention to prevent engine vibrations caused wear in particular between the spring shell and the drivers or to eliminate the coupling part and create a friction clutch, which is low-wear and service-friendly.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß aus der Federschale im Bereich der Durchdringung durch die Mitnehmer Lappen ausgetrennt und nach außen aufgestellt sind, welche im Bereich ihrer Verbindung mit der Federschale horizontal verlaufen -in Flucht mit dem Belagträgerbereich - und welche sowohl als Betätigungskraftabstützung dienen als auch die Drehmomentverbindung zwischen der Kupplungsglocke und dem Lüfterrad herstellen Damit sind Teile der Federschale, nämlich die ausgetrennten und nach außen aufgestellten Lappen, zur Abstützung der Betätigungskraft-und zur Drehmomentübertragung herangezogen, wobei gegenüber dem Stand der Technik jegliche Relativbewegung unter Belastung und somit jeglicher Verschleiß entfällt.According to the invention this object is achieved in that from the spring shell In the area of the penetration by the driver, the tabs are separated and to the outside are set up, which are horizontal in the area of their connection with the spring shell run - in alignment with the brake disc area - and which both act as an actuating force support serve as the torque connection between the clutch housing and the fan wheel So that parts of the spring shell, namely the severed and after externally placed cloth to support the actuating force and to the Used torque transmission, with any compared to the prior art Relative movement under load and therefore no wear and tear is eliminated.

Gemäß der Erfindung wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Lappen in dem vom Belagträgerbereich wegweisenden Bereich horizontal in Flucht mit dem Belagträgerbereich verlaufen und direkt oder unter Zwischenschaltung von Verbindungsteilen mit dem Kupplungsteil verbunden sind. Durch den horizontalen Verlauf dieser Lappen in Flucht mit dem Belagträgerbereich der Federschale ist eine direkte Oberleitung der Betätigungskräfte während des eingeschalteten Zustandes der Kupplung möglich. Verschleiß- bzw. Ermüdungserscheinungen können somit nicht mehr auftreten, wodurch eine solche Ausgestaltung einer Reibungskupplung besonders betriebssicher ist.According to the invention it is further proposed that the tabs in the area pointing away from the lining carrier area horizontally in alignment with the lining carrier area run and directly or with the interposition of connecting parts with the Coupling part are connected. Aligned by the horizontal course of these lobes with the pad carrier area of the spring shell is a direct overhead line of the actuating forces possible while the clutch is switched on. Signs of wear and tear or fatigue can therefore no longer occur, which means that such a design of a friction clutch is particularly reliable.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß bei einer Reibungskupplung, bei welcher am Kupplungsteil ein topfförmiger Flansch zur Lagerung des Stellgliedes angeordnet ist, die Lappen am topfförmigen Flansch befestigt sind. Diese direkte Befestigung der Lappen am topfförmigen Flansch, in welchem sich das Stellglied abstützt, ermöglicht somit eine direkte Kraftabstützung zwischen der Federschale und diesem Stellglied.It is also proposed that in a friction clutch, at which on the coupling part has a cup-shaped flange for mounting the actuator is arranged, the tabs are attached to the cup-shaped flange. This direct Attachment of the tabs to the cup-shaped flange in which the actuator is supported, thus enables a direct force support between the spring shell and this Actuator.

Bei einer Reibungskupplung, bei welcher der Flansch über ein radial verlaufendes Flanschteil mit den Mitnehmern des Kupplungsteiles verbunden ist, wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Lappen um ca. 900 abgewinkelt sind, in der Ebene des radialen Flanschteiles des Flansches verlaufen und mit diesem verbunden sind. Eine solche Ausgestaltung der Verbindung ist besonders platzsparend, und zwar in axialer Richtung. Diese Platzeinsparung ist deshalb wesentlich, weil die in Rede stehende Reibungskupplung zwischen dem Kühler und der Brennkraftmaschine angeordnet sein muß.In the case of a friction clutch, in which the flange has a radial extending flange part is connected to the drivers of the coupling part, is also suggested that the tabs are angled by about 900, in the plane of the radial flange part of the flange and are connected to it. Such a configuration of the connection is particularly space-saving, namely in axial direction. This space saving is essential because the in question standing friction clutch arranged between the cooler and the internal combustion engine have to be.

Dabei können diese Lappen einmal radial nach außen weisen und mit dem Flanschteil beispielsweise vernietet sein oder aber auch radial nach innen weisen und zusammen mit den gleichen Befestigungselementen, die den Flansch mit dem Kupplungsteil verbinden, befestigt sein.These tabs can point radially outward and with be riveted to the flange part, for example, or point radially inward and together with the same fasteners that the flange with the coupling part connect, be attached.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß bei einer Reibungskupplung, bei welcher die Kupplungsglocke mit einem Fortsatz zur Aufnahme eines Lagers für das Kupplungsteil versehen ist, der das Wälzlager tragende Fortsatz mit einer Durchgangsöffnung versehen ist und im übertragungsglied zwischen Stellglied und Federschale ein Gewindestift angeordnet ist - zur Justierung der Federschalenvorspannung. Auf diese Weise kann die Reibungskupplung nach ihrem Zusammenbau über den beispielsweise selbsthemmenden Gewindestift exakt zur Justierung der Federschalenvorspannung und zum Ausgleich von Toleranzen in axialer Richtung eingestellt werden Die Erfindung wird an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigen im einzelnen; Fig. 1 den Schnitt durch eine Reibungskupplung mit Lüfterrad und teilweise dargestelltem Antrieb; Fig. 2 den Schnitt durch eine Lüfterkupplung mit einer abgewandelten Verbindung zwischen Federschale und Kupplungsteil; Fig. 3 den Teilschnitt durch eine Reibungskupplung mit rein horizontal verlaufenden Lappen, Fig. 1 zeigt die prinzipielle Anordnung einer temperaturabhängig schaltenden Reibungskupplung. Von der nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine ist lediglich das Wasserpumpengehäuse 17 mit der Wasserpumpenwelle 16 dargestellt. Die Wasserpumpenwelle 16 wird über einen Keilriemen und die Riemenscheibe 13 von der Brennkraftmaschine angetrieben. Mit dieser Riemenscheibe 13 ist die Kupplungsglocke 8 drehfest verbunden. Auf einem Fortsatz 27 -in Flucht mit der Wasserpumpenwelle 16 und drehfest mit der Kupplungsglocke 8 - sitzt ein Wälzlager 15, auf welchem sich das Kupplungsteil 5, zumindest bei ausgeschalteter Reibungskupplung, frei verdrehen läßt. Dabei ist dieser Fortsatz 27 mit einer Durchgangsöffnung 29 versehen. Dieses Kupplungsteil 5 durchdringt mit seinen Mitnehmern 6 an mehreren gleichmäßig am Umfang verteilten Stellen in öffnungen 11 die Federschale 2. Diese Federschale 2 weist im Bereich der Kupplungsglocke 8 ihren Belagträgerbereich 9 mit dem Reibbelag 12 auf. Sie ist über Lappen 10, welche in Flucht mit dem Belagträgerbereich 9 von der Kupplungsglocke 8 wegweisend nach außen führen, an einem Flanschteil 7 befestigt, welches seinerseits mit den Mitnehmern 6 drehfest verbunden ist.It is also proposed that in a friction clutch, at which the clutch bell with an extension to accommodate a bearing for the Coupling part is provided, the projection carrying the roller bearing with a through opening is provided and a threaded pin in the transmission element between the actuator and the spring shell is arranged - to adjust the spring shell preload. That way you can the friction clutch after its assembly via the self-locking, for example Grub screw exactly for adjusting the spring shell pretension and for compensation of tolerances are set in the axial direction. The invention is based on hand the exemplary embodiments illustrated in the figures are explained in more detail in detail; Fig. 1 shows the section through a friction clutch with fan wheel and partially illustrated drive; 2 shows the section through a fan clutch with a modified one Connection between spring shell and coupling part; Fig. 3 shows the partial section a friction clutch with purely horizontally extending tabs, Fig. 1 shows the basic arrangement of a temperature-dependent friction clutch. from the internal combustion engine not shown in detail is only the water pump housing 17 shown with the water pump shaft 16. The water pump shaft 16 is over a V-belt and the pulley 13 driven by the internal combustion engine. The clutch bell 8 is connected to this belt pulley 13 in a rotationally fixed manner. On one Extension 27 -in alignment with the water pump shaft 16 and non-rotatably with the clutch bell 8 - sits a roller bearing 15 on which the coupling part 5, at least at disengaged friction clutch, can rotate freely. Here is this continuation 27 is provided with a through opening 29. This coupling part 5 penetrates with its drivers 6 at several points evenly distributed around the circumference in openings 11 the spring shell 2. This spring shell 2 has in the area of the clutch bell 8 their lining carrier area 9 with the friction lining 12. She's about rag 10 which in alignment with the lining carrier area 9 of the clutch bell 8 groundbreaking lead to the outside, attached to a flange 7, which in turn with the Driver 6 is rotatably connected.

Zusammen mit den Mitnehmern 6 sind somit am Kupplungsteil 5 das Flanschteil 7 und das Lüfterrad 1 befestigt. Im vorliegenden Fall erfolgt diese Befestigung über mehrere Schrauben 20. Das Flanschteil 7 ist radial nach innen zu einem topfförmigen Flansch 4 ausgebildet, in welchem sich das temperaturabhängig wirkende Stellglied 3 befindet. Dieses ist über ein Gehäuse 21 und über Überlastfedern 14 mit dem topfförmigen Flansch 4 verbunden. Es wirkt über ein Übertragungsglied 22 auf die radial inneren Enden der Federschale 2 und beaufschlagt diese entsprechend der Umgebungstemperatur mehr oder weniger in axialer Richtung. Dabei ist zwischen dem Stellglied 3 und dem Übertragungsglied 22 eine Isolierscheibe 30 sowie ein Gewindestift 28 angeordnet, welcher der Justierung der Federschalenvorspannung und dem Ausgleich von Herstellungsungenauigkeiten in axialer Richtung dient. Sowohl die Kräfte aus der Axialverschiebung des Stellgliedes 3 als auch die Drehmomentübertragung zwischen der Federschale 2 und dem Flanschteil 7 erfolgen über die aus dem Material der Federschale ausgetrennten und nach außen aufgestellten Lappen 10, welche beispielsweise über Niete 18 mit dem Flanschteil 7 fest verbunden sind Die Funktion der temperaturabhängig schaltenden Reibungskupplung ist folgende: Die Riemenscheibe 13 wird von der Brennkraftmaschine über einen nicht dargestellten Keilriemen angetrieben. Sie ist über Schrauben 19 mit der Wasserpumpenwelle 16 verbunden und durch die gleichen Schrauben ist gleichzeitig die Kupplungsglocke 8 mit dem Fortsatz 27 drehfest verbunden. Steigt nun während des Betriebes der Brennkraftmaschine die Kühlwassertemperatur und somit auch die Temperatur der den Kühler durchdringenden Luft, welche das Stellglied 3 beaufschlagt, so dehnt sich dieses in axialer Richtung aus. Da sich das Stellglied 3 mit seinem Gehäuse über das Gehäuse 21 am topfförmigen Flansch 4 abstützt, wobei die Überlastfedern 14 zumindest bei normaler Erwärmung als starres Bauteil angesehen werden können, wird über die Isolierscheibe, den Gewindestift 28 und das Übertragungsglied 22 die axiale Vergrößerung auf die Federschale 2 übertragen. Diese ist über die Lappen 10 am Flanschteil 7 befestigt. Der Belagträgerbereich 9 wird durch die Axialbewegung der Federschale 2 zu einer Durchmesservergrößerung gezwungen und somit findet über den Reibbelag 12 eine reibschlüssige Verbindung zwischen der Federschale 2 und somit dem Flanschteil 7 einerseits und der Kupplungsglocke 8 andererseits statt.Together with the drivers 6, the flange part is thus on the coupling part 5 7 and the fan wheel 1 attached. In the present case, this attachment takes place over several screws 20. The flange part 7 is radially inwardly into a cup-shaped Flange 4 formed, in which the temperature-dependent acting actuator 3 is located. This is via a housing 21 and overload springs 14 with the cup-shaped Flange 4 connected. It acts via a transmission member 22 on the radially inner Ends of the spring shell 2 and acted upon them according to the ambient temperature more or less in the axial direction. It is between the actuator 3 and the Transfer member 22, an insulating washer 30 and a threaded pin 28 are arranged, which the adjustment of the spring shell preload and the compensation of manufacturing inaccuracies serves in the axial direction. Both the forces from the axial displacement of the actuator 3 as well as the torque transmission between the spring shell 2 and the flange part 7 take place via the separated from the material of the spring shell and to the outside erected tabs 10, which, for example, via rivets 18 with the flange part 7 are firmly connected The function of the temperature-dependent friction clutch is as follows: The pulley 13 is not from the internal combustion engine via a V-belt shown driven. It is connected to the water pump shaft via screws 19 16 connected and by the same screws is the clutch bell at the same time 8 connected to the extension 27 in a rotationally fixed manner. Now increases during operation of the internal combustion engine the cooling water temperature and thus also the temperature of those penetrating the radiator Air, which acts on the actuator 3, this expands in the axial direction the end. Since the actuator 3 with its housing on the housing 21 on the cup-shaped Flange 4 is supported, the overload springs 14 at least during normal heating can be viewed as a rigid component is via the insulating washer, the threaded pin 28 and the transmission member 22 transmit the axial enlargement to the spring shell 2. This is attached to the flange part 7 via the tabs 10. The lining carrier area 9 is through the Axial movement of the spring shell 2 to increase the diameter forced and thus finds a frictional connection via the friction lining 12 between the spring shell 2 and thus the flange part 7 on the one hand and the clutch bell 8 on the other hand.

Damit ist das Lüfterrad 1 direkt mit der Riemenscheibe 13 gekoppelt. Entsprechend der Motordrehzahl wird nun vermehrt Kühlluft durch den Kühler transportiert. Die Drehmomentübertragung entfällt, wenn das Stellglied 5 infolge sinkender Umgebungstemperatur sich axial zusammenzieht und den Reibbelag 12 freigibt. Die Überlastfedern 14 dienen lediglich dem Zweck, bei Flutwärme, beispielsweise abgestellten Motor, ein Uberdehnen der Federschale 2 zu verhindern.The fan wheel 1 is thus coupled directly to the belt pulley 13. In accordance with the engine speed, more cooling air is now transported through the radiator. The torque transmission does not apply if the actuator 5 is due to a falling ambient temperature contracts axially and releases the friction lining 12. The overload springs 14 are used only for the purpose of overstretching in the event of flood heat, for example when the engine is switched off to prevent the spring shell 2.

Fig. 2 zeigt eine Abwandlung der Reibungskupplung gegenüber Fig. 1.FIG. 2 shows a modification of the friction clutch compared to FIG. 1.

Hierbei sind die Lappen 10 radial nach innen abgewinkelt und zwischen dem Kupplungsteil 5 und dem topfförmigen Flansch 4 zusammen mit dem Lüfterrad 1 verschraubt. Die Funktionsweise dieser Reibungskupplung entspricht derjenigen von Fig. 1. Es ist dabei ohne weiteres möglich, auch hier den Gewindestift 28 gem. Fig. 1 anzuwenden.Here, the tabs 10 are angled radially inward and between the coupling part 5 and the cup-shaped flange 4 together with the fan wheel 1 screwed. The functioning of this friction clutch corresponds to that of 1. It is easily possible to use the threaded pin 28 according to FIG. 1 apply.

Fig. 3 zeigt einen Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsvariante. Hierbei sind die Lappen 10 gegenüber der Federschale 2 so nach außen ausgestellt, daß sie in Flucht zum Belagträgerbereich 9 liegen. Sie bilden mit diesem eine parallel zur Drehachse verlaufende Linie. Die Lappen 10 sind hierbei von radial außen her über Schrauben 25 mit einem Verbindungsteil 23 verschraubt, welches über Schrauben 20 am Mitnehmer 6 befestigt ist. Zum Zweck der Montage der Schrauben 25 sind von radial außen her im Verb in dungsteil 23 entsprechende Ausschnitte 24 angebracht. Am Verbindungsteil 23 sind weiterhin der topfförmige Flansch 4 und das Lüfterrad 1 befestigt. Die Funktion dieser Reibungskupplung ist analog zu den Beschreibungen gem. Fig. 1 und 2.3 shows a partial section through a further embodiment variant. Here, the tabs 10 are exposed to the outside with respect to the spring shell 2, that they are in alignment with the lining carrier area 9. They form one in parallel with this one line running towards the axis of rotation. The tabs 10 are here radially outward screwed via screws 25 to a connecting part 23, which via screws 20 is attached to the driver 6. For the purpose of mounting the screws 25 are from radially outwardly in the verb in extension part 23 corresponding cutouts 24 attached. The cup-shaped flange 4 and the fan wheel are still on the connecting part 23 1 attached. The function of this friction clutch is analogous to the descriptions according to FIGS. 1 and 2.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E 1. Temperature-dependent friction clutch, especially for driving the fan of liquid-cooled internal combustion engines, consisting of a clutch bell that constantly rotates with the internal combustion engine, one opposite the clutch bell, at least when the friction clutch is switched off freely rotatable coupling part, which carries the fan wheel, as well as one in the coupling bell protruding spring shell, on the one hand when axially applied by a temperature-dependent actuator a frictional connection with the clutch housing manufactures over their lining carrier area and on the other hand rotatably with the coupling part is connected, the coupling part with several drivers distributed around the circumference the spring shell penetrates in corresponding openings, dad gek. That from the spring shell (2) in the area of penetration by the driver (6) tabs (10) separated and are set up to the outside, which in the area of their connection with the spring shell (2) run horizontally - in alignment with the lining carrier area (12) - and which ones serve both as actuation force support and the torque connection between the clutch bell (8) and the fan wheel (1), 2nd friction clutch Claim 1, dad, gek. That the tabs (10) in the facing away from the lining carrier area (9) Area run horizontally in alignment with the lining carrier area and directly or connected to the coupling part (5) with the interposition of connecting parts (23) are.

3. Friction clutch according to claim 1, in which on the coupling part a cup-shaped flange for mounting the actuator is arranged, dad. approved, that the tabs (10) are attached to the cup-shaped flange (4).

4. Friction clutch according to claim 3, wherein the flange over a radially extending flange part is connected to the drivers of the coupling part is, dad gek. That the tabs (10) are angled by about 900, in the plane of the radial flange part (7) of the flange (4) and connected to this are.

5. Friction clutch according to claim 4, dad. gek. that the flaps (10) point radially towards the eyes and are connected to the flange part (7).

6. Friction clutch according to claim 4, dad. gek. that the flaps (10) point radially inward and have the same fastening elements (20) that the Connect the flange (4) to the coupling part (5). 7. Friction clutch is attached according to claims 1 to 6, in which the clutch bell with an extension is provided for receiving a bearing for the coupling part, dad. gek. that the the projection (27) carrying the roller bearing (25) is provided with a through opening (29) is and in the transmission member (22) between the actuator (3) and the spring shell (2) The threaded pin (28) is arranged to adjust the spring shell pretension,