DE2943841C2

DE2943841C2 - Flüssigkeitsreibungskupplung

Info

Publication number: DE2943841C2
Application number: DE2943841A
Authority: DE
Inventors: Masaharu Toyota Aichi Hayashi
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1978-11-28
Filing date: 1979-10-30
Publication date: 1983-04-07
Also published as: JPS5572930A; US4295550A; GB2079414B; GB2079414A; JPS5947167B2; DE2943841A1

Description

55

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitsreibungskupplung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-AS 20 44 406 ist eine Flüssigkeitsreibungskupplung oben anjegebener Art bekannt, bei der radial außen zwei Pumpeinrichtungen vorgesehen sind, die stets geöffnet sind, während radial innerhalb in unterschiedlichem Radialabstand und in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt zwei Rückflußöffnungen vorgesehen sind. Die Rückflußeinrichtungen liegen so, daß in einer Stellung der Steuerplatte alle Rückflußöffnungen geschlossen sind und dann mit fortschreitender Erwärmung zunächst die radial innere Rückflußöffnung und anschließand die radial äußere Rückflußöffnung geöffnet wird. Da die Pumpeinrichtungen in Form von Pumpvorsprüngen hier ständig wirksam sind, können sie selbst nicht mit zur Steuerung des Drehzahlverhältnisses herangezogen werden. Da ferner zunächst die radial innere Rückflußöffnung öffnet, ist nur ein sehr begrenzter Rückstrom erzielbar, so daß der Übergang zu einer anderen Drehzahlstufe nur zögernd und nur in einer verhältnismäßig kleinen Stufe erfolgt, während beim Öffnen auch der radial äußeren Rückflußöffnung, in deren Bereich ja der Flüssigkeitsdruck wesentlich höher ist, ein wesentlich größerer Schaltstufen eintritt. Diese bekannte Flüssigkeitsreibungskupplung arbeitet deshalb zwar in praktisch drei Schaltstufen, von denen jedoch nur zwei Schaltstufen stationäre Schaltstufen darstellen. Das Zusammenwirken der Steuerplatte und der Rückflußöffnungen sorgt für einen »überschliffenen« Übergang zwischen den beiden stationären Drehzahlen, wie dies in F i g. 4 dargestellt ist. Da folglich die zweite Schaltstufe der Flüssigkeitsreibungskupplung eine instationäre Charakteristik aufweist, ist das Drehzahlspektrum zwischen den beiden stationären Drehzahlen zur Steuerung der Abtriebsdrehzahl der Kupplung nicht erwünscht; dieses Drehzahlspektrum soll vielmehr schnell überbrückt werden, so daß der Kupplung lediglich zwei funktionell verwertbare Leistungsstufen zugeordnet werden können. Wenn eine feinere Abstufung der Kupplungsleistung erwünscht ist, kann diese bekannte Flüssigkeitsreibungskupplung nicht mehr wirksam eingesetzt werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkeitsreibungskupplung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die die Abtriebsdrehzahl präzise abgestuft und genau steuert.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß in der zweiten Schaltstellung zunächst die radial innere Pumpeinrichtung und die radial äußere Rückflußöffnung geöffnet sind, daß heißt, daß zunächst die schwächere Pumpeinrichtung und der stärkere Rücklauf und erst in der dritten Stellung die stärkere Pumpeinrichtung und der schwächere Rücklauf geöffnet werden. Hierdurch wird eine klare Abstufung unter Heranziehung unterschiedlich wirksamer Pumpeinrichtungen und konsequenter Öffnung der Rücknußöffnungen von radial außen nach radial innen gewährleistet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.

Nachstehend wird anhand schematischer Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. I einen Schnitt durch die Flüssigkeitsreibungskupplung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie H-II in Fig. 1, anhand dessen die Betriebszustände der Flüssigkeitsreibungskupplung gemäß F i g. 1 aufgezeigt werden, und

Fig. 3 und 4 Kennlinien der Flüssigkeitsreibungskupplung.

Fig. 1 zeigt eine Flüssigkeitsreibungskupplung 10. Ein Treibrad 11 ist fest am Kopf der Antriebswelle 12 befestigt, die zusammen mit dem Antriebsritzel (nicht dargestellt) durch den Motor angetrieben wird. Der Außenumfang des Treibrades 11 ist mit mehreren axialen Nuten Ua versehen, die in regelmäßigem Abstand angeordnet sind (Fig. 1 zeigt nur eine Nut), und auf seiner Rückseite sind in Umfangsrichtung

mehrere axiale Vorsprünge in regelmäßigen Abstanden ausgebildet. Ein Gehäuse 13 ist mit der Antriebswelle 12 durch das Lager 14 drehbar und axial unverschiebbar verbunden, und ein schalenförmiger Gehäusedeckel 15 ist fest am Umfangsabschnitt des Gehäuses 13 angeflanscht. Die innere Wand des Gehäuses 13 ist mit mehreren in Umfangsrichtung verlaufenden axialen Vorsprüngen 13a versehen, die jeweils zwischen die Vorsprünge 116 des Treibrads 11 passen, wobei ein konstanter Spalt zwischen ihnen bleibt und durch sie ein Labyrinth L gebildet wird.

Zwischen dem Gehäuse 13 und dem Gehäusedeckel 15 wird eine geschlossene Kammer R gebildet, die das Treibrad 11 enthält und mit Arbeitsöl gefüllt ist. An der inneren Wand des Gehäusedeckels 15 ist eine kreisförmige Zwischenscheibe 16 befestigt, die die Kammer R in eine Arbeitskammer Ra und in eine Vorratskammer Rb unterteilt, von denen die eine das Treibrad 11 enthält und die andere das Arbeitsöl speichert. Eine Steuerplatte 17 ist drehbar am axialen Zentralabschnitt des Gehäusedeckels 15 angebracht, während ein Kühler-Ventilator am Umfangsabschnitt des Gehäusedeckels 15 befestigt ist.

Die Zwischenscheibe 16 hat in ihrer Mitte ein Durchgangsloch 16a. Wie in F i g. 2 gezeigt wird, ist die innere Peripherie der Zwischenscheibe 16 mit einer ersten bzw. radial inneren Rückflußöffnung 18, einem ersten bzw. radial inneren Pumpvorsprung 19 und einem ersten bzw. radial inneren Pumploch 20 versehen, während die äußere Peripherie der Zwischenscheibe 16 eine zweite bzw. radial äußere Rückflußöffnung 21, einen zweiten bzw. radial äußeren Pumpvorsprung 22 sowie ein zweites bzw. radial äußeres Pumploch 23 aufweist. Ferner ist zwischen der radial inneren Rückflußöffnung 18 und dem radial äußeren Pumploch J5 23 eine ringförmige Trennwand bzw. ein Ringwulst 24 ausgebildet. Die Steuerplatte 17 ist eine Rechteckpiatte und ist am inneren Ende einer Welle 25 befestigt, die den Gehäusedeckel 15 axial fixiert. Auf der vorderen Oberfläche des Gehäusedeckels 15 ist ein bekanntes -to spiralenförmiges Bimetallelement 26 befestigt, das die Steuerplatte 17 mit Hilfe der Welle 25 bewegt. Ferner sorgt ein Anschlag 27 dafür, daß die Drehbewegung der Steuerplatte 17 begrenzt wird.

Wenn die Antriebswelle 12 bei Betrieb der Flüssigkeitsreibungskupplung 10 durch den Motor in Drehung versetzt wird, erzeugt das Arbeitsöl innerhalb des Labyrinths L eine Schwerkraft. Dadurch wird bei Drehung der Antriebswelle 12 das Gehäuse 13 und der Gehäusedeckel 35 über die Scherkraft in Drehung versetzt.

Wenn in einem ersten Fall die Motortemperatur niedrig ist, und die Temperatur Tder Luft, die durch den Kühler strömt und mit der Bimetallspirale 26 in Berührung kommt, niedriger als Ty ist, wird die Steuerplatte 17 in die in F i g. 2 gezeigte rechte Richtung vorgespannt und in dieser Stellung gehalten, in der sie am Ventil-Anschlag 27 gemäß Fig.2 anliegt. In dieser Phase werden durch die Steuerplatte 17 die radial inneren und äußeren Öl-Rückflußöffnungeii 18 und 21 sowie das radial innere Pumploch bzw. die radial innere Pumpöffnung 20 geschlossen und nur das radial äußere Pumploch bzw. die radial äußere Pumpöffnung 23 geöffnet. Da demgemäß eine Drehzahldifferenz oder Schlupf zwischen dem Treibrad 11 und dem Gehäuse 13 e>5 bzw. dem Gehäusedeckel 15 auftritt, wird das Arbeitsöl der Arbeitskammer Ra durch das radial äußere Pumploch 23 in die Vorratskammer Rb verdrängt und dort gespeichert. Daraus folgt, daß die durch das Arbeitsöl innerhalb des Labyrinths L erzeugte Scherkraft am kleinsten und die Drehzahldifferenz zwischen dem Treibrad 11 und dem Gehäuse 13 bzw. dem Gehäusedeckel 15 am größten wird, und die Flüssigkeitsreibungskupplung 10 im AUS-Betrieb gemäß Fig.3 bzw. in der ersten Schaltstufe arbeitet Die Drehzahl Nf des Lüfters ändert sich in diesem Fall mit der Drehzahl N_p des Antriebsritzels gemäß der in F i g. 4 dargestellten Kennlinie 1. Folglich kann der Motor in kurzer Zeit warmlaufen.

Wenn in einem zweiten Fall die Motortemperatur eine ausreichende Höhe erreicht, und die Temperatur der Luft, die durch den Kühler strömt zwischen einem Wert 7"i und einem Wert T₂ liegt (wobei T₂ größer als Γ, vorausgesetzt ist), wird die Steuerplatte im Uhrzeigersinn gedreht. Da der Drehwinkel der Steuerplatte in Oi-Stellung — wie in Fig. 2 gezeigt — gehalten wird, werden durch die Steuerplatte 17 das radial innere Pumploch 20 und die radial äußere Öl-Rückflußöffnung 21 geöffnet und die radial innere öl-Rückflußöffnung 18 sowie das radial äußere Pumploch 23 geschlossen. Demgemäß wird das sich auf der Innenseite der Trennwand 24 befindliche Arbeitsöl der Arbeitskammer Ra mittels des radial inneren Pumpvorsprungs 19 durch das radial innere Pumploch 20 in die Vorratskammer Rb verdrängt und dort gespeichert. Gleichzeitig strömt ein Teil des in die Vorratskammer verdrängten Öls durch die radial äußere Rückflußöffnung 21 in die Arbeitskammer Ra zurück. In diesem Betriebszustand ist die Arbeitskammer Ra nur außerhalb des Ringwulstes 24 mit Arbeitsöl gefüllt. Daraus folgt, daß aufgrund dieser durch das Arbeitsöl im Labyrinth L erzeugten vorbestimmten Scherkraft die Drehzahldifferenz zwischen dem Treibrad 11 und dem Gehäuse 13 bzw. dem Gehäusedeckel 15 einen vorbestimmten Wert annimmt und die Flüssigkeitsreibungskupplung 10 im MITTEL-Betrieb gemäß Fig. 3 bzw. in der zweiten Schaltstufe arbeitet. Die Drehzahl Nf des Lüfters ändert sich deshalb in diesem Fall mit der Drehzahl N_p des Aniriebsritzels gemäß der in Fig.4 dargestellten Kennlinie II. Der Motor kann folglich wirksam gekühlt weiden.

Wenn in einem dritten Fall die Motortemperatur weiter ansteigt und die Temperatur der Luft, die den Kühler durchströmt über den Wert T₂ steigt, wird die Steuerplatte 17 weiter im Uhrzeigersinn gedreht. Da der Drehwinkel der Steuerplalte 17 gemäß Fig. 2 in (b-Stellung gehalten wird, sind durch die Steuerplatte 17 alle öffnungen, nämlich die innert und radial äußere Öl-Rückflußöffnung 18 bzw. 21 sowie das radial innere und das radial äußere Pumploch 20 bzw. 23 geöffnet. Demgemäß wird das von der Arbeitskammer Ra durch das radial innere und äußere Putnploch 20 bzw. 23 in die Vorratskammer verdrängte Arbeitsöl über die radial innere und äußere Öl-Rückflußöffnung 18 und 21 sofort wieder der Arbeitskammer Ra zugeführt und diese dadurch mit Arbeitsöl gefüllt. Da die Scherkraft, die durch das Arbeitsöl innerhalb des Labyrinths L erzeugt wird am größten wird, nimmt die Drehzahldifferenz zwischen dem Treibrad 11 und dem Gehäuse 13 bzw. dem Gehäusedeckel 15 den kleinsten Wert an, und die Flüssigkeitsreibungskupplung 10 wird im EIN-Betriebszustand bzw. in der dritten Schaltsiufe gemäß F i g. 3 gehalten. Deshalb ändert sich in diesem Fall die Drehzahl Nf des Lüfters mit der Drehzahl N_p des Antriebsritzels entsprechend der Kennlinie III in Fig. 4. Der Motor kann folglich schnell gekühlt werden.

5 6

Aus dem vorangegangenen kann ersehen werden, bungskupplung für den Diesel-Motor verwendet wer-

daß die Erfindung einen Mechanismus schafft, der die den. Es kann eine große Kühlleistung erzeugt werden,

Drehzahl eines Kühler-Ventilators präzise abgestuft wenn der Motor mit hoher Drehzahl läuft und die

und genau in Abhängigkeit von der Motortemperatur Temperatur des Motors hoch ist, es kann ferner die

steuert. Die Drehzahl des Ventilators kann dabei in drei "> Geräuschentwicklung vermindert werden, wenn der

Stufen gesteuert werden, wobei diese Stufen den EIN-, Motor beschleunigt wird und es können die Treibstoff-

den MITTEL- und den AUS-Betriebszustand darstellen. kosten gesenkt werden.
Insbesondere kann die beschriebene Flüssigkeitsrei-

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Flüssigkeitsreibungskupplung mit einem mit einer Antriebswelle verbundenen Treibrad und einem auf der Antriebswelle gelagerten, das Treibrad umschließenden Gehäuse, dessen Inneres durch eine Zwischenscheibe in eine die Trennscheibe aufnehmende Arbeitskammer und eine Strömungsmittel-Vorratskammer unterteilt ist, in die unter Drehung des Gehäuses Strömungsmittel nach Durchströmen eines an den einander zugewandten Stirnseiten des Treibrades und des Gehäuses vorgesehenen Labyrinthabschnittes förderbar ist, wobei an der Stirnseite der Zwischensciicibc, die der dem Labyrinthabschnitt abgewandten Stirnseite des Treibrades gegenüberliegt, Pumpvorsprünge vorgesehen sind, die zusammen mit in die Zwischenscheibe eingebrachten Pumpöffnungen als Puraipeinrichtungen zur Förderung von Hydraulikflüssigkeit von der Arbeitskammer in die Vorratskammer arbeiten, sowie radial und in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt zwei Rückflußöffnungen vorgesehen sind, deren öffnungsgr^d mittels einer temperaturabhängig arbeitenden Steuerplatte variierbar ist, die über eine Bimetallspirale verdreht werden kann, d a durch gekennzeichnet, daß radial innen und radial außen an der Zwischenscheibe (116) je eine Pumpeinrichtung (19, 20 bzw. 22, 23) vorgesehen ist, und diese den radial inneren und radi-il äußeren Rückflußöffnungen (18 bzw. 21) derart zugeordnet jo sind, daß die Steuerplatte (17) in einer lündstellung eine radial innere Pumpeinrichtung (19, 20) und alle Rückflußöffnungen (18, 21), in einer Mittelstellung die radial innere Rückflußöffnung (18) und die radial äußere Pumpeinrichtung (22, 23) geschlossen und in der anderen Endstellung aller Pump- und Rückfluß-Öffnungen offenhält.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der radial inneren Pumpeinrichtung (19,20) und der radial äußeren Rückflußöffnung (21) an der Zwischenscheibe (Ifi) auf der dem Treibrad (11) zugewandten Seite ein Ringwulst (24) vorgesehen ist, mit dem der Pumpvorsprung (19) fest verbunden ist.

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch: gekennzeichnet, daß radial innerhalb und außerhalb des Ringwulstes (24) auf der Höhe der radial inneren Pumpeinrichtung (19, 20) bzw. der radial äußeren Rückflußöffnung (21) im Treibrad (11) axiale Öffnungen zum Labyrinthabschnitt (L) vorgesehen sind.