DE3122958A1

DE3122958A1 - Viskose-luefterkupplung mit rueckschlagventil

Info

Publication number: DE3122958A1
Application number: DE19813122958
Authority: DE
Inventors: Oswald Dipl.-Ing. 8721 Gädheim Reis
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1981-06-10
Filing date: 1981-06-10
Publication date: 1983-01-05
Also published as: IT8267740A0; FR2507721A1; GB2099960B; DE3122958C2; GB2099960A; JPS585536A; IT1156358B

Description

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FICHTEL & SACHSAG - SCHWEINFÜRT

PATENT- UND GEBRAUCHSMUSTERHILFSANMELDUNG

Viskose-Lüfterkupplung mit Rückschlagventil

Die Erfindung bezieht sich auf eine Viskose-Lüfterkupplung, be= stehend u. a. aus einem angetriebenen Läufer₉ einem mit dem Ven= tilatorflügel verbundenen Gehäuse«, das den Läufer unter Bildung von Scherspalten umgibt, einer Trennwand_s die mit dem Gehäuse fest verbunden ist und welche einen Vorratsraum für Scherflüssigkeit vom Arbeitsraum trennt_s einer temperaturgesteuerten öffnung in der Trennwand zum Steuern des Zulaufes an Scherflüssigkeit vom Vorratsraum in den Arbeitsraum sowie einer Pumpeinrichtung in der Trennwand mit einer Bohrung zum Abpumpen von Scherflüssigkeit aus dem Arbeitsraum in den Vorratsraum im radial äußeren Bereich des Läufers.

Eine solche Lüfterkupplung ist beispielsweise aus der deutschen Auslegeschrift 2 814 6o8 bekannt. Bei Kupplungen dieser bekannten Bauart ist ^*** der Pumpeinrichtung zugeordnete . Kanal ständig geöffnet. Je nach den Druckverhältnissen im Arbeitsraum einerseits und im Vorratsraum andererseits fließt die Scherflüssigkeit in die eine bzw. in die andere Richtung. Bei abgeschalteter Kupplung - -d. h., bei im wesentlichen leergepumptem Arbeitsraum - bewirkt dies eine Restfüllmenge im Arbeitsraum, mit der gerade mit dem drehzahl- und füllstandsabhängigen Druck im Vorratsraum das Gleichgewicht gehalten werden kann. Das damit verbundene Restdrehmoment im abgeschalteten Zustand der Kupplung und die dabei auftretenden Drehzahlschwankungen sind durchaus unerwünschte Durch den Wechsel zwischen Hin- und Rückfluß im Bereich des äußeren Arbeitsraumes und der damit verbundenen stoßähnlichen Entleerung entstehen starke Drehzahlschwankungen„

Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mit möglichst geringem Aufwand diese Drehzahlschwankungen zu vermeiden und nach Möglichkeit die Leerlaufdrehzahl noch herabsusetsen„

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst. Durch den Einbau eines selbsttätig arbeitenden Ventiles wird der Rückfluß vom Vorratsraum in den Arbeitsraum einwandfrei.unterbunden. Dabei kann gemäß Anspruch 2 dieses Ventil als Rückschlagventil ausgebildet sein.

In vorteilhafter Weise kann dieses Rückschlagventil gemäß Anspruch 3 als Zungenventil ausgebildet sein. Es ist damit einfach im Aufbau, platzsparend und kann durch eigene Vorspannung mit einem entsprechenden Schließdruck versehen werden.

Durch die Anordnung gemäß Anspruch 4 ist eine sehr raumsparende Unterbringung möglich, wobei die Anordnung im Vorratsraum inso-/**\ fern besonders vorteilhaft ist, als der Druck im Vorratsraum die Schließfunktion unterstützt, so daß mit sehr kleinen Vorspannkräften gearbeitet werden kann.

Durch die allseitige Beaufschlagung des Ventiles. vom Druck im ' Vorratsraum können die Haft- und Druckkräfte vorratsraumseitig niedrig gehalten werden.

Zur Begrenzung, des Weges des Ventiles wird ein Anschlag vorgesehen - gemäß Anspruch 6.

Durch die Maßnahme gemäß Anspruch 6 ist das Ventil störungsunempfindlicher angeordnet, weil Strömungen im Vorratsraum, insbesondere beim Drehzahlabfall, infolge der Plüssigkeitsträgheit' die Ventilöffnung nicht behindern können.

Durch Verwendung einer Pumpeinrichtung gemäß Anspruch 7 in Verbindung mit dem Rückschlagventil wird auch bei niedrigem Schlupf zwischen An- und Abtrieb noch ein hoher Drucküberschuß erzielt, so daß die Pumpwirkung beispielsweise auch bei Leerlaufdrehzahl voll aufrechterhalten bleibt und eine vollständige Entleerung möglich wird.

Die Erfindung wird anschließend an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen im einzelnen;

Fig. 1 den Teillängsschnitt durch eine Lüfterkupplung mit Rückschlagventil und

Fig« 2 den Schnitt II-II in vergrößerter Darstellung gem. Fig, 1.

Die Lufterkupplung besteht in üblicher Weise aus einer von einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine angetriebenen Welle 4_S welche drehfest mit einem Läufer 1 verbunden ist. Der Läufer 1 ist von-einem Gehäuse 2 bzw. von einer Trennwand 5 umgeben₂ welche mit ihm Scherflächen 8 bilden. Weiterhin ist auf der dem Läufer 1 abgewandten Seite der Trennwand 5 ein Deckel 3 vorgesehen, welcher mit der Trennwand 5 einen Vorratsraum 6 für Scher= flüssigkeit bildet. Ein Arbeitsraum 7 wird durch die Scherflä- Γ*\ chen 8 zwischen Läufer 1 einerseits und Gehäuse 2 bzw. Trennwand 5 andererseits gebildet. Um den Zulauf von Scherflüssigkeit vom Vorratsraum 6 in den Arbeitsraum 7 zu ermögliche^ ist in der Trennwand 5 eine Zulaufbohrung 10 angeordnet, welche durch ein Schaltglied -11 beispielsweise temperaturabhängig gesteuert werden kann. Zur Verbindung der beiden Scherflächen 8 untereinander ist im Läufer 1 eine öffnung 19 vorgesehen. In der Trennwand 5 ist im radial äußeren Bereich des Läufers 1 eine Pumpeinrichtung vorge= sehen," welche bei Relativbewegung zwischen Läufer 1 und Gehäuse 2 bzw. Trennwand 5 Scherflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 7 in den Vorratsraum 6 pumpt. Diese Pumpeinrichtung ist insbesondere aus Fig..2 ersichtlich. Sie· besteht im wesentlichen aus einem Keil l4_£ der sich in den Arbeitsraum 7 hinein erstreckt und mit der ihm gegenüberliegenden Wandung des Läufers 1 einen hydrodynamischen Schmierkeil bildet. Dabei ist der Keil 14 in Drehrichtung des Läufers 1 gemäß Pfeil F ansteigend ausgeführt ₉ so daß der im Keil 14 angeordnete Kanal 12 zwischen Arbeitsraum 7 und Vorrats= raum 6 infolge des sich auf dem Keil 14 ausbildenden hydrodynamischen Druckes Scherflüssigkeit in den Vorratsraum pumpen kann» Dabei mündet die arbeitsraumseitige öffnung 20 des Kanals 12 vorzugsweise im Bereich des Druckmaximums dieses hydrodynamischen Schmierkeiles, Yon der Trennwand 5 aus gesehen., bildet sich hierbei bei mit Schlupf umlaufendem Läufer 1 eine Geschwindigkeits~ • verteilung entsprechend den Pfeilen E₀ Die vorratsraumseitige öffnung 13 'des Kanals 12 kann durch den Sehließkopf 16 eines' Rückschlagventiles 15 verschlossen werden„ Das Ventil weist eine geringe Vorspannkraft in Öffnungsrichtung auf und schlägt während

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des Betriebes der Pumpeinrichtung mit dem Schließkopf 16 an einem Anschlag 17 an. Das dem Schließkopf 16 entgegengesetzte Ende dieses Zungenventiles ist an einer Befestigung 18 beispielsweise durch Punktschweißen befestigt. Diese Befestigung 18 befindet sich in Drehrichtung des Läufers 1 gemäß dem Pfeil F gesehen vor dem Schließkopf 16.

Die Funktion des Rückschlagventiles ist folgende:

Im eingeschalteten Zustand der Lüfterkupplung, d. h., bei geöffneter Zulaufbohrung 10 und bei mit Scherflüssigkeit gefüllten Scherflächen 8, wird das volle mögliche Drehmoment zwischen Läufer 1 und Gehäuse 2 und somit dem Ventilatorflügel 9 übertragen. In diesem Zustand ist auch der Bereich um die Pumpeinrichtung 12, 14 vollkommen mit Scherflüssigkeit gefüllt, so daß andauernd durch den hydrodynamischen Schmierkeil zwischen Keil 14 und Läufer 1 Scherflüssigkeit vom Arbeitsraum 7 in den Vorratsraum 6 hinübergepumpt wird. Durch den hohen Druck in dem "Kanal . 12 wird der Schließkopf 16 des Ventiles 15 von der vorratsraumseitigen öffnung 13 abgehoben und liegt am Anschlag 17 an. Der von der Pumpeinrichtung erzeugte Druck in dem . Kanal 12 muß somit den Schließdruck des Ventiles 15 überwinden sowie den Druck im Vorratsraum 6 infolge der_ Fliehkraftbeaufschlagung der im Vorratsraum 6 sich befindenden Scherflüssigkeit, Durch diesen Zustand wird der Ventilatorflügel mit dem vorausberechneten und erwünschten Drehmoment angetrieben, so daß die nicht dargestellte Brenn- *—' kraftmaschine kräftig gekühlt wird. Fällt nun die im Kühlsystem der Brennkraftmaschine sich einstellende Temperatur unter ein bestimmtes Maß, so wird das Schaltglied 11 durch temperaturempfindliche Elemente auf die Zulaufbohrung 10 gedrückt, so daß keine Scherflüssigkeit mehr in den Arbeitsraum 7 eintreten kann. Dadurch wird die im Arbeitsraum 7 noch vorhandene Scherflüssigkeit durch die Pumpeinrichtung 12, 14 restlos ausgepumpt, bis zu dem Moment, wo der hydrodynamische Schmierkeil zwischen Keil 14 und Wandung des Läufers 1 wegen mangelnder Scherflüssigkeit zusammenbricht. In diesem Moment entfällt die Öffnungskraft auf den Schließkopf 16 des Ventiles 15, so daß dieses durch seine geringe Eigenspannung in Schließstellung geht und mit dem Schließkopf 16 die vorratsraumseitige öffnung 13 des Kanals. 12 verschließt. In diesem Moment wird der Schließdruck noch zusätzlich durch den im

Vorratsraum 6 herrschenden Druck der Scherflüssigkeit verstärkt₉ der auf den Bereich des Schließkopfes 16 wirksam wird.-

Durch das Verhindern eines Rückflusses von Scherflüssigkeit aus dem Vorratsraum 6 in den Arbeitsraum 7 durch den Kanal 12 - in Verbindung mit einer wirksamen Pumpeinrichtung - wird vermieden₉ daß Reste von Scherflüssigkeit im abgeschalteten Zustand der Lüfterkupplung zwischen Arbeitsraum 7 und Vorratsraum 6 hin und her fließen, wodurch ein sehr ungleichmäßiger Lauf des Ventilatorflügeis 9 entstehen, kann.

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Leerseite

Claims

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PATE N T "ANSPRÜCHE

/Viskose-Lüfterkupplungj bestehend u, a, aus einem angetriebenen Läufer, einem mit dem Ventilatorflügel verbundenen Gehäuse _s das den Läufer unter Bildung von Scherflächen umgibt ₃ ei-.ner Trennwand ₉ die mit dem Gehäuse fest verbunden ist und welche einen Vorratsraum für Scherflüssigkeit vom Arbeitsraum trennt, einer vorzugsweise temperaturgesteuerten Öffnung in der Trennwand zum Steuern des Zulaufes an Scherflüssigkeit vom Vorratsraum in den Arbeitsraum sowie einer Pumpeinrichtung in der Trennwand mit einer .Bohrung zum Abpumpen von Scherflüssig·= keit aus dem Arbeitsraum in den Vorratsraum im radial äußeren Bereich des Läufers, dad. gek._s daß der Pumpeinrichtung (12₃ O I¹O ein Ventil (15) zugeordnet ist_s welches den Rückfluß von Scherflüssigkeit vom Vorratsraum (6) in den Arbeitsraum (7) durch . den Kanal(12) der Pumpeinrichtung unterbindet,

Lüfterkupplung nach Anspruch 1, dad» gek,₉ daß das Ventil (15) als Rückschlagventil ausgebildet ist»

3ο Lüfterkupplung nach den Ansprüchen 1 und 2_S dad„ gek.₉ daß das Ventil (15) als Zungenventil ausgebildet ist,

4, Lufterkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 3_S dad. gek._s daß das Ventil (15) im Vorrätsraum (6) angeordnet ist_s mit seinem Schließkopf (16) durch geringe Eigenspannung in Richtung auf das vorratsraumseitige Ende der die Seherflüssigkeit vom Arbeitsraum (7) in den Vorratsraum (6) überführenden Öffnung (13) belastet ist und seine Erstreckung und seine Befestigung in Drehrichtung (Pfeil P) gesehen hinter dem Schließkopf (16) erfolgt.

5ο Lüfterkupplung nach den Ansprüchen 1 bis ¹J₅ dad, gek„_s daß das Ventil (15) allseits - mit Ausnahme des Ventilsitzes - vom Druck im Vorratsraum (6) beaufschlagt ist,

ο Lufterkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 5_S dad„ geko_S daß im Vorratsraum (6) im Abstand vom vorratsraumseitigen Ende der Öffnung (13) ein Anschlag (17) zur Begrenzung des üffmmgsweges des Ventiles (.15) vorgesehen ist»

Lüfterkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dad. gek., daß die Pumpeinrichtung aus einem in Richtung der Relativbewegung (Pfeil P) des Läufers (1) aufsteigenden Keiles (14) an der Trennwand (5) besteht, der mit der ihm zugewandten Fläche des Läufers (1) einen hydrodynamischen Schmierkeil bildet, wobei das vorratsraumseitige Ende der öffnung (13) über einen" Kanal(12) durch den Keil mit dem Arbeitsraum .(7) verbunden ist,

25.05.1981
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