DE3144495C2

DE3144495C2 - Flüssigkeitsreibungskupplung

Info

Publication number: DE3144495C2
Application number: DE3144495A
Authority: DE
Inventors: Hiroto Toyota Aichi Masai
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1980-11-10
Filing date: 1981-11-09
Publication date: 1983-10-13
Also published as: GB2087049A; JPS5783728A; GB2087049B; DE3144495A1; US4446952A; JPS634049B2

Abstract

Eine Flüssigkeits-Reibkupplung dient zum Antreiben eines Ventilators eines Kühlers eines Kraftfahrzeuges, um zu starkes Kühlen der Brennkraftmaschine zu verhindern und die Leistungsverluste der Brennkraftmaschine zu verringern. Die Kupplung umfaßt ein Eingangselement der Kupplung, das von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, ein Ausgangselement der Kupplung, das relativ zum Eingangselement drehbar ist, eine Trennplatte, die den Innenraum des Ausgangselementes der Kupplung in eine Nachfüllkammer für eine zähe Flüssigkeit und eine Arbeitskammer unterteilt, erste und zweite Drehmoment-Übertragungsflächen, die mittels der zähen Flüssigkeit ein Drehmoment übertragen können, eine erste und eine zweite Öffnung sowie ein temperaturempfindliches Ventil, wobei es möglich ist, den Übertritt der zähen Flüssigkeit aus der Nachfüllkammer in die Arbeitskammer in Abhängigkeit von Temperaturänderungen in drei Schritten zu steuern.

Description

ein zweiter Labyrinthabschnitt 21, der im wesentlichen gleiche Ausbildung wie der erste Labyrinthabschnitt 16 hat. In der Trennscheibe 17 ist eine zweite Rückströmöffnung 22 ausgebildet (siehe Fig. IA), die als radial verlaufende, abgedeckte Ausnehmung ausgestaltet ist und mit der Nachfüllkammer 19 radial innerhalb der ersten öffnung 20 und mit der Arbeitskammer 18 radial außerhalb verbunden ist.

Die Flüssigkeit kann aus der Nachfüllkammer 19 auch durch die zweite Rückströmöffnung 22 in die Arbeits- ι ο kammer 18 zurückgefördert werden. An der Trennscheibe 17 ist eine ringförmige Abdeckplatte 31 festgeschraubt, die die Ausnehmung der ersten Rückströmöffnung 20 begrenzt. Es ist möglich, die Abdeckplatte 31 mit der Trennscheibe 17 einstückig auszubilden. Eine Trennwand 23 ist mit der Abdeckplatte 31 einstückig ausgebildet und verhindert, daß die Flüssigkeit aus der zweiten Rückströmöffnung 22 den ersten Labyrinthabschnitt 16 erreicht, so daß die Flüssigkeit aus der zweiten Rückströmöffnung 22 nur zum zweiten Labyrinthabschnitt 21 gelangt.

Am äußeren Umfang des Treibrades 15 ist eine Schnecke 29 ausgebildet, die mit dem Deckel 14 zusammenwirkt und in der Arbeitskammer 18 enthaltene Flüssigkeit vom ersten 16 zum zweiten Labyrinthabschnitt 21 fördert. Außerdem ist am äußersten Rand der Trennscheibe 17 eine Pumpöffnung 24 vorgesehen. Auf der der Arbeitskammer 14 zugewandten Seite der Pumpöffnung 24 befindet sich ein Vorsprung 30, der die mittels der Schnecke 29 geförderte Flüssigkeit leitet und durch die Pumpöffnung 24 drückt. Die Menge an Flüssigkeit in der Arbeitskammer 18 ist bestimmt duich das Volumen, das durch die erste Rückströmöffnung 20 und die zweite Rückströmöffnung 22 eingeleitet wird, sowie durch das Volumen, das von der Pumpeinrichtung, zu der die Schnecke 29, der Vorsprung 30 und dergleichen gehören, durch die Pumpöffnung 24 herausgedrückt wird. Der Vorsprung 30 sowie die Schnecke 29 können auch am Deckel 14 ausgebildet sein.

Ein temperaturempfindliches Element, beispielsweise eine Bimetallspirale 25, ist mit seinem einen Ende am Deckel 14, mit dem anderen Ende mit einer Welle 26 verbunden, die bei Temperaturänderungen gedreht wird. Mit der Welle 26 wird eine Steuerplatte 27 verschwenkt.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Flüssigkeitsreibungskupplung erläutert.

Während das Kraftfahrzeug bei kühlem Wetter fährt, d. h. während die von der Bimetallspirale 25 festgestellte so Temperatur unterhalb einer ersten bestimmten Temperatur, beispielsweise unterhalb 40°C, liegt, hält die Welle 26 die Steuerplatte 27 in einer Stellung 9, in der die beiden Rückströmöffnungen 20 und 22 geschlossen sind. Dies hat zur Folge, daß in der Arbeitskammer 18 enthaltene Flüssigkeit aufgrund der PumpwirKung der Pumpeinrichtung weitgehend zur Nachfüllkammer 19 überführt wird. Das Volumen der Flüssigkeit in der Arbeitskammer 18 hat unter diesen Betriebsbedingungen seinen Kleinstwert. Die Drehzahl Nfdts Ventilators ist daher niedrig, wie dies ein Kurvenabschnitt d in Fig. 3 zeigt.

Wenn die Bimetallspirale 25 eine zweite vorbestimmte Temperatur feststellt, wird die Steuerplatte 27 von der Welle 26 in eine Stellung b geführt, in der nur die zweite Rückströmöffnung 22 offen ist. Unter diesen Bedingungen entspricht die Drehzahl des Ventilators dem Volumen bzw. der Menge der Flüssigkeit, die den zweiten Labyrinthabschnitr 21 durch die zweite Rückströmöffnung 22 erreicht. Dafür gilt der Kurvenabschnitt e in Fig. 3. Unter diesen Bedingungen verhindert die Trennwand 23, daß die Flüssigkeit zum ersten Labyrinthabschnitt 16 gelangt.

Wenn das Bimetall 25 eine dritte vorbestimmte Temperatur von beispielsweise 70°C erfaßt, wird die Steuerplatte 27 in die Stellung c gebracht, in der beide Rückströmöffnungen 20 und 22 offen sind. Da unter diesen Umständen die Flüssigkeit beide Labyrinthabschnitte 16 und 21 erreicht, ist die Drehzahl des Ventilators hoch, wie dies ein Kurvenabschnitt / in F i g. 3 zeigt.

Wenn die Belastung der Brennkraftmaschine des Fahrzeuges groß ist. ist in der Regel auch die erzeugte Wärmemenge groß. Der Ventilator zum Kühlen der Brennkraftmaschine ist so ausgelegt, daß seine Kühlkapazität auch dann ausreicht, wenn die Belastung der Brennkraftmaschine maximal ist. Wenn beide Rückströmöffnungen 20 und 22 offen sind, ist die Drehzahl des Ventilators hoch, damit die Kühlwirkung des Ventilators selbst für maximale Last ausreicht.

Allerdings ist zu beachten, daß das Kraftfahrzeug nicht ständig so betrieben wird, daß die Brennkraftmaschine unter maximaler Last arbeitet. Beispielsweise dann, wenn die Zuladung oder die Anzahl der Passagiere gering ist oder wenn das Kraftfahrzeug bergab fährt, ist die Belastung der Brennkraftmaschine niedrig. Falls in diesem Fall beide Rückströmöffnungen 20 und 22 offen wären, würde die Brennkraftmaschine zu stark gekühlt werden. Wenn die von der Bimetallspirale 25 erfühlte Temperatur unter die dritte vorbestimmte Temperatur von beispielsweise 7O⁰C sinkt, läßt die Steuerplatte in der Stellung b nur die zweite Rückströmöffnung 22 offen. Daher ist die Flüssigkeitsmenge, die aus der Nachfüllkammer 19 in die Arbeitskammer 18 geleitet wird, auf diejenige Flüssigkeitsmenge beschränkt, die sich radial innerhalb des radial äußeren Randes der Verbindungsstelle der zweiten Rückströmöffnung 22 mit der Nachfüllkammer 19 befindet. Dies hat zur Folge, daß die Menge der in die Arbeitskammer 18 geleiteten zähen Flüssigkeit abnimmt.

Andererseits bleibt zu diesem Zeitpunkt noch eine ausreichende Menge Flüssigkeit in der Arbeitskammer 18, die zur Drehmomentübertragung mittels der Labyrinthabschnitte 16 und 21 ausreicht. Da die Drehzahldifferenz zwischen dem Treibrad 15 und dem Gehäuse 13 sehr gering ist, nimmt das Volumen der Flüssigkeit ab, die aus der Arbeitskammer 18 in die Nachfüllkammer 19 gefördert wird. Da jedoch lediglich diejenige Flüssigkeit, die radial innerhalb des radial äußersten Punktes der Verbindungsstelle der zweiten Rückströmöffnung 22 mit der Nachfüllkammer 19 vorhanden ist, aus der Nachfüllkammer 19 in die Arbeitskammer 18 gefördert wird, nimmt diese aus der Nachfüllkammer 19 in die Arbeitskammer 18 geförderte Flüssigkeitsmenge ab. Dies hat zur Folge, daß die auf der Seite des Labyrinthabschnitts 16 vorhandene Flüssigkeit schnell aus der Arbeitskammer 18 zur Nachfüllkammer 19 geleitet wird. Die Drehmomentübertragung erfolgt dann allein mittels des zweiten Labyrinthabschnitts 21. Auf diese Weise sinkt die Drehzahl des Ventilators, wie dies der Kurvenabschnitt e b Fig. 3 zeigt. Bei diesem Vorgang sorgt die Funktionsweise der Kupplung 10 dafür, daß das Volumen der aus der Nachfüllkammer 19 zur Arbeitskammer 18 geförderten Flüssigkeit stärker verringert

wird und daß der Übergang vom hohen Drehzahlbereich zum mitteleren Drehzahlbereich schneller erfolgt als wenn die zweite Rückströmöffnung 22 in Radialrichtung weiter außen als die erste Rückströmöffnung 20 läge.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Flüssigkeitsreibungskupplung mit einem mit einer treibenden Welle verbundenen Treibrad und einem auf der treibenden Welle gelagerten, das Treibrad umschließenden getriebenen Gehäuse, dessen Inneres durch eine Trennscheibe in eine Nachfüll- und eine das Treibrad aufnehmende Arbeitskammer unterteilt ist, innerhalb der das Treibrad und das Gehäuse mit stirnseitig gegenüberliegenden, axial Ό vorstehenden und ineinandergreifenden Rippen sowie Ringnuten ausgebildet ist und einen ersten Labyrinth-Abschnitt bilden, und aus der Strömungsmittel mittels Pumpeinrichtungen auf der Trennscheibe in die Nachfüllkammer gepumpt wird, die mit der Arbeitskammer über zwei Rückströmöffnungen verbindbar ist, die in der Trennscheibe in Umfangsrichtung und in radialer Richtung zusinandei versetzt angeordnet sind und deren Öffnungsgrad mittels einer temperaturabhängig arbeitenden und über eine Bimetallspirale drehend angetriebenen Steuerplatte veränderbar ist, wobei die dem ersten Labyrinthabschnitt abgewandte Stirnseite des Treibrads zusammen mit der Trennscheibe einen zweiten Labyrinthabschnitt bildet und beide Labyrinthabschnitte über eine erste Rückströmöffnung und der zweite Labyrinthabschnitt über die zweite Rückströmöffnung unmittelbar mit der Nachfüllkammer in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Rückströmöffnung (22) eine in radialer Richtung in der Trennscheibe (17) verlaufende abgedeckte Ausnehmung vorgesehen ist, die über öffnungen mit der Nachfüllkammer (19) und der Arbeitskammer (18) in Verbindung steht, wobei die öffnung zur Nachfüllkammer (18) radial innerhalb, die öffnung zur Arbeitskammer hingegen radial außerhalb der ersten Rückströmöffnung (20) angeordnet ist.

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

Es ist eine Flüssigkeitsreibungskupplung dieser Art bekannt (DE-OS 29 43 841), bei der eine Drehmoment übertragung in drei Stufen verändert werden kann. Da die Pumpeinrichtung, die die in der Arbeitskammer enthaltene Flüssigkeit zur Nachfüllkammer zurückfördert, durch die Relativdrehung zwischen dem Treibrad und dem Gehäuse betrieben wird, arbeitet sie solange nicht, solange die Relativdrehung zwischen Treibrad und Gehäuse nicht zunimmt, und zwar selbst dann nicht, wenn die Rückströmöffnung, durch die Flüssigkeit einem der Labyrinthabschnitte zugeführt wird, geschlossen wird, nachdem zuvor die Flüssigkeit beiden Labyrinthabschnitten zugeführt worden ist. Außerdem ist die Rückströmöffnung, die die Flüssigkeit dem anderen Labyrinthabschnitt zuführt, noch offen. Da diese Rückströmöffnung in Radialrichtung weiter außen liegt als die zuvor erwähnte geschlossene Rückströmöffnung, gelangt eine große Menge Flüssigkeit aus der Nachfüllkammer in die Arbeitskammer. Es kann daher nicht genug Flüssigkeit aus der Arbeitskammer in die Nachfüllkammer zurückgefördert werden, was zur Folge hat, daß ein Umschaltvorgang auf eine andere Drehzahl mit Verzögerung auftritt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Flüssigkeitsreibungskupplung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiterzubilden, daß das übertragene Drehmoment sofort geändert wird, wenn sich die Steuerplatte verstellt, so daß sich kurze Ansprechzeiten und damit ein wirkungsvollerer Einsatz ergibt

Diese Aufgabe wird durch die gekennzeichneten Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst Hierdurch wird erreicht, daß bei geschlossenen beiden Rückströmöffnungen die Flüssigkeit aus der Arbeitskammer weitgehend zur Nachfüllkammer gefördert wird und das Flüssigkeitsvolumen in der Arbeitskammer seinen Kleinstwert annimmt, wodurch sich eine geringe Drehzahl des zu betreibenden Ventilators ergibt Wird in einer nächsten Stufe die zweite Rückströmöffnung geöffnet, so läßt diese lediglich Flüssigkeit zum zweiten Labyrinthabschnitt abfließen, während in einer dritten Stufe durch öffnen beider Rückströmöffnungen beide Labyrinthabschnitte versorgt werden und sich eine maximale Drehmomentübertragung ergibt

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. IA eine ausschnittsweise Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibungskupplung gemäß A-Ain Fig.2;

F i g. 1B eine ausschnitlsweise Schnittdarstellung der Flüssigkeitsreibungskupplung gemäß B-B in F i g. 2;

F i g. 2 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung gemäß H-II in Fig. lA;und

F i g. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Flüssigkeitsreibungskupplung.

Nach den Fig. IA und IB besitzt die Flüssigkeitsreibungskupplung 10 als Eingangselement eine treibende Welle 11, die von einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges angetrieben wird und als Ausgangselement ein Gehäuse 13, das mittels eines Lagers 12 drehbar auf der Welle 11 gelagert ist und durch einen Deckel 14 abgedichtet ist. Auf beliebige zweckmäßige Weise ist am Gehäuse 13 ein an sich bekannter Ventilator befestigt.

Auf ein Ende der treibenden Welle 11 ist ein Treibrad 15 gesetzt, das im wesentlichen die Form einer Scheibe hat. Zwischen der in den Fig. IA und IB rechten Seite des Treibrades 15 und der zugewandten Seite des Gehäuses 13 befindet sich ein erster Labyrinthabschnitt mit Drehmoment-Übertragungsflächen 16 in Form von ineinandergreifenden Ringnuten und Ringrippen, die während der Drehung der treibenden Welle 11 das Drehmoment vom Treibrad 15 zum Ausgangselement 13 übertragen.

Nahe dem äußeren Rand des Deckels 14 ist auf der Innenseite eine Trennscheibe 17 mit ihrem Rand fest an einer Schulter angebracht. Die Trennscheibe 17 unterteilt den Innenraum des Gehäuses 13 in eine Arbeitskammer 18, in der sich das Treibrad 15 befindet, und eine Nachfüllkammer 19. Eine zähe Flüssigkeit, beispielsweise ein Silikonöl, die sich in der Nachfüllkammer 19 befindet, kann durch eine erste Rückströmöffnung 20 (siehe Fig. IB), die in der Trennscheibe 17 ausgebildet ist, in die Arbeitskammer 18 zurückbefördert werden. Wenn sich die Flüssigkeit im ersten Labyrinthabschnitt 16 befindet, erzeugt sie bei sich drehender Welle 11 beträchtliche Flüssigkeitsscherkräfte, mit deren Hilfe die Drehung von der Welle 11 auf das Gehäuse 13 übertragen werden kann.

Zwischen der rechten Seite der Trennscheibe 17 und der zugewandten Seite des Treibrades 15 befindet sich