DE3705690C2 - - Google Patents

Description

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

Eine derartige Flüssigkeitsreibungskupplung, die in der DE-OS 27 40 845, dortige Fig. 1, dargestellt ist, weist einen ersten Rotor auf, der auf einem Eingangselement in Form einer Welle befestigt ist. Dem ersten Rotor gegen­ überliegend ist ein zweiter Rotor angeordnet, der mit einem Gehäuse, das als Ausgangselement dient, verbunden ist. Zwischen dem zweiten Rotor und dem ersten Rotor ist eine erste Arbeitskammer und zwischen dem Gehäuse und der dem zweiten Rotor abgewandten Fläche des ersten Rotors ist eine zweite Arbeitskammer ausgebildet, in denen mittels einer viskosen Flüssigkeit jeweils ein Drehmoment von dem Eingangselement auf das Ausgangselement übertragen werden kann. Der ersten Arbeitskammer kann die viskose Flüssig­ keit aus einer ersten Speicherkammer über einen Kanal zugeführt werden. Der zweiten Arbeitskammer ist eine zweite Speicherkammer zugeordnet, die auf der der ersten Speicherkammer abgewandten Seite des ersten Rotors ange­ ordnet ist und mit der ersten Speicherkammer über den Kanal und eine in dem ersten Rotor ausgebildete Bohrung, die auch als Druckentlastungsbohrung dient, in Verbindung steht. Der Kanal kann mittels eines Ventilelementes in Abhängigkeit von einer mittels eines Temperaturfühlers festgestellten Temperatur verschlossen oder offen gehalten werden. Eine derartige Flüssigkeitsreibungskupplung kann beispielsweise in einem Kühlaggregat einer Brennkraftma­ schine Verwendung finden, wobei das Ausgangselement übli­ cherweise mit einem Flügelrad gekoppelt ist. Wenn von dem Eingangselement ein Drehmoment auf das Ausgangselement übertragen werden soll, um das Flügelrad zu drehen und eine Kühlung der Brennkraftmaschine zu bewirken, wird die Flüssigkeit mittels einer Pumpvorrichtung aus den Arbeits­ kammern in die Speicherkammern gefördert. Da der Kanal in diesem Zustand von dem Ventil nicht verschlossen ist, stellt sich zwischen den Arbeitskammern und den Speicher­ kammern ein Strömungskreislauf ein, so daß die Arbeitskam­ mern immer mit Flüssigkeit gefüllt sind, wodurch eine effektive Drehmomentübertragung und somit eine gute Kühlung der Brennkraftmaschine gewährleistet ist.

Wenn die Brennkraftmaschine bei einer geringen Eigentempe­ ratur und bei einer geringen Temperatur der Umgebungsluft gestartet werden soll, d. h. bei einem sogenannten Kalt­ start, ist es erwünscht, daß die Brennkraftmaschine bis zum Erreichen ihrer idealen Betriebstemperatur keiner zusätzlichen Kühlung durch das Flügelrad unterliegt. Um dies zu erreichen, darf kein Drehmoment von dem Eingangs­ element auf das Ausgangselement der Flüssigkeitsreibungs­ kupplung übertragen werden. Bei der Flüssigkeitsreibungs­ kupplung gemäß der DE-OS 27 40 845 muß allerdings bei einem Kaltstart, bei dem das Ventil den Kanal verschlossen hält, mittels der Pumpwirkung nicht nur die in den Ar­ beitskammern vorhandene Flüssigkeit in die erste Sperrkam­ mer gefördert werden, sondern die Flüssigkeit, die in den oberhalb der Arbeitskammern angeordneten Räume, insbeson­ dere in der zweiten Speicherkammer, vorhanden ist, fließt in die Arbeitskammern nach. Somit wird in den Arbeitskam­ mern in unerwünschter Weise über einen relativ langen Zeitraum so lange ein Drehmoment übertragen, bis die Flüs­ sigkeit aus den Arbeitskammern und den oberhalb von diesen angeordneten Räumen abgepumpt ist. Aufgrund dieser Drehmo­ mentübertragung wird das Ausgangselement und somit das Flügelrad gedreht und die Brennkraftmaschine gekühlt. Dadurch wird das Erreichen der idealen Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine wesentlich verzögert, was zu einer Verschlechterung der Leistung und Betriebscharakteristik der Brennkraftmaschine führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsge­ mäße Flüssigkeitsreibungskupplung derart weiterzubilden, daß bei einer geschlossenen Stellung des Ventils bereits kurz nach dem Anlaufen des Eingangselementes eine Drehmo­ mentübertragung in der Arbeitskammer verhindert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Flüssigkeits­ reibungskupplung gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibungskupplung wird die in der zweiten Speicherkammer befindliche Flüs­ sigkeit mittels einer zusätzlichen zweiten Pumpvorrichtung unter Umgebung der Arbeitskammer in die erste Speicherkam­ mer gefördert. Wenn das Eingangselement in einem Betriebs­ zustand, bei dem das Ventil den Kanal geschlossen hält, anläuft, pumpt die erste Pumpvorrichtung die Flüssigkeit in bekannter Weise aus der Arbeitskammer ab und fördert diese in die erste Speicherkammer. Da das Volumen der Arbeitskammer üblicherweise sehr gering ist, ist sehr schnell ein Zustand erreicht, in dem sich keine Flüssig­ keit mehr in der Arbeitskammer befindet, so daß eine Drehmomentübertragung zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement verhindert ist. Da die in der zweiten Speicherkammer vorhandene Flüssigkeit mittels der zweiten Pumpvorrichtung direkt in die erste Speicherkammer gepumpt wird, kann diese Flüssigkeit nicht zur Drehmomentübertra­ gung zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement beitragen. Auf diese Weise kann bei einer geschlossenen Stellung des Ventils sehr schnell ein Zustand erreicht werden, in dem keine Drehmomentübertragung in der Arbeits­ kammer auftritt. Bei Verwendung der Flüssigkeitsreibungs­ kupplung in einem Kühlaggregat einer Brennkraftmaschine kann somit eine unerwünschte Kühlung der Brennkraftmaschi­ ne zuverlässig vermieden werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Flüssigkeitsreibungskupp­ lung sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei ist es aus der DE-OS 25 41 539 und der DE-PS 31 44 495 jeweils an sich bekannt, auf dem Außenumfang eines Rotors Pumpelemen­ te vorzusehen, um die Flüssigkeit in üblicher Weise aus dem Arbeitsraum in die Speicherkammer zurückzupumpen.

Die Erfindung wird anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen vollständig ersichtlich. Es zeigt

Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht einer Flüssig­ keitsreibungskupplung gemäß einem Ausführungs­ beispiel der Erfindung,

Fig. 2 die Höhe eines Flüssigkeitsspiegels in der Flüssigkeitsreibungskupplung bei deren Still­ stand und

Fig. 3 die Höhe eines Flüssigkeitsspiegels bei Still­ stand einer herkömmlichen Flüssigkeitsreibungs­ kupplung mit nur einer Speicherkammer.

Gemäß Fig. 1 ist ein erster Rotor 1 auf einem Eingangsele­ ment 2, beispielsweise einer Eingangswelle, befestigt und weist an seinem Außenumfang entsprechend der Drehrichtung ausgerichtete Förderzähne auf. Ein Gehäuse 3 ist über ein Lager 10 drehbar auf dem Eingangselement 2 gelagert und mittels einer Schraube 12 an einer Abdeckung bzw. einem Ausgangselement 4 befestigt. Eine Trennplatte bzw. ein zweiter Rotor 11 ist mittels einer Schraube 13 an dem Ausgangselement 4 angebracht. Zwischen dem Ausgangselement 4 und dem zweiten Rotor 11 ist somit eine erste Speicher­ kammer 6 gebildet, die über einen Kanal 14, der in dem zweiten Rotor 11 ausgebildet ist, mit einer Arbeitskammer 5 in Verbindung steht. Die Arbeitskammer 5 weist eine labyrinthartige Konfiguration auf und ist zwischen dem ersten Rotor 1 und dem zweiten Rotor 11 ausgebildet. Wenn die Arbeitskammer 5 mit einer viskosen Flüssigkeit, bei­ spielsweise Öl, gefüllt ist, kann von dem Eingangselement 2 ein Drehmoment auf das Ausgangselement 4 übertragen werden. Des weiteren ist ein Temperaturfühler 7, bei­ spielsweise ein Bimetallelement, angeordnet und über einen Stab 8 mit einem Ventil 9 verbunden, mittels dessen in Abhängigkeit von einer, von dem Temperaturfühler 7 fest­ gestellten Temperatur der Kanal 14 geöffnet und geschlos­ sen werden kann.

Zwischen dem Gehäuse 3 und dem Rotor 1 ist auf dessen, der ersten Speicherkammer 6 abgewandten Seite eine zweite Speicherkammer 6′ ausgebildet, die über eine in dem ersten Rotor 1 ausgebildete Druckentlastungsbohrung 15 mit der ersten Speicherkammer 6 in Verbindung steht. Darüber hinaus steht die Arbeitskammer 5 über Kanalbohrungen 16, die im zweiten Rotor 11 ausgebildet sind, mit der ersten Spei­ cherkammer 6 in Verbindung.

Im folgenden wird die Betriebsweise der Flüssigkeitsrei­ bungskupplung beschrieben:

Bei Stillstand der Flüssigkeitsreibungskupplung befindet sich die Flüssigkeit infolge der Gravitationskraft im gemäß Fig. 1 unteren Abschnitt der Flüssigkeitsreibungs­ kupplung in der ersten Speicherkammer 6, der Arbeitskammer 5 und der zweiten Speicherkammer 6′. Dieser Zustand ist in Fig. 2 dargestellt, wobei aufgrund der Anordnung der zwei­ ten Speicherkammer 6′ die Höhe h′ des Flüssigkeitsspiegels geringer als die entsprechende Höhe h des Flüssigkeits­ spiegels bei einer in Fig. 3 dargestellten Flüssigkeits­ reibungskupplung mit nur einer Speicherkammer ist, wodurch die Betriebsbedingungen bei Anlaufen der Flüssigkeitsrei­ bungskupplung verbessert sind. Bei Anlaufen der Flüssig­ keitsreibungskupplung wird die Flüssigkeit innerhalb der Flüssigkeitsreibungskupplung aufgrund der wirkenden Zen­ trifugalkräfte über den Umfang verteilt.

Die Druckentlastungsbohrung 15, die dazu dient, ein glat­ tes Abführen der Flüssigkeit aus der zweiten Speicherkam­ mer 6′ zu ermöglichen, ist der Mitte des ersten Rotors 1 näher als der sich bei Betrieb der Flüssigkeitsreibungs­ kupplung einstellende Flüssigkeitsspiegel angeordnet, so daß sie in keinem Zustand in die Flüssigkeit eintaucht.

Somit tritt bei Betrieb keine Leckage aus der Arbeitskam­ mer 5 in die zweite Speicherkammer 6′ auf.

Wenn beispielsweise die Umgebungsluft eine relativ hohe Temperatur aufweist, stellt der Temperaturfühler 7 das Ventil 9 derart ein, daß der Kanal 14 offen ist. Bei Anlaufen des Eingangselementes 2 wird in der Arbeitskammer 5 ein Drehmoment übertragen, so daß auch das Ausgangsele­ ment 4 gedreht wird. Durch eine bekannte und deshalb an dieser Stelle nicht näher erläuterte erste Pumpwirkung fließt die Flüssigkeit aus der Arbeitskammer 5 über die Kanalbohrungen 16 in die erste Speicherkammer 6 und von dieser über den Kanal 14 wieder in die Arbeitskammer 5 zurück, so daß sich ein ständiger Kreislauf zwischen der ersten Speicherkammer 6 und der Arbeitskammer 5 einstellt. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Arbeitskammer immer mit der Flüssigkeit gefüllt ist, so daß eine hohe Drehmomentübertragung in der Arbeitskammer 5 gewährleistet ist.

Die bei Anlaufen des Eingangselementes in der zweiten Speicherkammer 6′ befindliche Flüssigkeit wird mittels einer zusätzlichen zweiten Pumpwirkung, die von den am Außenumfang des ersten Rotors 1 ausgebildeten Förderzähnen infolge einer Relativdrehung zwischen dem ersten Rotor 1 und dem Ausgangselement 4 sowie der Zentrifugalkraft her­ vorgerufen wird, aus der zweiten Speicherkammer 6′ abge­ pumpt und dem oben geschilderten Kreislauf zugeführt. Auf diese Weise ist in dem Fall, daß das Ventil 9 offen ist, eine gute Drehmomentübertragung gewährleistet.

Wenn die Umgebungsluft eine relativ geringe Temperatur aufweist, bewirkt der Temperaturfühler 7, daß das Ventil 9 den Kanal 14 schließt. In diesem Fall, beispielsweise dem sogenannten Kaltstart, soll in der Flüssigkeitsreibungs­ kupplung kein Drehmoment übertragen werden. Bei Anlaufen des Eingangselements 2 wird die Flüssigkeit aufgrund der von der ersten Pumpvorrichtung bewirkten Pumpwirkung aus der Arbeitskammer 5 in die erste Speicherkammer 6 geför­ dert, so daß die Arbeitskammer 5 schnell leergepumpt ist und kein Drehmoment zwischen dem Eingangselement 2 und dem Ausgangselement 4 übertragen wird.

Die in der zweiten Speicherkammer 6′ befindliche Flüssig­ keit wird durch die zusätzliche zweite Pumpvorrichtung, die infolge der am Außenumfang des ersten Rotors 1 ausge­ bildeten Förderzähne auftritt, aus der zweiten Speicher­ kammer 6′ über die Kanalbohrungen 16 direkt in die Ar­ beitskammer 5 gefördert und dort gesammelt. Da dabei die Flüssigkeit die Arbeitskammer 5 nicht durchströmt, d. h. da die Förderung unter Umgehung der Arbeitskammer 5 er­ folgt, trägt die Flüssigkeit aus der zweiten Speicherkam­ mer 6′ nicht zu einer Drehmomentübertragung bei. Auf diese Weise kann ein unerwünschter Betrieb der Flüssigkeitsrei­ bungskupplung, beispielsweise eine unerwünschte Kühlung vermieden werden. Eine besondere Gestaltung einer Wand­ oberfläche der zweiten Speicherkammer 6′ kann die Förde­ rung der Flüssigkeit aus der zweiten Speicherkammer 6′ unterstützen. Bei dem geschilderten Ausführungsbeispiel verläuft die Wandoberfläche unter einem bestimmten Nei­ gungswinkel in Richtung des ersten Rotors 1, wie es in Fig. 1 dargestellt ist.

Claims (3)

1. Flüssigkeitsreibungskupplung, mit
einem ersten Rotor, der an einem Eingangselement befestigt ist,
einem zweiten Rotor, der an einem Ausgangselement befestigt ist und mit dem ersten Rotor eine Arbeitskammer bildet,
einer ersten Speicherkammer, die über einen Kanal mit der Arbeitskammer in Verbindung steht,
einem temperaturgesteuerten Ventil zum Öffnen und Schließen des Kanals,
einer ersten Pumpvorrichtung zur Förderung der Flüssigkeit aus der Arbeitskammer in die erste Speicherkammer,
einer zweiten Speicherkammer, die auf der von der ersten Spei­ cherkammer abgewandten Seite des ersten Rotors angeordnet ist, und
einer in dem ersten Rotor ausgebildeten Druckentlastungs­ bohrung,
gekennzeichnet durch eine zweite Pumpvorrichtung, die die Flüssigkeit aus der zweiten Speicherkammer (6′) herauspumpt und unter Umgehung der Arbeitskammer (5) zu der ersten Speicherkammer (6) fördert.

2. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Pumpvorrichtung Förderzähne aufweist.

3. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderzähne am Außenumfang des ersten Rotors (1) angeordnet sind.