DE3739242A1 - Kupplungsvorrichtung mit einer visko-fluessigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsvorrichtung mit einer Visko-Flüssigkeit und insbesondere auf eine der­ artige Kupplungsvorrichtung, die ein Drehmoment in Abhängig­ keit von der Temperatur eines zugeordneten Fluids überträgt. Vor allem bezieht sich die Erfindung auf temperaturempfindli­ che Kupplungsvorrichtungen mit einer Visko-Flüssigkeit, die die Übertragung eines Ausgangsdrehmoments in Übereinstimmung mit einer Temperatur regeln kann und als Lüftergebläse ver­ wendet sowie in Abhängigkeit von einer Temperatur betätigt werden.

Eine herkömmliche Visko-Fluid-Kupplungsvorrichtung ist bei­ spielsweise in der US-PS 32 27 254 (Sutaruk) offenbart. Eine derartige Visko-Fluid-Kupplungsvorrichtung besteht im allgemeinen aus einer Riemenscheibe, die an einer Kupplungs­ eingangswelle befestigt und an einem Motor gelagert ist. Die Riemenscheibe kann vorzugsweise durch einen Riemen von der Kurbelwelle des Motors angetrieben werden. Die Kupplungs­ eingangswelle ist für eine Drehung mit einer Antriebskupp­ lung oder einem Kupplungsglied gehalten, wobei an der Ein­ gangswelle ein Kupplungsgehäuse mittels geeigneter Lagerun­ gen angebracht ist. Das Kupplungsgehäuse umschließt im we­ sentlichen die Antriebskupplung oder das Kupplungsglied und kann über das treibende Kupplungsglied durch die Scherkraft einer im Gehäuse befindlichen Visko-Flüssigkeit getrieben werden. Eine kombinierte Anordnung aus einer Abdeckung und einer Fluidspeichereinrichtung ist für eine Drehung mit dem Gehäuse gehalten und wird durch beabstandete Plattenteile gebildet, welche eine Fluidspeicherkammer, die in axialer Richtung den Scherflächen der Antriebskupplung bzw. des Kupplungsglieds benachbart ist, begrenzen.

Eine Absperreinrichtung zur Regelung des Flusses des Fluids von der Speicher- oder Vorratskammer zum Arbeitsraum umfaßt eine Einlaßöffnung, die in einer Absperr- oder Ventilplatte ausgebildet ist, und einen thermostatisch betätigten Absperr­ oder Ventilarm, der in verschiedene Lagen nach Wahl beweg­ bar ist, um die Absperr- oder Ventileinlaßöffnung vollstän­ dig abzudecken oder teilweise oder vollständig zu öffnen.

Die Erfindung ist auf die Anordnung und Ausgestaltung der Einlaßventilöffnung gerichtet, so daß die zur Visko-Kupplung fließende oder durchtretende Fluidmenge geregelt werden kann.

An der Abdeckplatte ist eine thermostatische Einrichtung angebracht, um den Ventilarm mit Bezug zur Einlaßöffnung in Stellung zu bringen. Eine Auslaßventileinrichtung oder -Öff­ nung ist in der Ventilplatte angeordnet oder ausgebildet und wirkt mit einer Pumpeinrichtung zusammen, um Fluid vom Ar­ beitsraum zum Vorratsraum hin abzuziehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Einrich­ tung zur Regelung der Flüssigkeitsmenge in einem Arbeitsraum einer verschiebbaren Kupplung zu regeln, um dadurch die vom treibenden auf das getriebene Bauteil übertragene Kraft zu steuern.

Hierbei ist es ein Ziel der Erfindung, die Flüssigkeitsmenge im Arbeitsraum zu regeln, so daß die Arbeitsweise im Anspre­ chen auf die Temperatur der die Visko-Fluid-Kupplung umge­ benden Luft bewerkstelligt wird.

Ein weiteres Ziel der Erfindung wird darin gesehen, eine Öff­ nung zwischen dem Vorrats- und dem Arbeitsraum zu regeln, und in einer Einrichtung, um den wirksamen radialen Abstand der Öffnung von der Drehachse der Kupplungsanordnung zu ver­ ändern.

Die Aufgabe und die Ziele der Erfindung wie auch deren Wir­ kungen und Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform einer Visko-Fluid-Kupplung deutlich. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt einer Visko-Fluid-Kupplung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Absperranordnung nach dem Stand der Technik; Fig. 3 ein Diagramm der Drehzahl der Abtriebsglieder gegen­ über dem Flüssigkeitsvolumen im Arbeitsraum der Aus­ führungsform nach Fig. 1;

Fig. 4 ein Diagramm der Drehzahl der Abtriebsglieder gegen­ über der Temperatur an der Frontseite eines Tem­ peraturfühlers von Fig. 1;

Fig. 5 eine Absperranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 6 ein Hysteresediagramm der Drehzahl der Abtriebsglie­ der gegenüber der Temperatur an der Frontseite des Temperaturfühlers gemäß der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 umfaßt eine Kupplungsvorrichtung mit einer Visko-Flüssigkeit gemäß der Erfindung einen Rotor oder Dreh­ körper 10, der an einer Eingangswelle 11 befestigt ist, wel­ che von einem (nicht gezeigten) Motor als ein Eingangsglied getrieben wird. Der Rotor 10 weist ringförmige Vorsprünge 10 a auf, die im Bereich des Außenumfangsteils des Rotors 10 an dessen einer Stirnfläche einstückig ausgebildet sind. Der Rotor 10 ist in Abtriebsgliedern 12 und 13 aufgenommen, welche in flüssigkeitsdichter Weise auf der Eingangs- oder Antriebs­ welle 11 drehbar gehalten sind. Das Abtriebsglied 12 ist flüssigkeitsdicht an einem Zapfen der Eingangswelle 11 mit­ tels einer abgedichteten Kugellagerung 25 drehbar gelagert. An der innenliegenden Stirnfläche ist das Abtriebsglied 12 mit einem Satz von ringförmigen Vorsprüngen 12 a einstückig versehen, die mit den ringförmigen Vorsprüngen 10 a des Rotors 10 ineinandergreifen, um ein Labyrinth L zu bilden. Die Ge­ häuseanordnung 40 umfaßt ferner das Abtriebsglied 12, das flüssigkeitsdicht an einer offenen Stirnseite des Abtriebs­ glieds 13 durch eine Ringdichtung 30 befestigt ist. Mit einem ringförmigen, abgestuften Teil des Abtriebsglieds 13 ist ein kreisförmiges Trennelement 31 verbunden, das an seinem Platz gehalten wird, um das Innere der Gehäuseanordnung 40 in einen Arbeitsraum 17 und einen Vorratsraum 16 zu unterteilen. Im Arbeitsraum 17 sind der Rotor 10 und ein Teil der Visko-Flüs­ sigkeit aufgenommen, während der Vorratsraum 16 den übrigen Teil der Visko-Flüssigkeit speichert. An der Wand des Rotors 10 ist ein Visko-Flüssigkeit-Umlaufkanal 14 ausgestaltet.

Das Abtriebsglied 13 ist an seinem Außenumfangsteil mit einer Pumpeinrichtung 18 versehen, die unter Druck die Visko-Flüs­ sigkeit vom Arbeitsraum 17 zum Vorratsraum 16 fördert, wobei sich die als Labyrinth ausgebildete übertragende Fläche 19 zwischen dem Rotor 10 und dem Abtriebsglied 12 befindet und der Umlaufkanal 14 zur das Drehmoment übertragenden Fläche 19 führt. Zwischen dem Vorratsraum 16 und dem Arbeitsraum 17 befindet sich eine Trennwand 15, in der ein Schlitz 20 ausgebildet ist, um die Visko-Flüssigkeit vom Vorratsraum 16 zum Arbeitsraum 17 zu führen. Durch ein temperaturempfind­ liches Element 21 wird ein Absperrorgan 22, das das Öffnen und Schließen des Schlitzes 20 regelt, an der Trennwand 15 gedreht. Der Schlitz 20 und das Absperrorgan 22 wirken zusam­ men, um einen Öffnungsbereich 24 zu bilden, wenn sie in einer bestimmten Lage zueinander sind. Falls als temperaturempfind­ liches Element 21 eine Bimetall-Spirale zur Anwendung kommt, so wird deren eines Ende am Abtriebsglied 13 und deren ande­ res Ende an einem frei drehbaren Zapfen 23 befestigt, um das Absperrorgan 22 zu drehen. Das temperaturempfindliche Element 21 besteht beispielsweise aus einem Bimetall oder einer Le­ gierung mit Formerinnerungsvermögen.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Schlitz 20 am Außenumfang der Trennwand 15, wie die Fig. 5 zeigt, ausgebil­ det. Der Schlitz 20 hat eine Trapezform und weist eine kon­ kave Abschrägung 42 auf, die mit Bezug zur radialen Richtung sanft geneigt ist. Wenn die Temperatur der die Visko-Fluid- Kupplungsvorrichtung umgebenden Luft niedrig ist, d.h., wenn das Absperrorgan 22 in der in Fig. 5(a) gezeigten Lage ist, dann ist der Öffnungsbereich 24 geschlossen, wobei das Ab­ sperrorgan 22 den Schlitz 20 verschließt.

Wenn das temperaturempfindliche Element 21 einen niedrigen Temperaturanstieg erfaßt und das Absperrorgan zu der in Fig. 5(b) gezeigten Stellung hin dreht, dann bildet die Außenkante des Absperrorgans 22 den Öffnungsbereich 24. Da der Schlitz 20 die konkave Abschrägung 42 aufweist, wird die Zuwachsrate des Öffnungsbereichs 24 in einem niedrigen Temperaturbereich kleiner sein. Erreicht die Temperatur der die Visko-Flüs­ sigkeit-Kupplungseinrichtung umgebenden Luft einen hohen Temperaturbereich, dann wird die Zuwachsrate des Öffnungs­ bereichs 24 groß. Die Fig. 5(c) zeigt den Zustand, den der Schlitz 20 bei einer hohen Temperatur einnimmt.

Wenn die Visko-Flüssigkeit-Kupplungsvorrichtung mit der Ab­ sperr- oder Ventileinrichtung mit dem obigen Aufbau verwen­ det wird, um das Kühlgebläse eines Motor-Kühlsystems anzu­ treiben, Kann, wie in Fig. 4 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, eine Drehzahl des Kühlgebläses, die dem An­ stieg in der Umgebungstemperatur proportional ist, erreicht werden. Die Fig. 6 zeigt eine Hysteresekurve der Drehzahl des Kühlgebläses des Motorkühlsystems und einer Drehzahl der Abtriebsglieder in Abhängigkeit vom Anstieg der Umgebungstem­ peratur.

Die beschriebene Ausbildung ist lediglich als ein Beispiel zu verstehen, und es ist möglich, in geeigneter Weise die Gestalt des Schlitzes und des Absperrorgans innerhalb des Rahmens des technologischen Gedänkens der Erfindung zu wäh­ len. Beispielsweise kann die Gestalt des Schlitzes äquiva­ lent zu derjenigen des Schlitzes 20 in der Trennwand 15 der oben erwähnten Ausführungsform gemacht werden.

Eine erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung mit einer Visko- Flüssigkeit wird insbesondere zum Antrieb des Kühlgebläses eines Motors und zur Regelung der Drehzahl des Gebläses in stufenloser Weise entsprechend der Temperatur verwendet. Die stufenlose Änderung der Drehmomentübertragung durch die Kupplungsvorrichtung wird durch den Einsatz eines besonders ausgebildeten Schlitzes für einen Flüssigkeitsdurchtritt er­ reicht. Die Zuwachsrate des Öffnungsbereichs des Schlitzes ist in einem niedrigen Temperaturbereich kleiner als in einem hohen Temperaturbereich.

Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsform in ihren Einzelheiten beschrieben, jedoch sind bei Kennt­ nis der durch die Erfindung vermittelten Lehre dem Fachmann Abwandlungen und Abänderungen nahegelegt, die als in den Rah­ men der Erfindung fallend anzusehen sind.

Claims (4)

1. Kupplungsvorrichtung mit einer Visko-Flüssigkeit, gekennzeichnet

• - durch eine mit einem Rotor (10) ausgestattete Eingangs­ welle (11),
• - durch ein mit einer inneren Kammer zur Aufnahme der Visko-Flüssigkeit und des Rotors (10) versehenes Ab­ triebsglied (12, 13),
• - durch eine die innere Kammer in einen Arbeitsraum (17) für den Rotor und einen Vorratsraum (16) für die visko­ se Flüssigkeit unterteilende Trennwand (15), die einen Schlitz (20) als einen Durchgang zur Zufuhr von Visko- Flüssigkeit vom Vorratsraum zum Arbeitsraum aufweist,
• - durch eine Pumpeinrichtung (18), die die Visko-Flüssig­ keit unter Druck vom Arbeitsraum (17) zum Vorratsraum (16) fördert,
• - durch ein das Öffnen und Schließen des Schlitzes (20) regelndes Absperrorgan (22) und
• - durch ein temperaturempfindliches Element (21), das die Temperatur der die Visko-Fluid-Kupplungsvorrichtung umgebenden Luft erfaßt und dem Absperrorgan in Abhängig­ keit vom Anstieg dieser Lufttemperatur eine Drehbewe­ gung vermittelt,
• - wobei der Schlitz (20) und das Absperrorgan (22) derart ausgestaltet sind, daß eine Zuwachsrate des Öffnungs­ bereichs (24) des Schlitzes in einem niedrigen Tempera­ turbereich kleiner ist als in einem hohen Temperatur­ bereich.

2. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schlitz (20) in der Trennwand (15) als trapezförmiges Loch ausgebildet ist.

3. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Rotor (10) ausgebildeter Um­ laufkanal (14) nahe einem Labyrinth (L) ausgebildet ist.

4. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende des temperatur­ empfindlichen Elements (21) mit einem der Abtriebsglie­ der (13) verbunden ist.