DE3739564C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine temperaturgesteuerte Flüssigkeitsreibungskupplung für einen Kühlventilator, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit einem mit einem Antrieb direkt verbundenen, aus Gehäusekörper und Gehäusedeckel bestehenden und mit einer Arbeitsflüssigkeit gefüllten Gehäuse und einer darin umlaufenden getriebenen Rotorscheibe, die zusammen mit den Gehäuseinnenflächen einen Arbeitsspalt bildet und mit einem in einer koaxialen Gehäusebohrung gelagerten Wellenstumpf fest verbunden ist, der an seinem der Rotorscheibe abgewandten äußeren Ende mit Ventilatorflügeln verbunden ist, sowie mit einem außerhalb des Kupplungsgehäuses angeordneten Temperaturfühler, dessen Steuerbewegungen über einen koaxial im getriebenen Kupplungsteil angeordneten Stößel in das Gehäuseinnere weitergegeben werden.

Die herkömmliche temperaturempfindliche Flüssigkeitstyp-Ventilatorkupplung dieser Art weist, wie in Fig. 4 gezeigt, ein rotierendes Wellenglied (21), bestehend aus Eisen, am Antriebsseitenteil auf, ein hermetisch verschlossenes Gehäuse (22) auf dem rotierenden Wellenglied (21) getragen wird, und ist am äußeren Teil davon mit einem Kühlventilator verbunden. Eine Verteilerplatte (30) weist eine Ölflußregulierbohrung (32) auf und ist im Innenraum des hermetisch verschlossenen Gehäuses angeordnet, um dieses zu teilen in einen Ölbehälter (31) und eine Drehmomentübertragungskammer (27). Eine Antriebsscheibe (28) ist an der Drehmomentübertragungskammer (27) seitlich am Wellenende des rotierenden Wellengliedes (21) angebracht, so daß eine Stauung in einem Drehmomentübertragungsspalt (27′) in Verbindung mit der entgegengesetzten inneren Umfangsfläche des hermetisch verschlossenen Gehäuses (22) erfolgt. Ein Ventilglied (34) ist im Inneren des Ölbehälters (31) angeordnet, um die Ölflußregulierbohrung (32) in Abhängigkeit vom Formwechsel zu öffnen und zu schließen, wobei ein temperaturempfindliches Glied (33) an der Vorderseite des hermetisch verschlossenen Gehäuses (22) angeordnet ist, das selbst den Temperaturwechsel der Umgebung erfährt. Desweiteren sind eine Absperrung (35) und ein Ölumlaufweg (36) jeweils im inneren Teil der Umfangsfläche des hermetisch verschlossenen Gehäuses (22) gegenüber der Außenumfangsfläche der Antriebsscheibe (28) vorgesehen, in der das Öl während der Rotation gesammelt werden soll, wobei der Umlaufweg (36) mit der Absperrung (35) und mit dem Anfang des Drehmomentübertragungsschlitzes (27′) verbunden ist und in den Ölbehälter (31) mündet.

Bei der herkömmlichen Gebläsekupplungsvorrichtung, wie oben konstruktiv beschrieben, erhöht sich das Gewicht der Vorrichtung und des Endproduktes beträchtlich, da das hermetisch verschlossene Gehäuse (22) am Kühlventilator angeordnet ist. Dabei ist es am Gegenseitenteil, das offensichtlich als dickwandiges Gußteil aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist, angeordnet. Dies steht im Gegensatz zur Forderung nach einer Gewichtsverminderung des Produktes. An der Außenfläche des Gegenseitenteils ist eine Vielzahl von radial angeordneten aufrechten Stahlrippen angeordnet, die das hohe Gewicht verursachen. Weiterhin wird ein Trägheitsmoment auf die Vorrichtung ausgeübt durch die erforderliche Verwendung eines großen Lagers infolge der höheren ausgeübten Belastung auf das Lager (24). Weiterhin wird die Hitze, die durch den Öldruck im Drehmomentübertragungsspalt (27′) erzeugt wird, zum hermetisch verschlossenen Gehäuse (22) abgeleitet, das aus einer Aluminiumlegierung mit hoher thermischer Leitfähigkeit besteht. Hierdurch erleidet letztendlich das Anschlußteil aus Kunststoff auf der Ventilatorseite eine Verformung. Wenn überdies der Temperaturfühler (33) direkt an der Vorderseite des aus einer Aluminiumlegierung bestehenden hermetisch verschlossenen Gehäuses in kurzer Entfernung zum Ölbehälter befestigt ist, neigt dieser dazu, Fehler in der Zustandsänderung während des Temperaturwechsels in der Umgebung zu induzieren, und scheint Unempfindlichkeiten in den Steuereigenschaften zu verursachen, da der Verlauf der Wärmeableitung sehr kurz ist, so daß der Temperaturfühler (33) gegen die Einwirkung der Wärmeübertragung durch das Öl innerhalb des Ölbehälters empfindlich ist.

Die DE-AS 11 58 769 beinhaltet eine Flüssigkeitskupplung, bei der die Kupplungsscheibe durch eine Feder-Nut-Verbindung axial verschiebbar ausgebildet ist. Weiterhin besitzt die Flüssigkeitskupplung zwei sich einander gegenüberliegende Scheiben, wobei die eine Scheibe gegenüber der anderen Scheibe durch die Federverbindung in Zusammenwirken mit einem verschiebbaren Stab verstellbar ist.

Dieses Prinzip beruht auf der Ausübung von Federkräften durch Federelemente infolge des Einwirkens des Öldruckes, was zur Veränderung des Scheibenabstandes und damit zur Veränderung des Schlupfes führt. Daraus resultiert jedoch eine ständige Veränderung des Drehmomentübertragunsspaltes zwischen den Scheiben und dem Deckel des Kupplungsgehäuses.

Das Thermostat befindet sich im Inneren des Kühlergehäuses und bringt damit die Nachteile mit sich, nämlich, daß das Thermostat den Hitzeeinwirkungen im Kühlergehäuse ausgesetzt ist, die im Kühlergehäuse erzeugt bzw. auf dieses abgeleitet werden. Das führt zu einer Verfälschung der Arbeitsbedingungen des Thermostates und damit zu einer Verfälschung der Ansprechgeschwindigkeit des Ventilators, wodurch Steuereigenschaften verursacht werden, die den tatsächlichen Temperaturverhältnissen der Umgebung nicht entsprechen. Die Ventilatorgeschwindigkeit wird in Abhängigkeit der Temperatur des Kühlermittels gesteuert, jedoch nicht in Abhängigkeit von der Temperatur der Umgebungsluft.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Aufbau, die Steuerung und die Gewichtsverminderung einer Flüssigkeitsreibungskupplung zu verbessern, um eine Verringerung des zu übertragenden Drehmoments herbeizuführen und Fehler durch fremde Temperatureinflüsse auf die Steuereigenschaften der Reibungskupplung zu vermeiden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Temperaturfühler an der dem Gehäuse abgewandten Außenseite des getriebenen Kupplungsteils angeordnet ist, die Rotorscheibe auf ihrer dem Temperaturfühler abgewandten Seite eine ringförmige Ausnehmung aufweist, die mit einer Trennplatte abgedeckt ist und einen Flüssigkeitsvorratsraum bildet, der über eine in der Trennplatte vorgesehene Steueröffnung mit dem Arbeitsraum in Verbindung steht, die Steueröffnung von einem mit dem Stößel in Verbindung stehenden Ventilteil nach Maßgabe des Temperaturfühlers geöffnet und geschlossen wird und auf der Außenumfangsfläche der Rotorscheibe ein Abstreifer vorgesehen ist, der mit einer in radialer Richtung durch die Scheibe geführte und im Vorratsraum endende Bohrung in Verbindung steht und den Transport der Arbeitsflüssigkeit vom Arbeitsspalt in den Vorratsraum bewerkstelligt.

Weitere Ausgestaltungsmerkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung bezieht sich also auf eine Flüssigkeitsreibungskupplung, die wirksam die Rotationsübertragung von der Antriebsseite zur getriebenen Seite bei Erhöhung oder Verminderung der verfügbaren Berührungsfläche des Öls in einem Arbeitsspalt zwischen der Antriebsseite und der getriebenen Seite in Abhängigkeit mit dem Temperaturwechsel in der Umgebung steuert.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels ausgeführt und sind in Verbindung mit den Figuren der beigefügten Zeichnungen zu lesen.

Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht einer temperaturgesteuerten Flüssigkeitsreibungskupplung in einer erfindungsgemäßen Ausbildung.

Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung entsprechend der Linie A-A in Fig. 1.

Fig. 3 ist eine bildliche Darstellung einer anderen erfindungsgemäßen Ausbildung ähnlich der Fig. 2.

Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1-3 wird mit 1 ein rotierendes Antriebsglied bezeichnet, welches als Antriebsrad an seinem vorderen Ende mit einem hermetisch verschlossenen Gehäuse 2 versehen ist, welches sich aus einem Gehäusekörper 2′ und einem Gehäusedeckel 2′′ zusammensetzt, die aus einer Aluminiumlegierung bestehen und die als antriebsseitiges Teil bestimmt und entweder einteilig oder getrennt an der Gehäuseseite 2′′ angeordnet ist. Mit 5 ist ein Rotorteil bezeichnet, das aus Eisen besteht und das einen Wellenkernfuß aufweist, der mittels eines Lagers 4 aus Eisenmaterial in einer Wellenkernöffnung 3 an der Gehäusedeckelseite 2′′ gehalten ist.

Das Rotorteil mit einem Temperaturfühler 13, beispielsweise aus Bimetall an seiner Vorderseite und mit einem Kühlventilator an seiner Außenseite, vervollständigt die getriebene Seite. Mit 8 ist eine Rotorscheibe bezeichnet, die am rückseitigen Ende des Rohrteils 5 innerhalb des hermetisch verschlossenen Gehäuses befestigt ist. Die Rotorscheibe 8 ist derart angeordnet, daß zwischen ihrer Außenfläche und der gegenüberliegenden Innenfläche des hermetisch verschlossenen Gehäuses 2 ein Arbeitsspalt 7′ verbleibt.

Mit 10 ist eine Trennplatte bezeichnet, die eine ringförmige Ausnehmung 9 rund um den zentralen Teil auf der Rückseite der Rotorscheibe 8 unterteilt und so einen Flüssigkeitsvorratsraum 11 und einen Arbeirsraum 7 bildet, der mit dem Arbeitsspalt 7′ kommuniziert. Diese Trennplatte 10 ist mit einer Steueröffnung 12 versehen, um eine Verbindung vom Flüssigkeitsvorraum 11 zum Arbeitsraum 7 zu erreichen.

Weiterhin ist mit 14 ein Ventilglied bezeichnet, das innerhalb des Flüssigkeitsvorraumes 11 angeordnet ist. Dieses Ventilglied 14 ist dazu vorgesehen, die Steueröffnung 12 auf der Trennplattenseite 10 im Zusammenwirken mit einem Stößel 17 zu öffnen und zu verschließen, der den Wellenkernteil des Rotorteils 5 durchdringt und den Stellungsänderungen folgt, die durch den Temperaturfühler 13 infolge der Temperaturänderung in der Umgebung verursacht werden.

Mit 15 ist ein Abstreifer bezeichnet, der an einem Teil der äußeren Umfangsfläche der Rotorscheibe 8 angeordnet ist und dazu bestimmt ist, während seines Umlaufes das Öl zu sammeln, welches auf die gegenüberliegende innere Außenseite des hermetisch verschlossenen Gehäuses 2 geschleudert wird. Bezeichnet mit 16 ist eine Ölumlaufbohrung, die in­ der Nähe des Abstreifers 15 in Drehrichtung vor diesem in einer solchen Art und Weise angeordnet ist, daß er in radialer Richtung die Rotorscheibe 8 durchdringt und eine Verbindung vom Arbeitsspalt 7′ zum Flüssigkeitsvorraum 11 herstellt.

Der Temperaturfühler 13 ist spiralförmig (Fig. 1) ausgebildet, so daß das Ventilglied 14 geöffnet oder verschlossen wird in einer seitlichen Gleitbewegung in Bezug auf die Steueröffnung 12 in Abhängigkeit von der drehenden Stellungsänderung, die abhängig ist von der Temperaturänderung in der Umgebung. Es ist andererseits möglich, ihn als eine flache rechteckige Platte (Fig. 3) zu gestalten, so daß das Ventilglied 14 in einer Längsbewegung geöffnet oder verschlossen wird.

In der vorliegenden Erfindung, wenn sie, wie oben beschrieben ausgeführt wurde, ist die Folgeseite mit einem extrem geringen Gewicht versehen, weil das hermetisch verschlossene Gehäuse 2 dazu vorgesehen ist, angetrieben zu werden und das Rotorteil 5 ist angebracht an der Antriebsseite mit dem Kühlventilator und führt durch die Mitte des Lagers 4 in die Wellenkernöffnung 3 auf der vorderen Seitenwand (Gehäusedeckel 2′) der hermetisch verschlossenen Gehäuseseite und gleichzeitig befindet sich die Rotorscheibe 8 an der Gegenseite. Die Kühlwirkung des hermetisch verschlossenen Gehäuses selbst ist bemerkenswert verbessert dank der Hochgeschwindigkeitsrotation, die im hermetisch verschlossenen Gehäuse 2 erzeugt wird, welches als antriebsseitiges Teil vorgesehen ist. Die Befürchtung über mögliches Auftreten von Hitzeeinwirkungen auf den Ventilator und den Temperaturfühler besteht sogar dann nicht, wenn das hermetisch verschlossene Gehäuse 2 Wärme erzeugt, weil der Kühlventilator 6 und der Temperaturfühler 13 mittels des Lagers 4 eingebaut sind und dieses und das Rotorteil 5 bestehen aus einem Eisenteil von niedriger thermischer Leitfähigkeit.

Wie oben beschrieben, gestattet es die erfindungsgemäße temperaturgesteuerte Flüssigkeitsreibungskupplung, das Gewicht der mitgenommenen Abtriebsseite zu reduzieren, das Trägheitsmoment zu vermindern, den Druck, der auf das Lager 4 ausgeübt wird, zu verringern, welches den mitgenommenen Teil trägt, die Lebensdauer der Vorrichtung zu verlängern und ein kleines Lager zu verwenden, weil das hermetisch verschlossene Gehäuse 2 angetrieben wird und die Mitnehmerscheibe auf der Gegenseite angeordnet ist; es ergeben sich ferner die mögliche Verwendung eines aus einem Kunststoffmaterial bestehenden einteiligen Ventilators, weil die Kühlwirkung im hermetisch verschlossenen Gehäuse 2 wesentlich verbessert ist, der Weg der Hitzeableitung eine wesentliche Verlängerung erfährt und das Lager 4 und das Rotationsteil 5 beide aus einem Eisenmaterial mit niedriger thermischer Leitfähigkeit bestehen, die Verbesserung der Steuereigenschaften mit hoher Ansprechgeschwindigkeit auf Temperaturwechsel, selbst bei langem Betrieb der Vorrichtung ohne Befürchtungen für das Auftreten von Hitze, die möglicherweise im Inneren des hermetisch verschlossenen Gehäuses 2 erzeugt wird, weil der Temperaturfühler 13 am Rotorteil angebracht ist, der aus einem Eisenmaterial mit niedriger thermischer Leitfähigkeit besteht. Die Vorrichtung erfreut sich einer wirtschaftlichen Leistungsaufnahme und einer wirkungsvollen Verminderung der Ventilatorgeräusche. Demzufolge ist die Vorrichtung nachweislich gut anwendbar. Daher ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine temperaturgesteuerte Flüssigkeitsreibungskupplung geschaffen worden, die die oben geschilderten Vorteile aufweist. Die beschriebene Ausführungsform soll ausschließlich erklärend sein und nicht erfindungseinschränkend. Durchschnittsfachleute sind in der Lage, Veränderungen und Verbesserungen hiervon durchzuführen, ohne vom Sinn und Umfang der Erfindung abzuweichen. Derartige Verbesserungen sind vom Umfang der hier angefügten Ansprüche umfaßt.

Claims (7)

1. Temperaturgesteuerte Flüssigkeitsreibungskupplung für einen Kühlventilator, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit einem mit einem Antrieb direkt verbundenen, aus Gehäusekörper und Gehäusedeckel bestehenden und mit einer Arbeitsflüssigkeit gefüllten Gehäuse und einer darin umlaufenden getriebenen Rotorscheibe, die zusammen mit den Gehäuseinnenflächen einen Arbeitsspalt bildet und mit einem in einer koaxialen Gehäusebohrung gelagerten Wellenstumpf fest verbunden ist, der an seinem der Rotorscheibe abgewandten äußeren Ende mit Ventilatorflügeln verbunden ist, sowie mit einem außerhalb des Kupplungsgehäuses angeordneten Temperaturfühler, dessen Steuerbewegungen über einen koaxial im getriebenen Kupplungsteil angeordneten Stößel in das Gehäuseinnere weitergegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) der Temperaturfühler (13) an der dem Gehäuse (2) abgewandten Außenseite des getriebenen Kupplungsteils (8, 5, 6) angeordnet ist,
• b) die Rotorscheibe (8) auf ihrer dem Temperaturfühler (13) abgewandten Seite eine ringförmige Ausnehmung (9) aufweist, die mit einer Trennplatte (10) abgedeckt ist und einen Flüssigkeitsvorratsraum (11) bildet, der über eine in der Trennplatte (10) vorgesehene Steueröffnung (12) mit dem Arbeitsraum (7) in Verbindung steht,
• c) die Steueröffnung (12) von einem mit dem Stößel (17) in Verbindung stehenden Ventilteil (14) nach Maßgabe des Temperaturfühlers (13) geöffnet und geschlossen wird und
• d) auf der Außenumfangsfläche der Rotorscheibe (8) ein Abstreifer (15) vorgesehen ist, der mit einer in radialer Richtung durch die Scheibe geführte und im Vorratsraum (11) endende Bohrung (16) in Verbindung steht und den Transport der Arbeitsflüssigkeit vom Arbeitsspalt (7′) in den Vorratsraum (11) bewerkstelligt.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (13) ein spiralförmiges Bimetall zum Öffnen und Verschließen des Ventilteiles (14) ist, durch das dem Ventilteil (14) eine seitliche Gleitbewegung in Bezug auf die Steueröffnung (12) erteilt wird.

3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (13) ein flaches rechteckiges Bimetall zum Öffnen und Verschließen des Ventilteils (14) ist, durch das dem Ventilteil (14) eine Längsbewegung in Bezug auf die Steueröffnung (12) erteilt wird.

4. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hermetisch verschlossene Gehäuse (2) aus einer Aluminiumlegierung besteht.

5. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen der Wellenkernöffnung (3) des Gehäusedeckels (2′) und dem Wellenkernfußteil des Rotorteils (5) angeordnete Lager (4) aus Eisenmaterial besteht.

6. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorteil (5) aus Eisenmaterial besteht.

7. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlventilator (6) an dem äußeren Teil des Rotorteils (5) einstückig aus Kunststoff ausgeführt ist.