DE3743819A1 - Fluessigkeits-reibungskupplung mit verbesserter pumpwirkung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeits-Reibungskupp­ lung, insbesondere zum Antrieb von Ventilatoren von Brennkraftma­ schinen, bestehend aus einem scheibenförmigen, angetriebenen Läu­ fer, einem den Läufer umgebenden Gehäuse mit Lüfterflügeln, wobei im Gehäuse durch eine Trennwand ein Arbeitsraum von einem Vor­ ratsraum für Scherflüssigkeit getrennt ist, der Arbeitsraum von i.w. parallel zum Läufer verlaufenden Wänden des Gehäuses und der Trennwand gebildet wird - zur Darstellung von Arbeitsspalten - und im Gehäuse radial außerhalb des Läufers ein Staukörper ange­ ordnet ist, der den radialen Spalt zwischen Läufer-Außendurchmes­ ser und Gehäuse-Innendurchmesser verengt und in Drehrichtung hin­ ter einer Übertrittsöffnung in der Trennwand verläuft.

Eine Flüssigkeits-Reibungskupplung der obengenannten Bauart ist beispielsweise durch die US-PS 40 86 989 bekannt. Es hat sich nun bei Konstruktionen dieser Bauart herausgestellt, daß mit zuneh­ mendem Spiegel der Scherflüssigkeit im Vorratsraum der Gegendruck im Bereich der Übertrittsöffnung so groß werden kann, daß eine Restmenge von Scherflüssigkeit im radial äußeren Bereich des Ar­ beitsraumes verbleibt und nicht abgepumpt werden kann. Damit ist die Leerlaufdrehzahl in vielen Fällen höher als erwünscht, was insbesondere bei niedrigen Temperaturen bzw. bei Kaltstart uner­ wünscht ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei Flüssigkeits-Rei­ bungskupplungen der obengenannten Bauart mit möglichst wenig Auf­ wand eine bessere Pumpwirkung zu erzielen, wodurch die Leerlauf­ drehzahl in größerem Umfange gezielt beeinflußt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst.

Durch Verengung des Arbeitsspaltes radial innerhalb des Staukör­ pers wird der Scherflüssigkeit das Ausweichen aus dem Pumpbereich nach radial innen erschwert und somit die Pumpleistung erhöht, ohne daß sich die übrigen Leistungsdaten der Flüssigkeits-Rei­ bungskupplung verändern.

Die in der Trennwand vorzusehende Erhebung verläuft umfangsmäßig in vorteilhafter Weise bis in den Bereich radial innerhalb der Übertrittsöffnung. Damit wird von vornherein die Scherflüssigkeit gezielt der Übertrittsöffnung zugeführt.

Die Erhebung schließt sich nach radial innen unmittelbar an den Staukörper an, so daß auch hier ein Ausweichen unterbunden ist.

Ausgehend von der Vorderkante des Staukörpers, erstreckt sich die Erhebung vorteilhafterweise in einem Winkelbereich von bis zu dreißig Grad entgegengesetzt der Drehrichtung. Nach radial innen erstreckt sich die Erhebung bis auf einen Durchmesser, der etwa fünfundsiebzig Prozent des Außendurchmessers des Läufers auf­ weist.

Die Verengung des Arbeitsspaltes durch die Erhebung beträgt in vorteilhafter Weise etwa fünfzig Prozent.

Die Erfindung wird anschließend an Hand eines Beispieles näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 den Schnitt A-B etwa radial durch die obere Hälfte einer Flüssigkeits-Reibungskupplung;

Fig. 2 den Schnitt C-D im trennwandseitigen Arbeitsspalt.

Aus Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau einer Flüssigkeits-Rei­ bungskupplung erkennbar. Eine angetriebene Welle 13 ist fest mit dem Läufer 1 verbunden. Auf der Welle 13 ist das Gehäuse 2, wel­ ches mit der Rückseite des Läufers 1 einen Arbeitsspalt 8 bildet, drehbar gelagert. Das Gehäuse 2 ist im Bereich seines Außenumfan­ ges mit Lüfterflügeln 4 verbunden. Es übergreift den Läufer 1 im Bereich dessen Außendurchmessers R und ist nach vorne hin mit ei­ nem Deckel 3 abgedichtet. Zwischen Deckel 3 und Gehäuse 2 ver­ läuft weiterhin eine Trennwand 5, die gegenüber der Vorderseite des Läufers 1 einen Arbeitsspalt 9 bildet. Das Gehäuse 2 und die Trennwand 5 bilden einen Arbeitsraum 6, in den sich der Läufer 1 erstreckt, und die Trennwand 5 mit dem Deckel 3 bilden einen Vor­ ratsraum 7 für die Scherflüssigkeit. Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, ist im Gehäuse 2 ein nach radial innen weisender Staukörper 10 angeordnet, der bis dicht an den Außendurchmesser R des Läufers 1 herangeführt ist. Vor dem Staukörper 10 - entgegen der Drehrichtung des Pfeiles F - ist in der Trennwand 5 eine Übertrittsöffnung 11 vorgesehen. Bei Relativbewegung zwischen dem angetriebenen Läufer 1 und dem Gehäuse 2, wobei der Läufer 1 im­ mer eine höhere Drehzahl aufweist, wird Scherflüssigkeit laufend aus dem Arbeitsraum 6 über die Übertrittsöffnung 11 in den Vor­ ratsraum 7 gepumpt. Die Pumpwirkung ist u. a. abhängig von der Relativdrehzahl zwischen Läufer 1 und Gehäuse 2, von den Abmes­ sungen der Arbeitsspalte 8 und 9 und vom Gegendruck der Scherflüs­ sigkeit im Vorratsraum 7. Das Rückführen von Scherflüssigkeit aus dem Vorratsraum 7 in den Arbeitsraum 6 erfolgt auf nicht näher dargestellte Weise z. B. über ein temperaturabhängiges Ventil in der Trennwand 5 näher an der gemeinsamen Drehachse 12 als der Ab­ stand der Übertrittsöffnung 11. Bei niedrigen Außentemperaturen und bei geschlossenem Ventil wird sich daher ein Gleichgewichts­ zustand einstellen zwischen einem hohen Stand von Scherflüssig­ keit im Vorratsraum 7 und einem niedrigen Stand von Scherflüssig­ keit im Arbeitsraum 6. Somit wird sich - abhängig vom niedrigen Stand von Scherflüssigkeit im Arbeitsraum 6 - eine bestimmte Leerlaufdrehzahl einstellen. Um diese Leerlaufdrehzahl gezielt weiter absenken zu können, muß somit die Pumpwirkung verbessert werden, so daß der Stand der Scherflüssigkeit im Arbeitsraum 6 weiter abgesenkt werden kann. Zu diesem Zwecke ist in vorliegen­ dem Falle in der Trennwand 5 eine Erhebung 15 angebracht, welche den Arbeitsspalt 9 zwischen Läufer 1 und Trennwand 5 in einem be­ stimmten Bereich verengt. Dieser Bereich wird insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich. Die Erhebung 15 schließt sich in jedem Falle möglichst dicht nach radial innen an den Staukörper 10 an. Damit ist auf der Seite der Trennwand 5 im Bereich des Staukörpers 10 die erste Durchtrittsmöglichkeit für Scherflüssigkeit erschwert. Weiterhin erstreckt sich die Erhebung 15 entgegen der Drehrich­ tung entsprechend dem Pfeil F in einem Bereich vor der Über­ trittsöffnung 11 in einem Winkelbereich α, der maximal 30° be­ trägt. In die entgegengesetzte Richtung entsprechend dem Winkel β ist keine so große Überdeckung notwendig, so daß hier mit einem maximalen Winkel von 15° eine ausreichende Wirkung erzielt wird. Nach radial innen erstreckt sich die Erhebung 15 in vorteilhafter Weise bis auf einen Radius r, der etwa 75% des Radius R entspre­ chend dem Außendurchmesser des Läufers 1 entspricht. Mit diesen Grenzen ist etwa der Bereich der besten Wirkung zum Erhöhen der Pumpleistung festgelegt. Der Scherflüssigkeit ist durch diese Er­ hebung 15 weitgehend die Möglichkeit genommen, durch den Gegen­ druck im Vorratsraum 7 nach radial innerhalb auszuweichen und nicht den Weg durch die Übertrittsöffnung 11 zu nehmen. In sehr einfacher Weise wird die Erhebung 15 in vorliegendem Falle durch eine Einprägung in der Trennwand 5 verwirklicht. Durch die Ver­ engung des Arbeitsspaltes 9 zwischen Trennwand 5 und Vorderseite des Läufers 1 kann dann die Höhe der gewünschten Leerlaufdrehzahl ziemlich feinfühlig eingestellt werden. Vorzugsweise beträgt die Einengung dieses Arbeitsspaltes etwa 50%.

Claims (6)

1. Flüssigkeits-Reibungskupplung, insbesondere zum Antrieb von Ventilatoren von Brennkraftmaschinen, bestehend aus einem scheibenförmigen, angetriebenen Läufer, einem den Läufer umge­ benden Gehäuse mit Lüfterflügeln, wobei im Gehäuse durch eine Trennwand ein Arbeitsraum von einem Vorratsraum für Scherflüs­ sigkeit getrennt ist, der Arbeitsraum von i. w. parallel zum Läufer verlaufenden Wänden des Gehäuses und der Trennwand gebildet wird - zur Darstellung von Arbeitsspalten - und im Gehäuse ra­ dial außerhalb des Läufers ein Staukörper angeordnet ist, der den radialen Spalt zwischen Läufer-Außendurchmesser und Gehäu­ se-Innendurchmesser verengt und in Drehrichtung hinter einer Übertrittsöffnung in der Trennwand verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß in der Trennwand (5) etwa radial innerhalb des Staukörpers (10) eine Erhebung (15) vor­ gesehen ist, die nach radial innen bis zu einem Durchmesser (r) kleiner als der Außendurchmesser (R) des Läufers (1) ver­ läuft und die den Arbeitsspalt (9) zwischen Läufer (1) und Trennwand (5) verengt.

2. Flüssigkeits-Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Erhebung (15) umfangsmäßig bis in den Be­ reich radial innerhalb der Übertrittsöffnung (11) verläuft.

3. Flüssigkeits-Reibungskupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, da­ durch gekennzeichnet, daß sich die Erhebung (15) nach radial innen unmittelbar an den Staukörper (10) anschließt.

4. Flüssigkeits-Reibungskupplung nach den Ansprüchen 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Erhebung (15) - von der Vorder­ kante des Staukörpers (10) ausgehend - sich in einen Winkelbe­ reich (α) von bis zu 30° entgegen der Drehrichtung (F) er­ streckt.

5. Flüssigkeits-Reibungskupplung nach den Ansprüchen 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß sich die Erhebung (15) nach radial innen bis auf einen Durchmesser (r) von etwa 75% des Außen­ durchmessers (R) des Läufers (1) erstreckt.

6. Flüssigkeits-Reibungskupplung nach den Ansprüchen 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verengung des Arbeitsspaltes (9) etwa 50% beträgt.