DE3807109A1

DE3807109A1 - VISCO FAN COUPLING

Info

Publication number: DE3807109A1
Application number: DE19883807109
Authority: DE
Inventors: Arndt Dipl Ing Ihlemann
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1988-03-04
Filing date: 1988-03-04
Publication date: 1989-09-14
Also published as: GB2216635A; ES2015132A6; JPH02163523A; GB2216635B; GB8902967D0; FR2628164A1

Abstract

A viscous fan clutch (10) for the drive of a fan in the cooling system of an internal combustion engine, comprises a driven housing (11) which is rotatably mounted through an anti-friction bearing on a driving shaft and is divided in the axial direction by a partition (17) into a working chamber (20) and a reserve chamber (19). The two chambers are at least partially filled with a viscous fluid. In the working chamber a rotor (18) connected fast in rotation with the driving shaft is so arranged that a first working gap (27) is provided between it and the outer wall (29) of the housing and a second working gap (28) is provided between it and the partition. The first working gap between the rotor and the outer housing wall is smaller than the second working gap between the rotor and the partition. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Visco-Lüfterkupplung zum Antrieb von Lüfterrädern im Kühlsystem von Brennkraftmaschinen, bestehend aus einem getriebenen Gehäuse, das über ein Wälzlager auf einer treibenden Welle drehbar gelagert ist und das in axialer Richtung von einer Trennwand in einen Arbeitsraum und in einen Vorratsraum unterteilt ist, die zumindest teilweise mit einer Viscose-Flüssigkeit gefüllt sind, und in dem Arbeitsraum ein mit der treibenden Welle drehfest verbundener Läufer so angeordnet ist, daß zwischen ihm und der äußeren Wandung des Gehäuses ein erster Arbeitsspalt und zwischen ihm und der Trennwand ein zweiter Arbeitsspalt vorgesehen sind.The invention relates to a viscous fan clutch for driving of fan wheels in the cooling system of internal combustion engines, consisting of a driven housing that over a Rolling bearing is rotatably mounted on a driving shaft and that in the axial direction from a partition into one Work space and divided into a pantry that at least partially filled with a viscose liquid are, and in the work area with the driving shaft rotatably connected rotor is arranged so that between a first working gap for him and the outer wall of the housing and a second working gap between it and the partition are provided.

Derartige Lüfterkupplungen, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 36 05 443 bekannt sind, werden in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur der zu kühlenden Brennkraftmaschine selbsttätig zu- oder abgeschaltet. Die Übertragung des Drehmoments erfolgt dabei durch Scherung der Viscose-Flüssigkeit in den Arbeitsspalten zwischen dem sich mit der Antriebswelle drehenden Läufer und den Wandungen des Arbeitsraums.Such fan clutches, such as those from the DE-OS 36 05 443 are known, depending on the operating temperature of the internal combustion engine to be cooled automatically switched on or off. The transfer of the Torque is generated by shearing the viscose liquid in the working gaps between yourself with the drive shaft rotating rotor and the walls of the work area.

Diese Viscose-Flüssigkeit wird durch die Scherkräfte sehr stark erwärmt und die mitgeteilte Wärmemenge muß nach außen abgeführt werden. Die Wärmeabfuhr erfolgt dabei über die Gehäusewandung bzw. die Trennwand. Da die Trennwand auf der dem Arbeitsraum abgewandten Seite an den ebenfalls mit Viscose-Flüssigkeit gefüllten Vorratsraum grenzt, ist die Wärmeabfuhr hier geringer als durch die nach außen frei liegende Gehäusewandung. Durch diese unterschiedliche Wärmeabfuhr kommt es zu unterschiedlichen Temperaturen in den Arbeitsspalten zwischen dem Läufer und der Trennwand bzw. zwischen dem Läufer und der Gehäusewand. Diese einseitigen Temperaturbelastungen können zu Temperaturspitzen führen, die die Lebensdauer der Viscose-Flüssigkeit erheblich reduzieren.This viscose liquid is very sheared strongly warmed and the amount of heat communicated must be discharged outside. The heat is dissipated via the housing wall or the partition. Because the partition on the side facing away from the work area also with the Viscose liquid-filled storage space is the limit Heat dissipation here is less than that released to the outside horizontal housing wall. Because of this different heat dissipation there are different temperatures in the Working gaps between the runner and the partition or between the rotor and the housing wall. This one-sided Thermal loads can lead to temperature peaks, which significantly reduce the life of the viscose liquid.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lüfterkupplung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der Temperaturspitzen in der Viscose-Flüssigkeit vermieden und ein gleichmäßigeres Temperaturniveau erreicht wird.The object of the present invention is a fan clutch to create the type described above, in which Avoid temperature peaks in the viscose liquid and a more uniform temperature level is achieved.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß der erste Arbeitsspalt zwischen dem Läufer und der äußeren Gehäusewandung kleiner als der zweite Arbeitsspalt zwischen dem Läufer und der Trennwand ist. Durch diese Maßnahmen wird eine Lüfterkupplung geschaffen, bei der in den Arbeitsspalten zwischen der Trennwand und dem Läufer bzw. zwischen dem Läufer und der Gehäusewandung unterschiedliche Scherkräfte und damit unterschiedliche Temperaturentwicklungen auftreten. Die Scherkräfte können dabei so eingestellt werden, daß die durch sie bedingte Wärmeentwicklung etwa gleich ist der durch die baulichen Maßnahmen gegebenen Wärmeabfuhr. Insbesondere ist es dazu vorgesehen, daß die Scherrate γ₁ der Viscose-Flüssigkeit in dem ersten Arbeitsspalt zwischen dem Läufer und der äußeren Gehäusewandung größer als die Scherrate γ₂ in dem zweiten Arbeitsspalt zwischen dem Läufer und der Trennwand ist.This object is achieved in that the first working gap between the rotor and the outer housing wall is smaller than the second working gap between the rotor and the partition. These measures create a fan clutch in which different shear forces and thus different temperature developments occur in the working gaps between the partition and the rotor or between the rotor and the housing wall. The shear forces can be adjusted so that the heat development caused by them is approximately equal to the heat dissipation given by the structural measures. In particular, it is provided that the shear rate γ ₁ of the viscose liquid in the first working gap between the rotor and the outer housing wall is greater than the shear rate γ ₂ in the second working gap between the rotor and the partition.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben; es zeigt:Further advantageous measures are in the subclaims described. The invention is in the drawing shown and will be described in more detail below; it shows:

Fig. 1 den Längsschnitt durch eine Viscose-Lüfterkupplung mit einem Arbeitsraum, in dem ein Läufer mit unterschiedlichen Arbeitsspalten zu der Trennwand bzw. zu der äußeren Gehäusewandung angeordnet ist; Figure 1 shows the longitudinal section through a viscose fan clutch with a work space in which a rotor with different working gaps is arranged to the partition or to the outer housing wall.

Fig. 2 eine Detaildarstellung der Läuferanordnung in dem Arbeitsraum einer Lüfterkupplung nach Fig. 1. FIG. 2 shows a detailed illustration of the rotor arrangement in the working space of a fan clutch according to FIG. 1.

Die in der Fig. 1 dargestellte Lüfterkupplung 10 besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 11, das mit einem nicht näher gezeichneten Lüfterrad 12 drehfest verbunden ist. Das Gehäuse 11 ist mit einer äußeren Gehäusewandung 29 versehen, die radial innen einstückig in ein Lagerteil 16 übergeht. Das Lagerteil 16 ist über ein Wälzlager 15 mit einer treibenden Welle 14 verbunden. Die treibende Welle 14 wird von einer - nicht dargestellten - Brennkraftmaschine angetrieben.The fan clutch 10 shown in Fig. 1 consists essentially of a housing 11 which is rotatably connected to a fan wheel 12 , not shown. The housing 11 is provided with an outer housing wall 29 which integrally merges radially on the inside into a bearing part 16 . The bearing part 16 is connected to a driving shaft 14 via a roller bearing 15 . The driving shaft 14 is driven by an internal combustion engine (not shown).

Das Gehäuse 11 ist auf der der Gehäusewand 29 gegenüberliegenden Seite mit einem Gehäusedeckel 13 abgedeckt und durch eine Trennwand 17 in einen Vorratsraum 19 und in einen Arbeitsraum 20 unterteilt.The housing 11 is covered on the side opposite the housing wall 29 with a housing cover 13 and divided into a storage space 19 and a working space 20 by a partition 17 .

In dem Gehäusedeckel 13 ist mittig ein Stift 22 gelagert, der von einem Bimetall 21 axial gegen ein Ventil 23 verschiebbar ist. Das Ventil 23 schließt bzw. öffnet eine Ventilöffnung 24 in der Trennwand 17 zum Arbeitsraum 20 hin. In dem Arbeitsraum 20 ist ein Läufer 18 angeordnet, der drehfest mit der treibenden Welle 14 verbunden ist. In dem Vorratsraum 19 und in dem Arbeitsraum 20 befindet sich eine Viscose-Flüssigkeit 26. Die Viscose-Flüssigkeit 26 wird mittels einer Pumpeinrichtung 25 zwischen dem Arbeitsraum 20 und dem Vorratsraum 19 gefördert.A pin 22 is mounted centrally in the housing cover 13 and is axially displaceable against a valve 23 by a bimetal 21 . The valve 23 closes or opens a valve opening 24 in the partition 17 towards the working space 20 . A rotor 18 is arranged in the working space 20 and is connected to the driving shaft 14 in a rotationally fixed manner. A viscose liquid 26 is located in the storage space 19 and in the working space 20 . The viscose liquid 26 is conveyed between the working space 20 and the storage space 19 by means of a pump device 25 .

Wie in der Fig. 2 dargestellt ist, befindet sich zwischen der äußeren Gehäusewandung 29 und dem Läufer 18 ein erster Arbeitsspalt 27 und zwischen dem Läufer 18 und der Trennwand 17 ein zweiter Arbeitsspalt 28. Der erste Arbeitsspalt 27 ist in seiner axialen Erstreckung kleiner als der zweite Arbeitsspalt 28. Die in dem ersten Arbeitsspalt 27 auftretende Scherrate γ₁ der Viscose-Flüssigkeit 26 ist dadurch größer als die Scherrate q₂ in dem zweiten Arbeitsspalt 28, wobei sich die Scherrate aus der Winkelgeschwindigkeitsdifferenz Δω zwischen Antrieb und Antrieb x dem aktuellen Radius r, geteilt durch die Spaltweite s im Bereich des aktuellen Radius nach der FormelAs shown in FIG. 2, is located between the outer housing 29 and the rotor 18, a first working gap 27 and between the rotor 18 and the partition wall 17, a second working gap 28. The first working gap 27 is smaller in its axial extent than the second working gap 28 . The shear rate γ ₁ of the viscose liquid 26 occurring in the first working gap 27 is thus greater than the shear rate q ₂ in the second working gap 28 , the shear rate being the angular velocity difference Δω between drive and drive x the current radius r divided by the Gap width s in the area of the current radius according to the formula

berechnet.calculated.

Durch die unterschiedlichen Scherraten γ₁ und γ₂ ist auch die entstehende Wärmemenge in den jeweiligen Arbeitsspalten 27 und 28 unterschiedlich, da höhere Schwerkräfte auch eine höhere Wärmeentwicklung bedingen.Due to the different shear rates γ ₁ and γ ₂, the amount of heat generated in the respective working columns 27 and 28 is different, since higher gravitational forces also result in a higher heat generation.

Da der erste Arbeitsspalt 27 an die nach außen freiliegende Gehäusewand 29 grenzt, ist hier die Wärmeabfuhr größer als durch die Trennwand 17, die an den Vorratsraum 19 grenzt. Die Größe der Arbeitsspalte 27 bzw. 28 kann dabei entsprechend der zu erwartenden Wärmeabfuhr eingestellt werden. So hat es sich in Versuchen gezeigt, daß das Verhältnis von q₁ zu γ₂ am günstigsten zwischen 1,2 und 6,0 liegt. Dieser Effekt kann umgekehrt aber auch dahingehend ausgenutzt werden, daß bei gleicher Spitzentemperatur ein größeres Drehmoment übertragen werden kann.Since the first working gap 27 borders on the housing wall 29 exposed to the outside, the heat dissipation is greater here than through the partition wall 17 , which borders on the storage space 19 . The size of the working gaps 27 and 28 can be adjusted according to the expected heat dissipation. Experiments have shown that the ratio of q ₁ to γ ₂ is most conveniently between 1.2 and 6.0. Conversely, this effect can also be used to the effect that a larger torque can be transmitted at the same peak temperature.

BezugszeichenlisteReference symbol list

10  Lüftkupplung
11  Gehäuse
12  Lüfterrad
13  Gehäusedeckel
14  treibende Welle
15  Wälzlager
16  Lagerteil
17  Trennwand
18  Läufer
19  Vorratsraum
20  Arbeitsraum
21  Bimetall
22  Stift
23  Ventil
24  Ventilöffnung
25  Pumpeinrichtung
26  Viscose-Flüssigkeit
27  erster Arbeitsspalt
28  zweiter Arbeitsspalt
29  äußere Gehäusewandung 10 release clutch
11 housing
12 fan wheel
13 housing cover
14 driving shaft
15 rolling bearings
16 bearing part
17 partition
18 runners
19 pantry
20 work space
21 bimetal
22 pen
23 valve
24 valve opening
25 pumping device
26 Viscose liquid
27 first working gap
28 second working gap
29 outer housing wall

Claims

1.Visco fan clutch for driving fan wheels in the cooling system of internal combustion engines, consisting of a driven housing which is rotatably mounted on a driving shaft via a roller bearing and which is divided in the axial direction by a partition into a work space and a storage space which are at least partially filled with a viscose liquid, and a rotationally fixed to the driving shaft associated rotor is arranged in the working space, in that a second working gap is provided between it and the outer wall of the housing is a first working gap and between it and the partition wall, characterized characterized in that the first working gap ( 27 ) between the rotor ( 18 ) and the outer housing wall ( 29 ) is smaller than the second working space ( 28 ) between the rotor ( 18 ) and the partition ( 17 ).

2. Fan clutch according to claim 1, characterized in that the shear rate ( γ ₁) of the viscose liquid ( 26 ) in the first working gap ( 17 ) between the rotor ( 18 ) and the outer housing wall ( 29 ) is greater than the shear rate ( γ ₂) in the second working gap ( 28 ) between the rotor ( 18 ) and the partition ( 17 ).

3. Fan clutch according to claims 1 and 2, characterized in that the ratio of the first shear rate ( γ ₁) to the second shear rate ( γ ₂) is 1.2 to 6.0.