DE3832953C2 - - Google Patents

Description

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

Eine derartige Flüssigkeitsreibungskupplung ist bereits aus der DE-PS 29 42 052 bekannt.

Bei dieser dreistufigen Flüssigkeitsreibungskupplung für ein Kühlgebläse sind zwei Drehmomentübertragungsflächen über jeweils einen kreisförmigen Schlitz mit einem Spei­ cherraum verbunden, wobei ein zweiter, größerer Schlitz ra­ dial außenliegend neben einem kleineren ersten Schlitz an­ geordnet ist. Die Schlitze sind nacheinander von einer Platte freigebbar, so daß zunächst die erste Drehmoment­ übertragungsfläche über den ersten Schlitz und anschließend die zweite Drehmomentübertragungsfläche über den zweiten Schlitz mit Flüssigkeit beaufschlagbar ist. Die Drehzahl des Kühlgebläses läßt sich somit durch Zuschalten der er­ sten und zweiten Drehmomentübertragungsfläche in drei Stu­ fen an die jeweilige Betriebstemperatur anpassen.

Es hat sich gezeigt, daß beim Zuschalten der zweiten Dreh­ momentübertragungsfläche über den kreisförmigen zweiten Schlitz die Gebläsedrehzahl nahezu stufenförmig die Höchst­ drehzahl erreicht und dadurch der Geräuschpegel in kurzer Zeit ansteigt. Hierzu sei bereits an dieser Stelle auf Fig. 5 hingewiesen, die einen derartigen Drehzahlverlauf in Ab­ hängigkeit von der Temperatur zeigt. Dieser Sprung im Ge­ räuschpegel führt zu einer zusätzlichen Belästigung der Fahrzeuginsassen. Zudem treten beim Öffnen des zweiten Schlitzes Strömungsschwankungen im Schlitzbereich auf, die ihrerseits Schwankungen der Kühlgebläsedrehzahl verursa­ chen. Durch das stufenförmige Ansteigen der Drehzahl und der Drehzahlschwankungen beim Öffnen des ersten Schlitzes werden die Lager- und Antriebselemente des Kühlgebläses zu­ sätzlich belastet und die Standzeit dieser Bauelemente er­ niedrigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsbil­ dende Flüssigkeitsreibungskupplung derart weiterzubilden, daß beim Zuschalten der ersten Drehmomentübertragungsfläche ein stetiger Anstieg der Kühlgebläsedrehzahl gewährleistet ist, wobei einem Entstehen von durch das Öffnen des ersten Schlitzes verursachten Drehzahlschwankungen vorgebeugt wer­ den soll.

Die Aufgabe wird anmeldungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des neuen Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die Ausbildung des ersten Schlitzes in Form eines Parallelogramms wird dieser durch die Platte allmählich von seiner radial innenliegenden Seite zur äußeren Seite hin geöffnet, so daß sich die Schlitzöffnung und damit der Öff­ nungsquerschnitt des Strömungskanals zur ersten Drehmoment­ übertragungsfläche stetig radial nach außen vergrößert. Auf diese Weise ist die Öffnungsbewegung des Schlitzes optimal an die Flüssigkeitsströmung vom Speicherraum zum Arbeits­ raum hin anpaßbar. Bei der erfindungsgemäßen Flüssigkeits­ reibungskupplung dient der erste Schlitz in Verbindung mit der ersten Drehmomentübertragungsfläche nur dazu, um be­ reits bei geringen Drehzahlen einen gleichmäßigen Lauf des Kühlgebläses zu erzielen. Nahezu der gesamte nutzbare Dreh­ zahlbereich wird durch das Aufsteuern des zweiten Schlitzes beeinflußt.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des zweiten Schlitzes er­ möglicht es, den für einen einwandfreien Betrieb der Flüs­ sigkeitsreibungskupplung notwendigen Flüssigkeitsring weit raial nach außen zu verlegen, so daß die Flüssigkeitsmenge auf ein Minimum reduziert werden kann. Durch die im Ver­ gleich zum Stand der Technik geringere Flüssigkeitsmenge wird das Ansprechverhalten der Flüssigkeitsreibungskupplung wesentlich verbessert und deren Hysterese verringert.

Aus der US-A-45 02 580 ist eine Flüssigkeitsreibungskupp­ lung bekannt, bei der ein Schlitz in Form eines unregel­ mäßigen Fünfecks allmählich sich radial nach außen ver­ größernd durch eine Lochblende freigebbar ist. Die US-A-45 02 580 kann jedoch keine Anregung dafür geben, zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe einen zweiten Schlitz in Form eines Parallelogramms vorzusehen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläu­ tert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein bevorzugtes Ausführungs­ beispiel der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibungs­ kupplung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Aufsteuerung der beiden Schlitze der Flüssigkeitsreibungskupplung aus Fig. 1,

Fig. 3 die Gebläsedrehzahl in Abhängigkeit von der Lufttem­ peratur bei der Verwendung einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibungskupplung und

Fig. 4 die Gebläsedrehzahl in Abhängigkeit von der Lufttem­ peratur bei der Verwendung einer herkömmlichen Flüs­ sigkeitsreibungskupplung.

Die Kupplung gemäß Fig. 1 umfaßt ein Eingangselement 2, das von dem Motor eines Kraft­ fahrzeuges angetrieben wird, sowie ein Ausgangselement 3, das drehbar an dem Eingangselement 2 gelagert ist. Das Ausgangselement 3 hat ein auf dem Eingangselement 2 gelagertes Basiselement 3-1 sowie ein Abdeckelement 3-2, die ein Gehäuse bilden. An dem Ausgangselement 3 ist eine Gebläsean­ ordnung befestigt.

Ein Rotor 1 ist drehfest mit dem Eingangselement 2 ver­ bunden und umfaßt eine zwischen der äußeren Ober­ fläche des Rotors 1 und dem Basiselement 3-1 ausgebildete zweite Dreh­ momentübertragungsfläche 9. Eine Platte 5, die an einer Schulter des Abdeckelementes 3.2 befestigt ist, teilt das Gehäuse in einen Arbeitsraum 7, der den Rotor 1 einschließt und in einen Speicherraum 6. Eine sich in dem Speicherraum 6 befindende Flüssigkeit - beispielsweise Silikonöl - wird durch einen zweiten Schitz 11, der in der Platte 5 ausgebildet ist, in den Arbeitsraum 7 zurückgeführt und strömt durch einen Flüssigkeitsdurchlaß 12 zur zweiten Drehmomentübertragungsober­ fläche 9. Wenn sich das Eingangselement 2 dreht, wird durch die Flüssigkeit ein Drehmoment von dem Eingangselement 2 auf das Ausgangselement 3 übertragen. Zwischen der anderen Stirnseite der Platte 5 und dem Rotor 1 ist eine erste Drehmomentübertragungs­ fläche 10 vorgesehen. Ein erster Schlitz 13 mit seiner geringeren Durchtrittsfläche als der zweite Schlitz 11, ist in der Platte 5 ausge­ bildet. Wenn Flüssigkeit von dem Speicherraum 6 über den ersten Schlitz 13 in den Arbeits­ raum 7 zu der ersten Drehmoment­ übertragungsfläche 10 strömt wird ein Drehmoment von dem Eingangselement 2 auf das Ausgangselement 3 übertragen. Der zweite Schlitz 11 befindet sich radial weiter innen als der erste Schlitz 13 und ist zu einer Figur aus­ gestaltet, die sich von der Innenseite zu öffnen beginnt, wobei die Durchtrittsöffnung des Schlitzes 11 allmählich nach außen hin größer wird, wenn eine Ventilplatte 15 verschwenkt wird. Der Schlitz 11 kann beispielsweise als Parallelogramm ausgebildet sein (siehe Fig. 2). Er kann jedoch auch in anderen Formen ausgebildet sein; bei denen die Öffnung entsprechend der Bewegung der Ventilplatte 15 allmählich zur äußeren Seite hin größer wird.

Eine Flüssigkeitsrückströmung von dem Arbeitsraum 7 in den Speicher­ raum 6 wird durch ein an der Platte 5 vorgesehenes Pumpelement 8 unterstützt. Die Menge der Flüssigkeit in dem Arbeitsraum 7 hängt von dem Flüssigkeitszustrom durch den zweiten Schlitz 11 und dem Rückstrom durch das Pumpelement 8 ab. Dieses kann an dem Gehäuse angeordnet sein.

Ein auf Temperaturänderungen ansprechendes Element, beispielsweise eine Bimetallspirale 14 ist mit einem Ende an dem Abdeckelement 3-2 befestigt, während das andere Ende mit einem Stab 16 in Ver­ bindung steht, der seinerseits mit der Ventilplatte 15 verbunden ist. Somit dreht die Bimetallspirale 14 den Stab 16 und die Ventilplatte 15, entsprechend der jeweils herrschenden Temperatur. Wenn, unter Bezugnahme auf Fig. 2, die Tempera­ tur sich unterhalb des ersten Einstellwertes (1) befindet, sind der erste Schlitz 13 und der zweite Schlitz 11 durch die Ventilplatte 15 verschlossen. Wenn die Temperatur den ersten Einstellwert (1) erreicht, verschwenkt die Bimetallspirale 14 den Stab 16 derart, daß die Ventilplatte 15 nur den ersten Schlitz 13 öffnet, wie dies mit (2) in Fig. 2 gekennzeichnet ist. Wenn die Temperatur den zweiten Einstellwert (2) erreicht, beginnt die Ventilplatte 15 den zweiten Schlitz 11 zusätzlich zum ersten Schlitz 13 zu öffnen (siehe (3) in Fig. 2).

Wenn das Fahr­ zeug in kalter Luft betrieben wird, das heißt, daß die Tempera­ tur sich unterhalb des ersten Einstellwertes, beispielsweise bei 40°C befindet, schließt die Ventilplatte 15 die beiden Schlitze 11 und 13. Dann wird die Flüssigkeit durch den Pumpmechanismus 8 vom Arbeitsraum 7 zum Speicherraum 6 geführt. Somit verbleibt das Gebläse bei einer niedrigen Umdrehungszahl, wie dies im Bereich (1) der Fig. 3 gezeigt ist. Wenn die Bimetallspirale auf die erste Einstelltemperatur erwärmt wird, öffnet die Ventilplatte 15 den ersten Schlitz 13. Die Gebläseumdrehungszahl hängt von dem Flüssigkeitsstrom ab, der an der ersten Dreh­ momentübertragungsfläche 10 vorbei durch den ersten Schlitz 13 strömt (siehe Bereich (2) in Fig. 3).

Bei der zweiten Einstelltemperatur, beispielsweise bei 70°C, beginnt die Ventilplatte 15 den zweiten Schlitz 11 zu öffnen. Dabei wird die Flüssigkeit im Speicherraum 6 durch die bei der Rotation des Ausgangselementes 3 entstehenden Zentrifugalkräfte zum Umfangsbereich des Abdeckelementes 3-2 geführt. Infolge der Ausgestaltung des zweiten Schlitzes 11 als Parallelogramm öffnet die Ventilplatte 15 den zweiten Schlitz 11 allmählich von der Innenseite zur Außenseite, wie dies durch (2) bis (4) in Fig. 2 gezeigt ist, wobei die Flüssigkeit, die dem Flüssigkeitsdurchlaß 12 zugeführt wird, allmählich ansteigt. Dementsprechend wird das Drehmoment, das von der zweiten Drehmomentübertragungsfläche 9 übertragen wird, dem von der ersten Drehmomentübertragungsfläche 10 übertragenen Drehmoment allmählich hinzugefügt. Damit ändert sich die Gebläse­ umdrehungszahl allmählich, wie dies im Bereich (3) der Fig. 3 wiedergegeben ist.

Claims (1)

1. Flüssigkeitsreibungskupplung mit einem Eingangsele­ ment (2) mit einem drehbar gelagerten, von einem Motor an­ getriebenen Rotor (1), einem Ausgangselement (3) mit einem gegenüber dem Eingangselement (2) drehbaren Gehäuse (3-1, 3- 2), einem Speicherraum (6) zwischen dem Eingangselement (2) und dem Ausgangselement (3) zur Speicherung einer Flüssig­ keit, einem Arbeitsraum (7), einer in dem Gehäuse (3-1, 3-2) angeordneten, den Speicherraum vom Arbeitsraum trennenden Platte (5), einem Pumpenmechanismus (8) zur Überführung ei­ ner Flüssigkeit von dem Arbeitsraum (7) in den Speicherraum (6), einer ersten Drehmomentübertragungsfläche (10) zwi­ schen einer Stirnfläche des Rotors (1) und einer Stirnflä­ che der Platte (5), einer zweiten Drehmomentübertragungs­ fläche (9) zwischen der anderen Stirnfläche des Rotors (1) und einer Fläche des Ausgangselements (3), einem Flüssig­ keitsdurchlaß (12), der an dem Rotor (1) ausbildet ist und radial innenliegend neben der ersten und zweiten Dreh­ momentübertragungsfläche (10, 9) angeordnet ist, einem in der Platte (5) ausgebildeten ersten Schlitz (13), zur Ver­ bindung des Speicherraums (6) mit der ersten Drehmoment­ übertragungsfläche (10), einem an der Platte (5) ausgebil­ deten und radial innerhalb des ersten Schlitzes (13) ange­ ordneten zweiten Schlitz (11) zur Verbindung des Speicher­ raums (6) mit dem Flüssigkeitsdurchlaß (12), sowie einer auf Temperaturänderungen ansprechenden Ventilplatte (15), über die bei einer ersten Einstelltemperatur der erste Schlitz (13) und bei einer zweiten Einstelltemperatur der zweite Schlitz (11) in einen offenen Zustand überführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schlitz (11) die Form eines Parallelogramms be­ sitzt, so daß die Durchschrittsfläche des Schlitzes (11) beim öffnenden Verschwenken der Ventilplatte (15) mit dem Anstieg der Temperatur allmählich radial nach außen hin größer werdend freigebbar ist.