DE3840455C2

DE3840455C2 - Temperaturempfindliche Flüssigkeitsreibungskupplung

Info

Publication number: DE3840455C2
Application number: DE3840455A
Authority: DE
Inventors: Kazunori Takikawa; Yuichi Ono
Original assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 1987-12-01
Filing date: 1988-12-01
Publication date: 1994-11-03
Anticipated expiration: 2008-12-02
Also published as: JPH01145435A; KR910006911B1; JP2709458B2; GB2213239A; US4919247A; KR890010446A; GB8827840D0; DE3840455A1; GB2213239B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung einer temperaturempfindlichen Flüssigkeitsreibungskupplung zum Steuern der Drehzahlen eines Motorkühlventilators, der im allgemeinen in Automobilen vorhanden ist, wobei die Förderung von Gebläseluft in bezug auf einen Betriebszustand erfolgt.

Wie beispielshaft in Fig. 5 gezeigt, besteht eine aus der japanischen Patentveröffentlichtung 59/7846 bekannte Flüssigkeitsreibungskupplung dieser Art aus einer Abtrennung des Innenraums eines abgedichteten Gehäuses, das aus einem Deckel 23′ und einem Gehäuseteil 23′′ besteht, in einer Ölsammelkammer 25 und einer Drehmomentübertragungskammer 26, in der eine Antriebsscheibe 22 nahe einer Trenneinrichtung 24 mit einer Ausflußregulierbohrung 24′ angeordnet ist, und das einen Umlaufkanal 27 aufweist, der sich zu einem Pumpfunktionsabschnitt eines Abstreifers 28 erstreckt, der von der Seite der Drehmomentübertragungskammer 26 zur Seite der Ölsammelkammer 25 durchgängig ist. Ein solcher Abstreifer kann, um die Pumpwirkung durch Beschleunigung der Ölförderung zu erhöhen, zweiteilig ausgebildet sein, wie in der DE-A1-37 42 623 offenbart, wobei diese Lösung eine Weiterbildung der JP-A1-59/7846 ist.

Weiterhin ist eine Austrittsöffnung 27′′ an der Seite einer Öffnung einer nahezu halbkreisförmigen Nut 29 angeordnet, die sich zum Umlaufkanal 27 erstreckt, der rund um die innere Umfangswandfläche der Ölsammelkammer 25 mit einer daran befindlichen Scheidewand verläuft, so daß zumindest eine Einlaßöffnung 27′ seitlich am Umlaufkanal und die Austrittsöffnung 27′′ am Ölstandspegel innerhalb der Ölsammelkammer 25 ohne Rücksicht auf den Dreh- oder Stoppzustand positioniert sind.

Da verhindert werden soll, daß Öl in der Sammelkammer vom Sammeln in der Drehmomentübertragungskammer 26 durch den natürlichen Umkehrfluß vom Umlaufkanal zur Drehmomentübertragungskammer 26 beim Stillstand der Kupplung mit dem Umlaufkanal unter einen Ölpegel innerhalb der Ölsammelkammer 25 kommt, was ein unnormaler Ventilatorlärm verursacht, der durch ein plötzliches Ansteigen der Ventilatordrehzahl unmittelbar nach einem Anlassen des Motors entsteht, und ein Aufwärmen in kalter Jahreszeit zu bewirken, hat die herkömmliche Flüssigkeitsreibungskupplung noch das spezifische Problem, daß das Öl in der Sammelkammer aus der Ölflußregulierbohrung 24′ ausfließt, um sich normalerweise in der Drehmomentübertragungskammer 26 während des Abschaltens des Motors zu sammeln, wobei die Ölflußregulierbohrung unter den Ölpegel der Ölsammelkammer 25 unter der Bedingung kommt, daß das Ventilglied die Ölflußregulierbohrung 24′ der Trenneinrichtung 24 in einem Hochtemperaturbetriebszustand öffnet bzw. nachdem der Motor wieder angelassen wird, wobei die Drehzahl des angetriebenen Ventilators erhöht wird, wie in der Kennlinie B von Fig. 6 gezeigt, in Abhängigkeit von der Zeit, in der eine entsprechende Drehzahl erreicht wird.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine temperaturempfindliche Flüssigkeitsreibungskupplung zu schaffen, bei der die "begleitende Rotation" zur angetriebenen Seite innerhalb einer Zeitdauer so kurz wie möglich unmittelbar nach dem Anlassen des Motors, sogar wenn der Motor in einem Hochtemperaturbetriebszustand angehalten wird, gehalten werden kann, wobei ein übermäßiger Ventilatorlärm verhindert werden soll und darüber hinaus eine Pumpfunktion des Umlaufkanals von einer äußeren Umfangsseite der Drehmomentübertragungskammer ausgeführt werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Flüssigkeitsreibungskupplung aufweist:

a) ein abgedichtetes Gehäuse als angetriebene Seite, das aus einem Deckel zum Befestigen eines Kühlventilatorbauteils an der äußeren Umfangsseite und einem Gehäuseteil besteht;
b) einem mit einer Ölflußregulierbohrung versehenen Trenneinrichtung, die das Innere des abgedichteten Gehäuse in eine Ölsammelkammer und eine Drehmomentübertragungskammer unterteilt, wobei
c) die Drehmomentübertragungskammer eine ringförmige Ölumlaufnut aufweist, die zwischen der Außenumfangswand der Antriebsscheibe und der gegenüberliegenden Innenumfangswand des Gehäuses ausgebildet ist und ein Volumen aufweist, das im wesentlichen dem der Ölmenge entspricht, die sich während des Stillstandes der Flüssigkeitsreibungskupplung in der Drehmomentübertragungskammer und der Ölumlaufnut ansammelt;
d) eine Antriebsscheibe, die am Ende einer rotierenden Welle angeordnet ist, die bis in die Drehmomentübertragungskammer reicht und die das abgedichtete Gehäuse mittels eines Lagers trägt;
e) einen Abstreifer, der an einem Teil der Innenumfangswand des abgedichteten Gehäuses gegenüber einer Außenumfangswand der Antriebsscheibe angeordnet ist, an der sich das Öl während der Rotation sammelt, wobei
f) der Abstreifer aus einem ersten Teilabstreifer, der an der Ölumlaufnut nahe der Einlaßöffnung des Umlaufkanals angeordnet ist, und einen Spalt zur Außenumfangswand der Antriebsscheibe bildet, und einem weiteren Teilabstreifer besteht, der vom Teilabstreifer hervorragt und im Spaltbereich angeordnet ist und sich mit der Außenumfangswand der Antriebsscheibe im Gleiteingriff befindet;
g) einen Umlaufkanal, der von der Drehmomentübertragungskammer zur Ölsammelkammer nahe zum Abstreifer führt;
h) ein Ventilglied zum Versperren der Ölflußregulierbohrung der Trenneinrichtung durch Verformung eines an der Vorderseite des Deckels angeordneten temperaturempfindlichen Bauteils in Abhängigkeit vom Wechsel der Umgebungstemperatur, wobei
i) eine Drehmomentübertragung von der rotierende Welle auf der Antriebsseite zum abgedichteten Gehäuse auf der angetriebenen Seite durch Einstellen einer wirksamen Ölkontaktfläche in einem Drehmomentübertragungsspalt zwischen gegenüberliegenden Wänden nahe der Außenumfangswand der Antriebsscheibe und des abgedichteten Gehäuses erfolgt; und
j) eine Öldurchtrittsöffnung, die in der Mitte der Trenneinrichtung angeordnet ist, durch die sich Ölsammelkammer und die Drehmomentübertragungskammer während des Stillstandes der Flüssigkeitsreibungskupplung in Strömungsverbindung befinden.

Der erste Teilabstreifer weist eine im wesentlichen L-Form auf. Der weitere Teilabstreifer besteht aus einem elastischen und verschleißfesten Material, vorzugsweise aus Fluorkunststoff.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist die Öldurchtrittsöffnung (5′′) eine an der Trenneinrichtung (5) angebrachte Durchgangsbohrung.

Die erfindungsgemäße temperaturempfindliche Flüssigkeitsreibungskupplung weist die Öldurchtrittsöffnung und die Ölumlaufnut auf, die zwischen sich gegenüberliegenden Umfangsflächen der Drehmomentübertragungskammer ausgebildet ist, und die Öldurchtrittsöffnung und die Ölumlaufnut fördern das Öl von der Drehmomentübertragungskammer über die Ölumlaufnut zur Ölsammelkammer unmittelbar nach dem Wiederanlassen des Motors und halten damit das Innere der Drehmomentübertragungskammer nahezu fast leer von Öl, so daß die "begleitende Rotation" an der angetriebenen Seite wirksam verhindert werden kann. Unmittelbar nach dem Wiederanlassen des Motors nach dessen Stillstand wird bei einem Hochtemperaturbetriebszustand eine plötzliche Erhöhung der Ventilatordrehzahl abgebremst, um einen übermäßigen Ventilatorlärm zu vermeiden und das Aufwärmen zu beschleunigen, so daß die "begleitende Rotation" weiter wirksam verhindert werden kann. Außerdem kann der Ölfluß entlang der äußeren Umfangsseite der Antriebsscheibe sicher zum Umlaufkanal mittels des Abstreifers, der in der Ölumlaufnut angeordnet ist, in Abhängigkeit von der Drehzahl der Antriebsscheibe im sich ergebenden Betriebszustand gefördert werden, um dadurch die Ventilatordrehzahl in Abhängigkeit vom Wechsel der Umgebungstemperatur steuern.

Anhand eines Ausführungsbeispiels und der beiliegenden Zeichnungen soll die Erfindung näher erläutert werden. Dabei bedeuten:

Fig. 1 einen Längsquerschnitt einer temperaturempfindlichen Flüssigkeitsventilatorkupplung in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, die den Sammelzustand des Öls in der Zeit des Stillstandes zeigt;

Fig. 2 eine Darstellung der Kupplung im Sammelzustand des Öls gemäß Fig. 1 zu einer Zeit unter Niedrigtemperaturbetrieb;

Fig. 3 eine Darstellung der Kupplung im Sammelzustand des Öls gemäß Fig. 1 zu einer Zeit unter Hochtemperaturbetrieb;

Fig. 4 einen teilweise vergrößerten Querschnitt durch die Ölumlaufnut im Bereich des Abstreifers;

Fig. 5 einen Längsschnitt einer Flüssigkeitsreibungskupplung nach dem Stand der Technik; und

Fig. 6 eine Betriebskennlinie gemäß den Lösungen der vorliegenden Erfindung und dem Stand der Technik.

In Fig. 1 bis 4 ist eine rotierende Welle 1 mit einer Antriebsscheibe 7 ersichtlich, die an einem Ansatz befestigt ist und die an einer Befestigungsflanschwand (nicht dargestellt) an einem anderen Konstruktionselement angeordnet ist, das sich am rückwärtigen Abschnitt befindet, wobei durch ein Lager B ein abgedichtetes Gehäuse gelagert wird, das aus einem Gehäuseteil 2 mit einem Kühlventilator (nicht dargestellt), der auf der äußeren Umfangsfläche befestigt ist, und einem Deckel 3 besteht. Eine Trenneinrichtung 5 unterteilt das Innere des abgedichteten Gehäuses in eine Ölsammelkammer 6 und eine Drehmomentübertragungskammer 4, in der die Antriebsscheibe 7 angeordnet ist. Eine Ölausflußregulierbohrung 5′ ist von der Ölsammelkammer 6 zur Drehmomentübertragungskammer 4 an der Trenneinrichtung 5 angeordnet. Die Antriebsscheibe 7 hält einen schmalen Spalt zur Übertragung des Drehmoments mit einer gegenüberliegenden Wandfläche im nach außen benachbarten abgedichteten Gehäuse bei, das die Trenneinrichtung 5 innerhalb der Drehmomentübertragungskammer 4 einschließt. Ein Ventilglied 8 zum Betätigen der Ölflußregulierbohrung 5′ ist mit seinem einen Ende an der Wandfläche der Trenneinrichtung 5 an der Seite der Ölsammelkammer 6 vernietet, und das andere Ende ist im Bereich der Ölflußregulierbohrung angeordnet, die durch einen Verbindungsstab 9 versperrt wird, der eine Verformung in Abhängigkeit vom Umgebungstemperaturwechsel von einem temperaturempfindlichen Bauteil 10 erfährt, das aus einem scheibenförmigen Bimetall besteht, das mit seinen gegenüberliegenden Enden mit einem Befestigungsfitting 11 verbunden ist, der am vorderen Ende des Deckels 3 angebracht ist. Anstelle eines scheibenförmigen Bimetalls kann ein Spiralbimetall zur Drehung des Ventilgliedes 8 verwendet werden, um an der Fläche der Trenneinrichtung 5 zu gleiten, wobei die Ausflußregulierbohrung 5 betätigt wird. Ein Abstreifer 12 ist zwischen einem äußeren Umfangsbereich der Antriebsscheibe 7 und einer Innenumfangswand des abgedichteten Gehäuses 2 angeordnet, der eine Pumpfunktion ausübt, durch die Öl in eine Einlaßöffnung 13′ eines Umlaufkanals 13 geleitet wird, der von der Drehmomentübertragungskammer 4 zur Ölsammelkammer 6 führt.

Eine kreisrunde Öldurchtrittsöffnung 5′′ ist im mittleren Bereich der Trenneinrichtung 5 angeordnet oder eine Anzahl von Bohrungen kleinen Durchmessers (nicht gezeigt) sind an der gleichen Kreislinie vom Wellenmittelpunkt aus angeordnet und funktionieren wie eine Öldurchtrittsöffnung, die es gestattet, daß die Ölsammelkammer 6 und die Drehmomentübertragungskammer 4 nur in der Stillstandszeit untereinander in Verbindung stehen. Eine kreisförmige Ölumlaufnut 14 ist zwischen den sich gegenüberliegenden Umfangsflächen der Außenumfangswand der Antriebsscheibe 7 und der Innenumfangswand an der abgedichteten Gehäuseseite mit einem ausreichend dafür vorgesehenen Abstand ausgebildet, und die Einlaßöffnung 13′ des Umlaufkanals 13, die innerhalb des Spalt-Abstandes angebracht ist, hat etwa das gleiche Volumen zumindest der Menge des Öls, das bereits in der Ölumlaufnut 14 und der Drehmomentübertragungskammer 4 während des Stillstandes angesammelt wird.

Eine strahlungsabsorbierende Kühlrippe 15 ist in hervorstehender Weise an einer Außenseite des abgedichteten Gehäuses angeordnet.

Der Abstreifer 12 weist einen im wesentlichen L-förmigen Teilabstreifer 12a, der an der Ölumlaufnut 14 nahe der Einlaßöffnung 13′ des Umlaufkanals 13 angeordnet ist mit einem Spalt, der gegen einer Außenumfangswand der Antriebsscheibe 7 gerichtet ist, und einen Teilabstreifer 12b auf, der beispielsweise aus Fluorkunststoff mit elastischen Eigenschaften und Verschleißwiderstandsfähigkeit besteht und der an dem Spalt, der sich vom Teilabstreifer 12a erstreckt, angeordnet ist und der mit der Außen-Umfangswand der Antriebsscheibe 7 in Gleitverbindung ist und der eine solche Gestaltung aufweist, daß ein Ölfluß entlang der Außen-Umfangsseite der Antriebsscheibe 7 bei Rotation der Antriebsscheibe 7 durch den Abstreifer 12 durchgeführt wird, so daß ein Druck an der Zuströmseite des Abstreifers 12 erhöht wird, wobei der Druck unmittelbar vor der Einlaßöffnung 13′ zur sicheren Förderung des Öls zum Umlaufkanal 13 erhöht wird. Ein kleiner Spalt ist zwischen einer äußeren Umfangsstirnwand des Teilabstreifers 12a und einem inneren Umfang der Ölumlaufnut 14 ausgebildet, wobei der Spalt zum Versperren weggelassen werden kann.

In bezug auf die vorbeschriebene Ausbildung ist eine kreisförmige Ölumlaufnut 14 zwischen sich gegenüberliegenden Umfangsflächen der Außen-Umfangswand der Antriebsscheibe und der Innen-Umfangswand an der abgedichteten Gehäuseseite mit einem ausreichend dafür vorgesehenen Abstand und der Einlaßöffnung 13′ des Umlaufkanals 13 ausgebildet, der in der Nähe des Abstreifers 12 in Richtung der Drehbewegung mündet, der innerhalb des Abstandes angeordnet ist, um mit diesem zu kommunizieren. Die Trenneinrichtung 5 ist mit der Öldurchtrittsöffnung 5′′ versehen, damit die Ölsammelkammer 6 und die Drehmomentübertragungskammer 4 zum Umlauf des Öls nur während des Stillstandes der Kupplung in Verbindung stehen, und folglich sammelt sich das Öl gleichzeitig während des Stillstandes mehr in der Drehmomentübertragungskammer 4 nach einem Hochtemperaturbetrieb, wobei die Ölmenge in der Drehmomentübertragungskammer 4 durch natürliches Umlaufen des Öls von der Drehmomentübertragungskammer 4 zur Ölsammelkammer 6 durch die Öldurchtrittsöffnung 5′′ der Trenneinrichtung 5 während des Stillstandes vermindert wird. Das Vorhandensein der Leerlaufölnut 14 ist weiterhin zum Abfließen des Öls wirksam, das sich in der Drehmomentübertragungskammer 4 in der Ölumlaufnut 14 durch eine Zentrifugalkraft angesammelt hat, die vom Öl bei Rotation der abgedichteten Gehäuseseite während des Wiederanlassens des Motors herrührt.

Weiterhin fließt das Öl, das durch den Abstreifer 12 abgestreift wird, entlang der äußeren Umfangsseite der Antriebsscheibe 7, wobei der Abstreifer 12 aus dem Teilabstreifer 12a in der Nähe der Einlaßöffnung 13′ und dem Teilabstreifer 12b besteht, wodurch die Verminderung des Öldruckes an der Einlaßöffnung 13′ höher ist als in der Ölsammelkammer 6, um sicher Öl zum Umlaufkanal 13 zu fördern. In diesen Zuständen wird die Kennlinie A in Fig. 6 erreicht.

Claims

1. Temperaturempfindliche Flüssigkeitsreibungskupplung aufweisend

a) ein abgedichtetes Gehäuse (2, 3) als angetriebene Seite, das aus einem Deckel (3) zum Befestigen eines Kühlventilatorbauteils (F) an der äußeren Umfangsseite und einem Gehäuseteil (2) besteht;
b) einem mit einer Ölflußregulierbohrung (5′) versehenen Trenneinrichtung (5), die das Innere des abgedichteten Gehäuses (2, 3) in eine Ölsammelkammer (6) und eine Drehmomentübertragungskammer (4) unterteilt, wobei
c) die Drehmomentübertragungskammer (4) eine ringförmige Ölumlaufnut (14) aufweist, die zwischen der Außenumfangswand der Antriebsscheibe (7) und der gegenüberliegenden Innenumfangswand des Gehäuses (2, 3) ausgebildet ist und ein Volumen aufweist, das im wesentlichen dem der Ölmenge entspricht, die sich während des Stillstandes der Flüssigkeitsreibungskupplung in der Drehmomentübertragungskammer (4) und der Ölumlaufnut (14) ansammelt;
d) eine Antriebsscheibe (7), die am Ende einer rotierenden Welle (1) angeordnet ist, die bis in die Drehmomentübertragungskammer (4) reicht und die das abgedichtete Gehäuse (2, 3) mittels eines Lagers (B) trägt;
e) einen Abstreifer (12), der an einem Teil der Innenumfangswand des abgedichteten Gehäuses (2, 3) gegenüber einer Außenumfangswand der Antriebsscheibe (7) angeordnet ist, an der sich das Öl während der Rotation sammelt, wobei
f) der Abstreifer (12) aus einem Teilabstreifer (12a), der an der Ölumlaufnut (14) nahe der Einlaßöffnung (13′) des Umlaufkanals (13) angeordnet ist, und einen Spalt zur Außenumfangswand der Antriebsscheibe bildet, und einem weiteren Teilabstreifer (12b) besteht, der vom Teilabstreifer (12a) hervorragt und im Spaltbereich angeordnet ist und sich mit der Außenumfangswand der Antriebsscheibe (7) im Gleiteingriff befindet;
g) einen Umlaufkanal (13), der von der Drehmomentübertragungskammer (4) zur Ölsammelkammer (6) nahe zum Abstreifer (12) führt;
h) ein Ventilglied (8) zum Versperren der Ölflußregulierbohrung (5′) der Trenneinrichtung (5) durch Verformung eines an der Vorderseite des Deckels (3) angeordneten temperaturempfindlichen Bauteils (10) in Abhängigkeit vom Wechsel der Umgebungstemperatur, wobei
i) eine Drehmomentübertragung von der rotierenden Welle (1) auf der Antriebsseite zum abgedichteten Gehäuse (2, 3) auf der angetriebenen Seite durch Einstellen einer wirksamen Ölkontaktfläche in einem Drehmomentübertragungsspalt zwischen gegenüberliegenden Wänden nahe der Außenumfangswand der Antriebsscheibe (7) und des abgedichteten Gehäuses (2, 3) erfolgt; und
j) eine Öldurchtrittsöffnung (5′′), die in der Mitte der Trenneinrichtung (5) angeordnet ist, durch die sich die Ölsammelkammer (6) und die Drehmomentübertragungskammer (4) während des Stillstandes der Flüssigkeitsreibungskupplung in Strömungsverbindung befinden.

2. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Teilabstreifer (12a) eine im wesentlichen L-Form aufweist.

3. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Teilabstreifer (12b) aus einem elastischen und verschleißfesten Material besteht.

4. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilabstreifer (12b) aus Fluorkunststoff besteht.

5. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öldurchtrittsöffnung (5′′) eine an der Trenneinrichtung (5) angebrachte Durchgangsbohrung ist.