DE3941610A1 - Fluessigkeitsreibungskupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsreibungskupplung mit mindestens einem den Füllungsgrad einer in einem Kupplungs­ gehäuse angeordneten Arbeitskammer bestimmenden Ventilglied, das eine im Gehäuse angeordnete Öffnung zwischen Arbeitskammer und einer Vorratskammer verschließt oder freigibt und über einen außerhalb des Gehäuses angeordneten Elektromagneten steuerbar ist.

Flüssigkeitsreibungskupplungen dieser Art sind bekannt (DE 32 43 967 C2). Bei diesen Bauarten ist die Arbeitskammer durch eine Trennwand von einer Vorratskammer abgeteilt, in die die Kupplungsflüssigkeit über am äußeren Umfang der Arbeitskammer angeordnete Rücklaufbohrungen im Normalbetrieb gepumpt wird. Ein etwa radial angeordneter federnder Ventilhebel verschließt eine Öffnung in der Trennwand, die zum Zufluß der Kupplungs­ flüssigkeit in die Arbeitskammer dient und vom Ventilhebel freigegeben wird, wenn im Bereich der Kupplung eine bestimmte Temperatur überschritten wird. Flüssigkeitsreibungskupplungen dieser Art werden zum Antrieb der Kühllüfter für die Kühlung von Kraftfahrzeugmotoren eingesetzt. Der Kühllüfter muß daher spätestens dann eingeschaltet werden, wenn die den Kühler durchströmende Luft keine genügende Kühlwirkung mehr ausübt. Dies ist beispielsweise im Stillstand, aber auch bei hoher Leistungsabgabe des Motors der Fall.

Bei der bekannten Bauart wird das Öffnen der Zuflußöffnung dadurch erreicht, daß über einen Temperaturfühler ein außerhalb des Kupplungsgehäuses fest angeordneter Elektromagnet beauf­ schlagt wird, der über kreisringförmige Polschuhe, die in der Nähe des Ventilhebels bzw. eines an diesem angeordneten mag­ netisch leitfähigen Teil liegen, den Ventilhebel anzieht und dadurch die Zuflußöffnung öffnet. Kupplungsflüssigkeit kann dann von der Vorratskammer in die Arbeitskammer strömen und der Lüfter tritt in Aktion.

Bei der bekannten Bauart kann über den Elektromagneten nur eine Schwarz/Weiß-Regelung erreicht werden, d.h. es kann die Kupp­ lung entweder eingeschaltet oder - durch Schließen der Öffnung - abgeschaltet werden. Zwischenstellungen, in denen der Zufluß von Kupplungsflüssigkeit zur Arbeitskammer nur gedrosselt und daher in geringerem Maß erfolgt, wie das beispielsweise bei bi­ metallgesteuerten Kupplungsreibungskupplungen durchführbar ist, sind nicht erreichbar. Das gilt auch für andere elektromagnet­ geschaltete Flüssigkeitsreibungskupplungen (EP-A1 00 10 378), bei der noch zusätzliche Maßnahmen ergriffen worden sind, um ein unerwünschtes Wiederauffüllen der Arbeitskammer bei länge­ rem Stillstand der Kupplung zu vermeiden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkeitsreibungskupplung mit einer Elektromagnetsteuerung so zu versehen, daß nicht nur ein Ein- und Ausschaltvorgang der Kupplung, sondern auch eine mehr oder weniger feinfühlige Rege­ lung von Zwischendrehzahlen möglich ist, wie das bei Lüfter­ kupplungen mit einer Bimetallsteuerung bekannt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Flüssigkeitsreibungs­ kupplung der eingangs genannten Art das Ventilglied aus einem quer vor der Öffnung geführten Schieberteil gebildet, der mit einem von ihm abragenden Fortsatz aus einem magnetisch leit­ fähigen Material versehen ist und mit diesen in eine neben der Öffnung angeordnete Magnetspule eintaucht, die vom außerhalb des Gehäuses angeordneten Elektromagneten erregbar ist.

Durch diese Ausgestaltung wird es möglich, den Querschnitt der Öffnung mehr oder weniger freizugeben, so daß beispielsweise der Zufluß von Kupplungsflüssigkeit von einer Vorratskammer in die Arbeitskammer unterschiedlich gesteuert werden kann. Wird die Kupplung daher zum Antrieb eines Lüfters für die Motorküh­ lung verwendet, so läßt sich eine feinfühlige Anpassung der Lüfterdrehzahl an die jeweilige Kühlleistung erreichen. Dabei hängt die Freigabe des Querschnittes der Zuflußöffnung von der Lage des Schieberteiles ab, die wiederum bestimmt wird einer­ seits durch die von der Magnetspule erzeugte Anziehungskraft und andererseits durch eine in üblicher Weise auf den Schieber­ teil wirkende Rückstellkraft, die beispielsweise eine Feder­ kraft sein kann. Die magnetische Anziehungskraft auf den Schieberteil wiederum hängt ab von der Größe des Magnetfeldes, das von dem außerhalb des Gehäuses liegenden Elektromagnet erzeugt wird. Dieser kann entsprechend über einen Temperatur­ fühler ansteuerbar ausgebildet sein. Natürlich ist es auch möglich, diesen Elektromagneten abhängig von anderen Parametern zu steuern.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Merkmale der Ansprüche 2 bis 5 ermöglichen eine besonders einfache Führung und Ausbildung des Schieberteiles vor der zu verschließenden Öffnung. Die auf den Schieberteil wirkenden Kräfte treten dabei in einer Ebene parallel zu der Verschieberichtung auf. Gleich­ zeitig dient die innere Magnetspule auch als Führung für den als Flachhebel ausgebildeten Schieberteil, der auf diese Weise auch relativ dicht vor der zu verschließenden Öffnung und un­ mittelbar innerhalb der Vorratskammer an der Trennwand zur Ar­ beitskammer gehalten werden kann. Die Merkmale der Ansprüche 6 und 7 sichern wegen der ortsfesten Anordnung des äußeren Elektromagneten eine einfache Bauweise und die möglichst gute Übertragung des vom Elektromagneten erzeugten Feldes auf die innere Magnetspule.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispieles dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Teiles einer er­ findungsgemäß ausgestalteten Flüssigkeitsreibungs­ kupplung,

Fig. 2 die schematische Darstellung einer Draufsicht auf die Trennwand zwischen Vorrats- und Arbeitskammer der Flüssigkeitsreibungskupplung der Fig. 1 und

Fig. 3 die Darstellung des Schnittes längs der Linie III-III in Fig. 2.

In der Fig. 1 ist ein Ausschnitt aus einer Flüssigkeitsreibungs­ kupplung gezeigt, von der nur ein Teil des abgetriebenen Kupp­ lungsgehäuses gezeigt ist. Bei der Flüssigkeitsreibungskupplung nach der Fig. 1 ist in dem nicht näher dargestellten Gehäuse (1) eine Vorratskammer (2) für eine Kupplungsflüssigkeit ausge­ bildet, die von der nicht mehr dargestellten Arbeitskammer (3) durch eine Trennwand (4) abgeteilt ist. Das Kupplungsgehäuse (1) einschließlich Trennwand (4) sind über ein nicht näher dar­ gestelltes Gehäuse drehbar auf einer Nabe (5) angeordnet, die ihrerseits fest mit einem Nabenteil (6) verbunden ist, der über ein Lager (7) in einem ortsfesten Lagerbock (8) gehalten ist. Fest an dem Lagerbock (8) ist ein umlaufender Befestigungs­ flansch (9) angeordnet, der eine ringförmige Elektromagnetspule (10) trägt. Drehfest mit der Nabe (6) verbunden ist ein als Polschuh wirkender Ring (11), der eine Ausnehmung (12) besitzt, in die die Elektromagnetspule (10) hereinragt. Gegenüber dem Teil (11) des rotierenden Ringes ist in der Vorratskammer (2) der Flüssigkeitsreibungskupplung die in den Fig. 2 und 3 näher gezeigte Ventilanordnung vorgesehen, die dazu dient, eine in der Trennwand (4) angeordnete Verbindungsöffnung (13) zwischen Vorratskammer (2) und Arbeitskammer (3) freizugeben oder zu verschließen.

Die Fig. 2, die eine Ansicht der Trennwand von der Vorrats­ kammer (2) aus darstellt, zeigt, daß an der Trennwand (4) ein Flachhebel (14) schwenkbar mit Hilfe eines Nietes (15) o. dgl. gelagert ist, der (Fig. 3) an einer hochstehenden Lasche (16) an einer Zugfeder (17) eingehängt ist, die ihrerseits, zum Beispiel ebenfalls über einen Niet (18) mit dem von der Lasche (16) abgewandten Ende fest an der Trennwand (4) angebracht ist. Diese Zugfeder (17) beaufschlagt den Flachhebel (14) im Uhr­ zeigersinn und drückt ihn gegen einen Anschlagstift (19), der ebenfalls an der Trennwand (4) befestigt ist. In dieser in der Fig. 2 dargestellten Lage verschließt der Flachhebel (14) daher die Öffnung (13) vollständig.

Um die Abdichtung der Öffnung (13) so gut als möglich zu er­ reichen, ist der Flachhebel (14) mit einem von ihm abkragenden Fortsatz (20) versehen, der in einen parallel zur Trennwand (4) verlaufenden Teil übergeht und mit diesem in einem Schlitz (21) geführt wird. Dieser Schlitz (21) ist in einer an der Trennwand (4) befestigten Magnetspule (22) parallel zur Trennwand (4) vorgesehen. Die Magnetspule (22) ist, da sie innerhalb der Vor­ ratskammer (2) des Kupplungsgehäuses angeordnet ist, die sich im Betrieb mitdreht, nicht mit Strom beaufschlagbar.

Die Magnetspule (22) ist aber im Bereich eines Radius (R) von der Kupplungsachse (23) aus angeordnet, der etwa durch die Mitte der Öffnung (13) verläuft und der auch die Ausbildung des Fortsatzes (20) bestimmt, welcher längs dieses Radius gekrümmt ist. Da die Elektromagnetspule (10) außerhalb des Gehäuses (1) ebenfalls ringförmig auf einem Radius verläuft, der in etwa dem Radius (R) entspricht, liegt die Magnetspule (22) daher in einem Ringbereich, in dem sie axial der Elektromagnetspule (10) und dem Polschuhring (11) gegenüberliegt.

Da der Flachhebel (14) und sein Fortsatz (20) aus einem magne­ tisch leitfähigen Material bestehen, wird daher dann, wenn der Elektromagnet (10) durch Strombeaufschlagung erregt wird, auch die, innerhalb des vom Elektromagneten (10) erzeugten Magnet­ feldes liegende Magnetspule (22) erregt, die bei entsprechender Ausbildung und Anordnung eine Kraft im Gegenuhrzeigersinn auf den Fortsatz (20) und den Flachhebel (14) ausübt. Diese Kraft muß mit der von der Rückzugsfeder (17) ausgeübten Kraft so abgestimmt sein, daß sich bei einer Strombeaufschlagung des Elektromagneten (10) der Flachhebel (14) aus seiner in Fig. 2 gezeigten Lage im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt und dabei die Öffnung (13) vollständig oder nur teilweise freigibt. Ob der Flachhebel (14), der damit als eine Art Schieberteil mit der Öffnung (13) zusammenwirkt, den Querschnitt der Öffnung (13) vollständig oder nur teilweise freigibt, hängt von dem vom Elektromagneten (10) erzeugten Magnetfeld ab, das um so stärker ist, je mehr der Elektromagnet (10) mit Strom beaufschlagt wird. Durch die Beaufschlagung des Elektromagneten (10) läßt sich daher die Öffnungsstellung des Flachhebels (14) und damit der Zufluß von Kupplungsflüssigkeit von der Vorratskammer (2) in die Arbeitskammer (3) bestimmen. Bei geeigneter Abstimmung läßt sich so eine feinfühlige Regelung des Füllungsgrades in der Arbeitskammer und, bei Einsatz der Kupplung als Lüfterkupp­ lung auch eine feinfühlige Anpassung der Lüfterdrehzahl an die jeweiligen Gegebenheiten erzielen. So kann die Erregung des Elektromagneten (10) beispielsweise über Temperatursensoren ausgelöst werden. Auch andere Parameter können natürlich zur Regelung herangezogen werden.

Es ist nicht unbedingt notwendig, daß auch der Flachhebel (14) aus einem magnetisch wirksamen Material besteht. Es muß aber dafür gesorgt werden, daß dann der Fortsatz (20) so ausgelegt ist, daß er auch in seiner zweiten Endlage bei erregter Magnet­ spule (22) nicht symmetrisch in dem Schlitz (21) aufgenommen wird.

Claims (7)

1. Flüssigkeitsreibungskupplung mit mindestens einem den Füllungsgrad einer in einem Kupplungsgehäuse (1) angeordneten Arbeitskammer bestimmenden Ventilglied (14), das eine im Gehäuse angeordnete Öffnung zwischen Arbeitskammer und einer Vorratskammer verschließt oder freigibt und über einen außer­ halb des Gehäuses angeordneten Elektromagneten (10) steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied aus einem quer vor der Öffnung (13) geführten Schieberteil (14) besteht, der mit einem von ihm abragenden Fortsatz (20) aus einem magnetisch leitfähigen Material versehen ist und mit diesem in eine neben der Öffnung (13) angeordnete Magnetspule (22) eintaucht, die vom Elektromagneten (10) erregbar ist.

2. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieberteil als ein schwenkbar ge­ lagerter Flachhebel (14) ausgebildet ist, dem ein dem Schwenk­ radius (R) entsprechend ausgebildeter Fortsatz (20) zugeordnet ist.

3. Flüssigkeitsreibungskupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flachhebel (14) in der Schließstellung durch Federkraft (17) an einem Anschlag (19) gehalten ist.

4. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz (20) als ein flacher abgekröpfter Metallstreifen (20) ausgebildet ist, der in einen Flachschlitz (21) der Magnetspule (22) eintaucht.

5. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Flachhebel (14) in der Vorratskammer (2) für die Kupplungsflüssigkeit an einer zwischen dieser und der Arbeitskammer (3) verlaufenden Trenn­ wand (4) angeordnet ist.

6. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (10) orts­ fest vor der Außenwand der Vorratskammer (2) des Kupplungsge­ häuses (1) als umlaufender Ring angeordnet ist, dessen Radius dem Radius (R) entspricht, auf dem die Magnetspule (22) in der Vorratskammer (2) angeordnet ist.

7. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (10) in eine Ringaus­ nehmung (12) eines mit dem Kupplungsgehäuse (1) drehenden Flansches hereinragt.