DE4120330A1 - Temperaturempfindliche ventilatorfluessigkeitskupplungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung im Aufbau einer temperaturempfindlichen Ventilatorflüssigkeitskupplungsvorrichtung zum Fördern eines Kühlluftstromes zu einem Motor eines Automobiles, wobei ein Steuern der Strömungsmenge des Kühlwindes eines Motorkühlventilators automatisch durch Erfassen einer Änderung in der Umgebungstemperatur ohne Unterbrechnung in Abhängigkeit vom Betriebszustand erfolgt.

Eine herkömmliche Ventilatorkupplungsvorrichtung dieser Art ist im allgemeinen ausgeführt, wie in den wesentlichen Abschnitten in Fig. 6 gezeigt, wobei beispielsweise eine Abtrennung 25 mit einer Ausflußregulierbohrung 25′ versehen ist, die von einer Ölsammelkammer 26 zu einer Drehmomentübertragungskammer 24 führt und das die Ausflußregulieröffnung 25′ durch das vordere Ende eines Ventilelementes 28 geöffnet oder verschlossen wird, das an einem Verbindungsstab 29 befestigt ist, der zu einem spiralförmigen temperaturempfindlichen Bauteil (nicht dargestellt) führt, das an der Vorderseite der Abdeckung 23 des abgedichteten Behälters angeordnet ist, um in Abhängigkeit von einem Wechsel der Umgebungstemperatur verformt zu werden.

Allgemein ausgedrückt ist in der temperaturempfindlichen Ventilatorflüssigkeitskupplungsvorrichtung mit einem spiralförmigen temperaturempfindlichen Element das temperaturempfindliche Element als langer Streifen in einer Spiralform ausgebildet. Infolgedessen hat das temperaturempfindliche Bauteil sein äußeres Spiralenende an der Abdeckung 23 befestigt, so daß es durch den Motor oder durch das Bewegen des Automobils selbst in Vibration versetzt wird. Diese instabilen Vibrationen werden durch den Verbindungsstab 29 zum Ventilelement 28 übertragen, so daß das sogenannte "Fretting" (Schwingungsreibverschleiß) zwischen dem Ventilelement 28 und der Abtrennung 25 hervorgerufen wird. Dadurch werden die Abdichteigenschaften der Ausflußregulieröffnung 25′ durch das Vorderende des Ventilelementes 28 aufgrund der Stellung und der Ausrichtung der Ausflußregulieröffnung 25′ in der Abtrennung 25 verschlechtert. Gleichzeitig wird die Gleitfläche des Ventilelementes 28 ungleichmäßig abgenutzt.

Aufgrund der Ausbildung der Ausflußregulieröffnung 25′ in der Abtrennung 25 kann die Hebellänge L′ von der Befestigungsposition des Verbindungsstabes 29 zur Ausflußregulieröffnung 25′ keinen großen Wert ergeben und der Gleitwiederstand wird durch die übermäßige Auflagefläche an der Fläche der Abtrennung 25 in der Nähe des vorderen Endes des Ventilelementes 28 vergrößert. Folglich geht eine feine und präzise Steuerfunktion durch die Ausflußregulieröffnung 25′ in Abhängigkeit von einem Wechsel in der Umgebungstemperatur verloren, so daß eine Verschlechterung in der Ansprechempfindlichkeit erreicht wird. Da darüber hinaus die Ausflußregulieröffnung 25′ so auf der Innenseite des äußersten Umfanges der Ölsammelkammer 26 ausgebildet ist, um ein Einwirken zwischen dem Innenumfang der Ölsammelkammer 26 und dem zuvor beschriebenen Ventilelement 28 zu vermeiden, wird das Öl mit vielen Luftblasen von der Ausflußregulieröffnung 25′ zur Drehmomentübertragungskammer 24 gefördert. Infolgedessen wird das Drehmoment in dem mit Luft versehenen Zustand in den Spalt übertragen, so daß seine Übertragung teilweise verloren geht, so daß die Drehzahl des Ventilators instabil ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine temperaturempfindliche Ventilatorflüssigkeitskupplungsvorrichtung zu schaffen, die es erlaubt, die Drehzahl des Ventilators präzise durch Verbessern der Abdichteigenschaften der Ausflußregulieröffnung bei Vorliegen von Vibrationen zu vergrößern oder zu vermindern, um die Ausflußregulieröffnung präzise und gleichmäßig in Abhängigkeit vom Wechsel in der Umgebungstemperatur zu öffnen oder zu schließen, und die auch in der Lage ist, eine weiter stabilisierte Drehzahl des Ventilators durch Fördern von mit Luft durchsetztem Öl zur Drehmomentübertragungskammer zu erhalten, um irreguläre Verluste der Drehmomentübertragung zu verhindern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine temperaturempfindliche Ventilatorflüssigkeitskupplungsvorrichtung, aufweisend einen abgedichteten Behälter, der ein Gehäuse und eine Abdeckung einschließt, wobei der Behälter durch ein Lager auf einer Rotationswelle getragen wird, die eine Antriebsscheibe aufweist, die an ihrem vorderen Ende befestigt ist, und der einen Kühlventilator besitzt, der an seinem Außenumfang angeordnet ist; eine Abtrennung, die das Innere des abgedichteten Behälters in eine Ölsammelkammer und eine Drehmomentübertragungskammer unterteilt, die die Antriebsscheibe umgeben; einen Abstreifer, der an einem Abschnitt des Innenumfanges des abgedichteten Behälters gegenüberliegend dem äußeren Umfang der Antriebsscheibe ausgebildet ist, an dem das Öl während der Rotation gesammelt wird; einen Umlaufdurchgang, der mit dem Abstreifer kommuniziert und von der Drehmomentübertragungskammer zur Ölsammelkammer führt; ein Ventilelement, daß in der Ölsammelkammer zum Öffnen einer Ölflußregulierbohrung befestigt ist, die zur Drehmomentübertragungskammer führt, wenn die Umgebungstemperatur einen bestimmten Wert übersteigt, und zum Schließen dieser Öffnung, wenn der vorgegebene Wert unterschritten wird; und ein spiralförmiges temperaturempfindliches Bauteil, das an der Vorderseite der Abdeckung und in Verbindung mit dem Ventilelement angeordnet ist, und das sich in Anhängigkeit von der Umgebungstemperatur spiralförmig verformt, wobei die wirksame Kontaktfläche des Öls an einem Drehmomentübertragungsspalt, der zwischen sich gegenüberliegenden Wandflächen der Antriebsscheibe und dem abgedichteten Behälter in der Nähe der Außenseite ausgebildet ist, vergrößert oder vermindert wird, um das Drehmoment von der Rotationswelle an der Antriebsseite zum abgedichteten Behälter an der angetriebenen Seite zu steuern, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausflußregulieröffnung durch einen Abschnitt des inneren Umfanges der Abdeckung ausgebildet ist, die die Ölsammelkammer bildet, und daß ein Abdichtabschnitt zum Gleiten in den Umfangsrichtungen zum Öffnen und Schließen der Ausflußregulieröffnung am vorderen Ende des Ventilelementes ausgebildet ist. Weiterhin besteht das Abdichtelement aus einem elastischen Element an seiner Gleitfläche. Das Ventilelement ist erweitert, zu einer Länge, die im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Innenseite der Abdeckung ist, und eine Trägerwand erstreckt sich an der gegenüberliegenden Seite des Abdichtabschnittes, um mit dem inneren Umfang der Abdeckung in lose Berührung zu gelangen. Die Ausflußregulieröffnung ist vertieft oder abgestuft in der Nähe ihrer Mündung, und der Abdichtabschnitt besitzt eine Gleitfläche, die in einer Form ausgebildet ist, die zu der Vertiefung oder dem Absatz korrespondiert. Darüber hinaus ist die Ausflußregulieröffnung in einem Spalt ausgebildet, der sich in Umfangs- oder axialer Richtung der Ölsammelkammer erstreckt.

Durch den Aufbau der Ausflußregulieröffnung, die in der Innenwand der Abdeckung ausgebildet ist, und des Öffnungs- oder Schließaufbaues des Abdichtabschnittes, der an dem Ventilelement getrennt von der Fläche der Abtrennung angeordnet ist, werden die Steuerungen durch die Umfangsverschiebung der Gleitbewegungen des Abdichtabschnittes in der Ausflußregulieröffnung durchgeführt. Dadurch können die Abdichteigenschaften der Ausflußregulieröffnung hervorragend ausgeführt werden, insbesondere wenn Vibrationen durch die Stellung und Ausrichtung der Ausflußregulieröffnung und der Konstruktion vorliegen, in der die Hebellänge vom Befestigungspunkt der Verbindungsstange zur Ausflußregulieröffnung vergrößert werden kann. Die Lebensdauer, die andererseits durch den Schwingungsreibverschleiß zwischen dem Ventilelement und der Abtrennung hervorgerufen werden kann, kann verhindert werden, um die Öffnungs- oder Verschließbetätigung präzise und stabil in Abhängigkeit von einem Wechsel der Umgebungstemperatur zu sichern, so daß die Drehzahl des Ventilators vermindert oder vergrößert werden kann, um die Steuerfunktion immer in feiner Weise, präzise und wiederholbar auszuführen. Dank der Ausflußregulieröffnung, die im äußersten Umfang der Ölsammelkammer angeordnet ist, ist das schwer mit Luft duchsetzte Öl in der Ausflußregulieröffnung präsent durch die Zentrifugalkraft, die darauf ausgeübt wird, so daß es zur Drehmomentübertragungskammer gefördert werden kann. Dadurch wird die Übertragung des Drehmomentes nicht unnormal in dem Drehmomentübertragungsspalt schwanken, so daß die sogenannte "Hunting"-(Schlupf) Erscheinung eliminiert werden kann, um die Durchflußmengensteuerfunktion präziser und stabiler zu verbessern.

Anhand von Ausführungsbeispielen soll die vorliegende Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen in den zugehörigen Zeichnungen die

Fig. 1: einen teilweisen Längsschnitt der temperaturempfindlichen Ventilatorflüssigkeitskupplungsvorrichtung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 2a einen vergrößerten Abschnitt, die den wesentlichen Bereich der Ausführung gemäß Fig. 1 in der Nähe der Ausflußregulieröffnung zeigt;

Fig. 2b einen Schnitt entlang der Linie II/II gemäß Fig. 2a;

Fig. 3 und Fig. 4a-4d ähnliche Ansichten der Fig. 2a, die jedoch entsprechend andere Ausführungsformen zeigen;

Fig. 5 einen vergrößerten Schnitt, der den wesentlichen Bereich von Fig. 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 6 einen vergrößerten Schnitt, der einen Bereich in der Nähe der Ausflußregulieröffnung gemäß dem Stand der Technik zeigt.

In den Fig. 1 bis 5 bezeichnet 1 eine Rotationswelle, die als Antriebsseite wirkt. Diese Rotationswelle 1 weist eine Antriebsscheibe 7 auf, die an deren Führungsende befestigt ist, und die mittels eines Lagers einen abgedichteten Behälter trägt, der einen Kühlventilator (nicht dargestellt) an seinem Außenumfang aufweist und der aus einem Gehäuse 2 und einer Abdeckung 3 besteht. Bezugszeichen 5 bezeichnet eine scheibenförmige Abtrennung, die das Innere des abgedichteten Behälters in eine Ölsammelkammer 6 und eine Drehmomentübertragungskammer 4 zum Darinaufnehmen der zuvor genannten Antriebsscheibe aufweist. Darüber hinaus ist diese Antriebsscheibe 7 in der Drehmomentübertragungskammer 4 angeordnet und bildet einen schmalen Spalt für die Drehmomentübertragung von der Wand, die dieser gegenüberliegt. Bezugszeichen 8 bezeichnet ein Ventilelement, das an der Seite der Ölsammelkammer 6 angeordnet ist. Dieses Ventilelement 8 ist mit seinem einen Ende an einem Verbindungsstab 9 befestigt und dessen anderes Vorderende ist bei 8′ abgebogen, um einen Abdichtabschnitt zu bilden. Die abgebogene Wand 8′ ist ausgebildet, umfangsseitig zu gleiten, um eine Ölflußregulieröffnung 14 zu öffnen oder zu schließen, die so in der Umfangswand der zuvor genannten Abdeckung 3 ausgebildet ist, daß sie zur erwähnten Drehmomentübertragungskammer führt. Ein spiralförmiges temperaturempfindliches Bauteil 10 ist an der Vorderseite der Abdeckung 3 angeordnet und deren zentraler Abschnitt ist bei 11 an dem Verbindungsstab 9 befestigt. Die abgebogene Wand 8′ ist von der spiralförmigen Verformung des temperaturempfindlichen Bauteils 10 entsprechend einer Änderung in der Umgebungstemperatur abhängig, um die Ausflußregulieröffnung 14 zu öffnen oder zu schließen. Infolgedessen kann die Hebellänge L vom Befestigungspunkt des Verbindungsstabes 9 zur Ausflußregulieröffnung 14 im äußersten Umfang verlängert werden, wie in Fig. 5 gezeigt, so daß das Ventilelement 8 an seinem Vorderende in hohem Maße verschoben werden kann, um eine feine und präzise Öffnungs- oder Schließfunktion gerade durch die geringe Dehnung des Verbindungsstabes 9 zu erreichen. Bezugszeichen 12 bezeichnet einen Abstreifer, der in einem Bereich des inneren Umfanges des abgedichteten Behälters gegenüberliegend dem äußeren Umfang der Antriebsscheibe 7 angeordnet ist, an dem das Öl durch die Zentrifugalkraft der Rotationen gesammelt wird. Dabei ist ein Umlaufdurchgang 13 ausgebildet, um mit einem Einlaß, der in Drehrichtung stromauf des Abstreifers angeordnet ist, zu kommunizieren und von der Drehmomentübertragungskammer zur Ölsammelkammer 6 zu führen, um eine Pumpfunktion auszuführen. Bezugszeichen 15 bezeichnet einen Kühlventilator, der an der Außenvorderfläche der Abdeckung 3 angeordnet ist. Die durchgehenden Pfeile zeigen die Gleitrichtungen des Ventilelementes 8 an, wenn diese Öffnungs- oder Schließbetätigungen ausführen.

Wie in Fig. 3 der vorliegenden Erfindung gezeigt, kann ein elastisches Element 16 aus Polytetrafluorethylen (PTFE) zur Gleitfläche der abgebogenen Wand 8′ des Ventilelementes 8 angebracht werden, um die Gleitbewegungen zu ebnen und die Abdichteigenschaften zu verbessern. Wie in Fig. 4a gezeigt, kann das Ventilelement 8 ausgedehnt werden, um eine Länge zu erreichen, die im wesentlichen gleich dem Durchmesser des Innenraumes der Abdeckung 3 entspricht und eine Trägerwand 8′′ aufweisend, die sich integral an der gegenüberliegenden Seite der abgebogenen Wand 8′ erstreckt, so daß es am Vorderende in losen Kontakt mit dem inneren Umfang der Abdeckung 3 kommen kann. Dann können die Gleitbewegungen gerade bei Vorliegen von Vibrationen stabilisiert werden. Wenn eine oder mehrere Ausflußregulieröffnungen, falls notwendig, ausgebildet sind und durch die Trägerwand 8′′ geöffnet oder verschlossen werden, dann wird gleichzeitig die Ansprechempfindlichkeit weiter verbessert.

In der vorangegangenen Ausführung ist der Abdichtabschnitt beispielhaft durch die abgebogene Wand 8′ ausgeführt. Wie in Fig. 4b gezeigt, kann aber das Abdichtelement 8′′′ am Vorderende des Ventilelementes 8 befestigt sein. Der Vibrationswiderstand kann weiter verbessert werden, wenn die Umfangswand in der Abdeckung 3 in der Nähe der Öffnung bei 17 (wie in Fig. 4c gezeigt) vertieft oder bei 18 (wie in Fig. 4d gezeigt), abgeschrägt sein, um axiale Vibrationen des Ventilelementes 8 aufzunehmen, und wenn der Abdichtabschnitt eine eigene Gleitfläche aufweist, die in eine Form gebracht ist, die zu der Vertiefung oder der Abschrägung korrespondiert.

In der bis hierher beschriebenen erfindungsgemäßen temperaturempfindlichen Ventilatorflüssigkeitskupplungsvorrichtung werden dank der Anordnung der Ausflußregulieröffnung 14, die in der Innenwand der Abdeckung 3 angeordnet ist, und dank des Öffnungs- oder Schließaufbaues des Abdichtabschnittes, der aus der abgebogenen Wand 8′ und dem Abdichtelement 8′′ besteht und am Ventilelement 8 beabstandet von der Fläche der Abtrennung 5 ausgebildet ist, die Steuerungen durch die umfangsseitige Verschiebung der Gleitverschiebungen des Abdichtabschnittes in der Ausflußregulieröffnung 14 ausgeführt.

Die Abdichteigenschaften der Ausflußregulieröffnung können dadurch hervorragend gerade bei Vorliegen von Vibrationen durch die Stellung und Ausrichtung der Ausflußregulieröffnung 14 und der Anordnung ausgeführt werden, in der die Hebellänge vom Befestigungsabschnitt des Verbindungsstabes 9 zur Ausflußregulieröffnung 14 vergrößert werden kann. Der Verschleiß, der andererseits durch das sogenannte "Fretting" (Schwingungsreibverschleiß) zwischen dem Ventilelement 8 und der Abtrennung 8 hervorgerufen werden kann, kann verhindert werden, um diese Abdichteigenschaften zu verbessern, so daß das vordere Ende des Ventilelementes 8 in hohem Maße eben mit einer geringen Dehnung des Verbindungsstabes 9 verschoben wird, um die Öffnungs- oder Schließbetätigung der Ausflußregulieröffnung 14 präzise und stabil in Abhängigkeit von einem Wechsel der Umgebungstemperatur zu sichern, so daß die Drehzahl des Ventilators vergrößert oder vermindert werden kann, um die Steuerfunktion immer in feiner Weise prazise und wiederholbar auszuführen. Durch die Ausflußregulieröffnung 14, die im äußersten Umfang der Ölsammelkammer 6 mit geringer Luftbeimischung ausgebildet ist, können unregelmäßige Schwankungen der Drehmomentübertragung durch den Drehmomentübertragungsspalt durch den Ölausfluß zur Drehmomentübertragungskammer 4 vermindert werden, um die Drehzahl des Ventilators dabei besser zu stabilisieren und die Durchlußmengensteuerung präzise und stabil auszuführen. Falls gewünscht, können die Abdichteigenschaften durch ein weiteres elastisches Element 16 an der Gleitfläche des Abdichtabschnittes oder der Trägerwand 8′′ verbessert werden, die sich zur gegenüberliegenden Seite des Abdichtabschnittes erstreckt, und die Gleitbewegungen können in einem stabileren Zustand ausgeführt sein.

Claims (8)

1. Temperaturempfindliche Ventilatorflüssigkeitskupplungsvorrichtung, aufweisend einen abgedichteten Behälter, der ein Gehäuse (2) und eine Abdeckung (3) einschließt, wobei der Behälter durch ein Lager auf einer Rotationswelle (1) getragen wird, die eine Antriebsscheibe (7) aufweist, die an ihrem vorderen Ende befestigt ist, und der einen Kühlventilator (16) besitzt, der an seinem Außenumfang angeordnet ist; eine Abtrennung (5), die das Innere des abgedichteten Behälters in eine Ölsammelkammer (6) und eine Drehmomentübertragungskammer (4) unterteilt, die die Antriebsscheibe (7) umgeben; einen Abstreifer (12), der an einem Abschnitt des Innenumfanges des abgedichteten Behälters gegenüberliegend dem äußeren Umfang der Antriebsscheibe (7) ausgebildet ist, an dem das Öl während der Rotation gesammelt wird; einen Umlaufdurchgang (13), der mit dem Abstreifer (12) kommuniziert und von der Drehmomentübertragungskammer (4) zur Ölsammelkammer (6) führt; ein Ventilelement (8), das in der Ölsammelkammer (6) befestigt ist, zum Öffnen einer Ölflußregulierbohrung (5′), die zur Drehmomentübertragungskammer (4) führt, wenn die Umgebungstemperatur einen bestimmten Wert übersteigt, und zum Schließen dieser Öffnung, wenn der vorgegebene Wert unterschritten wird; und ein spiralförmiges temperaturempfindliches Bauteil (10), daß an der Vorderseite der Abdeckung (3) und in Verbindung mit dem Ventilelement (8) angeordnet ist, und das sich in Anhängigkeit von der Umgebungstemperatur spiralförmig verformt, wobei die wirksame Kontaktfläche des Öls an einem Drehmomentübertragungsspalt, der zwischen sich gegenüberliegenden Wandflächen der Antriebsscheibe (7) und dem abgedichteten Behälter in der Nähe der Außenseite ausgebildet ist, vergrößert oder vermindert wird, um das Drehmoment von der Rotationswelle (1) an der Antriebsseite zum abgedichteten Behälter an der angetriebenen Seite zu steuern, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausflußregulieröffnung (14) durch einen Abschnitt des Innenumfanges der Abdeckung (3), die die Ölsammelkammer (6) bildet, hindurch verläuft, und daß ein Abdichtabschnitt zum Gleiten in den Umfangsrichtungen, um die Ausflußregulieröffnung (14) zu öffnen und zu schließen, am vorderen Ende des Ventilelementes (8) ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdichtabschnitt aus einer abgebogenen Wand (8′) besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdichtabschnitt aus einem Abdichtmaterial besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein elastisches Element (16) an einer Gleitfläche des Abdichtabschnittes angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (8) zu einer Länge ausgedehnt ist, die im wesentlichen gleich dem Durchmesser des Innenraumes der Abdeckung (3) entspricht und an der dem Abdichtabschnitt gegenüberliegenden Seite eine Trägerwand aufweist, die sich integral zu lockerem Kontakt mit dem Innenumfang der Abdeckung (3) erstreckt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausflußregulieröffnung (14) in der Nähe ihrer Mündung vertieft ist, und daß der Abdichtabschnitt an seiner Gleitfläche zu einer Form ausgebildet ist, die zu der Vertiefung korrespondiert.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausflußregulieröffnung (14) in der Nähe ihrer Mündung abgeschrägt ist, und daß der Abdichtabschnitt an seiner Gleitfläche zu einer Form ausgebildet ist, die zu der Abschrägung korrespondiert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausflußregulieröffnung (14) als ein Umfangs- oder Längsschlitz in der Ölsammelkammer (6) ausgebildet ist.