DE4136377C2 - Kupplungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung für ein Gebläse, die die Rotation eines Gebläses zur Kühlung eines Fahrzeugsmotors in Abstimmung mit der Umgebungstemperatur zur Vorrichtung steuert, so daß der Motor durch den kontrollierten Kühlluftstrom des Gebläses gekühlt wird.

Eine nach dem Stand der Technik bekannte übliche Gebläsekupplungsvorrichtung der oben angegebenen Art weist ein geschlossenes Gehäuse auf, welches im Inneren in zwei Kammern geteilt ist: nämlich in eine Drehmomentübertragungskammer und einer Ölsammelkammer. Ein so benannter Pumpmechanismus wird dabei durch einen Abstreifer gestaltet, welcher auf der inneren Umfangsfläche der Drehmomentübertragungskammer angebracht ist, wo Öl während der Rotation gespeichert wird und einen kreisförmigen Durchgang, welcher um das Stauglied herum innerhalb der Drehmomentübertragungskammer zu der Ölsammelkammer führt, ausgebildet. Eine strömungsregulierende Öffnung, welche von der Ölsammelkammer zu der Drehmomentenübertragungskammer führt, wird geöffnet und geschlossen durch ein Ventilglied, welches innerhalb der Ölsammelkammer angebracht ist, und durch einen Temperaturkühler (angeordnet auf der Stirnseite des geschlossenen Gehäuses) zum Erfassen der Außen- oder Umgebungstemperatur des geschlossenen Gehäuses gesteuert wird. Aufgrund dessen wird der effektive Kontaktbereich des Öls in einen Drehmomentübertragungsspalt, in der sich eine angetriebene Scheibe befindet, reguliert, um die Übertragung des Momentes zu dem geschlossenen Gehäuse (auf der Abtriebsseite) zu steuern.

Bei der vorbeschriebenen Ausführungsform Gebläsekupplungsvorrichtung, öffnet die strömungsregulierende Öffnung bei stehendem Motor aufgrund der höheren Umgebungstemperatur, oder sie öffnet, wenn die strömungsregulierende Öffnung in das Öl im Inneren der Ölsammelkammer während des Motorstops eintaucht, so daß die Ölmenge im Inneren der Drehmomentübertragungskammer ansteigt aufgrund des natürlichen Flußgefälles des Öls durch die strömungsregulierende Öffnung in die Drehmomentübertragungskammer.

Folglich zeigt sich bei dem herkömmlichen Pumpmechanismus eine sogenannte begleitende Rotation- auf der Gebläseseite nach Starten des Motors. Diese Begleiterscheinung wird anhand der charakteristischen Kurve B in der Fig. 7 dargestellt. Die "begleitende Rotation" hat einen schlechten Einfluß auf den Motor, da sie eine Überkühlung des Motors hervorruft, wobei dies besonders im Winter oder in kühleren Jahreszeiten der Fall ist, was das Aufwärmen behindert und zudem noch ein großes Gebläsegeräusch hervorruft.

Aus der US 4,606,445 sowie der DE 37 39 564 C2 sind derartige Kupplungsvorrichtungen bekannt. Diese weisen jeweils ein temperaturabhängig verformbares Ventilelement auf, welches eine Durchgangsbohrung in einer die Ölsammelkammer und die Drehmoment­ übertragungskammer trennenden Trennplatte öffnet und verschließt. Eine ausreichende und schnelle Regulierung der Ölmenge ist damit nicht möglich, so daß die oben be­ schriebenen Nachteile auftreten.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine Gebläsekupplungsvorrichtung derart weiterzubilden, daß das zurückgehaltene Öl in einer Drehmomentübertragungskammer einen schnellen Zufluß in eine Ölsammelkammer gewährleistet, unmittelbar nachdem der Motor gestartet wurde, um ein begleitendes Rotieren nach dem Motorstart zu verhindern, und um die Gefahr auszuschalten, daß der Motor im Winter oder in der kühlen Jahreszeit überkühlt wird, wenn weiterhin die Erwärmung gefördert und das Gebläsegeräusch reduziert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß durch eine Kupplungsvornehmung gemäß dem Hauptanspruch gelöst.

Das temperaturabhängige Ventilelement ist auf der einen Seite an der Innenwandoberfläche der Ölsammelkammer befestigt, wobei die Austrittsöffnung geschlossen oder geöffnet wird durch das freie Ende des temperaturabhängigen Ventilelementes, welches sich entweder radial oder umfangsmäßig verschiebt.

Der Hilfsabstreifer ist im wesentlichen ein L- oder U-förmig ausgestaltetes Teil, wobei ein Segmentschenkel in den Drehmomentenübertragungsspalt eingeschoben ist.

Die Vorliegende Erfindung ermöglicht den Hilfspumpmechanismus, bei dem die Auslaßöffnung des kreisförmigen Hilfsdurchgangs geöffnet oder geschlossen wird durch das temperaturabhängige Ventilelement, in Abhängigkeit von der Innentemperatur des geschlossenen Gehäuses sowie der Öltemperatur, der Abdecktemperatur oder der inneren Lufttemperatur. Daher wird die Auslaßöffnung der Kreislaufbahn offengehalten solange die Öltemperatur niedrig ist.

Unmittelbar nach dem Starten des Motors, wird das in der Drehmomentübertragungskammer zurückgehaltene Öl veranlaßt, schnell in die Ölgefäßkammer durch die Unterpumpfunktion zu strömen, welche durch das Unterstauglied hervorgerufen wird neben der normalen Pumpfunktion, die auf dem üblichen Abstreifer basiert. Deshalb wird eine begleitende Rotation auf der Gebläseseite unmittelbar nach dem Starten des Motors verhindert, weiterhin wird die Gefahr der Motorüberkühlung im Winter oder in anderen kühlen Jahreszeit ausgeschaltet, wobei der Aufwärmvorgang gesteigert wird, und das Gebläsegeräusch wesentlich reduziert wird.

Die vorbeschriebene Wirkung kann dadurch erreicht werden, daß der Hilfsabstreifer ausgestaltet wird, wie es in den Zeichnungen dargestellt ist. Dabei zeigt

Fig. 1 eine vertikale Ansicht, die eine Darstellung einer Gebläsekupplungsvorrichtung zeigt,

Fig. 2 eine Teilansicht gemäß der Schnittlinie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 und 4 vertikale Seitenansichten, welche andere Darstellungen der Gebläsekupplungsvorrichtung zeigen,

Fig. 5 und 6 perspektivische Darstellungen, welche die Verkörperungen eines Hilfsabstreifer zeigen, welche einen Teil eines zweiten Hilfspumpmechanismus bildet,

Fig. 7 ein Diagramm, welches die charakteristische Kurve der vorliegenden Erfindung zeigt.

In den Fig. 1 bis 6 weist eine rotierende Welle 1 (an der angetriebenen Seite) eine angetriebene Scheibe 7 auf, welche befestigt ist auf dem abgewandten Ende der rotierenden Welle 1. Die rotierende Welle 1 trägt ein geschlossenes Gehäuse durch Stützungen, wobei das geschlossene Gehäuse eine Abdeckung 3 und eine Verkleidung 2 aufweist, welche ein Kühlgebläse (nicht dargestellt) aufweist, und auf dessen Umfang angeordnet ist. Eine scheibenartige Trennwand 5, bei der eine strömungsregulierende Öffnung 14 ausgebildet ist, teilt den Innenraum des geschlossenen Gehäuses in zwei Kammern, einem Ölsammelkammer 6 und eine Drehmomentübertragungskammer 4, in der die angetriebene Scheibe 7 angeordnet ist. Die angetriebene Scheibe 7 ist in der Drehmomentenübertragungskammer 4 angeordnet, wobei sie sich von der Innenwandoberfläche der Drehmomentenübertragungskammer bis zu einem verengten Zwischenraum (zur Drehmomentenübertragung) zwischen diesen erstreckt.

Mit dem Bezugszeichen 8 ist ein hebelförmiges Ventilglied bezeichnet, welches aus einem federnden Material hergestellt ist, und welches in der Ölsammelkammer 6 angebracht ist. Ein Ende des Ventilgliedes 8 ist an der Trennwand 5 (dargestellt in Fig. 1 und 4) genietet oder befestigt an einer Unterstützungswelle 9′ eines spiralförmigen Temperaturfühlers 10, der aus einem Bimetall besteht, angebracht auf der Stirnseite der Abdeckung (dargestellt in Fig. 3). Wenn sich die Umgebungsaußentemperatur des geschlossenen Gehäuses ändert, verformt sich das Ventilglied 8 oder es verschiebt sich axial (gezeigt in der Fig. 1 und 4) oder es verschiebt sich in Umfangsrichtung (dargestellt in Fig. 3) durch einen Verbindungsstab 9 des Temperaturfühlers 10 (dargestellt in Fig. 1 und 4) oder durch Mittel der vorbeschriebenen unterstützenden Welle 9′ (dargestellt in Fig. 3), so daß das andere Ende des Ventilgliedes 8, die strömungsregulierende Öffnung 14 zur Drehmomentübertragungskammer 4 oder eine strömungsregulierenden Öffnung (welche nicht dargestellt ist), die in der Abdeckung 3 angeformt ist, schließt oder öffnet. Wie dargestellt, wird der plattenartig geformte Temperaturfühler 10 getragen an seinen beiden Enden durch den Befestigungspunkt 11, die auf der Stirnseite der Abdeckung 3 angebracht sind und in Kontakt mit dem Verbindungsstab 9 gehalten, wobei der spiralförmige Temperaturfühler 10 mit seinem äußeren Ende an der Abdeckung 3 befestigt ist.

Ein Abstreifer 12, welcher auf der inneren Umfangsoberfläche des geschlossenen Gehäuses angeordnet ist, dient dazu, Öl zu sammeln. Das durch das Stauglied 12 angesammelte Öl fließt durch einen kreisförmigen Durchgang 13, welcher von der Drehmomentübertragungskammer 4 zu der Ölsammelkammer 6 führt, wobei dies als übliche Pumpfunktion oder Pumpmechanismus bezeichnet wird. Ein Hilfsabstreifer 15 ist an der inneren Umfangsoberfläche (entlang der sich der Umfang der angetriebenen Scheibe 7 bewegt) des geschlossenen Gehäuses angeordnet, wo Öl gesammelt wird infolge der Zentrifugalkraft während der Rotation. Das Öl wird aufgenommen durch den Hilfsabstreifer 15, und fließt dann durch einen Hilfsdurchgang 16 (dessen Einlaßöffnung geöffnet wird um einen bestimmten Punkt unmittelbar vor dem Hilfsabstreifer, gesehen in der Drehrichtung) der von der Drehmomentübertragungskammer 4 zu der Ölsammelkammer 6 verläuft, die als eine Hilfspumpfunktion oder -mechanismus bezeichnet wird.

In der vorliegenden Erfindung, wird ein temperaturabhängiges Ventilelement 17, das als Bimetall, entweder aus einer Memory-Legierung oder einem Memory-Kunststoff hergestellt ist, an der Auslaßöffnung (auf der Seite der Ölgefäßkammer 6) der Unterkreislaufbahn 16 angeordnet, um die Auslaßöffnung in Abstimmung mit der inneren Temperatur des geschlossenen Gehäuses zu öffnen oder zu schließen. Wenn die Öltemperatur niedrig ist bei Motorstillstand, ist die Auslaßöffnung des kreisförmigen Hilfsdurchgangs 16 in der Offenstellung. Nachdem die Maschine gestartet worden ist, wird die Auslaßöffnung zunehmend geschlossen, wobei die Öltemperatur ansteigt, bedingt allein durch die normal Pumpfunktion. Der Nebenabstreifer 15 ist im wesentlichen als L- oder U-förmiges Teil ausgebildet, wobei es ein oder zwei Schenkelsegmente 15′ besitzt. Das eine Schenkelsegment 15′ wird in den Drehmomentübertragungsspalt eingesetzt, so daß das Öl gänzlich durch den Hilfsdurchgang 16 in die Ölsammelkammer 6 (durch Mittel des Hilfspumpmechanismus) gepumpt wird. Die charakteristische Kurve A der Fig. 7 veranschaulicht die vorliegende Erfindung.

Wenn die Öltemperatur niedrig ist, der Hilfspumpmechanismus, der auf dem Schenkelsegment 15′ (eingefügt in den Drehmomentenübertragungsspalt) des Unterstaugliedes 15 basiert, mit dem temperaturabhängigen Ventilelement 17 festgehalten, welches den Hilfsdurchgang 16 in der offenen Stellung hält, verursacht in Verbindung mit der normalen Pumpfunktion, wobei das Öl in der Drehmomentenübertragungskammer 4 unmittelbar nach dem Starten des Motors verbleibt, um schnell in die Ölsammelkammer 6 zu fließen. Wenn die Öltemperatur ansteigt wegen der nachfolgenden Rotation, wird die Auslaßöffnung zunehmend geschlossen und schließlich und letztendlich übernimmt der Normalpumpmechanismus die Kontrolle.

Das temperaturabhängige Ventilelement 17 ist an einem Ende an der Abdeckung 3 in der Nachbarschaft mit der Auslaßöffnung des Hilfsdurchganges 16 befestigt, so daß das andere Ende sich radial zum Öffnen oder Schließen der Auslaßöffnung verschiebt, dargestellt in Fig. 1 und 3, oder es ist an einem der Enden festgenietet an der Trennwand 5, so daß sich das andere Ende axial zum Öffnen und Schließen der Auslaßöffnung verschiebt (dargestellt in Fig. 4). Mit Bezugszeichen 18 ist eine radial Verlaufende Rippe bezeichnet, die am Umfang der Abdeckung 3 angebracht ist. Die Pfeile in den Zeichnungen geben die Einstell- oder Bewegrichtung des Ventilgliedes 8 und des temperaturabhängigen Ventilelementes 17 und die Fließrichtung des Öls an.

Wie oben beschrieben schließt die Gebläsekupplungsvorrichtung gemäß der Erfindung den Hilfspumpmechanismus ein, der sich zusammengesetzt aus dem Hilfsabstreifer 15, dem kreisförmigen Hilfsdurchgang 16 und dem temperaturabhängigen Ventilelement 17 (welches zum Schließen der Auslaßöffnung angebracht ist).

Unmittelbar nach dem Motorstart, wird das in der Drehmomentübertragungskammer zurückgehaltene Öl, (wegen des natürlichen Fließverhaltens während der Motorstop-Phase) veranlaßt, schnell durch den Durchgang 13 und den Hilfsdurchgang 16 in die Ölsammelkammer 6 mittels des normalen Pumpmechanismus und des Hilfspumpmechanismus zu fließen, wobei "eine begleitende Rotation" auf der Lüfterseite unmittelbar nach Starten des Motors und eine Gefahr ausgeschaltet wird, daß die Maschine oder der Motor überkühlt werden kann im Winter oder anderen kalten Jahreszeiten durch stetiges Anwärmen und das Reduzieren des Gebläsegeräusches.

Claims (4)

1. Kupplungsvorrichtung, aufweisend

• - ein geschlossenes Gehäuse, das über ein Lager durch eine Rotationswelle (1) mit einer Antriebsscheibe (7) getragen wird, die an ihrem einen Ende befestigt ist und das aus einer Abdeckung (3) und einer Gehäuseummantelung (2) besteht;
• - eine Trennwand (5) im Innern des Gehäuses, die eine Ölsammelkammer (6) und eine Drehmomentübertragungskammer (4) begrenzt, in der die Antriebsscheibe (7) angeordnet ist;
• - einen Abstreifer (12), der den Raum zwischen der Innenumfangswand der Drehmomentübertragungskammer (4) des Gehäuses und der Außenumfangswand der Antriebsscheibe (7) vollständig einnimmt, wo sich Öl während der Rotation ansammelt;
• - einen Umlaufdurchgang (13), der um den Abstreifer (12) innerhalb der Drehmomentübertragungskammer (4) zur Ölsammelkammer (6) führt;
• - ein Ventilglied (8), das im Innern der Ölsammelkammer (6) zum Öffnen und Schließen einer strömungsregulierenden Öffnung (14) vorgesehen ist, die zur Drehmomentübertragungskammer (4) führt;
• - ein Temperaturfühlerelement (10) an der Abdeckung (3), das sich in Abhängigkeit von der Außentemperatur des Gehäuses verformt, um das Ventilglied (8) zu aktivieren, wobei die Übertragung des Drehmoments und der Rotationswelle (1) zum Gehäuse entsprechend dem Kontaktbereich des Öls in einem Drehmomentübertragungsspalt gesteuert wird, der zwischen der Antriebsscheibe (7) und einer Innenwandfläche des Gehäuses variiert; gekennzeichnet durch
• - einen zusätzlichen, mit einem L- oder U-förmig ausgebildeten Schenkelsegment (15′) versehenen Hilfabstreifer (15), der an der Innenumtangsfläche der Drehmomentübertragungskammer (4) des Gehäuses angeordnet ist und der zumindest den Raum zwischen der Innenumfangswand der Drehmomentübertragungskammer (4) des Gehäuses und der Außenumfangswand der Antriebsscheibe (7) vollständig einnimmt,
• - einen Hilfsumlaufdurchgang (16) in der Abdeckung (3) des Gehäuses, der um den Hilfsabstreifer (15) im Innern der Drehmomentübertragungskammer (4) zu einer Auslaßöffnung in der Ölsammelkammer (6) führt, und dessen Auslaßöffnung von einem an der Innenumfangsfläche der Ölsammelkammer (6) anlegbaren temperaturabhängigen Ventilelement (17) in Abhängigkeit von der Innentemperatur des Gehäuses zu öffnen und zu schließen ist.

2. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende des temperaturabhängigen Ventilelementes (17) an der Innenwandoberfläche der Ölsammelkammer (6) befestigt ist, und das andere Ende die Auslaßöffnung schließt und öffnet, so wie es sich verschiebt.

3. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende des temperaturabhängigen Ventilelementes (17) sich radial zum geschlosse­ nen Gehäuse verschiebt.

4. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende des temperaturabhängigen Ventilelementes (17) sich umfangsmäßig zum geschlossenen Gehäuse verschiebt.