DE4335342A1 - Wassergekühlte Flüssigkeitsreibungskupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsreibungskupplung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Derartige Flüssigkeitsreibungskupplungen wurden beispielsweise durch die DE-C 34 45 664 bekannt: Dabei handelt es sich um eine luftge­ kühlte und wasserseitig geregelte Flüssigkeitsreibungskupplung. Der Ventilhebel für die Ölzirkulation in der Flüssigkeitsreibungskupp­ lung wird dabei über einen Stößel, der von einem nicht dargestellten Dehnstoffelement beaufschlagt wird, welches sich im Wasserpumpenge­ häuse befindet, gesteuert. Diese wasserseitige Regelung hat gegen­ über der luftseitigen Regelung mit außen angeordnetem Bimetall den Vorteil, daß sie die eigentliche Regelgröße, nämlich die Kühlmittel­ temperatur, direkt erfaßt, während bei der luftseitigen Regelung die Kühlmitteltemperatur nur mittelbar erfaßt wird. Da diese Flüssigkeitsreibungskupplungen unter bestimmten Bedingungen sehr heiß werden, benötigen sie eine kontrollierte Kühlung, wobei die üb­ liche Luftkühlung zwar einfach, aber nicht immer ausreichend ist.

Man hat daher auch schon eine Wasserkühlung für die Flüssigkeitsrei­ bungskupplung vorgeschlagen, und zwar in der DE-C 37 28 330, bei welcher die Rotorscheibe der Flüssigkeitsreibungskupplung als Hohl­ scheibe ausgebildet ist, die vom Kühlmittel durchströmt wird. Diese Lösung beinhaltet gewisse Probleme bei der Abdichtung der Hohl­ scheibe gegenüber dem Arbeitsraum und der Zuführung des Kühlmittels zu der Hohlscheibe. Darüber hinaus ist auch die Zirkulation des Kühlmittels in der Hohlscheibe nicht strömungsgünstig - daraus erge­ ben sich Überhitzungsprobleme, die zur Dampfblasenbildung führen können.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Flüssigkeits­ reibungskupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, die die Vorteile der wasserseitigen Regelung und der wasserseitigen Kühlung sinnvoll miteinander kombiniert, d. h. eine Flüssigkeitsreibungskupp­ lung schafft, die sowohl über eine möglichst genaue und schnelle Re­ gelung hinsichtlich der Kühlmitteltemperatur verfügt und optimal ge­ kühlt ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Pa­ tentanspruches 1 gelöst - dabei wird die gesamte Flüssigkeitsrei­ bungskupplung in ein stationäres Kühlgehäuse eingesetzt, welches vom Kühlmittel des Motorkühlkreislaufes durchströmt wird. Man erreicht dadurch den verblüffenden Vorteil und Synergieeffekt, daß das Kühl­ mittel des Motors einerseits für die Steuerung der Flüssigkeits­ reibungskupplung, d. h. für die Lüfterdrehzahl, und andererseits für die Kühlung der Flüssigkeitsreibungskupplung herangezogen wird. Durch eine konstruktive Maßnahme, nämlich das stationäre Kühlge­ häuse, werden also zwei Funktionen in vorteilhafter Weise erfüllt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, wobei eine konstruktive Variante für den An- und Abtrieb in Anspruch 3 und 4 angegeben ist: Der über eine Riemen­ scheibe erfolgende Antrieb wird über eine Hohlnabe auf das Kupp­ lungsgehäuse übertragen, welches im stationären Kühlgehäuse rotiert, während der Abtrieb als Welle in der Hohlnabe nach außen geführt ist und den Lüfter antreibt. Vorteilhaft bei dieser Hohlnabenlagerung ist, daß die beiden Lager nicht auf derselben Welle angeordnet sind, weil damit jeweils eine unabhängige Abdichtung des Kühlgehäuses und der Kupplung möglich ist (Abdichtung von Kühlmittel und Abdichtung von Silikonöl). Das Kühlgehäuse kann dabei an geeigneter Stelle am Motorblock oder auch karosserieseitig befestigt werden. Das Dehn­ stoffelement befindet sich direkt im Strömungsbereich des Kühlmit­ tels und erfaßt somit exakt die Kühlmitteltemperatur, wodurch eine proportionale Regelung der Lüfterdrehzahl erreicht wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Variante können An- und Abtrieb auch vertauscht werden, d. h. der Antrieb erfolgt über die Kupplungs­ welle und Antriebsscheibe, während über das Kupplungsgehäuse nach außen abgetrieben wird - dabei können An- und Abtrieb auch auf ent­ gegengesetzten Seiten aus dem Kühlgehäuse herausgeführt werden, so daß dieses zwischen Lüfter und Antrieb (Riemenscheibe) angeordnet und karosserieseitig, z. B. an der Kühlerzarge, befestigt ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 7 ist mit dem Kupplungsgehäuse ein Wasserpumpenrad integriert, wobei sowohl die Kupplung als auch das Wasserpumpenrad in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, so daß dieses einerseits als Kühlgehäuse für die Flüssigkeitsreibungskupplung und andererseits als Wasserpumpenge­ häuse für den Impeller des Wasserpumpenrades fungiert. Diese Lösung hat den Vorteil, daß beide Gehäuse zu einem zusammengefaßt werden, wodurch entsprechende Anschlüsse für das eine Gehäuse eingespart werden können. Eine günstige Beaufschlagung des Dehnstoffelementes zur Regelung der Kupplung ist hierbei ebenfalls gewährleistet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die Flüssigkeitsreibungskupplung im Kühlgehäuse und

Fig. 2 die Flüssigkeitsreibungskupplung mit Wasserpumpen­ rad in einem gemeinsamen Gehäuse.

Fig. 1 zeigt zunächst eine an sich bekannte Flüssigkeitsreibungs­ kupplung mit einem Kupplungsgehäuse 1, in welchem sich drehbar ange­ ordnet eine Rotorscheibe 2 befindet, welche auf einer Welle 3 befe­ stigt ist, die an ihrem äußeren Ende einen Lüfter 4 trägt. Das Kupp­ lungsgehäuse 1 weist eine Vorderseite 7 auf, die sich in einer Hohl­ nabe 8 fortsetzt, in welcher über ein Kugellager 5 die Kupplungs­ welle 3 drehbar gelagert ist. Am äußeren stirnseitigen Ende der Hohlnabe 8 ist eine Riemenscheibe 9 befestigt, die von einem nicht dargestellten Riementrieb vom Motor eines Kraftfahrzeuges angetrie­ ben wird. Das gesamte Kupplungsgehäuse 1 ist nun erfindungsgemäß in einem stationären Kühlgehäuse 10 drehbar gelagert, und zwar über ein weiteres Kugellager 6, welches sich auf dem Außenumfang der Hohlnabe 8 befindet und auf seinem Außenumfang eine Nabe 11 trägt, die mit dem Kühlgehäuse 10 verbunden ist, welches mit seiner Rückseite 14 am Motorblock (schematisch schraffiert dargestellt) befestigt ist. Das Kühlgehäuse 10 weist einen Eintrittsstutzen 12 und einen Austritts­ stutzen 13 auf, über welche das Gehäuse 10 an den Kühlmittelkreis­ lauf des Kraftfahrzeuges angeschlossen ist. Das Kühlmittel wird in bekannter Weise durch eine nicht dargestellte Wasserpumpe umgewälzt, die somit das Kühlmittel auch durch dieses Kühlgehäuse 10 fördert, wodurch die in dem stationären Gehäuse rotierende Kupplung 1 allsei­ tig umspült und somit gekühlt wird. Im Bereich des Kugellagers 6, ist daher eine nicht dargestellte Dichtung vorgesehen, um Austritt von Kühlmittel zu verhindern. Die Flüssigkeitsreibungskupplung ist wie an sich bekannt aufgebaut, d. h. sie weist eine Arbeitskammer 15 auf, in welcher die Rotorscheibe 2 umläuft. Durch eine Trennwand 21 ist eine Vorratskammer 16 abgeteilt, die mit der Arbeitskammer 15 einerseits über eine Ventilöffnung 17 und andererseits über eine Rücklauföffnung 22 in Verbindung steht. An der Trennwand 21 ist ein Ventilhebel 18 befestigt, der die Ventilöffnung 17 kontrolliert und seinerseits über einen Schaltstift 19 von einem außerhalb der Kupp­ lung im Strömungsbereich des Kühlmittels angeordneten Dehnstoffele­ ment 20 betätigt wird. Somit erfolgt die Steuerung der Zirkulation des viskosen Mediums, welches sich in dem Arbeits- bzw. Vorratsraum 15, 16 der Kupplung befindet, in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels. Je nach Füllungsgrad des Arbeitsraumes 15 wird dann die Rotorscheibe 2 mitgenommen und damit der Lüfter 4 angetrieben.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Fig. 2 - dort sind gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszahlen bezeich­ net, d. h. im wesentlichen die Rotorscheibe 2 mit Kupplungswelle 3, der Lüfter 4, die Lager 5 und 6 sowie die Hohlnabe 8 mit Riemen­ scheibe 9. An das Kupplungsgehäuse 26 ist koaxial ein Wasserpumpen­ rad bzw. ein Impeller 27 angesetzt, so daß Kupplungsgehäuse 26 und Impeller 27 gemeinsam von der Riemenscheibe 9 über die Hohlnabe 8 angetrieben werden. Das Kupplungsgehäuse 26 und der Impeller 27 sind dabei in einem gemeinsamen Kühl- und Wasserpumpengehäuse 23 angeord­ net, d. h. über das Lager 6 in der gehäuseseitigen Nabe 11 gelagert. Das Kühlmittel des Motorkühlkreislaufes tritt dabei axial über einen Eintrittsstutzen 24 in das Gehäuse ein und wird vom Impeller 27 zum Austrittsstutzen 25 gefördert, wobei auch das Gehäuse 26 der Kupp­ lung, quasi im Nebenstrom umspült wird. Die Front- bzw. Saugseite des Impellers 27 weist im mittleren achsnahen Bereich eine Öffnung auf, durch die ein Hohlraum bzw. Zuströmkanal 31 zu dem Dehnstoffe­ lement 28 gebildet wird, so daß auch dieses vom Kühlmittel umspült wird und somit dessen Temperatur erfassen kann. Dadurch wird die be­ reits für Fig. 1 beschriebene wasserseitige Regelung der Kupplung erreicht, und zwar auf dieselbe Weise, da die gleichen Teile inner­ halb des Kupplungsgehäuses 26 vorgesehen sind. Das Gehäuse 23 ist im Bereich des Impellers mit seiner Wandung 30 an diesen angepaßt, so daß eine ausreichende Förderung von Kühlmittel gewährleistet ist. Der andere Bereich des Gehäuses 23 ist dagegen an den Umriß des Kupplungsgehäuses 26 angepaßt, wobei ein hinreichender Spalt für die Umströmung mit Kühlmittel vorgesehen ist. Durch diese Integration von Kühlgehäuse und Wasserpumpengehäuse lassen sich je ein Ein­ tritts- und ein Austrittsstutzen und die damit verbundenen Schlauch­ verbindungen einsparen. Das Gehäuse 23 kann an geeigneter Stelle fahrzeugseitig, z. B. am Motorblock 29 (schraffiert angedeutet) oder auch karosserieseitig befestigt werden.

Claims (9)

1. Flüssigkeitsreibungskupplung für den Antrieb eines Lüfters zur Motorkühlung bei Kraftfahrzeugen, bestehend aus Kupplungsge­ häuse und Rotorscheibe mit Kupplungswelle, wobei die Flüssig­ keitsreibungskupplung vom Motor über einen Riementrieb ange­ trieben und wasserseitig geregelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsgehäuse (1) in einem stationären, separaten Kühlgehäuse (10) drehbar gelagert und von einem flüssigen Kühlmittel umströmt ist, welches durch das Kühlgehäuse (10) strömt, und daß der Antrieb (8, 9) und der Abtrieb (3) der Flüssigkeitsreibungskupplung (1, 2) aus dem Kühlgehäuse (10) herausgeführt sind.

2. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Kühlgehäuse (10) fahrzeugseitig (14) befe­ stigt und über einen Eintrittsstutzen (12) und einen Aus­ trittsstutzen (13) an den Kühlmittelkreislauf des Motors ange­ schlossen ist.

3. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Flüssigkeitsreibungskupp­ lung über das Kupplungsgehäuse (1) erfolgt, welches mit dem Riementrieb (9) verbunden ist, und daß der Abtrieb über die Kupplungswelle (3) erfolgt, die den Lüfter (4) trägt.

4. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Kupplungsgehäuse (1) über eine Hohlnabe (8) im Kühlgehäuse (10) und die Kupplungswelle (3) koaxial in der Hohlnabe (8) gelagert ist.

5. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb über die Kupplungswelle (3) und der Abtrieb über das Kupplungsgehäuse (1) erfolgt.

6. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsgehäuse (1) einen Ar­ beitsraum (15) und einen Vorratsraum (16) aufweist, die durch eine Trennwand (21) mit einer Ventilöffnung (17) voneinander abgeteilt sind, wobei die Ventilöffnung (17) über einen Ven­ tilhebel (18) kontrolliert wird, welcher von einem vom Kühl­ mittel umspülten Dehnstoffelement (20) betätigt wird.

7. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Gehäuse (26) der Flüssigkeitsreibungskupplung (2, 3) ein Wasserpumpenrad (27) verbunden und das Kühlgehäuse (23) zusätzlich als Wasserpum­ pengehäuse (30) ausgebildet ist.

8. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Kühl- und Wasserpumpengehäuse (23, 30) einen axial gerichteten Eintrittsstutzen (24) und einen radial ge­ richteten Austrittsstutzen (25) aufweist und fahrzeugseitig (29) befestigt ist.

9. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserpumpenrad (27) im Bereich der Rotationsachse einen Hohlraum (31) aufweist, der als Zuström­ kanal für das Dehnstoffelement (28) ausgebildet ist.