DE4440868A1 - Temperatursensitive Ventilatorflüssigkeitsreibungskupplung - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft eine temperatursensitive Ventilatorflüssigkeitsreibungskupplung, die die Drehzahl eines Ventilators zur Kühlung eines Automotors steuert, um zu ermöglichen, daß die Zuführung von Kühlluft zum Motor in Abhängigkeit seines Betriebszustandes gesteuert wird.

Eine bekannte Ventilatorkupplung des Typs, auf den sich die Erfindung bezieht, ist so ausgestaltet, wie beispielsweise in Fig. 35 der zugehörigen Zeichnungen gezeigt. Sie besitzt eine an einer Rotationswelle angebrachte Antriebsscheibe 27 mit einem dicken Abschnitt 27-1 entlang ihrer Außenkante und ist in eine Drehmomentübertragungskammer 24 in einer solchen Weise eingeschlossen, daß ein Drehmomentübertragungsspalt zwischen der Scheibe 27 und der Innenwandfläche eines geschlossenen Gehäuses, das die Drehmomentübertragungskammer 24 festlegt, gebildet werden kann. Eine Trennplatte 25 unterteilt das Innere des geschlossenen Gehäuses in eine Drehmomentübertragungskammer 24 und eine Ölsammelkammer 26.

Der dicke Bereich 27-1 der Antriebsscheibe ist vorgesehen, eine verbesserte Leistung zur Drehmomentübertragung und eine von einem nicht dargestellten Abstreifer ausgehende verbesserte Pumpwirkung zu erzeugen. Das Öl in der Drehmomentübertragungskammer 24 verursacht daher die "begleitende Rotation" des Ventilators, wie durch die Kurve β in den Fig. 31 oder 32 dargestellt, wenn der Motor von seiner Ruheposition wieder gestartet wird oder wenn der Motor plötzlich von seinem niedrigen zu seinem hohen Ausgangsbetrieb während der Fahrt des Fahrzeuges beschleunigt wird. Die "begleitende Rotation" des Ventilators führt zu einer deutlichen Erhöhung seiner Drehzahl, die einen unnormal großen Lärm erzeugt und auch das Aufwärmen des Motors in der kalten Jahreszeit verhindert.

Die Ölmenge in der Drehmomentübertragungskammer ist gleich der Ölmenge, die aus der Ölsammelkammer zur Drehmomentübertragungskammer durch eine in der Trennplatte angebrachte Ausflußsteuerbohrung abzüglich der Ölmenge gefördert wird, die aus der Drehmomentübertragungskammer vom Abstreifer angesammelt wird. Dadurch rotiert der Ventilator ohne Absenken seiner Drehzahl für einige Zeit, nachdem die Ausflußsteuerbohrung geschlossen wird infolge des Abfallens der Umgebungstemperatur weiter, so daß die Zuführung von Öl aus der Ölsammelkammer zur Drehmomentübertragungskammer ungleichmäßig verläuft. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß der Abstreifer eine so geringe Ölsammelleistung aus der Drehmomentübertragungskammer aufweist, daß eine Zeitverzögerung entsteht, bevor die Ölmenge in der Drehmomentübertragungskammer derart reduziert wird, daß die Drehmomentübertragung ungleichmäßig wird.

Die Ölsammelleistung des Abstreifers vergrößert sich proportional zur Differenz zwischen der Anfangs- und der Ausgangsdrehzahl (oder der relativen Drehzahl). Wenn daher die Anfangsdrehzahl niedrig ist, ist die Leistung relativ gering, insbesondere während des Betriebsbeginns bei einer niedrigen Temperatur. Daher behält der Ventilator eine hohe Drehzahl infolge seiner "begleitenden Rotation", wie durch β in Fig. 31 gezeigt ist, und es tritt eine große Hysterese oder Verzögerung in der Funktion des Abstreifers infolge einer Verschiebung der Temperaturerhöhung oder des -abfalls auf. Wenn eine große Hysterese auftritt, hat der Abstreifer nur eine geringe Ölsammelleistung von der Drehmomentübertragungskammer und das in der Drehmomentübertragungskammer verbleibende Öl verursacht die "begleitende Rotation" des Ventilators.

Der dicke Bereich 27-1 der Antriebsscheibe 27 beeinträchtigt deren Aufbau von Druck und macht es unbedingt notwendig, das Gehäuse mit einem korrespondierenden Einschnitt großer Dicke zu versehen. Dieses Verfahren ist wenig effizient und macht die Scheibe und dadurch die ganze Anordnung sehr teuer. Darüber hinaus vergrößert der dicke Bereich 27-1 das Gewicht der Scheibe und dadurch der gesamten Anordnung.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine temperatursensitive Ventilatorflüssigkeitsreibungskupplung zu schaffen, die die "begleitende Rotation" des Ventilators ohne Verringerung seiner Drehmomentübertragungsleistung effektiv verringern kann, wenn der Motor aus seiner Ruheposition wieder gestartet wird oder in seine Hochleistungsstellung während des Fahrens des Fahrzeuges plötzlich beschleunigt wird, so daß der Ventilator bei einer Drehzahl rotieren kann, die in geeigneter Weise zur Umgebungstemperatur korreliert.

Die Aufgabe wird durch eine temperatursensitive Ventilatorflüssigkeitsreibungskupplung gelöst, aufweisend eine Rotationswelle, ein von einem Lager auf der Rotationswelle gelagerten Gehäuseteil, an dessen Außenumfang ein Kühlventilator angebracht ist, ein das Gehäuseteil verschließender Deckel, so daß das Gehäuseteil und der Deckel ein geschlossenes Gehäuse bilden, eine Antriebsscheibe innerhalb des Gehäuseteils, die an einem der Enden der Rotationswelle angeordnet ist, eine Trennplatte, die das Innere des Gehäuses in ein Ölreservoire und eine Drehmomentübertragungskammer teilt, in der die Antriebsscheibe angeordnet ist, wobei das Gehäuse zumindest einen zum Außenumfang der Antriebsscheibe gerichteten Abstreifer begrenzt, an dem das Öl zentrifugal gesammelt wird, und die eine Ausflußsteuerbohrung und einen Ölumlaufdurchgang aufweist, der mit dem Abstreifer verbunden ist und sich von der Drehmomentübertragungskammer zum Ölreservoire erstreckt, einen an der Außenseite des Deckels vorgesehenen Temperatursensor zum Erfassen der um die Kupplung herrschenden Umgebungstemperatur und ein im Ölreservoire befindliches Ventilelement, das funktionswirksam mit dem Temperatursensor verbunden und mit einem Ende an der Ausflußsteuerbohrung positioniert ist, um diese zu verschließen, wobei das Ventilelement verformbar ist, um die Ausflußsteuerbohrung zu öffnen, wenn die durch den Temperatursensor erfaßte Temperatur ein bestimmtes Niveau übersteigt, so daß ein beidseitig zwischen sich gegenüberliegenden Flächen der Antriebsscheibe und der Umhüllung festgelegter Drehmomentübertragungsspalt eine sich unterschiedlich vergrößernde Fläche wirksamen Kontaktes mit dem Öl aufweisen kann, um das Drehmoment von der Rotationswelle zum Gehäuse zu steuern, um dabei angetrieben zu werden, wobei die Antriebsscheibe eine zylindrische Wand aufweist, die sich in zumindest eine axiale Richtung an deren Außenumfang erstreckt, und die Antriebsscheibe, die zylindrische Wand und das Gehäuse wenigstens eine Ölsammelkammer begrenzen.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung erstreckt sich die zylindrische Wand in eine axiale Richtung von der Antriebsscheibe, um dieser einen im wesentlichen C-förmigen Querschnitt quer zu ihrem Radius zu geben, und die Antriebsscheibe, die zylindrische Wand und das Gehäuse eine Ölsammelkammer begrenzen.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung erstreckt sich die zylindrische Wand in zwei entgegengesetzte axiale Richtungen von der Antriebsscheibe, um ihr einen im wesentlichen I-förmigen Querschnitt entlang ihres Radius zu geben und mit der Antriebsscheibe und dem Gehäuse zwei Ölsammelkammern zu begrenzen.

Die zylindrische Vorsprungswand hat vorzugsweise eine zylindrische Breite, die wenigstens 7% des Außendurchmessers der Antriebsscheibe ergibt. Die Vorsprungswand hat vorzugsweise ein freies Ende, das mit einem ringförmigen Vorsprung versehen ist, während das Gehäuse eine Innenfläche hat, die zum freien Ende der Vorsprungswand zeigt und ist mit einer ringförmigen Nut versehen, in der der ringförmige Vorsprung frei angepaßt ist und umgekehrt. Das Gehäuse besitzt vorzugsweise zwei axial beabstandete ringförmige Vorsprünge, die getrennt von der Vorsprungswand der Antriebsscheibe durch einen sehr geringen Zwischenraum beabstandet sind.

Die Vorsprungswand der Antriebsscheibe hat eine hinreichend große Breite, um den gesamten Abstreifer zu überdecken. Die oder jede Ölsammelkammer ist vorzugsweise in eine Vielzahl von Abschnitten durch eine Mehrzahl von sich radial erstreckenden Abtrennungen auf der Antriebsscheibe unterteilt. Die Antriebsscheibe besitzt vorzugsweise eine Anzahl von Bohrungen, die jeweils zwischen zwei miteinander verbundenen Abschnitten und nahe ihrer radialen inneren Enden ausgebildet sind.

Die Vorsprungswand der Antriebsscheibe ist vorzugsweise mit einer oder mehreren radial nach innen gerichteten ringförmigen Rippen versehen. Die Antriebsscheibe besitzt vorzugsweise eine Anzahl von Bohrungen, die zumindest in einer ihrer Hauptwand, Vorsprungswand und ringförmigen Rippe oder Rippen ausgebildet sind. Die Bohrungen der Rippe oder der Rippen können durch Schlitze ersetzt werden.

Wenn der Motor außer Betrieb ist, bleibt nur eine geringe Ölmenge im Drehmomentübertragungsspalt, da das Öl die Drehmomentübertragungskammer verläßt und in der Ölsammelkammer oder in einigen ihrer unterteilten Abschnitte gesammelt wird. Wenn der Motor in Betrieb ist, wird das Öl schrittweise nach und nach von einigen der unterteilten Abschnitte der Ölsammelkammer zur Drehmomentübertragungskammer durch den geringen Zwischenraum gefördert. Die Vorsprungswand der Antriebsscheibe weist eine Breite auf, die vorzugsweise wenigstens 7% ihres Durchmessers, verglichen mit der korrespondierenden Scheibendicke, beträgt, die in herkömmlicher Anordnung 5% oder weniger ausmacht. Daher hat der Abstreifer eine vergrößerte Breite und bewirkt dadurch eine verbesserte Pumpwirkung für sich ansammelndes Öl, so daß sich nur eine geringe Hysterese ergibt, die durch Temperaturschwankungen verursacht wird (die "begleitende Rotation" des Ventilators, die sich aus der plötzlichen Beschleunigung des Motors ergeben würde, wird effektiv begrenzt, insbesondere wenn der Ventilator bei einer niedrigen Eingangsleistung rotiert). Wenn der Ventilator bei einer niedrigen Eingangsleistung rotiert, hat die Antriebsscheibe eine niedrige Drehzahl und bietet eine derart geringe Zentrifugalkraft auf das Öl in der Ölsammelkammer oder einige ihrer unterteilten Abschnitte auf, daß das Öl nicht leicht durch die geringen Zwischenräume hindurchtritt, verursacht jedoch, daß das Ölniveau im Drehmomentübertragungsspalt abfällt.

Das bedeutet eine Vergrößerung der relativen Rotationsgeschwindigkeit zwischen der Antriebsscheibe und dem geschlossenen Gehäuse (oder der Schlupfdrehzahl dazwischen) und dadurch eine verbesserte Ölsammelleistung, während das Auslösen einer hohen Drehzahl eine große Zentrifugalkraft erzeugt, die auf das Öl in der Sammelkammer wirkt, um es schrittweise durch die Zwischenräume ausströmen zu lassen, um das Ölniveau im Drehmomentübertragungsspalt anzuheben und möglicherweise die Drehzahl des Ventilators zu erhöhen. Daraus folgt, daß, obwohl die Anfangsdrehzahl plötzlich von einem niedrigen Niveau von etwa 1000 Umdrehungen pro Minute bei einer mäßigen Temperatur von etwa 80°C vergrößert werden kann, wenn sich eine Verringerung der relativen Rotationsgeschwindigkeit (beispielsweise bei der Funktion des Abstreifers) infolge der Verwendung hochviskosen Öls oder eines Niedrigdrehmomentventilators ergibt, es möglich ist, eine Betriebsweise mit einer Minimalölmenge nach dem Sammeln eines Teils des Öls in der Ölsammelkammer zu erreichen, die ein Abfallen des Ölniveaus im Drehmomentübertragungsspalt verursacht, wie in den Fig. 31 und 32 gezeigt, und es demzufolge möglich ist, die Hysterese, wie in Fig. 33 (A) gezeigt, zu verringern, und daß in dem einen oder anderen Fall es möglich ist, die "begleitende Rotation" des Ventilators wirksam einzuschränken.

Wenn die Antriebsscheibe des eine Anzahl von sich radial erstreckenden Abtrennungen aufweisenden Typs ist, die die Ölsammelkammer in eine Vielzahl von Abschnitten unterteilt, so fließt ein Teil des Öls aus der Drehmomentübertragungskammer zurück zu vielen unterteilten Abschnitten der Ölsammelkammer, die nicht oder kaum irgendwelches Öl durch die Bohrungen der Antriebsscheibe enthält, während der größere Teil des Öls in der Drehmomentübertragungskammer vom Abstreifer in einen Entlastungsdurchgang gedrückt wird.

Die sich radial erstreckenden Abtrennungen sind auch zur Unterstützung der Wärmeableitung von der Drehmomentübertragungsfläche der Antriebsscheibe durch deren Verbindung mit der Rotationswelle nützlich, da die Antriebsscheibe durch das Öl mit einer erhöhten Temperatur erwärmt wird.

Die ringförmige Rippe oder Rippen machen es möglich, die "begleitende Rotation" des Ventilators noch effektiver zu begrenzen, da die Rippe oder Rippen oder einige unterteilte Abschnitte als eine Art Abstreifer zum Erhalten des Öls in der Ölsammelkammer dienen, um die in den Drehmomentübertragungsspalt fließende Ölmenge zu reduzieren, bis das Öl die Rippe oder Rippen überströmt. Dem in der Ölsammelkammer oder einige ihrer unterteilten Abschnitte gehaltenen Öl wird es ermöglicht, schrittweise durch die Bohrungen oder Spalte der Antriebsscheibe oder deren Vorsprungswand oder ringförmigen Rippe oder Rippen auszufließen und wird, wenn überhaupt, plötzlich vom Abstreifer in den Entlastungsdurchgang gedrückt.

Da seine "begleitende Rotation" wirksam beschränkt werden kann, erzeugt der Ventilator keinen unnormalen Lärm oder überkühlt den Motor in der kalten Jahreszeit. Die eine im wesentlichen C- oder I-förmigen Querschnitt aufweisende Antriebsscheibe ist einfach in ihrer Form und ist deshalb leicht herzustellen, beispielsweise durch Pressen aus einem Blech. Insofern ist diese und die Anordnung als ganzes billig und leicht im Gewicht.

Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen nachfolgend beschrieben. Dazu zeigen die zugehörigen Zeichnungen in

Fig. 1 eine teilgeschnittene Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilatorflüssigkeitsreibungskupplung;

Fig. 2 eine modifizierte Ausführungsform eines Teils der Kupplung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht einer modifizierten Ausführungsform gemäß Fig. 1;

Fig. 4 eine vergrößerte Teilansicht einer weiteren modifizierten Ausführungsform gemäß Fig. 1;

Fig. 5 eine weitere modifizierte Ausführungsform gemäß Fig. 1;

Fig. 6 eine teilgeschnittene Seitenansicht einer anderen Ausführungsform gemäß Fig. 1;

Fig. 7 eine ähnliche Ansicht gemäß Fig. 6, jedoch in einer modifizierten Ausführungsform, insbesondere der Antriebsscheibe;

Fig. 8 eine modifizierte Ausführungsform eines Teils der Kupplung gemäß Fig. 7;

Fig. 9 eine vergrößerte Teilansicht eines Teils einer weiteren modifizierten Ausführungsform gemäß Fig. 7;

Fig. 10 eine vergrößerte Teilansicht einer weiteren modifizierten Ausführungsform gemäß Fig. 7;

Fig. 11 eine teilgeschnittene Seitenansicht einer anderen Ausführungsform gemäß Fig. 7;

Fig. 12 eine Teilansicht einer modifizierten Ausführungsform gemäß Fig. 11;

Fig. 13 eine weitere modifizierte Ausführungsform gemäß Fig. 11;

Fig. 14 eine weitere modifizierte Ausführungsform gemäß Fig. 11;

Fig. 15 eine teilgeschnittene Seitenansicht einer anderen Ausführungsform gemäß Fig. 1;

Fig. 16 eine Teilansicht einer modifizierten Ausführungsform gemäß Fig. 15;

Fig. 17 eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 15;

Fig. 18 eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 15;

Fig. 19 eine teilgeschnittene Seitenansicht einer anderen Ausführungsform gemäß Fig. 15;

Fig. 20 eine teilgeschnittene Seitenansicht einer anderen Ausführungsform gemäß Fig. 7;

Fig. 21 eine teilgeschnittene Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 7;

Fig. 22 eine schematische Draufsicht eines Teilbereiches der Antriebsscheibe gemäß Fig. 21, während die Anordnung außer Betrieb ist;

Fig. 23 eine Ansicht gemäß Fig. 22, bei der sich die Anordnung in Betrieb befindet;

Fig. 24 eine Ansicht gemäß Fig. 22, während die Anordnung bei konstanter Drehzahl kontinuierlich betrieben wird;

Fig. 25 eine Ansicht ähnlich der Fig. 22, jedoch in einer modifizierten Ausführungsform der Antriebsscheibe;

Fig. 26 einen Teilquerschnitt einer Antriebsscheibe;

Fig. 27 eine modifizierte Ausführungsform der Antriebsscheibe gemäß Fig. 26;

Fig. 28 eine modifizierte Ausführungsform der Antriebsscheibe gemäß Fig. 26;

Fig. 29 eine vergrößerte Teilansicht einer weiteren Ausführungsform der Antriebsscheibe;

Fig. 30 eine modifizierte Ausführungsform der Antriebsscheibe gemäß Fig. 29;

Fig. 31 ein grafischer Vergleich der Kennlinien in bezug auf die "begleitende Rotation" des Ventilators gemäß der Erfindung und dem Stand der Technik, nämlich wenn sich der Motor in Betrieb befindet;

Fig. 32 ein grafischer Vergleich in bezug auf die "begleitende Rotation" des Ventilators gemäß der Erfindung und dem Stand der Technik bei Beschleunigung des Motors;

Fig. 33(A) eine Grafik, die die Temperaturabhängigkeit der Ventilatordrehzahl der erfindungsgemäßen Kupplung zeigt;

Fig. 33(B) eine Grafik ähnlich der Fig. 33(A), die die Ergebnisse einer Kupplung gemäß dem Stand der Technik zeigt;

Fig. 34 eine Grafik über die Zeitdauer der "begleitenden Rotation" des Ventilators in bezug zur Breite des Außenumfanges der Antriebsscheibe; und

Fig. 35 eine Teilschnittansicht einer Kupplung gemäß dem Stand der Technik.

Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen temperatursensitiven Ventilatorflüssigkeitsreibungskupplung weist eine Antriebsscheibe 7 auf, die an einem Ende einer Rotationswelle befestigt ist, die einen Befestigungsflansch an ihrem anderen Ende aufweist, wie in Fig. 1 zu ersehen ist. Die Antriebsscheibe hat eine zylindrische Wand 7-1, die sich in einer axialen Richtung von deren Außenumtang erstreckt und die der Antriebsscheibe 7 einen im wesentlichen C-förmigen Querschnitt entlang ihres Radius verleiht. Die Vorsprungswand 7-1 hat eine axiale Breite von 12 mm und die Antriebsscheibe eine Gesamtbreite von 14 mm entlang ihres Außenumfanges und eines Außendurchmesser von 146,5 mm. Ein Gehäuseteil 2 wird von einem Lager auf der Rotationswelle 1 gelagert und trägt eine Kühlrippe 17 an seiner Außenfläche. Das Gehäuseteil 2 und ein dieses verschließender Deckel 3 definieren ein verschlossenes Gehäuse, in dem die Antriebsscheibe 7 angeordnet ist und welches durch die Rotationswelle 1 angetrieben wird.

Eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform besitzt eine Antriebsscheibe 7, die an einem Ende einer Rotationswelle 1 befestigt ist und eine zylindrische Wand 7-1 aufweist, die sich in zwei axiale entgegengesetzte Richtungen von deren Außenumfang erstreckt und der Scheibe 7 einen im wesentlichen I- förmigen Querschnitt gibt, wie in Fig. 7 gezeigt. Die Antriebsscheibe 7 hat eine Gesamtbreite von 14 mm einschließlich des die Wand 7-1 einschließenden Außenumfanges und einen Außendurchmesser von 146,5 mm. Ein Gehäuseteil 2 wird durch ein Lager auf der Rotationswelle 1 gehalten und das Gehäuseteil 2 und ein dieses verschließender Deckel 3 definieren ein geschlossenes Gehäuse. Die Antriebsscheibe 7, deren Vorsprungswand 7-1 und das geschlossene Gehäuse begrenzen zwei Ölsammelkammern 14 und 14-1 zum Speichern eines Teils des Öls aus der Drehmomentübertragungskammer 4 unterhalb des darin befindlichen Ölniveaus, wenn der Motor außer Betrieb ist oder mit niedriger Drehzahl läuft, während die Anordnung gemäß Fig. 1 eine einzige Ölsammelkammer 14 aufweist.

Das Innere des geschlossenen Gehäuses wird durch eine Trennplatte 5 in die Drehmomentübertragungskammer 4, in die die Antriebsscheibe 7 eingeschlossen ist, und in ein Ölreservoire 6 unterteilt. Die Trennplatte 5 weist eine Ölausflußsteuerbohrung 5-1 zum Steuern des Ölflusses aus dem Ölreservoire 6 zur Drehmomentübertragungskammer 4 auf. Ein Drehmomentübertragungsspalt wird zwischen der Antriebsscheibe 7 und der dem geschlossenen Gehäuse gegenüberliegenden Wandfläche erhalten. Das freie Ende oder die Enden der Vorsprungswand 7-1 sind durch einen sehr kleinen Zwischenraum oder Zwischenräumen c von der benachbarten Wandfläche oder Wandflächen des geschlossenen Gehäuses beabstandet. Der Zwischenraum (oder die Zwischenräume) c sind gewählt worden, da sie sehr effektiv die "begleitende Rotation" des Ventilators verhindern können, da er eine Breite von 0,3 bis 0,8 mm aufweist, wenn die Antriebsscheibe 7 einen Außendurchmesser von 80 bis 230 mm besitzt, während das Öl eine Viskosität von 1000 bis 30000 cSt hat. Die Antriebsscheibe 7 ist durch Pressen aus einem Blech leicht herstellbar, wie in Fig. 5 gezeigt. Die Fig. 2 und 18 zeigen eine Labyrinthanordnung, die in der Drehmomentübertragungskammer 4 von sich beidseitig gegenüberliegenden Flächen des Deckels 3 und der Antriebsscheibe 7 gebildet wird.

Ein Ventilelement 8 ist zum Öffnen und Schließen der Ölausflußsteuerbohrung 5-1 der Trennplatte 5 vorgesehen. Das Ventilelement 8 weist ein Ende, das mit der Trennplatte 5 vernietet ist, und ein anderes Ende auf, das vor der Ausflußsteuerbohrung 5-1 positioniert ist. Das Ventilelement 8 ist im Ölreservoire 6 angebracht und mittels eines Stabes 9 mit einem außen befindlichen Temperatursensor 10 verbunden, der deformierbar in Abhängigkeit einer Veränderung der Umgebungstemperatur, die vom Sensor 10 erfaßt wird, ist. Der Temperatursensor 10 kann ein Bimetallstreifen mit zwei an einer Halterung 11 befestigten Enden sein, die am Außenumfang des Deckels 3 angebracht ist (Fig. 1, 6, 15, 19 oder 20) oder kann eine Bimetallspirale sein (Fig. 21).

Ein Abstreifer 12 ist am dem Außenumfang der Antriebsscheibe 7 gegenüberliegenden Innenumfang des geschlossenen Gehäuses angeordnet, wo das Öl zentrifugal gesammelt wird. Der Abstreifer 12 erstreckt sich über die gesamte Breite des Außenumfanges der Antriebsscheibe 7. Das Gehäuse oder der Deckel 3 besitzen einen Ölumlaufdurchgang 13, der mit dem Abstreifer 12 verbunden ist und sich von der Drehmomentübertragungskammer 4 zum Ölreservoire 6 erstreckt. Der Abstreifer 12 und der Ölumlaufdurchgang 13 gewährleisten eine Ölpumpwirkung.

Die einen im wesentlichen C-förmigen Querschnitt aufweisende Antriebsscheibe 7 begrenzt nur eine einzige Ölsammelkammer 14 mit deren Vorsprungswand 7-1 und dem Gehäuseteil 2, während die einen im wesentlichen I-förmigen Querschnitt aufweisende Antriebsscheibe 7 zwei Ölsammelkammern 14 und 14-1 mit ihren jeweiligen Vorsprungswänden 7-1 und dem Deckel 3 und dem Gehäuseteil 2 begrenzt. Von Fall zu Fall speichert die Ölsammelkammer oder -kammern einen Teil des Öls aus der Drehmomentübertragungskammer unterhalb des Ölpegels, wenn der Motor außer Betrieb ist oder mit einer niedrigen Leistung in Betrieb ist.

Die Antriebsscheibe 7 besitzt vorzugsweise eine Außenumfangsbreite, die wenigstens 7% ihres Außendurchmessers ergibt und schließt die Breite ihrer Vorsprungswand 7-1 ein. Es ist herausgefunden worden, daß dies die erforderliche Mindestbreite ist, um die "begleitende Rotation" des Ventilators zu beschränken, wenn der Motor in Betrieb ist, wie in Fig. 34 gezeigt. Wenn der Motor für eine Betriebsweise mit hoher Belastung während des Fahrens des Fahrzeuges plötzlich beschleunigt wird, wird die "begleitende Rotation" des Ventilators effektiv durch das Speichern des Öls in der Ölsammelkammer oder den Ölsammelkammern 14 und 14-1 und durch die Pumpwirkung des Abstreifers 12 gedrosselt, der ausreichend breit ist, um sich über die gesamte Außenumfangsbreite der Antriebsscheibe 7 zu erstrecken. Die "begleitende Rotation" des Ventilators, die auftritt, wenn der Motor in Betrieb gesetzt wird, bezieht sich auf ein Zeitintervall vom Zeitpunkt des Betriebsbeginns bis zum Zeitpunkt, an dem die Drehzahl des Ventilators auf 1400 Umdrehungen pro Minute abfällt, wenn sich eine konstante Eingangsleistung von 2000 Umdrehungen pro Minute ergibt, wie in Fig. 31 gezeigt. Die erfindungsgemäße Anordnung kann die maximale Drehzahl des Ventilators bei einem Niveau so niedrig wie etwa 1200 Umdrehungen pro Minute halten, während die bekannte Vorrichtung dem Ventilator eine Drehzahlerhöhung bis etwa 1900 Umdrehungen pro Minute erlaubt, wie aus Fig. 31 ersichtlich ist.

Die einen im wesentlichen C-förmigen Querschnitt aufweisende Antriebsscheibe 7 besitzt eine ringförmige Nut 7-2, die an einem freien oder hinteren Ende ihrer Vorsprungswand 7-1 ausgebildet ist, während das Gehäuseteil 2 einen ringförmigen Vorsprung aufweist, der an dessen Innenfläche ausgebildet und in freier Weise in der ringförmigen Nut 7-2 verläuft, wie in den Fig. 1, 2, 15 oder 18 gezeigt. Das Gehäuseteil 2 kann an seiner Innenfläche einen sich axial erstreckenden ringförmigen Vorsprung 15 aufweisen, der von der Vorsprungswand 7-1 der Antriebsscheibe 7 umgeben und von dieser durch einen sehr kleinen Zwischenraum c, wie in Fig. 4 gezeigt, beabstandet ist. Das Gehäuseteil 2 kann alternativ gebogen sein, um einen Absatz zu bilden, in dem das freie Ende der Vorsprungswand 7-1 der Antriebsscheibe 7 geführt wird, während ein geringer Zwischenraum c dazwischen beibehalten wird, wie in Fig. 5 gezeigt. Von Fall zu Fall ist es effektiv erforderlich, den Ölfluß aus der Ölsammelkammer 14 zu begrenzen und dadurch die "begleitende Rotation" des Ventilators zu beschränken. Die gleichen Ergebnisse können erhalten werden, wenn die Vorsprungswand 7-1 einen ringförmigen Vorsprung aufweist, während das Gehäuseteil 2 eine ringförmige Nut besitzt.

Die einen im wesentlichen I-förmigen Querschnitt aufweisende Antriebsscheibe 7 kann eine ringförmige Nut 7-2 aufweisen, die an einem der freien Enden von deren Vorsprungswand 7-1 ausgebildet ist, während der Deckel 3 einen ringförmigen Vorsprung 15 hat, der an dessen Innenfläche ausgebildet und frei in der ringförmigen Nut 7-2 geführt ist, wie in Fig. 8 gezeigt. Alternativ kann die Antriebsscheibe 7 einen ringförmigen Vorsprung 7-3 an einem Ende ihrer Vorsprungswand 7-1 aufweisen, während der Deckel 3 eine ringförmige Nut 15-1 hat, in der der ringförmige Vorsprung 7-3 frei geführt wird, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Von Fall zu Fall ist es möglich, eine andere Kombination eines ringförmigen Vorsprunges und einer ringförmigen Nut auch am anderen freien Ende der Vorsprungswand 7-1 vorzusehen. Es ist auch möglich, ein Paar sich axial erstreckender ringförmiger Vorsprünge 15 an den Innenflächen des Gehäuseteils 2 und des Deckels 3 vorzusehen bzw. etwas radial nach innen gerichtet von der Vorsprungswand 7-1 der Antriebsscheibe 7, so daß ein geringer Zwischenraum c zwischen der Wand 7-1 und den Vorsprüngen 15, wie in den Fig. 10, 12, 13 oder 14 gezeigt, existiert. Welche von diesen Anordnungen auch ausgewählt wird, ist es möglich, den Ölfluß von den Ölsammelkammern 14 und 14-1 zu beschränken und dadurch die "begleitende Rotation" des Ventilators noch effektiver zu verringern.

Die Vorsprungswand 7-1 der einen im wesentlichen C-förmigen Querschnitt aufweisenden Antriebsscheibe 7 kann sowohl zum Gehäusedeckel 2, wie in irgendeiner der Fig. 1 bis 5 und den Fig. 15 bis 18 oder zum Deckel, wie in den Fig. 6 oder 19 gerichtet sein, so daß die Antriebsscheibe 7, deren Vorsprungswand 7-1 und sowohl das Gehäuseteil 2 oder der Deckel 3 die Ölsammelkammer 14 begrenzen können. Beide Anordnungen sind in gleicher Weise zur Verhinderung der "begleitenden Rotation" des Ventilators wirksam.

Die einen im wesentlichen I-förmigen Querschnitt aufweisende Antriebsscheibe 7 ist leicht herzustellen, wenn Bleche gestanzt, gebogen und zu Teilen verbunden werden, die die Vorsprungswand 7-1 durch beispielsweise Vernieten, Punktschweißen oder Hartlöten bilden, wie in Fig. 11 gezeigt. Eine zylindrische Hülse 7a kann um die Vorsprungswand 7-1 befestigt werden, wie in den Fig. 12 oder 13 gezeigt ist. Die Antriebsscheibe 7 kann alternativ aus einem einzelnen Blech durch Pressen gebildet werden, wie in Fig. 14 gezeigt.

Die in irgendeiner der Fig. 15 bis 19 gezeigte Anordnung besitzt eine einzelne Ölsammelkammer 14a, die an einer Seite der Antriebsscheibe 7 begrenzt wird, während die in den Fig. 20 oder 21 gezeigte Anordnung zwei Ölsammelkammern 14a und 14b aufweist, die jeweils von beiden Seiten der Antriebsscheibe 7 begrenzt werden. Jede Ölsammelkammer 14a oder 14b ist durch eine Mehrzahl von sich radial erstreckenden Abtrennungen 18 in eine Mehrzahl von Abschnitten 14a-1 oder 14b-1 unterteilt, ausgenommen der Anordnung gemäß Fig. 21, in der nur eine der beiden Kammern in eine Mehrzahl von Abschnitten 14b-1 unterteilt ist. Jede Kammer 14a oder 14b speichert einen Teil des Öls aus der Drehmomentübertragungskammer unterhalb des Ölniveaus darin, wenn der Motor außer Betrieb ist oder mit einer niedrigen Eingangsleistung betrieben wird. Die Antriebsscheibe 7 kann eine Mehrzahl von Bohrungen P-1 um ihren Innenumfang aufweisen und kann auch eine Bohrung oder Bohrungen P-2 nahe des Fußes jeder Abtrennung 18 besitzen.

Wenn der Motor gestoppt wird, wenn die Drehmomentübertragungskammer 4 eine große Ölmenge enthält, oder wenn die Ölausflußsteuerbohrung 5-1 geöffnet ist, fließt Öl aus der Drehmomentübertragungskammer 4 durch die Bohrungen P-1 und die Zwischenräume c und tritt etwas unterhalb der unterteilten Abschnitte der Ölsammelkammer 14a oder unterhalb von vier unterteilten Abschnitten 14a-1, wie in Fig. 22 gezeigt, ein, aber nehmen keinen der oberen vier unterteilten Abschnitte 14a-1 ein. Infolgedessen tritt eine Verminderung der in der Drehmomentübertragungskammer 4 verbleibenden Ölmenge ein.

Wenn der Motor gestartet wird, rotiert die Antriebsscheibe 7 nur mit dem Öl, das in den unteren vier unterteilten Abschnitten 14a-1 der Ölsammelkammer vorhanden ist, während in keinem anderen ihrer unterteilten Abschnitte Öl vorhanden ist, wie in Fig. 23 gezeigt. Obwohl die durch die Rotation der Antriebsscheibe 7 erzeugte Zentrifugalkraft das Öl veranlaßt, in die Drehmomentübertragungskammer 4 durch den Zwischenraum c zu fließen, ist die ausströmende Ölmenge sehr gering, soweit es nur aus den vier unterteilten Abschnitten 14a-1 fließt.

Während das durch den Abstreifer 12 gesammelte Öl unter Druck in den Ölumlaufdurchgang 13 gedrückt wird, fließt ein Teil dieses Öls durch die Bohrungen P-2 und die Zwischenräume c in die unterteilten Abschnitte 14a-1, die kein Öl enthalten. Dadurch tritt eine Verminderung der Ölmenge auf, die die Drehmomentübertragungskammer 4 enthält, während das von der Drehmomentübertragungskammer 4 vom Abstreifer 12 gepumpte Öl in das Ölreservoire 6 durch den Durchgang 13 gepreßt wird. Demzufolge wird die "begleitende Rotation" des Ventilators, die unmittelbar dem Start des Motors folgt, sehr schnell beschränkt.

Wenn die Antriebsscheibe 7 mit der offenen Ölausflußsteuerbohrung 5-1 rotiert, veranlaßt die Zentrifugalkraft das Öl aus der Ölsammelkammer 14a zur Drehmomentübertragungskammer 4 durch die Zwischenräume c zu fließen, während Öl auch vom Ölreservoire 6 zur Drehmomentübertragungskammer 4 durch die Ausflußsteuerbohrung 5-1 gefördert wird, wobei ein Drehmoment durch das Öl von der Antriebsscheibe 7 zum geschlossenen Gehäuse übertragen wird, um es anzutreiben. Das Öl in der Drehmomentübertragungskammer 4 wird wieder vom Abstreifer 12 zur Rezirkulation in das Ölreservoire durch den Umlaufdurchgang 13 gepumpt.

Wenn der Motor während normaler Fahrt des Fahrzeuges plötzlich beschleunigt wird, verursacht eine plötzliche Vergrößerung der Drehzahl der Antriebsscheibe 7 eine Ansammlung von unter Druck stehendem Öl aus der Drehmomentübertragungskammer 4 durch den Abstreifer 12 und der Abstreifer 12 drückt einen Teil des Öles in das Ölreservoire 6 durch den Ölumlaufdurchgang 13. Ein anderer Teil des Öls fließt dennoch in die Ölsammelkammer 14a durch die Zwischenräume c und die Bohrungen P-2, so daß es möglich ist, die Ölmenge in der Drehmomentübertragungskammer 4 zu reduzieren und die "begleitende Rotation" des Ventilators zu verhindern, wenn der Motor beschleunigt wird.

Fig. 25 zeigt Abtrennungen 18, die kürzer in der Länge sind als jene, die in den Fig. 22 bis 24 gezeigt sind. Die Abtrennungen 18 können kürzer in der Länge gestaltet werden, ohne irgendeine fühlbare Wirkung auf die Effektivität der Anordnung zur Verhinderung der "begleitenden Rotation" des Ventilators, der der Beschleunigung des Motors während normaler Fahrt des Fahrzeuges folgt, auszuüben, obwohl die Anordnung etwas weniger effektiv zur Verhinderung der "begleitenden Rotation" des Ventilators nach dem Starten des Motors sein kann.

Die Vorsprungswand 7-1 der Antriebsscheibe 7 kann mit einer ringförmigen Rippe oder Rippen 19 versehen sein, die sich radial nach innen von deren Innenfläche erstrecken, wie in den Fig. 26 bis 30 gezeigt ist. Die Rippe oder Rippen 19 verstärken die Effektivität der Anordnung zur Verhinderung der "begleitenden Rotation" des Ventilators.

Die einen im wesentlichen C-förmigen Querschnitt aufweisende Antriebsscheibe besitzt eine einzelne ringförmige Rippe 19, wie in irgendeiner der Fig. 26 bis 28 gezeigt, während die einen im wesentlichen I-förmigen Querschnitt aufweisende Antriebsscheibe ein Paar ringförmiger Rippen 19 aufweisen kann, wie in den Fig. 29 bis 30 gezeigt ist. Die oder jede Rippe 19 veranlaßt das Öl in der Ölsammelkammer 14 oder in einigen ihrer unterteilten Abschnitte 14a-1 oder 14b-1 zu verbleiben, bis es über die Rippe 19 strömt, um sich in die Zwischenräume c zu erstrecken. Somit ist es möglich, die in den Drehmomentübertragungsspalt strömende Ölmenge zu reduzieren und dabei die "begleitende Rotation" des Ventilators zu verhindern.

Die in den Fig. 27 oder 28 dargestellte Antriebsscheibe 7 besitzt eine Mehrzahl von kleinen Bohrungen P-3, P-4 und P-5, die in deren Rippe 19, der Vorsprungswand 7-1 und der Hauptwand 7 ausgebildet sind. Die in den Fig. 29 und 30 dargestellte Antriebsscheibe 7 weist eine Mehrzahl von kleinen Bohrungen P-3 und P-4 auf, die in ihren Rippen 19 und der Vorsprungswand 7-1 ausgebildet sind. Die Bohrungen P-3 bis P-5 unterstützen die Entnahme von Öl aus der Ölsammelkammer 14 oder einiger ihrer unterteilten Abschnitte 14a-1 oder 14b-1, woraufhin es durch den Abstreifer 12 schnell abgeleitet wird. Ähnliche Ergebnisse können erhalten werden, wenn die Bohrungen P-3 oder die Rippe oder Rippen 19 durch Schlitze ersetzt werden.

Claims (19)

1. Temperatursensitive Ventilatorflüssigkeitsreibungskupplung, aufweisend eine Rotationswelle (1), ein von einem Lager auf der Rotationswelle (1) gelagertes Gehäuseteil (2), an dessen Außenumfang ein Kühlventilator (17) anbringbar ist, ein das Gehäuseteil (2) verschließender Deckel (3), wobei das Gehäuseteil (2) und der Deckel (3) ein geschlossenes Gehäuse bilden können, eine Antriebsscheibe (7) innerhalb des Gehäuseteils (2), die an einem Ende der Rotationswelle (1) befestigt ist, eine Trennplatte (5) mit einer Ausflußsteuerbohrung (5-1), die das Innere des Gehäuses in ein Ölreservoire (6) und eine Drehmomentübertragungskammer (4) teilt, in der die Antriebsscheibe (7) angeordnet ist, wobei das Gehäuse zumindest einen zum Außenumfang der Antriebsscheibe (7) gerichteten Abstreifer (12) aufweist, an dem das Öl zentrifugal gesammelt wird, und einen Ölumlaufdurchgang (13), der mit dem Abstreifer (12) verbunden ist und sich von der Drehmomentübertragungskammer (4) zum Ölreservoire (6) erstreckt, einen an der Außenseite des Deckels (3) vorgesehenen Temperatursensor (10) zum Erfassen der um die Kupplung herrschenden Umgebungstemperatur und ein im Ölreservoire (6) befindliches Ventilelement (8), das funktionswirksam mit dem Temperatursensor (10) verbunden und mit einem Ende an der Ausflußsteuerbohrung (5-1) positioniert ist, um diese zu verschließen, wobei das Ventilelement (8) verformbar ist, um die Ausflußsteuerbohrung (5-1) zu öffnen, wenn die durch den Temperatursensor (10) erfaßte Temperatur ein bestimmtes Niveau übersteigt, so daß ein beidseitig zwischen sich gegenüberliegenden Flächen der Antriebsscheibe (7) und dem Gehäuse festgelegter Drehmomentübertragungsspalt eine sich unterschiedlich vergrößernde Fläche wirksamen Kontaktes mit dem Öl aufweisen kann, um das Drehmoment der Rotationswelle (1) zum Gehäuse zu steuern, um dabei angetrieben zu werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsscheibe (7) eine zylindrische Vorsprungswand (7-1) aufweist, die sich in zumindest eine axiale Richtung von deren Außenumfang aus erstreckt, und die Antriebsscheibe (7) die zylindrische Wand (7-1) und das Gehäuse wenigstens eine Ölsammelkammer (14) begrenzen.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zylindrische Wand (7-1) in eine axiale Richtung von der Antriebsscheibe (7) erstreckt, um dieser einen im wesentlichen C- förmigen Radialquerschnitt zu geben, und daß die Antriebsscheibe (7), die zylindrische Wand (7-1) und das Gehäuse eine Ölsammelkammer (14) begrenzen.

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsscheibe (7) eine Mehrzahl von sich radial erstreckenden Trennwänden (18) aufweist, die die Ölsammelkammer (14) in eine Mehrzahl von Abschnitten (14a-1, 14b-1) unterteilt.

4. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Vorsprungswand (7-1) eine axiale Breite aufweist, die etwa zumindest 7% des Außendurchmessers der Antriebsscheibe (7) entspricht.

5. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß entweder das freie Ende der Vorsprungswand (7-1) einen ringförmigen Vorsprung (7-3 bzw. 15) und die diesem freien Ende gegenüberliegende Innenfläche des Gehäuses eine ringförmige Nut (7-2 bzw. 15-1) aufweist, in die der Vorsprung (7-3 bzw. 15) frei eingreift oder umgekehrt.

6. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse an seiner Innenfläche einen sich axial erstreckenden ringförmigen Vorsprung (15) aufweist, der durch einen sehr kleinen Zwischenraum (c) von der Vorsprungswand (7-1) beabstandet ist.

7. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsscheibe (7) eine Mehrzahl von Bohrungen (P-1 bis P-5) aufweist, die nahe den Füßen der die Ölsammelkammer (14) unterteilenden Abtrennungen (18) ausgebildet sind.

8. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsscheibe (7) eine ringförmige Rippe (19) aufweist, die sich radial nach innen von der Innenfläche der Vorsprungswand (7-1) erstreckt.

9. Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Antriebsscheibe (7), ihre Vorsprungswand (7-1) oder die Rippe (19) eine Mehrzahl von Bohrungen (P-1 bis P-5) aufweist.

10. Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe (19) eine Mehrzahl von Schlitzen aufweist.

11. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Vorsprungswand (7-1) in zwei axial entgegengesetzte Richtungen von der Antriebsscheibe (7) erstreckt, um dieser einen im wesentlichen T- förmigen Radialschnitt zu geben, und daß die Antriebsscheibe (7), die Vorsprungswände (7-1) und das Gehäuse zwei Ölsammelkammern (14a, 14b) begrenzen, von denen je eine auf jeder Seite der Antriebsscheibe angeordnet ist.

12. Kupplung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsscheibe eine Mehrzahl von sich radial erstreckenden Trennwänden (18) an zumindest einer ihrer Seiten aufweist, wobei die sich radial erstreckenden Trennwände (18) zumindest eine der Ölsammelkammern (14a bzw. 14b) in eine Mehrzahl von Abschnitten (14a-1, 14b-1) unterteilen.

13. Kupplung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprungswand (7-1) eine axiale Breite aufweist, die zumindest 7% des Außendurchmessers der Antriebsscheibe (7) entspricht.

14. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß entweder das freie Ende der Vorsprungswand (7-1) einen ringförmigen Vorsprung (7-3 bzw. 15) und die diesem freien Ende gegenüberliegende Innenfläche des Gehäuses eine ringförmige Nut (7-2 bzw. 15-1) aufweist, in die der Vorsprung (7-3 bzw. 15) eingreift oder umgekehrt.

15. Kupplung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse an seiner Innenfläche ein Paar sich axial erstreckende ringförmige Vorsprünge (15) aufweist, die durch einen sehr kleinen Zwischenraum (c) von der Vorsprungswand (7-1) beabstandet sind.

16. Kupplung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsscheibe (7) eine Mehrzahl von Bohrungen (P-1 bis P-5) aufweist, die nahe der Füße der sich radial erstreckenden Abtrennungen (18) ausgebildet sind.

17. Kupplung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsscheibe (7) ein Paar ringförmige Rippen (19) aufweist, die sich radial nach innen von der Innenfläche der Vorsprungswand (7-1) erstrecken.

18. Kupplung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Antriebsscheibe (7), deren Vorsprungswand (7-1) oder die Rippen (19) eine Mehrzahl von Bohrungen (P-1 bis P-5) aufweist.

19. Kupplung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (19) eine Mehrzahl von Schlitzen aufweisen.