DE2750520A1

DE2750520A1 - Fluessigkeitskupplung

Info

Publication number: DE2750520A1
Application number: DE19772750520
Authority: DE
Inventors: Henry Joseph Spence
Original assignee: Wallace Murray Corp
Current assignee: Wallace Murray Corp
Priority date: 1976-11-15
Filing date: 1977-11-11
Publication date: 1978-05-18
Also published as: FR2370894B1; US4086989A; SE432008B; CA1064344A; JPS5362062A; SE7711872L; FR2370894A1; ES464157A1; GB1556081A

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitskupplung der im Oberbegriff genannten Art für einen temperaturgesteuerten Gebläseantrieb, wie er vor allem bei dem Kühlsystem eines Innenverbrennungsmotors anwendbar ist.

Solche Gebläseantriebe sind bekannt, und ein Beispiel einer diesbezüglichen Vorrichtung ist in dem US-Patent 3 568 647 dargestellt. Ein anderes Beispiel findet sich in einer Veröffentlichung mit dem Titel 'COMPARISON OF MODULATED VISCOUS v. ON-OFF FAN CLUTCHES' von Everett G. Blair, Society of Automotive Engineers Publication 74ο 596, August 12-16, 1974, worauf hiermit Bezug genommen wird. In einer Innenverbrennungsmaschine vom wassergekühlten Typ wird eine Kühlflüssigkeit durch Kanäle in dem Motorblock geleitet. Diese Kanäle bzw. Durchgänge bilden einen Teil eines hydraulischen bzw. Strömungskreises, der eine Pumpe und einen Wärmeaustauscher enthält, wobei der letztere allgemein als Kühler bezeichnet wird. Im Betrieb drückt die Pumpe die Kühlflüssigkeit durch die Kanäle in dem Motorblock, um diesen zu kühlen, wobei von dem Motor Wärme auf die Kühlmittelflüssigkeit übertragen wird. Die nunmehr erhitzte Kühlmittelflüssigkeit gelangt zu dem Kühler, der von gebläsegetriebener Luft durchströmt wird, um den Wärmeaustauschvorgang zu bewirken und hierdurch die Temperatur der Kühlmittelflüssigkeit abzusenken. Die nunmehr gekühlte Flüssigkeit gelangt in die Kanäle des Motorblocks, um den Wärmeaustauschzyklus zu beenden. Im Fall eines temperaturgesteuerten Gebläseantriebs sorgt eine Scher- bzw. Schubflüssigkeitskupplung für eine Drehverbindung zwischen dem Gebläse und dem Motor. Beim Drehen des Motors erfolgt eine Drehung des Gebläses, wodurch die Kraft erzeugt wird, um die Luft für die oben erwähnte Wärmeaustausch- oder Kühlfunktion durch den Kühler zu treiben. Bei einem temperaturgesteuerten Betrieb wird der Kupplungsgrad zwischen dem Motor und dem Drehgebläse entsprechend den Temperaturerfordernissen des Motors bzw. der Maschine verändert. Wenn ein Automobil oder anderes Fahrzeug ziemlich schnell fährt, wird UmgebungsIuft auf natürlichem Wege durch den Kühler gedrückt, und

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,dementsprechend wird der vom Gebläse erforderliche Luftstrom spür j bar vermindert. Wenn andererseits das Fahrzeug ziemlich langsam fährt oder vollständig stillsteht, ist der erforderliche Gebläseluftstrom größer, was insbesondere bei relativ großen Umgebungslufttemperaturen gilt. Indem somit der von dem Gebläse zugeführte Luftstrom den Kühlerfordernissen des Motors angepaßt wird, ergibt sich hierdurch ein wirkungsvollerer Betrieb.

bei einer typischen temperaturgesteuerten Strömungskupplung zwischen dem Triebwerk und dem Kühlgebläse des Kühlerkühlsystems ist eine Antriebsscheibe an den Motor angekoppelt. Die Antriebsscheibe sitzt in einem Antriebshohlraum bzw. einer Antriebskammer eines Gehäuses, welches die Gebläseschaufeln bzw. -flügel trägt. Ein als Reservoir bezeichneter separater Hohlraum in der Kupplung steht über ein temperaturgesteuertes Ventil mit der Antriebskammer in Strömungsverbindung. Das Kupplungsgehäuse enthält einen an die Peripherie des Antriebsrotors angrenzenden Sperrkörper (dam), und ein Durchgang bzw. Kanal erstreckt sich aus einem an den Sperrkörper angrenzenden Bereich radial einwärts zu dem Reservoir Dieses ist in der Kupplung mehr oder weniger zentral angeordnet. Der Aufbau und die Lage des Sperrkörpers bzw. Verschlußgliedes sind dergestalt, daß bei einer relativen Drehung zwischen dem Antriebsrotor una dem Gehäuse die Scher- bzw. Schubflüssigkeit ständig auf das Verschlußglied auftrifft. Die Flüssigkeit gelangt dann durch den Durchgang bzw. Kanal zurück zum Reservoir. Wenn relativ große Kühlungserfordernisse vorliegen, ist es erwünscht, daß eine maximale Menge der Scherflüssigkeit in der Antriebskammer vorhanden ist.Dementsprechend ist die temperaturgesteuerte Flüssigkeitsverbindung (ein Ventil) zwischen dem Reservoir und der Antriebskammer vollständig offen. Während die Flüssigkeit durch üie Wirkung des Verschlußgliedes laufend von der Antriebskammer abgezogen wird, gelangt sie somit ständig wieder von dem Reservoir durch die nunmehr vollständig geöffnete Strömungsverbindung (Ventil) zurück zur Antriebskammer. Wenn jedoch minimale Kühlungserfordernisse des Motors vorliegen, wird die Scherflüssigkeit laufend von der Antriebskammer durch das Verschlußglied in aas Reservoir abgezogen, wobei die Fluidströmungsverbindung

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!(Ventil) zwischen dem Reservoir und der Antriebskammer nunmehr j

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geschlossen oder teilweise geschlossen ist. Somit steht nur eine I kleinere Scherflüssigkeitsmenge zur Verfügung, und die Gebläse- j drehzahl wird reduziert, was zu einer entsprechenden Verminderung einer störenden Leistungsabzweigung von dem Motor führt.

Bei typischen bekannten Konstruktionen hydraulischer Gebläsekupplungen dieser Art ist das Verschlußglied in einem Teil des Gehäuses (Abdeckung) für die Kupplung gegossen oder in anderer Weise ausgebildet. In ähnlicher Weise ist der sich radial erstreckende Kanal bzw. Durchgang zwischen dem Verschlußglied und der Reservoirkammer in der Kupplung entweder gegossen oder gebohrt. Somit wird die Lagerelation zwischen dem Verschlußglied und dem sich radial erstreckenden Kanal zum Zeitpunkt der Herstellung der Kupplung fixiert. Der obere bzw. äußere Teil des sich radial erstreckenden Flüssigkeitskanals, als Ablaßloch bezeichnet, ist somit relativ zur Flüssigkeitsauftrefffläche des Verschlußgliedes fixiert. Dementsprechend ist eine relative Drehung zwischen dem Rotor und dem Gehäuse nur in einer Drehrichtung möglich. Wenn die andere relative Drehrichtung erwünscht ist, ist es erforderlich, das Ablaßloch an eine andere, abweichende Flüssigkeitsauftrefffläche des Verschlußgliedes angrenzend zu gießen oder in anderer Weise zu formen. Somit eignet sich bei typischen bekannten Konstruktionen eine temperaturgesteuerte Strömungskupplung dieser Art nur für eine relative Drehrichtung zwischen dem Antriebsrotor und dem angetriebenen Gehäuse.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer verbesserten Flüssigkeitskupplung der genannten Art unter Vermeidung der geschilderten Nachteile.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich eine Flüssigkeits kupplung der im Oberbegriff genannten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen von Anspruch 1 aufgeführten Merkmale aus. Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen. Demnach ist ein Verschlußglied bzw. Sperrkörper für eine temperaturgesteuerte hydraulische oder Flüssigkeitskupplung vorgesehen, wobei es die-

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Ises Verschlußglied ermöglicht, daß die Kupplung für irgendeine irelative Drehrichtung zwischen dem Rotor und dem Gehäuse verwendibar ist. Zu diesem Zweck ist das Verschlußglied so aufgebaut, daß !es irgendeine von zwei festen Winkelpositionen in bezug auf das Gehäuse einnehmen kann, wenn die Gehäusekomponenten zusammengesetzt werden. Das Verschlußglied ist in der allgemeinen Form eines rechtwinkligen Parallelpipedons (rectangular parallelepiped) ausgebildet, wobei das Verschlußglied einen hieran angeformten Drehbolzen oder Zapfen trägt. Dieser greift in eine Aussparung oder ein Loch in dem Abdeckungs- bzw. Deckexabschnitt der Kupplung. Ein anderer Teil des Verschlußgliedes greift in einen anderen Bereich der Kupplung, so daß das Verschlußglied an zwei unter Aostand angeordneten Bereichen von dem Gehäuse berührt oder abgestützt wird. In einer relativen Winkelposition des Verschlußgliedes zum Gehäuse beaufschlagt die Scherflüssigkeit eine Flüssigkeitsauf tref ff lache, wodurch die Scherflüssigkeit in das Ablaßloch gelangt. In der anderen festen Winkelposition des Verschlußgliedes wird die zweite der zwei Flüssigkeitsauftreffflachen von der Scherflüssigkeit beaufschlagt, wodurch diese in das Ablaßloch geleitet wird. Das Verschlußglied kann jeweils eine von zwei Winkelextremen einnehmen, wobei die eine oder die andere der beiden Flüssigkeitsauftreffflachen an das Ablaßloch angrenzt. Diese Positionierung erfolgt bei der Montage der Kupplung, wobei nach der Montage die Winkelposition des Verschlußgliedes während der gesamten Lebensdauer der Kupplung beibehalten wird, wenn nicht die Kupplung nachfolgend demontiert wird, um eine abweichende Drehrichtung zu erzielen. Statt einer Herstellung von hydraulischen Kupplungen für linksseitige und rechtsseitige relative Drehungen zwischen dem Antriebsrotor und dem angetriebenen Gehäuse ermöglicht die vorliegende Erfindung die Herstellung nur eines einzigen Elementensatzes, der bei der Montage die Kupplung bildet. Bei einer nur etwas unterschiedlichen Montageart läßt sich die jeweils erwünschte relative Drehrichtung sicherstellen.

Die hydraulische bzw. Strömungskupplung vom temperaturabhängigen Typ eignet sich besonders zum Ankuppeln des Motors an ein Kühlergebläse einer Innenverbrennungsmaschine. Die spezifische Verbes-

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serung beruht auf dem an das Ablaßloch angrenzenden Sperrkörper bzw. Verschlußglied. Das Verschlußglied ist schwenkbar, so daß es bei der Montage der Kupplung jeweils eine von zwei Winkelpositionen einnehmen kann. Eine Winkelposition des Verschlußgliedes führt zu einer relativen Drehung des Antriebsmotors sowie des Kupplungsgehäuses in einer Richtung, während die andere Winkelposition des Verschlußgliedes eine relative Rotation in der anderen Richtung sicherstellt. Durch den Schwenkvorgang kann das Verschlußglied den Umfang des Antriebsrotors berühren.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 - in einem teilweise schematischen Teilschnitt eine temperaturgesteuerte hydraulische Gebläsekupplung nach der vorliegenden Erfindung,
Figur 2 - einen Schnitt längs der Linie 2-2 aus Figur 1, Figur 3 - eine Figur 2 ähnelnde Ansicht, wobei jedoch das Verschlußglied in der anderen von zwei festen Winkelpositionen in bezug auf einen Gehäuseteil dargestellt ist, und

Figuren 4 und 5 - entsprechend die beiden festen Winkelpositionen des Verschlußgliedes in bezug auf das Gehäuse.

In den zeichnerischen Darstellungen bezeichnet die Hinweiszahl 1o allgemein eine hydraulische bzw. Strömungskupplung vom temperaturgesteuerten Typ nach der vorliegenden Erfindung. Die Kupplung enthält eine Gehäuseabdeckung 12 und einen Gehäusehauptteil 14, wobei diese Elemente allgemein ringförmig bzw. rund sind und sich in einem aufeinander zuweisenden, zusammenpassenden Eingriff befinden. Sie werden in dieser Weise zusammengehalten, wie durch Gesenkschmieden (swaging) oder durch Gewinde- bzw. Schraubbefestijungsglieder oder dergleichen, wobei die genaue Art und Weise des Zusammenhaltens für ein Verständnis der vorliegenden Erfindung unwichtig sind. Die Hinweiszahl 16 bezeichnet den Fußteil einer der von dem Gehäuse getragenen Gebläseschaufeln, die an dem Gehäuse durch Gewinde- bzw. Schraubbefestigungsmittel oder dergleichen festgelegt sind. Die Hinweiszahl 18 bezeichnet eine Antriebswelle,

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die an den Ausgang eines Motors, wie eines Innenverbrenungsmotors angekoppelt werden kann und die ihrerseits einen Antriebsrotor trägt. Der Antriebsrotor sitzt in exnem Antriebshohlraum oder einer Antriebskammer 3o, während die Hinweiszahl 3 2 eine Reservoirkaituner für die Scherflüssigkeit bezeichnet. Die Hinweiszahl 34 bezeichnet eine Unterteilungswandung, welche ein schematisch mit 35 bezeichnetes temperaturabhängiges Ventil trägt. Die Funktion des Ventils ist dergestalt, daß sich das Ventil bei zunehmenden Kühlungserfordernissen des Motors öffnet, während es bei kleineren Kühlungserfordernissen geschlossen oder teilweise geschlossen wird. Somit bestimmt das öffnungs- oder Schließmaß des Ventils 35 den Grad der Strömungsverbindung zwischen der Reservoirkammer 32 und der Antriebskammer 3o. Die Hinweiszahl 36 bezeichnet einen sich allgemein radial erstreckenden Kanal, der von der Reservoirkammer 32 zu einem Ablaßloch 3 7 führt und nach außen durch eine Kugel 38 abgedichtet ist. Der linke Teil des Ablaßlochs 37 befindet sich in Strömungsverbindung mit dem oberen Bereich der Antriebskammer 3o und bildet den Abschnitt der Antriebskammer 3o, der sich radial jenseits des Umfangs des Antriebsrotors 22 befindet.

Gemäß den Figuren 2-5 bezeichnet die Hinweiszahl 4o das Verschlußglied nach der vorliegenden Erfindung, welches von einem rechtwinkligen Kunststoff-Parallelpipedon 42 gebildet wird und an einem Rand mit einem Schlitz 44 versehen ist. An dem entgegengesetzten Rand trägt das Verschlußglied einen angeformten Drehbolzen bzw. Zapfen 46, der in eine komplementäre Aussparung in der Gehäuseabdeckung 12 eingreift. Bei der Montage der hydraulischen Kupplung werden das Verschlußglied in der Gehäuseabdeckung 12 angeordnet und diese auf das Gehäuse 14 aufgesetzt. Der Schlitz 44 begrenzt longitudinale Verschlußglied-Randabschnitte, die sich in beschränktem Maße verformen können und die an einer komplementären Aussparung 5o im ringförmigen Gehäuse 14 anliegen können, um hierdurch eine Abdichtung und Abstützung zu bilden. Somit wird das Verschlußglied gemäß Figur 1 an seinen linken und rechten Seiten abgestützt bzw. gehalten.

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Die Figuren 2 und 4 zeigen eine feste Winkelposition des Verschlußgliedes relativ zum Gehäuse. Die Figuren 3 und 5 zeigen die andere feste Winkelposition des Verschlußgliedes gegenüber dem Gehäuse. In Figur 2 ist die Situation dargestellt, bei der sich der Rotor 22 (nicht dargestellt) im Gegenuhrzeigersinn in bezug auf das Gehäuse dreht. Der Rotorumfang trägt einen Teil der Scherflüssigkeit mit sich, und dieser Teil gelangt gegen die rechte Flüssigkeitsoberfläche des Verschlußgliedes. Ein Teil dieser Flüssigkeit gelangt in das Ablaßloch 37, um zur Reservoirkammer 32 zurückzufließen. In Figur 3 ist der Fall dargestellt, bei dem sich der Antriebsrotor 22 im Uhrzeigersinn in bezug auf das Gehäuse dreht. Es ist darauf hinzuweisen, daß es sich hierbei um relative Drehungen handelt, wobei sich das Gehäuse und der Rotor mit unterschiedlichen Drehzahlen in derselben Richtung drehen. Eine durchgenenae Ringdichtung 52 kann in der Gehäuseabdeckung 12 vorgesehen sein und am Gehäuseabschnitt 14 anliegen.

Die obigen Ausführungen beinhalten ein drehbares Verschlußglied 4o in einer hydraulischen Kupplung vom temperaturgesteuerten Typ. Ferner weist die Strömungskupplung eine Antriebskammer und eine Reservoirkammer auf. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die Verwendbarkeit des Verschlußgliedes nicht auf solche hydraulischen Kupplungen beschränkt ist, sondern daß sich das Verschlußglied auch bei ähnlichen Kupplungen anwenden läßt, bei denen die Scherflüssigkeit durch die Wirkung eines Verschlußgliedes in einer allgemein radialen Richtung im Kreislauf geführt oder in anderer Weise geleitet wird. Es ist ferner festzustellen, daß das Gehäusehauptteil 14 und die Abdeckung 12 in Verbindung miteinander ein Sehäuse für den Antriebsrotor 22 bilden. Während für das schwenkbare Verschlußglied 42 allgemein ein hochtemperaturbeständiger Kunststoff angewendet wird, lassen sich auch andere Materialien sinsetzen.

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Claims

G 51 2o5 -su Firma WALLACE MURRAY CORPORATION, 299 Park Avenue, New York, N.Y. (USA) Fluss igke itskupplung Patentansprüche

1.' Flüssigkeitskupplung mit einem Antriebsrotor in einer An-' triebskammer innerhalb eines Gehäuses, mit einer Scherflüssigkeit innerhalb der Antriebskammer, mit einem von dem Gehäuse getragenen Verschlußglied, das an den Umfang des Rotors angrenzt, und mit einem sich in dem Gehäuse befindlichen Kanal bzw. Durchgang, der sich von einem an das Verschlußglied angrenzenden Ablaßloch zu einem Scherflüssigkeitsreservoir innerhalb des Gehäuses erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußglied (4o) zwei Flüssigkeitsauftreffflächen hat und an dem Gehäuse (12, 14) drehbar festgelegt ist, um irgendeine von zwei festen Winkelpositionen in bezug auf das Gehäuse (12, 14) einzunehmen, daß das Ablaßloch (37) in einer der festen Winkelpositionen des Verschlußgliedes (4o) an eine Fläche desselben und in der anderen festen Winkelposition an die andere Fläche des Verschlußgliedes (4o) angrenzt, wodurch das Verschlußglied (4o) bei der Montage der hydraulischen Kupplung (1o) in der einen oder der anderen der festen Winkelpositionen angeordnet werden kann, um entsprechend eine relative Drehung zwischen dem Antriebsrotor (22) und dem Gehäuse (12, 14) entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn zu ermöglichen, und daß die von dem Umfang des Antriebsrotors (22) getragene Scherflüssigkeit auf eine Fläche des Verschlußgliedes (4o) auftrifft, wobei zumindest ein Teil der Scherflüssigkeit in das Ablaßloch (37) eintritt, um zum Scherflüssigkeitsreservoir (32) zurückgeführt zu werden.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper (4o) in Form eines rechtwinkligen Parallelpipe-

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dons (42, rectangular parallelepiped) ausgebildet ist und einen angeformten Drehbolzen bzw. Zapfen (46) trägt, der in ein Loch in dem Gehäuse (12, 14) eingreift, wobei ein Rand des Verschlußgliedes (4o) an den Umfang des Rotors (22) angrenzt.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß aas Kupplungsgehäuse (12, 14) aus zwei aufeinander zu^weisenden und zusammenpassenden, allgemein runden bzw. ringförmigen Teilen besteht, daß das Verschlußglied (4o) mittels seines Drehbolzens bzw. Zapfens (46) in einem der zwei Teile (12) angebracht ist und daß sich ein Abschnitt des Verschlußgliedes (4o) in den anderen Teil erstreckt.

4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußglied (4o) aus Kunststoff hergestellt und mit einem längs eines Randes verlaufenden Schlitz (44) versehen ist, um hierdurch ein Paar von flexiblen Schleifgliedern zu bilden, die an einem Bereich (5o) eines der ringförmigen bzw. runden Teile (14) anliegen.

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