DE2920187A1

DE2920187A1 - Mit scherwirkung arbeitende fluessigkeitskupplung

Info

Publication number: DE2920187A1
Application number: DE19792920187
Authority: DE
Inventors: John Allen Budinski
Original assignee: General Motors Corp
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1978-06-05
Filing date: 1979-05-17
Publication date: 1979-12-06
Also published as: US4271945A; JPS54159561A; CA1108495A; GB2022221A; GB2022221B

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit Scherwirkung arbeitende Flüssigkeitskupplung gemäss dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 so weiter auszubilden, dass sie unmittelbar, zuverlässig und schnell auf die Tem-» peratur eines Kühlers oder den Verdichterdruck einer Klima-

tr

anlage eines Kraftfahrzeugs anspricht, sowie geringe Leistun erfordert und somit mit kleinem Raumbedarf und geringem Gewicht wirtschaftlich herstellbar ist«,

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 herausgestellten Merkmale gelöst»

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich aus Patentanspruch 2.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der E_rfinclung dargestellt» In den Zeichnungen zeigen

Figo 1 eine Teilseitenansicht einer Brennkraftmaschine und eines Kühlers mit einer Flüssigkeitskupplung für ein Lüfterrad und
Fig«, 2 einer senkrechten ^eilschnitt durch

die Flüssigkeitskupplung in vergrösserte Maßstabe«,

Einer Antriebsmaschine 10 ist eine mit Scherwirkung arbeitende Flüssigkeitskupplung 12 und eine Riemenscheibe 14 zugeordnet, die auf einer Antriebswelle 16 einer üblichen Kühlwasserpumpe 18 sitzen« Die Riemenscheibe 14

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wird von der nicht dargestellten Kurbelwelle der Antriebsmaschine über einen Keilriemen 20 angetrieben. Ein lüfterflügel 22 ist an einer Fläche der Flüssigkeitskupplung 12 befestigt, wozu Schrauben 23 dienen«, Die Flüssigkeitskupplung 12 und der Lüfterflügel 22 liegen zwischen der Antriebs maschine 10 und einem Kühler 24, die über übliche Leitungen 26 und Schläuche 28 miteinander verbunden sind, wobei die Kühlwasserpumpe 18 in dem Kühlkreis liegt₀

Wie Fig«,2 zeigt, weist die Flüssigkeitskupplung 12 ein Gehäuse 30 auf, das als Ausgangsglied arbeitet und eine Rückwand 32 mit einer Nabe 34 hat, die über ein Lager 36 drehbar an der Antriebswelle 16 abgestützt ist_o Das Gehäuse 30 hat ferner einen Deckel 38 an der Vorderseite, der am Aussenrand eine ebene Ringfläche 40 aufweist· Diese greift in eine Ringnut 44» die *ⁿ einer Ringrippe 42 der Rückwand eingreift. An beiden Aussenflachen der Rückwand 32 sind Kühlrippen 46 und 47 vorgesehen«, Radial einwärts der ersten Ringnut 44 ist in der Rückwand eine zweite Ringnut 48 gebildet, in die der Aussenrand einer Trennwand 50 eingreift, die zwischen der Rückwand 32 und dem Deckel 38 liegt«, In einer Umfangsnut 54 der Rückwand zwischen den beiden Ringnuten 42 und 48 sitzt eine die Trennwand abdichtende Dichtung 54, die durch f.die Ringfläohe 40 des Deckels 38 zusammengedrückt wird« Eine ringförmige grössere Aussparung 56 ist radial einwärts der zweiten Ringnut 48 in der Rückwand 32 gebildet» Eine Kupplungsscheibe 58"ist mit

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ihrer Kitte mit der Antriebswelle 16 verbunden, während ihr Aussenrand frei in einer Arbeitskammer 60 liegt, die durch die Aussparung 56 gebildet ist_e

Benachbarte Teile der Kupplungsscheibe 58 und der Rückwand 32 sind mit drehmomentübertragenden Elementen versehen, die die Jform von ringförmigen Rippen 62 und ringförmigen Nuten 64 haben, die so ausgebildet sind, dass sie Scherräume 66 begrenzen, in denen sich eine geeignete vis« kose Flüssigkeit, beispielsweise Silikon, befindet, um die Drehmomentübertragung zu bewirken.

Die Kupplungsscheibe 58 enthält mehrere öffnungen 68, die radial einwärts der Rippen und Nuten gleichmassig über den Umfang verteilt sind. Nahe dem Aussenrand der Kupplungsscheibe sind eine oder mehr öffnungen 70 kleineren Durchmessers vorgesehen« Zwei radiale Nuten 72 V-förmigen Querschnitts in der Kupplungsscheibe 58 erstrecken sich über die Rippen 62 hinweg bis zu den öffnungen 68» Sie unterstützen den Zu- und Abstrom der Arbeitsflüssigkeit zur und aus der ARbeitskammer 60_o

Der Deckel 38 hat radial einwärts der Ringfläche 40 einen ausgewölbten Teil 74, der mit der Trennwand 50 eine ringförmige Behälterkammer 76 begrenzte In der trennwand sind eine oder mehr Auslassöffnungen 78 vorgesehen, über die und die öffnungen 70 eine Verbindung zwischen der Behälterkammer und der Arbeitskammer besteht« Im Bereich der Löcher 70 ist an der Trennwand 50 ein Pumpglied 80 angeord-

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mm [ mr*

net, das aus einem kreisförmigen Ansatz bestehen kann, der entweder durch Stanzen oder durch Ansehweissen gebildet istο Gegebenenfalls genügt das Vorsehen nur eines Pumpglieds jedoch können unter Umständen auch deren zwei erforderlich sein«,

In der Trennwand 50 sind ausserdem eine oder mehr Einlassöffnungen 82 gebildet, die die Verbindung _zwi„ sehen der ^ehälterkammer 76 und der Arbeitskammer 60 herstellen und radial einwärts der Pumpglieder 80 in'", der Auslassöffnungen 78 liegen©

Die Einlassöffnungen 82 können durch ein Ventil glied 84 verschlossen werden, das auf Temperaturänderungen ig noch zu beschreibender Weise anspricht_o Das Ventilglied 84- sitzt auf einem im Durchmesser verringerten Teil 86 eines zentralen Zapfens 88, der drehbar in einer Bohrung 90 des Deckels 38 gelagert ist. Im Bereich der Bohrung 90 ist ein Dichtungsring 92 vorgesehen, der in einer Ringnut 94 des Zapfens 88 sitzt. An der Trennwand 50 ist ein Mitnehmer 96 gebildet, der sich axial erstreckt und gegen eine Kante des Ventilglieds 84 anliegt, so dass dieses mit der Trennwand umläuftc Zwischen dem Jentilglied 84 und der Innenfläche des Deckels 38 ist in der ^Behälterkammer 76 eine Feder 98 angeordnet, die das Ventilglied 84 gegen die Einlassöffnungen 82 drückt, um diese zu sehliessen«

Ausserhalb des Gehäuses 30 ist eine ortsfeste elektromagnetische Einheit 100 vorgesehen und wird durch

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eine Stützt 101 neben dem Deckel 38 gehaltene Diese Einheit 100 umgibt den Zapfen 88 und bewirkt das öffnen und Schliessen der Einlassöffnungen 82 durch das Ventilglied 84 in noch zu beschreibender Weise _o Die elektromagnetische Einheit 100 enthält drei zueinander konzentrische Lager 102, 104 und 106 die sie an dem umlaufenden Deckel 38 abstützen, wobei ein ortsfester Spulenkaeten 108 für eine elektromagnetische Spule 110 !Konzentrisch zum Zapfen 88 gehalten ist· Neben der elektromagnetischen Spule 110 ist mit dem Zapfen 88 ein Anker 112 im Spulenkasten 108 verschieblieh verbundene Ein zusatz-» liches Lager 114 in der äusseren Wand des Spulenkastens dient der axialen Ausrichtung des Zapfens 88 im Spulenkasten Bei geschlossenen Einlassöffnungen 82 fährt das Lager 114 gegen einen Anschlag 116 an, der durch einen Sprengring 118 am Zapfen 88 festgelegt ist«. Der Abstand des Lagers 114 rom Anschlag 116 ist so bemessen, dass bei rom Ventilglied 84 geschlossenen Einlassöffnungen 82 zwischen dem Anker 112 und der Stirnwand des Spulenkastens ein vorgegebener enger Spalt verbleibt· Elektrische Leiter 120 verbinden die Spule 110 mit einer nicht dargestellten Abfühleinrichtung, die die Kühlertemperatur oder den Yerdiehterdruck in einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs abfühlt.

Bei über die Riemenscheibe 14 angetriebener Antriebswelle 16 läuft die Kupplungsscheibe 58 um und es wird durch die Scherwirkung der Arbeitsflüssigkeit i» Arbeitakamer 60 ein Drehmoment auf das als Ausgangsglied arbeitende

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Gehäuse 30 übertragen« Das umlaufende Gehäuse 30 bewirkt das U_mlaufen des Lüfterflügels 22 mit einer Drehzahl, die von dem Antrieb durch die Scherkräfte entsprechend dem unterschiedlichen Yolumen an Arbeitsflüssigkeit in der Arbeitskammer 60 beeinflusst ist_e

Die Arbeitskammer 60 ist im wesentlichen entleert, da die Arbeitsflüssigkeit dauernd durch die offenen Auslassöffnungen 78 durch die Pumpglieder 80 abgepumpt wird und in die Behälterkammer 76 gefördert wird₀ Unter dieser Bedingung ist die Kupplung ausgerückt, da zwischen der Kupplungsscheibe 58 und dem Gehäuse ein grosser Schlupf be« steht«, Der Lüfterflügel wird daher entsprechend langsam angetrieben»

Erreichen die Kühlertemperatur oder der Yerdichterdruok Torgegebene Pegel, so wird die elektromagnetische Spule 110 erregt und der Anker 112 gegen die Spule gezogene Er behält aber einen geringen Abstand bei, wenn die Jeder 98 nach der Bewegung dea Zapfens 88 und des Ventil— glieds 84 nach aussen voll zusammengedrückt ist. Durch diese Bewegung nach links in 3?ig_e 2 werden die Einlassöffnungen 82 voll geöffnet, so dass Arbeitsflüssigkeit aus der Behälterkammer 76 über die Einlassöffnungen 82 in die Arbeitskammer 60 strömen kann, bis in beiden Kammern annähernd gleicher Pegel erreicht ist* Dann ergibt sich zwischen der Kupplungsscheibe 58 und dem Gehäuse ein geringster Schlupf, wodurch der Lüfterflügel 22 zwecks grösster Kühlung echnel-

-10-

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« ίο -

ler umläufto

Solange die Eingangs Öffnungen 82 offen "bleiben, findet ein Umlauf der Arbeitsflüssigkeit zwischen der Behälterkammer 76 und der Arbeitskammer 60 statt, so dass in deren Scherräumen stets eine ausreichende Menge an Arbeiteflüssigkeit vorhanden ist, um eine weitgehende Mibahme dee Sehäuses 30 durch die Kupplungsscheibe zu erzielen,,

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Claims

Patentanwalt
Dipl.-lng. K. Walther

10O)BERUNtQ 2920187

17oMai 1979 W-w-3333

General Motors Corporation, Detroit. Michigan, V_eSt.A_o

varallee 9

Mit Scherwirkung arbeitende Flüssigkeitskupplung

Patentans ρ r ü ehe:

M ./Mit Scherwirkung arbeitende Flüssigkeitskupplung, bestehend aus

a) einer treibenden Welle und einem Gehäuse als Ausgangsglied,

b) einer Trennwand, die auf der Antriebswelle drehbar gelagert ist und in dem Gehäuse eine Behälterkammer von einer Arbeitskammer trennt,

c) einer Kupplungsscheibe, die auf der Antriebswelle sitzt und in der Arbeitskammer liegt,

d) einander in geringem Abstand voneinander liegende, Scherräume für eine viskose Flüssigkeit bildende Flächen an der Kupplungsscheibe und dem Gehäuse,

e) Ein-und Auslassöffnungen in der Trennwand,

f) einer Pumpeinriehtung in der Arbeitskammer, die Flüssigkeit aus dieser über die Auslassöffnung der Trennwand in die Behälterkammer pumpt,

««2—

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g) einem mit der Trennwand und mit dieser umlaufenden Ventilglied, das wahlweise den Zustrom von Flüssigkeit aus der Behälterkammer zu den Scherräumen in der Arbeitskammer zum Kuppeln der Kupplungsscheibe mit dem Gehäuse freigibt,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
h) ausserhalb des Gehäuses (30) ist ein Elektromagnet (100) zum Öffnen und S_chliessen der Einlassöffnung (82) in der Trennwand (50) durch das Ventilglied (84) angeordnet und

über ein Lager (102) abgestützt am Gehäuse;
i) ein ortsfester Spulenkasten (108) ist an diesem Lager
abgestützt und enthält eine erregbare elektromagnetische Spule (110);

k) ein Zapfen (88) erstreckt sich lerschieblich und drehbar koaxial zur Spule und dem Spulenkasten durch eine Bohrung (90) des Gehäuses (30) in die Behälterkammer (76);
1) ein Anker (112) ist am Zapfen innerhalb des Spulenkastens neben deroSpule befestigt und am Ende (86) des Zapfens
(88) mit dem Ventilglied (84) verbunden und bei Erregen der Spule von der Einlassöffnung (82) fort bewegbar;
m) eine mit dem Ventilglied (84) verbundene Feder (98) belastet dieses in Richtung auf djLe Trennwand(50) ,um bei Stromloswerden der.Spule die Einlassöffnung zu schließen.

2o) Flüssigkeitskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Trennwand (50) ein Mitnehmer (96) für das Ventilglied (84) gebildet ist,und die

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Jeder (98) in der Behälterkammer (76) zwischen dem Ventilglied (84) und dem ^ehäuse (30) angeordnet ist.

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