DE4038484A1 - Temperaturempfindliche hydraulische ventilatorkupplung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung im Aufbau einer temperaturempfindlichen hydraulischen Kupplung des Typs, in dem die Drehung des Automotorkühlventilators automatisch durch Erfassen der Veränderung der Umgebungstemperatur gesteuert wird, die von der Fahrbedingung des Automobils abhängig sind, so daß eine geeignete Menge an Kühlluft zum Motor geleitet wird.

Ein herkömmlicher Typ einer Kühlventilatorkupplung ist so ausgeführt, wie in den Fig. 9 und 10 gezeigt, wobei eine Anzahl von Verbindungsbohrungen 27′in einer Antriebsscheibe 27 vorgesehen sind (entsprechend dem wesentlichen Abschnitt der vorliegenden Erfindung) und die Rotation des Ventilators nur durch Regulieren des Ölflusses von einer Ölkammer 26 zu einer Drehmomentübertragungskammer 24 gesteuert wird.

Dennoch hat die zuvor genannte Technologie gemäß dem Stand der Technik solche Nachteile, daß, wenn diese einen Drehmomentübertragungsmechanismus auslöst, der auf einer Veränderung der Umgebungstemperatur beruht, die Menge der Kühlluft, die zu dem Motor geleitet wird, durch übermäßige Rotation des Ventilators, wie in Kurve B von Fig. 6a gezeigt, zur Zeit der Hochgeschwindigkeitsrotation des Motors während hoher Fahrgeschwindigkeit des Automobils, für die nicht so viel Kühlluft durch den Ventilator erforderlich ist, zu groß wird, und darüber hinaus auch die Umdrehungszahl des Ventilators vergrößert wird in Folge eines rapiden Ansteigens der Umdrehungszahlen der Antriebswelle, wie durch die Kurven B der Fig. 6b und 6c in Bezug auf die Fälle gezeigt, in denen der Motor mit einer hohen und einer niedrigen Geschwindigkeitsdifferenz im Bezug auf die normale Fahrgeschwindigkeit des Automobils beschleunigt wird, so daß es vorrangige Aufgabe der Ventilatorkupplung ist, den Leistungsverlust und den Ventilatorgeräuschpegel zu vermindern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine temperaturempfindliche hydraulische Ventilatorkupplung, die zum Fördern einer geeigneten Kühlluftmenge zu einem Motor eines Automobils durch Steuern der Drehzahlen des Ventilators vorgesehen ist, wenn der Motor bei hoher Geschwindigkeit für Hochgeschwindigkeitsfahrten des Automobils dreht oder dieser aus den normalen Fahrbedingungen heraus beschleunigt wird, wobei der Wert des Leistungsverlustes und der Ventilatorgeräuschpegel in effektiver Art und Weise vermindert werden kann, und die eine mehrstufige, für den Ventilator vorgesehene Steuerung erlaubt.

Um die zuvor genannte Aufgabe zu lösen, ist die temperaturempfindliche hydraulische Ventilatorkupplung gemäß der vorliegenden Erfindung wie folgt aufgebaut. Diese weist eine Rotationsantriebswelle auf, die mit einer Antriebsscheibe an deren vorderen Ende und einem abgedichteten Behälter versehen ist, der aus einem Deckel gebildet wird, der mit einem Kühlventilator an seinem äußeren Umfang und einem Gehäuse versehen ist. Der abgedichtete Behälter ist in eine Ölkammer und eine Drehmomentübertragungskammer durch eine Trennscheibe unterteilt, die eine oder mehrere Ölflußregulierbohrungen mit der Antriebsscheibe aufweist, die innerhalb der Drehmomentübertragungskammer aufgenommen ist. Die Ölkammer ist mit einem Ölumlaufdurchgang und die Drehmomentübertragungskammer mit einem Abstreifer an ihrer inneren Wandfläche versehen in gegenüberliegender Beziehung mit dem äußeren Umfang der Antriebsscheibe und in Verbindung mit dem Ölumlaufdurchgang. Darüberhinaus ist ein temperaturempfindliches Bauteil am mittleren Abschnitt der Vorderfläche des Deckels vorgesehen, der einen Teil des abgedichteten Behälters gemeinsam mit dem Gehäuse bildet, und ein Ventilteil ist innerhalb der Ölkammer vorgesehen, wobei deren eines Ende an der Trennscheibe befestigt ist und das andere Ende nahe der Ölflußregulierungsbohrung bzw. -bohrungen anliegt. Im Betrieb, wenn die Umgebungstemperatur einen bestimmten Wert übersteigt, öffnet das Ventilteil die Ölflußregulierbohrung der Antriebsscheibe, während, wenn die Umgebungstemperatur einen vorgegebenen Wert unterschreitet, das Ventilteil die Bohrung in Abhängigkeit von der Verformung des temperaturempfindlichen Bauteils durch eine Verbindungsstange schließt, die zwischen dem Ventilteil und dem temperaturempfindlichen Bauteil angeordnet ist. Demgemäß wird die Drehmomentübertragung von der Rotationsantriebswelle zum abgedichteten Behälter durch Vergrößern oder Vermindern der wirksamen Kontaktfläche des Öls an Drehmomentübertragungsspalten gesteuert, die zwischen der Antriebsscheibe und den gegenüberliegenden inneren Wandflächen des Gehäuses und des Deckels gebildet werden. Zusätzlich ist die zuvor beschriebene Anordnung erfindungsgemäß gekennzeichnet durch weiteres Aufweisen zumindest eines Fliehkraftventils an der Antriebsscheibe in der Nähe der Verbindungsbohrung, so daß, sowie die Rotationsantriebswelle bei hoher Geschwindigkeit betrieben wird, das Fliehkraftventil die Verbindungsbohrung schließt. Das Fliehkraftventil besteht aus einem plättchenförmigen Streifen in Form einer kommaförmigen Rippe oder ist im wesentlichen von dreieckiger Form, wobei dieses mit seinem einen Ende drehbar gelagert ist und das andere Ende durch eine Druck- oder Zugfeder aufgehängt ist. Wo notwendig, können eine Anzahl solcher Ventile nahe einer Anzahl von entsprechenden Verbindungsbohrungen vorgesehen sein, die radial oder im wesentlichen am gleichen Umfang vorgesehen sind.

Gemäß dem zuvor beschriebenen das Fliehkraftventil einschließenden Aufbau, das nahe der Umlaufbohrung der Antriebsscheibe angeordnet ist, wird, wenn der Motor eines Automobils bei hoher Geschwindigkeit bei hoher Fahrgeschwindigkeit des Automobils rotiert, oder wenn der Motor mit einer großen oder kleinen Geschwindigkeitsdifferenz in Bezug auf die normalen Fahrbedingungen des Automobils beschleunigt wird, die Umlaufbohrung der Antriebsscheibe durch das Fliehkraftventil geschlossen, so daß die Drehmomentübertragung nur durch einen der Drehmomentübertragungsspalte in der Drehmomentübertragungskammer ausgeführt wird, wobei eine Verminderung der Umdrehungszahl des Ventilators und demzufolge der Kühlluftmenge erfolgt.

Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt eine vertikale Teilansicht (teilweise geschnitten) einer temperaturempfindlichen hydraulischen Ventilatorkupplung entsprechend einer erfindungsgemäßen Ausführungsform; Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht (teilweise geschnitten) eines Fliehkraftventils, wie in Fig. 1 gezeigt, im Hinblick auf den offenen Zustand des Ventils zum Zeitpunkt der niedrigen Umdrehungsgeschwindigkeit der Kupplung; Fig. 3 zeigt eine Vorderansicht des Ventils gemäß Fig. 2 im Hinblick auf den offenen Zustand des Ventils zu einer Zeit hoher Drehgeschwindigkeit der Kupplung; Fig. 4 und 5 zeigen entsprechende Ansichten zu den Fig. 2 und 3 und repräsentieren weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; Fig. 6a bis 6c stellen Grafiken dar, die die Charakteristik- und Kenndatenkurven zeigen, die zum Zweck des Vergleiches zwischen der vorliegenden Erfindung und dem Stand der Technik aufgezeichnet sind; Fig. 7 ist eine Grafik, die eine Charakteristik- und Kenndatenkurve in Bezug auf eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,; Fig. 8 ist eine vergrößerte vertikale Teilansicht (teilweise geschnitten) einer temperaturempfindlichen Hydraulikventilatorkupplung einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform im Hinblick auf die korrespondierende Fig. 1; Fig. 9 ist eine vertikale Teilansicht eines Abschnittes einer herkömmlichen Kupplung nahe der Antriebsscheibe; und Fig. 10 ist eine Vorderansicht eines oberen Halbabschnittes der Antriebsscheibe gemäß Fig. 4.

Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben.

In den Fig. 8 und 9 bezeichnet Bezugszeichen 1 eine Rotationswelle, die an ihrem vorderen Ende eine Antriebsscheibe 7 aufweist, die mit einer Anzahl von Verbindungsbohrungen 7′ versehen ist. Die Rotationswelle 1 trägt durch ein Lager einen abgedichteten Behälter, der einen Deckel 3, der mit einem Kühlventilator 3 (nicht gezeigt) an seinem äußeren Umfang versehen ist, und ein Gehäuse 2 aufweist. Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Trennscheibe, die den Innenraum des abgedichteten Behälters in eine Ölkammer 6 und eine Drehmomentübertragungskammer 4 unterteilt, die darin die zuvor beschriebene Antriebsscheibe 7 umgibt. Die Trennscheibe 5 ist mit einer Durchflußregulierbohrung 5′ zum Regulieren eines Ölflusses von der Ölkammer 6 zur Drehmomentübertragungskammer 4 versehen. Darüber hinaus enthält die Antriebsscheibe 7 innerhalb der Drehmomentübertragungskammer 4 schmale Spalte von den gegenüberliegenden Innenwänden des abgedichteten Behälters an ihren äußeren Umfangsabschnitten, um zu gewährleisten, daß ein Drehmoment dadurch übertragen wird.

Bezugszeichen 8 bezeichnet ein Ventilteil, das in der Ölkammer 6 angeordnet ist, um die Durchflußregulierbohrung 5′ der Trennplatte 5 zu öffnen und zu schließen und dessen eines Ende ist mit der Trennplatte 5 vernietet, wobei das andere Ende nahe der Durchflußregulierbohrung 5′ anliegt. Bezugszeichen 10 bezeichnet ein temperaturempfindliches Bauteil, das ein plättchenförmiges Bimetall aufweist, das mit seinen beiden Enden durch einen Metallträger 11 gehalten wird, der an der Vorderseite des Deckels 3 befestigt ist, so daß das Ventilteil in Abhängigkeit von der Verformung des temperaturempfindlichen Bauteils 10 durch eine Verbindungsstange 9, die zwischem dem Ventilteil und dem Teil 10 angeordnet ist, betätigt wird, wenn sich die Umgebungstemperatur verändert. Wenn daher die Umgebungstemperatur einen vorbestimmten Wert übersteigt, öffnet das Ventilteil 8 die Durchflußregulierbohrung 5′, um zu gewährleisten, daß Öl in der Ölsammelkammer 6 in die Drehmomentübertragungskammer 4 fließt, wodurch eine Beschleunigung der Drehmomentübertragung erfolgt, während, wenn die Umgebungstemperatur einen vorbestimmten Wert unterschreitet, das Ventil die Durchflußregulierbohrung 5′ schließt, wobei eine Verminderung des Wertes der Drehmomentübertragung erfolgt. Bezugszeichen 12 bezeichnet einen Abstreifer, der an einem Abschnitt der inneren Umfangswand des abgedichteten Behälters gegenüber dem äußeren Umfangsabschnitt der Antriebsscheibe 7 ausgebildet ist, wo sich das Öl während der Zeit der Rotation der Scheibe sammelt. Der Abstreifer 12 besitzt eine Pumpfunktion durch Aufweisen eines Umlaufdurchganges 13, der von der Drehmomentübertragungskammer 4 zur Ölkammer 6 führt, um mit einer Einlaßöffnung, die vor dem Abstreifer 12 ausgebildet ist, zu kommunizieren. Bezugszeichen 14 ist ein Fliehkraftventil, das aus einem plättchenförmigen Streifen besteht, der beispielsweise eine kommaformähnliche Rippe (Fig. 2 bis 4) oder im wesentlichen dreieckiger Form (Fig. 5) ist. Das Fliehkraftventil 14 hat sein eines Ende radial an der Antriebsscheibe 7 an einer Stelle nahe der Umlaufbohrung 7′ befestigt und ist mit einer Zugfeder (Fig. 4) oder einer Druckfeder 14′ (Fig. 5) versehen. Daher ist die Verbindungsbohrung 7′ durch das Fliehkraftventil 14 infolge der Zentrifugalkraft, die aus der hohen Drehgeschwindigkeit der Antriebsscheibe 7 resultiert, geschlossen und die Drehmomentübertragung wird nur durch einen der Drehmomentübertragungsspalte in der Drehmomentübertragungskammer ausgeführt, welcher der vorderseitige Spalt ist, während der andere Spalt (hintere Seite) der Zirkulation des Öls dadurch entgegenwirkt. Bezüglich der Charakteristiken des Fliehkraftventils während der Hochgeschwindigkeitsfahrt des Automobils und zum Zeitpunkt der Beschleunigung mit einer großen oder geringen Geschwindigkeitsdifferenz in Bezug auf die normalen Fahrbedingungen des Automobils, wie in Bezug auf die Fig. 6a bis 6c (A), bezeichnet Bezugszeichen 15 eine Anzahl Kühlrippen, die sich von der äußeren Seitenwand des abgedichteten Behälters erstrecken.

Wo erforderlich können eine Anzahl von Verbindungsbohrungen 7′, 7′a, 7′b in radialer Richtung und eine Anzahl von Fliehkraftventilen 14, 14a, 14b vorgesehen sein, die durch Zugfedern 14′, 14′a, 14′b, wie in Fig. 4 gezeigt, vorgespannt sind, so daß die Bohrungen nacheinander verschlossen werden, oder diese Verbindungsbohrungen können mit geringem Durchmesser ausgeführt werden und sind entlang im wesentlichen des gleichen Umfangs, wie in Fig. 5 gezeigt, angeordnet, so daß sie nacheinander durch die Druckfedern 14′, 14′a, 14′b von unterschiedlichen Federkonstanten verschlossen werden, wobei eine stufenweise Steuerung des Ventilators, wie in Fig. 7 gezeigt, erfolgt, in der die Umdrehungszahl des Ventilators in einer stufenartigen Weise vergrößert wird. In diesem Fall, in Abwandlung des Beispiels von Fig. 7, ist es auch möglich, die Umdrehungszahl des Ventilators in einer stufenartigen Weise zu vermindern. Darüberhinaus kann die vorliegende Erfindung an einer temperaturempfindlichen hydraulischen Ventilatorkupplung realisiert werden, die einen Labyrinthmechanismus 16, wie in Fig. 8 gezeigt, aufweist, in dem die Antriebsscheibe 7 mit einer Anzahl von Vorsprüngen an einer ihrer Seitenflächen versehen ist und eine Anzahl konkaver Abschnitte an den gegenüberliegenden Wandflächen des abgedichteten Behälters ausgebildet sind, so daß die Vorsprünge entsprechend innerhalb der konkaven Abschnitte aufgenommen werden, wobei ein zickzackförmiger Drehmomentübertragungsspalt 15 zwischen der Antriebsscheibe 7 und dem abgedichteten Behälter gebildet wird. In diesem Fall ist das Fliehkraftventil 14 an der Seite gegenüberliegend der Labyrintheinrichtung vorgesehen, d. h. auf der Seite der Trennplatte 15, um die Drehmomentübertragungsfläche an der Seite der Trennplatte 15 geringer zu machen, als die auf der Seite der Labyrintheinrichtung 16, wobei, wenn der Automobilmotor aus den normalen Fahrbedingungen beschleunigt wird mit einer hohen Geschwindigkeitsdifferenz, in der beide Seiten der Antriebsscheibe 7 als Drehmomentübertragungsflächen dienen, eine Beschleunigungscharakteristik gemäß Fig. 6b (C) erhalten wird.

Wie oben beschrieben, hat die erfindungsgemäße temperaturempfindliche hydraulische Ventilatorkupplung verschiedene Vorteile. Das heißt, infolge der Struktur des Fliehkraftventils 14, das an der Durchgangsbohrung 7′ der Antriebsscheibe 7 angeordnet ist, wird die Verbindungsbohrung durch das Ventil verschlossen, das bei einer Zentrifugalkraft einsetzt, die aus der hohen Umdrehungsgeschwindigkeit der Antriebswelle resultiert, so daß die Drehmomentübertragung nur durch einen der Drehmomentübertragungsspalte ausgeführt wird, der in der Drehmomentübertragungskammer 4 ausgebildet ist, während der andere Spalt den Ölfluß dadurch verhindert und dementsprechend durch eine solchen Drehzahlsteuereinrichtung in Verbindung mit der Ölflußregulierbohrungsöffnungs- und -schließfunktion durch das Ventilteil 8 in Abhängigkeit von temperaturempfindlichen Bauteil 10, die Umdrehungszahl des Ventilators vermindert wird, wobei eine Verminderung der Kühlluftmenge, die zum Motor gefördert werden soll, vermindert wird, wenn der Motor insbesondere während hoher Fahrtgeschwindigkeit des Automobils dreht und zu einer Zeit der Beschleunigung aus den normalen Fahrbedingungen. Da darüberhinaus eine gewünschte stufenweise Steuerung für den Ventilator möglich ist, kann der Wert des Leistungsverlustes vermindert und gleichzeitig der Ventilatorgeräuschpegel in einer effektiveren Weise als zuvor reduziert werden.

Claims (3)

1. Temperaturempfindliche hydraulische Ventilatorkupplung, aufweisend eine Rotationsantriebswelle; eine eine Verbindungsbohrung aufweisende Antriebsscheibe, die am vorderen Ende der Rotationsantriebswelle befestigt ist, einen abgedichteten Behälter, der von der Rotationsantriebswelle getragen ist, wobei der abgedichtete Behälter aus einer Abdeckung, die mit einem Kühlventilator an deren äußerem Umfang versehen ist, und einem Gehäuse ausgebildet ist und in eine Ölkammer und eine Drehmomentübertragungskammer durch eine Trennscheibe, die zumindest eine Ölflußregulierbohrung aufweist, unterteilt ist, wobei die Antriebsscheibe innerhalb der Drehmomentübertragungskammer aufgenommen ist, und wobei die Ölkammer mit einem Ölumlaufdurchgang und die Drehmomentübertragungskammer mit einem Abstreifer an ihrer Innenwandfläche in gegenüberliegender Beziehung zu dem Außenumfang der Antriebsscheibe und in Verbindung mit dem Ölumlaufdurchgang versehen ist; ein temperaturempfindliches Bauteil, das an einem zentralen Abschnitt des die Abdeckung bildenden Teils des abgedichteten Behälters angeordnet ist; ein Ventilteil, das mit seinem einen Ende an der Trennscheibe befestigt ist und mit seinem anderen Ende der Ölflußregulierbohrung der Trennscheibe benachbart ist und mit einem Verbindungsstab verbunden ist, der zwischen dem Ventilteil und der Hinterfläche des temperaturempfindlichen Bauteils angeordnet ist, so daß, wenn die Umgebungstemperatur einen vorgegebenen Wert übersteigt, das Ventilteil die Ölflußregulierbohrung öffnet, während, wenn die Umgebungstemperatur unterhalb des vorgegebenen Wertes liegt, dieses die Bohrung in Abhängigkeit von der Verformung des temperaturempfindlichen Bauteils schließt, wodurch die Übertragung des Drehmoments von der Rotationsantriebswelle zum abgedichteten Behälter in Abhängigkeit von einer Vergrößerung oder Verminderung der effektiven Berührungsfläche des Öls an Drehmomentübertragungsspalten gesteuert wird, die zwischen der Antriebsscheibe und der gegenüberliegenden Wandfläche der Abdeckung und des Gehäuses ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsscheibe (7) mit wenigstens einem Fliehkraftventil (14) versehen ist, so daß das Fliehkraftventil (14) die Verbindungsbohrung (5′) schließt, wenn die Antriebswelle (1) bei hoher Geschwindigkeit rotiert.

2. Temperaturempfindliche hydraulische Ventilatorkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fliehkraftventil (14) aus einem plättchenförmigen Streifen in Form einer kommaförmigen Rippe oder in im wesentlichen dreieickiger Form ausgebildet und derart angeordnet ist, daß das eine Ende des Ventils (14) drehbar gelagert ist, während dessen anderes Ende mittels einer Zug- oder Druckfeder (14′) eingehängt ist.

3. Temperaturempfindliche hydraulische Ventilatorkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsscheibe (7) mit einer Anzahl Verbindungsbohrungen (7′) in radialer Anordnung oder entlang im wesentlichen einem gleichen Umfang versehen und ein Fliehkraftventil (14) in der Nähe jeder der Verbindungsbohrungen (7′) angeordnet ist.