DE4038485C2 - Temperaturempfindliche Flüssigkeitreibungskupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine temperaturempfindliche Flüssigkeitsreibungskupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 zum Fördern der Kühlluft zu einem Motor in einem Automobil durch automatisches Steuern einer Ausblas- Kühlluftmenge durch Erfassen der Veränderung der äußeren Umgebungstemperatur, die zu den Fahrtbedingungen in bezug auf die Umdrehungen eines Ventilators zum Kühlen des Motors korrespondiert.

Fig. 8 zeigt einen Teil einer temperaturempfindlichen Flüssigkeitsreibungskupplung, bei der eine Durchflußregulierbohrung 25′ in einer Trennscheibe 25 angeordnet ist, die von einer Ölsammelkammer 26 zu einer Drehmomentübertragungskammer 24 führt. Die Durchflußregulierbohrung 25′ ist als geradlinige Bohrung ausgebildet und wird durch ein Ventilteil 28 geschlossen, wenn die Außentemperatur einen bestimmten Wert übersteigt. Die Anlage des Ventilteils 28 an die Durchflußregulierbohrung 25′ erfolgt dann, wenn sich ein nicht dargestelltes temperaturempfindliches Bauteil durch die Temperaturänderungen verformt. Dieses temperaturempfindliche Bauteil ist an einer Vorderfläche eines abgedichteten geschlossenen Behälters angeordnet. Zu diesem Zweck ist das vordere Ende des Ventilteils 28, das der Durchflußregulierbohrung 25′ gegenüberliegt, flach ausgebildet. Das andere Ende des Ventilteils 28 ist an der Trennscheibe 25 mit einem Niet befestigt.

Die flache Unterseite des vorderen Endes des Ventilteils 28 berührt unmittelbar die Durchflußregulierbohrung 25′, so daß die Berührungsebene des Ventilteils 28 rechtwinklig zu deren Vorspannrichtung verläuft. Wenn daher das Ventilteil 28 geringfügig von der Durchflußregulierbohrung 25′ abhebt, verändert sich die Öldurchlauffläche in der Durchflußregulierbohrung 25′, wie in Fig. 10 (B) gezeigt, in großem Maße im Vergleich zu dem Abstand, mit dem sich das Ventilteil 28 davon abhebt. Dies führt zur Erzeugung einer großen Drehmomentübertragung infolge eines großen Öldurchtritts über die Durchflußregulierbohrung 25′ in die Drehmomentübertragungskammer 24. Dies führt zu einer hohen Vergrößerung der Drehzahl des Ventilators. Die Leistung wird durch hohe Drehzahlschwankungen gedämpft, wobei ein Leistungsverlust verursacht wird. Der Geräuschpegel des Ventilators nimmt zu, wobei gleichzeitig der Motor unterkühlt wird.

Aus der DE-A1-14 50 111 und der GB-PS-470,838 sind weitere Ventilatorkupplungen bekannt, bei denen das Ventilteil ein Stopfenteil aufweist, das jeweils zylindrisch ausgebildet ist. Lediglich am vorderen Ende des Stopfenteils ist eine extrem kleine Phase vorgesehen, die lediglich dazu dient, das Einführen des zylindrischen Stopfenteils in die Durchflußregulierbohrung zu erleichtern. Bei diesen Kupplungen treten die gleichen Nachteile auf wie bei der zuvor beschriebenen Flüssigkeitsreibungskupplung.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte temperaturempfindliche Flüssigkeitsreibungskupplung zu schaffen, bei der der Leistungsverlust und die Lärmerzeugung erheblich minimiert werden können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Leistungsverlust und die Lärmerzeugung werden durch Vergrößerung der Durchlauffläche und der Durchtrittsmenge des Öls in der Durchflußregulierbohrung auf eine unbedingt notwendige Menge minimiert, wenn eine leichte Verschiebung des Ventilteils infolge der Veränderung der Außentemperatur auftritt. Dadurch kann auch eine Unterkühlung des Motors unterbunden werden. Eine auf das Ventilteil wirkende Zentrifugalkraft wird effektiver erzeugt, um die Anlagevorspannung des Ventilteils zur Durchflußregulierbohrung zu begünstigen, so daß die Durchflußmengensteuerfunktion für das Öl wirksamer stabilisiert wird.

Bei dieser Anordnung dringt das eine konisch in Richtung auf die Durchflußregulierbohrung verjüngende Form aufweisende Stopfenteil in die sich verjüngende oder geradlinige Bohrung der Durchflußregulierbohrung ein, wodurch die Verschließfunktion stabilisiert wird. Bei einer geringen Anhebung der Außentemperatur bewegt sich das Ventilteil leicht infolge des Gewichtsstückes und des Stopfenteils. Gleichzeitig wird die Fläche des Öldurchtritts in der Durchflußregulierbohrung, wie in Fig. 10 (A) gezeigt, leicht vergrößert in Abhängigkeit von der geringfügigen Bewegung des Ventilteils. Folglich wird eine Ölflußmenge in die Drehmonentübertragungskammer hinein auf eine notwendige Menge begrenzt, wobei die Drehzahl des Ventilators lediglich auf einen erforderlichen Wert erhöht wird. Dadurch wird die Drehmomentübertragung leicht vergrößert. Somit kann der Leistungsverlust und die Vergrößerung des Ventilatorlärms minimiert und eine Unterkühlung des Motors verhindert werden.

An Ausführungsbeispielen soll die vorliegende Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen die zugehörigen Zeichnungen in

Fig. 1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen temperaturempfindlichen Flüssigkeitsreibungskupplung;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Umgebungsbereiches einer Durchflußregulierbohrung in der Kupplung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 bis 7 Seitenansichten gemäß Fig. 2 in unterschiedlichen Ausführungsformen;

Fig. 8 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Umgebungsbereiches einer Durchflußregulierbohrung gemäß einer herkömmlichen Kupplung; und

Fig. 9 eine grafische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Grad der Ventilöffnung und der Durchtrittsfläche sowohl bei der erfindungsgemäßen als auch einer bekannten Kupplung zeigt.

Gemäß Fig. 1 ist am vorderen Ende eines Teils einer Rotationswelle 1 einer temperaturempfindlichen Flüssigkeitsreibungskupplung eine Antriebsscheibe 7 angeordnet. Die Rotationswelle 1 trägt einen abgedichteten geschlossenen Behälter mittels einem Lager. Dieser Behälter besteht aus einem Gehäuse 2 und einem Deckel 3 und ist an seinem äußeren Umfang mit einem Kühlventilator (nicht dargestellt) versehen. Eine Trennscheibe 5 teilt einen Innenraum des abgedichteten geschlossenen Behälters in eine Ölsammelkammer 6 und eine Drehmomentübertragungskammer 4, in der die Antriebsscheibe 7 untergebracht ist.

Die Trennscheibe 5 ist mit einer Durchflußregulierbohrung 5, versehen, die das Öl von der Ölsammelkammer 6 in die Drehmomentübertragungskammer 4 fließen läßt. Die Durchflußregulierbohrung 5′ ist eine sich verjüngende Bohrung gemäß den Fig. 1 bis 4, die sich zur Ölsammelkammer 6 hin öffnet, oder eine geradlinige Bohrung gemäß den Fig. 5 bis 8.

Die Antriebsscheibe 7 in der Drehmomentübertragungskammer 4 hält einen geringen Abstand zur Übertragung des Drehmomentes zwischen sich und einer gegenüberliegenden Wandfläche des abgedichteten geschlossenen Behälters ein, der die Trennscheibe 5 nahe seines äußeren Teils umschließt.

Ein Ventilteil 8 dient zum Öffnen und Schließen der Durchflußregulierbohrung 5′. Das Ventilteil 8, das an der Seite der Ölsammelkammer 6 angeordnet ist, ist an seinem einen Ende mit einem Niet befestigt und das andere Ende ist nahe dessen vorderen Ende an der Durchflußregulierbohrung 5′ positioniert.

Eine Metallhalterung 11 ist an der Außenseite des Deckels 3 angeordnet. Die Metallhalterung 11 trägt beide Enden eines temperaturempfindlichen Bauteils 10, das aus einem streifenförmigen Bimetall besteht.

Das Ventilteil 8 ist im Inneren des Behälters angeordnet und wird durch eine Verbindungsstange 9 betätigt, die gleichzeitig auf Deformationen des temperaturempfindlichen Bauteils 10 infolge von Veränderungen der äußeren Umgebungstemperatur reagiert.

Ein Abstreifer 12 ist an einem Teil der inneren Umfangswandfläche des abgedichteten geschlossenen Behälters vorgesehen, wobei der Abstreifer 12 der Außenumfangswand der Antriebsscheibe 7 gegenüberliegt, an der sich das Öl während der Rotation ansammelt.

Eine Pumpfunktion wird durch einen Umlaufdurchgang 13 ausgeübt. Der Umlaufdurchgang 13 führt von der Drehmomentübertragungskammer 4 zur Ölsammelkammer 6 in gleichmäßiger Form von einer Einlaßöffnung, die seitlich nahe des Abstreifers 12 in Drehrichtung ausgebildet ist.

Ein Stopfenteil 14 ragt starr am Ende des Ventilteils 8 hervor und liegt der Durchflußregulierbohrung 5′ gegenüber. Das Stopfenteil 14 hat vorzugsweise eine sich konisch in Richtung auf die Durchflußregulierbohrung 5′ verjüngende Form entsprechend dem Berührungsangriff mit der Umfangsfläche der sich verjüngenden Durchflußregulierbohrung 5′, oder kommt mit einer Umfangskante der geradlinigen Durchflußregulierbohrung 5, in Berührung. In einer solchen Weise ist das Stopfenteil 14 in der Durchflußregulierbohrung 5′ positioniert. Ein ringförmiger Spalt ist zwischen dem Innenumfang der Durchflußregulierbohrung 5′ und dem Außenumfang des Stopfenteils 14 ausgebildet. Dieser ringförmige Spalt begrenzt eine Öldurchlauffläche zur Drehmomentübertragungskammer 4.

Ein Gewichtsstück 15 ist nahe einem freien Ende des Ventilteils 8 angeordnet. Das Gewichtsstück 15 folgt den Drehungen des abgedichteten geschlossenen Behälters, wobei eine Zentrifugalkraft auf das Ventilteil 8 wirkt. Das Gewichtsstück 15 erzeugt eine Vorspannung zum Verschließen der Durchflußregulierbohrung 5′, wobei es einer Zugkraft des Ventilteils 8 mit der Zentrifugalkraft entgegenwirkt.

Die Position des Gewichtsstückes 15 ist frei wählbar unter der Bedingung, daß es nahe des einen Endes des Ventilteils 8 angeordnet ist. Jedoch ist dessen Position nicht auf die in den Ausführungen gemäß den Fig. 1 bis 6 gezeigten Positionen begrenzt.

Falls gewünscht, kann die Durchflußregulierbohrung 5′ auch so ausgebildet sein wie in Fig. 3 gezeigt, nämlich als ein separates elastisches Abdichtelement 16, das aus Gummi oder einem Kunststoffmaterial besteht, wobei das Abdichtelement 16 am Umfangsabschnitt der sich verjüngenden oder geradlinigen Bohrung angeordnet ist.

Eine andere Anordnung ist in Fig. 6 dargestellt, wobei das elastische Abdichtelement 16 an der äußeren Umfangsfläche des Stopfenteils 14 vorgesehen ist. Alternativ dazu besteht das Stopfenteil 14, wie in Fig. 5 gezeigt, aus einem elastischen Abdichtelement 16, um die Abdichtwirkung weiter zu verbessern.

Der Bohrungsumfang der Durchflußregulierbohrung 5′ kann, wie in Fig. 4 gezeigt, in eine nach hinten gerichtete Fläche als Gratwand übergehen.

Die vorliegende Erfindung ist im wesentlichen anpaßbar an temperaturempfindliche Flüssigkeitsreibungskupplungen, in der eine Labyrintheinrichtung vorgesehen ist. In diese Labyrintheinrichtung greift ein Abschnitt der Antriebsscheibe 7 nahe deren äußeren Teil radial mit der gegenüberliegenden Wandfläche des abgedichteten geschlossenen Behälters ein.

Wie zuvor beschrieben, schließt die temperaturempfindliche Flüssigkeitsreibungskupplung, die Durchflußregulierbohrung 5′, das Stopfenteil 14, das starr hervorragt, um gegenüber der Durchflußregulierbohrung 5′ zu liegen, und das Gewichtsstück 15 ein, das nahe am vorderen Ende am anderen Ende des Ventilteils 8 angebracht ist. Dadurch wird die Zentrifugalkraftwirkung auf das Ventilteil 8 in Verbindung mit seiner starren Befestigung an der Trennscheibe 5 wirksamer erzeugt. Dies macht es möglich, die Vorspannung für die Schließoperation des Stopfenteils 14 funktionell aufzuwerten. Des weiteren dringt das Stopfenteil 14 in verschließender Weise in die sich verjüngende oder geradlinige Durchflußregulierungbohrung 5′ ein, so daß ein Berührungseingriff mit deren Innenraum in Vorspannrichtung erfolgt. Die Öldurchgangsfläche bzw. -menge in der Durchflußregulierung 5′ zur Drehmomentübertragungskammer 4 kann ständig durch Veränderung der Konfiguration des Stopfenteils 14 und des Gewichtsteils 15 gesteuert werden. Dadurch ist die temperaturempfindliche Flüssigkeitsreibungskupplung zur Minimierung von Drehzahlerhöhungen des Ventilators geeignet, die verursacht werden, wenn ein großer Ölstrom in die Drehmomentübertragungskammer 4 fließt.

Die Kupplung ist auch zur Minimierung sowohl des Leistungsverlustes als auch einer Erhöhung des Ventilatorlärms geeignet. Darüber hinaus ist die Kupplung in der Lage, eine Unterkühlung des Motors zu verhindern und die Durchflußmenge bei höherer Effektivität mit höherer Stabilität zu steuern und es daher äußerst nützlich, weil sie weitere verbesserte Charakteristiken aufweist.

Claims (7)

1. Temperaturempfindliche Flüssigkeitsreibungskupplung, aufweisend:

• - eine Rotationswelle, an deren vorderem Ende eine Antriebsscheibe befestigt ist;
• - einen abgedichteten geschlossenen Behälter, bestehend aus einem Gehäuse und einer Abdeckung, die an ihrem äußeren Umfang mit einem Kühlventilator versehen ist, wobei der Behälter durch ein Lager auf der Rotationswelle drehbar getragen wird;
• - eine Trennscheibe, die mit einer Öldurchgangsregulierbohrung zum Unterteilen des Innenraums des abgedichteten geschlossenen Behälters in eine Ölsammelkammer und eine Drehmomentübertragungskammer versehen ist, in der die Antriebsscheibe untergebracht ist;
• - einen Abstreifer, der an einem Teil einer inneren Umfangswandfläche an dem Teil des abgedichteten geschlossenen Behälters ausgebildet ist, der einer radial äußeren Umfangswandfläche der Antriebsscheibe gegenüberliegt und in dem das Öl während der Rotation gesammelt wird;
• - einen Umlaufdurchgang, der in Fortführung des Abstreifers gebildet ist und von der Drehmomentübertragungskammer zur Ölsammelkammer führt;
• - ein Ventilteil, das an der Seite der Ölsammelkammer angeordnet ist und dessen eines Ende an der Trennscheibe befestigt ist und dessen anderes Ende bewirkt, daß die Durchflußregulierbohrung der Trennscheibe geöffnet wird, wenn eine äußere Umgebungstemperatur einen vorgegebenen Wert übersteigt, jedoch die Bohrung verschließt, wenn die Umgebungstemperatur niedriger ist als der vorgegebene Wert;
• - wobei das Ventilteil im Inneren des Behälters angeordnet ist, um in Verbindung mit Verformungen eines temperaturempfindlichen Bauteils zu wirken, das an der Außenseite des Deckels angebracht ist, wobei die Verformungen zu den Veränderungen der Umgebungstemperatur korrespondieren; und
• - einen Drehmomentübertragungsspalt, der zwischen der Antriebsscheibe und der äußeren gegenüberliegenden Wandfläche nahe dem Deckel und dem Gehäuse ausgebildet ist, wobei der Spalt eine sich vergrößernde oder verkleinernde wirksame Ölkontaktfläche aufweist, um die Drehmomentübertragung von der Rotationswelle zum angetriebenen abgedichteten geschlossenen Behälter zu steuern,

gekennzeichnet durch ein gegenüber der Durchflußregulierbohrung (5′) am vorderen Ende des Ventilteils (8) angeordnetes Stopfenteil (14), das eine sich konisch in Richtung auf die Durchflußregulierbohrung (5′) verjüngende Form aufweist, mit der es in die Durchflußregulierbohrung (5′) einführbar ist, wobei diese durch Anlage des konischen Abschnittes des Stopfenteils (14) dicht verschließbar ist.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilteil (8) weiterhin ein Gewichtsstück (15) nahe seinem anderen Ende aufweist.

3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußregulierbohrung (5′) als sich verjüngende Bohrung ausgebildet ist, die sich zur Ölsammelkammer (6) hin erweitert.

4. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der Durchflußregulierbohrung (5′) zur Rückseite hin als gratartige Wand vorspringt.

5. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein separates Abdichtelement (16) am Umfang der Durchflußregulierbohrung (5′) oder an einer Außenumfangsfläche des Stopfenteils (14) vorgesehen ist.

6. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stopfenteil (14) als elastisches Abdichtelement (16) ausgebildet ist.