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Flüssigkeitsreibungskappluni mit insbesondere temperaturabhängig gesteuerter
Füllung Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsreibungskapplung mit insbesondere
temperaturabhängig gesteuer-Ler Füllung, insbesondere zum Antrieb von Kühlgebläsen
bei Kraftfahrzeugen, und mit einer Pumpeinrichtung, die zum Fördern der Kupplungsflüssigkeit
von einer Speicherkammer in die Arbeitskanimer bzw. von der Arbeitskammer in die
Speicherkammer dient und auf der Ausnutzung von sich durch die Relativdrehung zwischen
treibender und angetriebener Kupplungshälfte auf Grund der Flüssigkeitsströmung
bildendem über- bzw. Unterdruck basiert.
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Bei einer bekannten Flüssigkeitsreibungskupplung dieser Art besteht
die Pumpeinrichtung aus einer an der Trennwand zwischen Speicherkammer und Ar-beitskammer
angeordneten Nase, die in eine entsprechende Ringnut der treibenden Kupplungshälfte
eingreift. Vor und hinter der Nase ist je eine Öffnung vorgesehen. Bei Relativdrehung
zwischen treibender und angetriebener Kupplungshälfte bildet sich in Drehrichtung
vor der Nase ein überdruck, wodurch Kupplungsflüssigkeit von der Arbeitskammer
in die Speicherkammer gedrückt wird. Hinter der Nase bildet sich ein Unterdruck,
durch den Kupplungsflüssigkeit aus der Speicherkammer in die Arbeitskammer gesaugt
wird. Eine der beiden Öffnungen ist durch einen temperaturabhängig gesteuerten Schieber
mehr oder weniger abdeckbar, so daß ihr wirksamer Querschnitt verändert werden kann.
Der relative Querschnitt zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung ist für die
Füllung der Kupplung maßg * ebend. Nachteilig ist bei dieser Vorrichtung,
daß die Kupplungsflüssigkeit beim Regelbetrieb einen Kreislauf zwischen der Arbeitskammer
und der Speicherkammer beschreibt, durch den Energieverluste auftreten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkeitsreibungskupplung
mit gesteuerter Füllung so auszubilden, daß die von der Pumpeinrichtung geförderte
Arbeitsflüssigkeit keinen Kreislauf zwischen Speicherkammer und Arbeitskammer be--schreibt,
sondern jeweils nur in eine Richtung, also entweder in die Arbeitskammer hinein-
oder aus dieser heraus-strömt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein an einer Kupplungshälfte
angeordnetes, einen Flüssigkeitsdurchtritt gestattendes, entweder selbst in der
Lage veränderbares oder mit einem den Flüssigkeitsdurchtritt beeinflussenden, lageveränderbaren
Schieberteil zusammenwirkendes *Stauelement zum Anstauen von Kupplungsflüssigkeit
der Arbeitskammer, das in einer Stellung bzw. in einer Stellung des Schieberteils
angestaute Flüssigkeit durch eine Kanalverbindung von der Arbeitskammer in die Speicherkamnier
überströmen und in einer zweiten Stellung bzw. in einer zweiten Stellung des Schieberteils
Kupplungsflüssigkeit durch die gleiche bzw. eine abgewandelte Kanalverbindung zurückströmen
läßt. Hierdurch werden die bei der bekannten Flüssigkeitsreibungskupplung durch
den Kreislauf von Kupplungsflüssigkeit auftretenden Energieverluste vermieden.
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Die Erfindung wird an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
im folgenden näher erläutert. Es zeigt -Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein
erstes Ausführungsbeispiel, F i g. 2 einen vergrößerten Teilausschnitt aus
Fig. 1,
F i g. 3 eine Teildraufsicht auf die Pumpeinrichfung m' einer
ersten Arbeitsstellung nach der Linie 3-3 der F i g. 2, F i
g. 4 einen Teilquerschnitt nach der Linie 4-4 der F i g. 3,
F i
g. 5 die Pumpeinrichtung in einer zweiten Arbeitsstellung, F i
g. 6 einen Teilquerschnitt nach der Linie 6-6
der F i g. 5,
F
i g. 7 ein zweites Ausführungsbeispiel in einem ähnlichen Teilquerschnitt,
F i g. 8 einen Radialschnitt nach der Linie 8-8 der F i
g. 7 durch dieses AusfÜhrÜngsbeispiel.
Die in F i
g. 1 mit 10 bezeichnete Flüssigkeitsreibungskapplung besteht im wesentlichen
aus zwei relativ zueinander drehbaren Kupplungshälften 11
und 12. Die
Kupplung 10 wird hier zum Antrieb des Ventilators 13 eines Kühlgebläses
für ein Kraftfahrzeug verwendet. Bei dieser Ausführungsform wird die auf der Welle
18 angeordnete Kupplungshälfte 12 durch einen Keilriemen 22 und eine Riemenscheibe
20 vom Motor aus getrieben. Die getriebene Kupplungshälfte 11, welche die
treibende Kupplungshälfte 12 umgibt, besitzt einen Deckel 34, durch den ein gewisser
Raum abgegrenzt wird. Dieser Raum wird durch eine Trennwand 33 in die Arbeitskammer
15 a und die Speicherkammer 15 b getrennt. In
beiden Kammern befindet sich die Kupplungsflüssigkeit 16.
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Erfindungsgemäß soll in einer der Kupplungshälften ein in der Lage
veränderbares Stauelement zum Anstauen der Kupplungsflüssigkeit der Arbeitskammer
15 a vorgesehen sein. Bei der in F i g.'l bis 6
dargestellten
Ausführungsform besteht dieses Stauelement aus einem in der Trennwand
33 drehbar angeordneten Drehkörper 51. Dieser Drehkörper weist eine
Kanalverbindung 54 mit einer Kanalöffnung 55
auf, wie insbesondere aus den
F i g. 4 und 6 zu entnehmen ist. Der Drehkörper 51 besitzt
einen in die Arbeitskammer 15 a ragenden Kopf 51
a.
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Der Drehkörper ist zur Erreichung einer temperaturabhängigen Füllung
formschlüssig mit einer außerhalb der Kammern 15 a, 15 b
angeordneten Bünetallfeder 61 verbunden. Diese Bünetallfeder 61
steht
über eine Achse 65 sowie ein Zahnsegment 70
mit dem auf dem Drehkörper
angeordneten Ritzel 69
in formschlüssiger Verbindung.
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Das in der Kupplungshälfte 11 montierte Stauelement (Drehkörper)
51 ragt in eine von der Kupplungsflüssigkeit der Arbeitskammer
15 a beaufschlagte Ringnut 52, die in der anderen Kupplungshälfte
12 vorgesehen ist. Hierdurch wird die Wirkung des Stauelements vergrößert.
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Zur Übertragung eines' Drehmoments von der treibenden Kupplungshälfte
12 auf die getriebene Kupplungshälfte 11 weisen beide Kupplungshälften Vorspriinge
41 und 42 auf, die in entsprechende Ringnuten der gegenüberliegenden Kupplungshälfte
eingreifen. Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, wird zwischen den Vorsprüngen
und den Nuten der sich gegenüberstehenden Kupplungshälften ein Spalt 44 gebildet.
Das übertragbare Drehmoment hängt davon ab, wie stark dieser Spalt mit Kupplungsflüssigkeit,
beispielsweise Silikonöl, gefüllt ist. In F i g. 1 ist die Kupplung im Ruhezustand
gezeichnet. Wird jedoch die Kupplungshälfte 12 -über die Riemenscheibe 20 angetrieben,
so verlagert sich die Kupplungsflüssigkeit infolge der Zentrifugalkräfte an die
Außenseite der Arbeitskimmer 15 a und der Speicherkammer
15 b. Die Füllung der Arbeitskammer wird durch das oben beschriebene
Stauelement geregelt, welches wie folgt arbeitet: Die Bimetallfeder 61 ist
in dem Luftstrom angeordnet, welcher aus dem Kühler der Brennkraftmaschine austritt.
Sie ist daher Temperaturänderungen ausgesetzt, die den unterschiedlichen Temperaturen
des Kühlers entsprechen. Es sei nun angenommen, daß der Motor gerade gestartet wird
und noch nicht seine Betriebstemperatur erreicht hat. In diesem Fall soll die Kühlleistung
des-. Kühlers gering sein, was durch eine niedrige Drehzahl des Ventilators erreicht
werden kann. Das übertragbare Drehmoment der Kupplung 10 soll also ebenfalls
klein sein. Da die aus dem Kühler austretende Luft eine geringe Temperatur hat,
bewegt die Bimetallfeder 61 den Drehkörper. 51 in die in F i
g. 3 und 4 dargestellte Lage. Die treibende Kupplungshälfte 12 bewegt sich
hierbei in Richtung des Pfeils 57. Hierbei wird in der Ringnut
52 Kupplungsflüssigkeit mitgerissen, die sich an dem Stauelement
51 staut und durch die Kanalöffnung 55 und den Kanal 54 aus der Arbeitskammer
15 a in die Speicherkammer 15 b überströmt. Hierdurch
sinkt der radiale Flüssigkeitsspiegel in der Arbeitskammer, und das übertragbare
Drehmoment nimmt ab. In dieser Stellung des Stauelements 51 kann die
Kupplungsflüssigkeit nur aus der Arbeitskammer in die Speicherkammer gelangen. Der
verringerte radiale Flüssigkeitsspiegel in der Arbeitskammer hat eine geringere
Drehzahl des Ventilators zur Folge, so daß auch die durch den Kühler hindurchgesaugte
Luftmenge geringer ist und sich infolge der verringerten Kühlwirkung allmählich
eine höhere Motortemperatur einstellt.
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Nähert sich die Motortemperatur der gewünschten ]§etriebstemperatur,
so erwärmt sich auch der aus dem Kühler austretende Luftstrom stärker. Dies hat
zur Folge, daß die Bimetallfeder 61 über das Zahnsegment 70 den Drehkörper
51 in eine andere Lage schwenkt. Zunächst gelangt der Drehkörper
51 in eine Lage, in der keine weitere Flüssigkeit mehr aus der Arbeitskammer
abgepumpt wird, und schließlich nimmt er die in F i g. 5 und 6 dargestellte
Stellung ein. Da die Drehrichtung 57 der treibenden Kupplungshälfte die gleiche
geblieben ist, entsteht nunmehr hinter dem Stauelement 51 ein Unterdruck.
Es wird infolgedessen Kupplungsflüssigkeit durch die Kanalverbindung 54 aus der
Speicherkammer 15 b in die Arbeitskammer 15 a
überströmen, wodurch der Flüssigkeitsspiegel in der Arbeitskamm r steigt und damit
das übertragbare Drehmoment vergrößert wird. Hierdurch vergrößert sich die Drehzahl
des Ventilators 13, und damit wird auch, wie gewünscht, eine.größere Luftmenge
durch den Kühler hindurchgesaugt.
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In F i g. 7 und 8 ist noch ein weiteres Aus---führungsbeispiel
gezeigt. Hierbei ist in der Trennwand 33 a, die der Trennwand 33 des
ersten Ausführungsbeispiels entspricht, eine haubenförmige Ausbuchtung
76 vorgesehen, welche eine Eintrittsöffnung 82 und eine Austrittsöffnung
83 aufweist. Die öffnungen 82 und 83 liegen in und entgegen
der Richtung der Relativströmung der Flüssigkeit in der Arbeitskammer
15 a bzw. der Ringnut 52. Innerhalb der Haube 76 ist der Kopf
78 des Drehkörpers 75
angeordnet. Über eine Kanalöffnung
80 und einen Kanal 81 steht dieser Kopf, ähnlich wie bei dem zuerst
beschriebenen -Ausführungsbeispiel, mit der Speicherkammer in Verbindung. über ein
Ritzel 69 a
ist der Drehkörper 75 durch eine nicht dargestellte
Bimetafffeder in Abhängigkeit von der Temperatur drehbar. Wie man aus F i
g. 7 erkennen kann, ist die Kanalöffnung 80 gegenüber der Eintrittsöffnung
82
und der Austrittsöffnung 83 axial versetzt. Durch eine Abflachung
77 wird jedoch zwischen der Innenwandung der Haube 76 und dem Kopf
78 ein Kanal 85 gebildet. Wird der Drehkörper 75 durch die
BimetaUfedör gedreht, so bleibt zunächst die Verbindung zwischen der Austrittsöf[nung
83 und der Kanalöffnung 80 in voller Größe erhalten. Erst wenn
bei
weiterer Drehung der Kopf 78 die Öffnung 83
allmählich überdeckt, wird
die aus der Speicherkammer 15b austretende Flüssigkeitsmenge verringert,
und der Flüssigkeitsdurchtritt hört bei weiterer Drehung schließlich ganz auf. Der
Drehkörper 75 wirkt in diesem Fall wie ein Drehschieber.