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Die Erfindung betrifft eine wärmeabhängig regelbare Flüssigkeitsreibungskupplung,
insbesondere für Lüfterräder in Kraftfahrzeugen, mit einer in einem Gehäuse mit
hochviskoser Flüssigkeit eingeschlossenen Kupplungsscheibe, die undrehbar mit einer
Welle verbunden ist und mit einer von einer Gehäuseinnenwand gebildeten Kupplungsfläche
zusammenarbeitet, bei der die Kupplungsflächen axial relativ zueinander verschiebbar
sind und jeweils mehrere zur Drehachse koaxiale Ringe mit konischen Flanken tragen,
die auf den Kupplungsflächen so zueinander versetzt sind, daß sie wechselseitig
ineinandergreifen können, bei der außerhalb des Kupplungsgehäuses ein mit einem
expansiblen Medium gefüllter Thermofühler vorgesehen-ist; der mit dem verschiebbaren
Kupplungsteil zusammenwirkt, und bei der weiter in Entkupplungsrichtung wirksame
federnde Mittel vorgesehen sind. -Bei einer bekannten Kupplung ist das Kupplungsgehäuse
axial verschiebbar, und zwar mit einer Achse, die koaxial zur Lagerung der Kupplungsscheibe
durch diese Lagerung hindurchgeführt ist. Gegen das Ende der Achse wirkt ein Faltenbalgen
der mit dem expansiblen Medium gefüllt ist und in wärmeleitender Verbindung mit
einem Aggregat steht, in Abhängigkeit von dessen Temperatur die Kupplung betätigt
wird. Der Kraft des Faltenbalgens wirkt dabei eine Feder entgegen, die sich einerseits
gegen die Kupplungsscheibe und andererseits gegen das Kupplungsgehäuse stützt.
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Es ist weiter eine trocken arbeitende Reibungskupplung bekannt, bei
der die Kupplungsflächen gleichfalls als mehrere zur Drehachse koaxiale Ringe mit
konischen Flanken ausgebildet sind, die auf den Kupplungsflächen so zueinander versetzt
sind, daß sie wechselseitig ineinandergreifen können. Dabei sind jeweils beide Gehäuseinnenwände
als Kupplungsflächen ausgebildet und zwei axial verschiebbare Kupplungsscheiben
vorgesehen, die mit ihren ebenen Rückseiten im Abstand voneinander liegen. Zwischen
den Rückseiten der Kupplungsscheiben und radial einwärts von den Kupplungsflächen
an der Außenseite sind jeweils ringzylinderartige Betätigungsräume vorgesehen, die
über Bohrungen in der Welle mit Anschlüssen zum Zuführen eines Hydraulikmediums
versehen sind.
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Es ist weiter eine wärmeabhängig regelbare Flüssigkeitsreibungskupplung
bekannt, bei der die Änderung des zu übertragenden Drehmomentes durch Änderung der
radialen Höhe des Flüssigkeitsspiegels innerhalb der Kupplung bewirkt wird. Zu diesem
Zweck ist parallel zu dem Kupplungsraum ein Vorratsraum vorgesehen. Zum Überführen
der Kupplungsflüssigkeit aus dem Kupplungsraum in den Vorratsraum und umgekehrt
sind Staudruckkörper vorgesehen, die schwenkbar in der Trennwand zwischen Vorratsraum
und Kupplungsraum angeordnet sind und durch einen Thermofühler gesteuert werden,
der auf der Außenseite des Kupplungsgehäuses angeordnet ist, die der Antriebswelle
gegenüberliegt. Der Thermofühler ist hierbei als Bi-Metallspirale ausgebildet. Eine
derartige Reibungskupplung ist kompliziert in ihrem Aufbau und zudem störanfällig.
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Es ist weiter eine Sicherheitsreibungskupplung mit konischen Kupplungsflächen
bekannt, bei denen zwischen zwei Konusinnenteilen mit einem expansiblen Medium gefüllte
Faltenbalgen vorgesehen sind. Das expansible Medium wird durch die an den Kupplungsflächen
entstehende Reibungswärme aufgeheizt und drückt dann, über den Faltenbalgen die
Kupplungsflächen in feste Anlage. Ein Beeinflussung der Kupplung von außen ist hier
weder möglich noch beabsichtigt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Flüssigkeitsreibungskupplung der
eingangs erwähnten Art weiterzuentwickeln und dabei insbesondere die Konstruktion
zu vereinfachen und die Thermosteuerung zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in an sich
bekannter Weise beide Gehäuseinnenwände als Küpplungsflächen ausgebildet sind und
zwei axial verschiebbare Kupplungsscheiben vorgesehen sind, daß die federnden Mittel
auf den Kupplungsscheiben abgestützt sind, daß der Thermofühler in an sich bekannter
Weise vor der der Welle gegenüberliegenden Wand des Kupplungsgehäuses liegt und
daß er mit einem starr ausgebildeten Gehäuse mit der benachbarten Kupplungsscheibe
und sein relativ zu dem Gehäuse beweglicher Wandteil über axial wirkende Kuppelglieder
mit der gegenüberliegenden Kupplungsscheibe drehfest und axial unverschieblich verbunden
ist.
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Zweckmäßig ist zwischen den beiden Kupplungsscheiben eine mit der
Antriebswelle starr verbundene Treibscheibe angeordnet; die über achsparallele Kupplungsstifte
mit den Kupplungsscheiben verbunden ist.
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Als beweglicher Wandteil des Thermofühlers kann beispielsweise ein
Kolben oder ein Wellrohrbalg vorgesehen sein.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht
und- im nachstehenden im einzelnen an Hand der Zeichnung beschrieben.
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F i g. 1 zeigt im Längsschnitt eine erste Ausführungsform einer Kupplung
gemäß der Erfindung; F i g. 2 zeigt im Längsschnitt eine zweite Ausführungsform
einer Kupplung gemäß der Erfindung; F i g. 3 zeigt im Längsschnitt eine dritte Ausführungsform
einer Kupplung gemäß der Erfindung.
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Bei der ersten Ausführungsform nach F i g. 1 ist in einem festen Ständer
2 eine von einer nicht dargestellten Kraftquelle angetriebene Welle 4 drehbar gelagert.
Auf dem Ende dieser Welle ist starr eine Treibscheibe 6 befestigt.
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Auf dem Ständer ist weiter mittels Lagern 8 ein Kupplungsgehäuse
10 drehbar gelagert, das mit nicht dargestellten Lüfterflügeln versehen sein
kann. Die beiden radialen Gehäuseinnenflächen 12, 14 tragen zur Drehachse
koaxiale Ringe 16 mit konischen Flanken.
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Zwischen der Gehäuseinnenwand 12 und der Treibscheibe 6 ist eine Kuppelscheibe
18 angeordnet, die auf ihrer der Gehäusewand 12 zugewandten Seite gleichfalls koaxiale
Ringe 20 mit konischen Flanken trägt, die gegenüber den Ringen 16 auf der inneren
Gehäusefläche um eine halbe Teilung versetzt angeordnet sind, so daß sie zwischen
die Ringe 16 greifen können.
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Zwischen der Treibscheibe 6 und der Gehäuseinnenwand 14 ist eine weitere
Kupplungsscheibe 22 angeordnet. Auf den einander zugewandten Seiten der Gehäuseinnenwand
14 und der Kupplungsscheibe 22 sind wiederum koaxiale Ringe analog den Ringen 16,
20 vorgesehen. Die Kupplungsscheibe 18 ist auf der Welle 4 axial verschieblich gelagert.
Die Kupplungsscheibe 22 ist mit einem rohrförmigen Ansatz
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in dem Kupplungsgehäuse 10 drehbar und gleichfalls axial verschieblich gelagert.
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Die beiden Kupplungsscheiben 18, 22 sind mit der Treibscheibe
6 über Bolzen 26 verbunden, durch die von der Treibscheibe 6 das Drehmoment auf
die Kupplungsscheiben übertragen wird. Zwischen den Kupplungsscheiben
18, 22 ist weiter eine Zugfeder 28
angeordnet, welche auf die Kupplungsscheiben
eine Kraft entgegengesetzt der Kupplungsrichtung ausübt.
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An den rohrförmigen Ansatz 24 der Kupplungsscheibe 22 ist ein
Thermofühler 30 angeschlossen, der ein starres Gehäuse 32 aufweist, das mit
einer expansiblen Flüssigkeit gefüllt ist. Das Gehäuse 32 wird durch einen in den
rohrförmigen Ansatz 24 geführten Kolben 34 geschlossen, der über eine
axiale Druckstange 36, eine Druckscheibe 38 und Druckstifte
40,
die durch Bohrungen in der Treibscheibe 6 hindurchgreifen, auf
die Kupplungsscheibe 18 wirkt.
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Das Kupplungsgehäuse 10 ist mit einer hochviskosen Flüssigkeit
gefüllt, das als Kupplungsmedium dient. Die Kupplungsteile sind in der Zeichnung
in der entkuppelten Stellung wiedergegeben, in der von den Kupplungsscheiben
18, 22 kein oder im wesentlichen kein Drehmoment auf das Gehäuse
10 übertragen wird.
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Wird die Welle 4 angetrieben, drehen sich mit der Welle die
Treibscheibe 6, die beiden Kupplungsscheiben 18,22 sowie derTemperaturfühler
30. Wenn auf den Temperaturfühler 30 Wärme einwirkt, dehnt sich die
in ihm enthaltene Flüssigkeit aus und verdrängt den Kolben 34 in Richtung
auf die Welle 4.
Da sich die gleiche Kraft als Reaktionskraft auf das Gehäuse
32 auswirkt, werden die beiden Kupplungsscheiben 18, 22 auseinandergedrückt,
so daß das über die hochviskose Flüssigkeit auf das Kupplungsgehäuse 10 übertragene
Drehmoment ansteigt. Die Steigerung des Drehmomentes wird fortgesetzt, bis die Flanken
der Kupplungsringe 16 bzw. 20 in direkten Eingriff miteinander gelangen.
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Kühlt sich die Flüssigkeit in dem Thermofühler wieder ab, werden die
Kupplungsscheiben 18, 22 entsprechend der Kontraktion der Flüssigkeit durch die
Federn 28 zusammengezogen. Die beiden Kupplungsscheiben 18, 22 sind
frei schwimmend zwischen den Gehäuseinnenwänden 12, 14 angeordnet. Ihre Zentrierung
erfolgt über die Reaktionskräfte des Kupplungsmediums, durch die sichergestellt
wird, daß beide Kupplungsscheiben jeweils gleichmäßig in oder außer Eingriff kommen.
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In der Zeichnung ist um den Thermofühler 30 herum eine Heizvorrichtung
42 angedeutet, durch die die Erwärmung der Flüssigkeit innerhalb des Temperaturfühlers
willkürlich geregelt werden kann. Bei Verwendung einer elektrischen Heizwicklung
kann beispielsweise über einen Widerstand das übertragene Drehmoment eingestellt
werden. Dieser Widerstand kann dabei auch Teil eines Regelkreises sein.
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Die Ausführungsform nach F i g. 2 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform
nach F i g. 1. Abweichend von der Ausführungsform nach F i g. 1 ist der Druckstift
36 des Kolbens 34 durch eine Bohrung 44 in der Welle 4 geführt. Am
Ende des Druckstiftes 36 ist eine Querstift 46 angeordnet, der in einem Längsschlitz
48 der Welle 4 liegt und in Bohrungen 48 in der Nabe der Kupplungsscheibe
18 eingreift.
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F i g. 2 zeigt weiter eine abgewandelte Ausführungsform der federnden
Zusammenpressung der beiden Kupplungsscheiben 18, 22. Durch Bohrungen in den beiden
Kupplungsscheiben und die Treibscheibe 6 ist ein Bolzen 50 geführt,
der zu beiden Seiten über die Außenseiten der Kupplungsscheiben vorsteht. Auf diesen
Enden sind Druckfedem.52 angeordnet, die sich gegen Scheiben 54 abstützen,
die auf den Bolzenenden befestigt sind.
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Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 sind die beiden Kupplungsscheiben
18, 22 axial verschieblich auf der Welle 4 gelagert, von der abweichend
von der Ausführungsform nach den F i g. 1 und 2 das Drehmoment unmittelbar über
Gleitfedern 56 auf die Kupplungsscheiben übertragen wird. Von diesen Gleitfedern
ist lediglich die für die linke Kupplungsscheibe 22 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform
kann damit die Treibscheibe 6 entfallen. Zur eventuell notwendigen Zentrierung der
Kupplungsscheiben in der ausgekuppelten Stellung kann auf dem äußeren Umfang der
Welle 4 ein Sprengring 58 angeordnet sein.
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Das Kupplungsgehäuse 10 ist bei dieser Ausführungsform weiter
mit seiner rechten Seitenwand unmittelbar auf der Welle 4 gelagert.
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Als weitere Abweichung ist schließlich im Gehäuse 32 des Temperaturfühlers
als bewegliche Wand ein Wellrohrbalg 60 angeordnet, der mit seinem einen
Ende an der Wandung des Gehäuses 32 abdichtend befestigt und dessen anderes Ende
durch eine Bodenplatte 62 verschlossen ist, in der der Druckstift 36 für die Betätigung
der Kupplungsscheibe 18 befestigt ist. Mit Hilfe des Wellrohrbalgs läßt sich
eine relativ große Beaufschlagungsfläche für das expansible Medium innerhalb des
Temperaturfühlers und damit eine große Verstellkraft erreichen.