DE1425251B2 - Flüssigkeitsreibungskupplung mit Füllungsregelung - Google Patents
Flüssigkeitsreibungskupplung mit FüllungsregelungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsreibungskupplung mit Füllungsregelung, insbesondere für den
Antrieb eines Lüfters von einem Motor aus, bestehend im wesentlichen aus einem drehbaren Gehäuse,
welches eine Arbeitskammer und eine Speicherkammer zur Aufnahme einer Arbeitsflüssigkeit
aufweist, wobei beide Kammern durch eine Einlaß- und Auslaßöffnungen aufweisende Scheidewand
getrennt sind, einer innerhalb der Arbeitskammer des Gehäuses koaxial angeordneten Kupplungsscheibe
und einer Pumpeinrichtung, die Arbeitsflüssigkeit von der Arbeitskammer in die Speicherkammer pumpt.
Bei einer solchen Flüssigkeitsreibungskupplung soll die Füllung der Arbeitskammer in Abhängigkeit einer
Regelgröße derart verändert werden können, daß sich der Schlupf der Kupplung und somit die Drehzahl
eines mit der Abtriebseite der Kupplung verbundenen Teils relativ zur Eingangsdrehzahl in Abhängigkeit
dieser Regelgröße einstellt. Als anzutreibendes Teil kann bevorzugt der Kühllüfter eines Motors vorgesehen
sein.
Bei einer bekannten Flüssigkeitsreibungskupplung dieser Art geschieht die Füllungsregelung in Abhängigkeit
der Temperatur der die Kupplung umgebenden Außenluft. Bei Verwendung der Kupplung in
Verbindung mit einem Kühllüfter liegt die Kupplung in dem durch den Kühler des Motors strömenden
Luftstrom, so daß die Temperatur dieses Luftstromes bis zu einem gewissen Grad eine Funktion der Temperatur
des Kühlmittels des Motors ist. Auf diese Weise soll sichergestellt werden, daß die Drehzahl
des Kühllüfters und somit dessen Kühlleistung in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur steht. Heiße
Umgebungsluft bedingt geringen Schlupf in der Kupplung und somit eine hohe Lüfterdrehzahl, kalte Umgebungsluft
bedingt hohen Schlupf in der Kupplung und eine geringe Lüfterdrehzahl.
Diese von der Temperatur der Umgebungsluft gesteuerte Füllungsregelung weist Nachteile auf, insbesondere
bei Kaltstartbedingungen oder bei raschem Beschleunigen des Motors. Bei Kaltstartbedingungen
z. B. ist zu Beginn meist eine beträchtliche Menge Arbeitsflüssigkeit in der Arbeitskammer angeordnet,
wobei die kalte Arbeitsflüssigkeit eine verhältnismäßig hohe Viskosität aufweist. Der Schlupf der Kupplung
ist in diesem Zustand klein und die langsame Ableitung von Arbeitsflüssigkeit aus der Arbeitskammer
bewirkt ein langes Andauern dieses unerwünschten Zustandes. Die Lüfterdrehzahl ist unter solchen Bedingungen
höher als erwünscht. Beim raschen Beschleunigen eines Motors ist es gewöhnlich nicht
wünschenswert, daß die Drehzahl des Lüfters nahezu proportional zur Motordrehzahl zunimmt. Da die
Umgebungstemperatur sich bei einem solchen Beschleunigungsvorgang überhaupt nicht oder nur unwesentlich
ändert, kann die Lüfterdrehzahl zu einer unerwünschten Höhe ansteigen.
Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es bereits bekannt, bei einer Flüssigkeitsreibungskupplung als
Regelgröße für die Füllungsrcgelung statt der Temperatur der Umgebungsluft die Temperatur der Arbeitsflüssigkeit heranzuziehen. Bei einer derartigen, bekannten
Flüssigkeitsreibungskupplung mit Füllungsregclung stehen die Speicherkammer und die Arbeitskammer
in direkter Verbindung. Die radial außen liegende Speicherkammer enthält einen flexiblen Verdrängungskörper,
der mit einer sich bei Temperaturerhöhung stark ausdehnenden Flüssigkeit gefüllt ist.
Erhöht sich während des Betriebes der Flüssigkeitskupplung die Temperatur der Arbeitsflüssigkeit, so
bewirkt diese Temperaturerhöhung eine Ausdehnung des Verdrängerkörpers. Hierdurch wird die Arbeitsflüssigkeit aus der Speicherkammer in die Arbeitskammer
gedrückt. Damit jedoch umgekehrt die Arbeitsflüssigkeit wieder aus der Arbeitskammer in
die Speicherkammer zurückgelangen kann, muß letztere radial außerhalb der Arbeitskammer angeordnet
sein. Dies hat jedoch den Nachteil, daß bei erhöhter Drehzahl der Kupplung die auf die Arbeitsflüssigkeit wirkenden Zentrifugalkräfte entgegen den
durch den Verdrängerkörper erzeugten Kräften wirken, so daß ein Teil der Arbeitsflüssigkeit wieder in
die Speicherkammer zurückgedrängt wird. Gerade bei erhöhter Drehzahl soll jedoch häufig das volle Drehmoment
durch die Kupplung übertragen werden, was bei der vorbekannten Flüssigkeitskupplung nicht
möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkeitsreibungskupplung mit Füllungsregelung
der eingangs erwähnten Bauart zu schaffen, die unmittelbar durch die Temperatur der Arbeitsflüssigkeit
steuerbar, jedoch von Zentrifugalkräften unabhängig ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit den Einlaß- und/oder Auslaßöffnungen
zusammenwirkende Bimetallstreifen vorgesehen sind, deren freie Enden je nach der Temperatur der
Arbeitsflüssigkeit ihren Abstand von den Öffnungen verändern.
Bei der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibungskupplung erfolgt also die Füllungsregelung direkt in
Abhängigkeit von der Temperatur der Arbeitsflüssigkeit. Da die Füllung der Speicherkammer nicht durch
Zentrifugalkraft, sondern durch eine Pumpeinrichtung bewirkt wird, ist die neue Flüssigkeitsreibungskupplung
unabhängig von Zentrifugalkräften. Auch bei höchster Drehzahl kann deshalb das volle Drehmoment
übertragen werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigt
F i g. 1 Vorderansicht einer Flüssigkeitsreibungskupplung mit Füllungsregelung, wobei zur besseren
Verdeutlichung ein Teil der Kupplung aufgeschnitten dargestellt ist,
F i g. 2 Querschnitt durch die Flüssigkeitsreibungskupplung nach der Linie 11-"II in F i g. 1,
F i g. 3 in vergrößertem Maßstab einen Teil der in F i e. 2 dargestellten Anordnung, nach der Linie
III-llI in F fg. 1,
F i g. 4 Querschnitt nach der Linie IV-IV in F i g. 1,
F i g. 5 eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 6 eine weitere Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 7 eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Flüssigkeitsreibungskupplung 10 dient zur Verwendung
in Verbindung mit dem Antrieb eines Lüfters 11 für eine Brennkraftmaschine. Die dargestellte Kupplung
10 sitzt auf einer Antriebswelle 12, die von der nicht dargestellten Brennkraftmaschine über einen
Keilriemen und eine Keilriemenscheibe 13 angetrieben wird. Die Flüssigkeitsreibungskupplung 10 besteht
im wesentlichen aus einem auf der Antriebs-
welle 12 frei drehbaren Gehäuse 14, als getriebener Kupplungshälfte, und aus einer drehfest mit der Antriebswelie
verbundenen Kupplungsscheibe 15 als treibender Kupplungshälfte. Der Lüfter 11 ist auf geeicnete
Weise mit dem Gehäuse 14 verbunden. Das Gehäuse 14 ist durch einen Deckel 16 abgeschlossen,
so daß innerhalb des Gehäuses eine nach außen dichte Kammer entsteht, die durch eine radiale
Scheidewand 19 in Arbeitskammer 17 und eine Speicherkammer 18 zur Aufnahme einer Arbeitsflüssigkeit
getrennt ist. Die treibende Kupplungsscheibe 15 ist koaxial zum Gehäuse 14 innerhalb der
Arbeitskammer 17 angeordnet. Zur Übertragung eines Drehmomentes von der treibenden Kupplungsscheibe
15 auf das getriebene Gehäuse 14 weisen beide auf benachbart gegenüberliegenden Flächen Vorsprünge
20 und 21 auf, die in entsprechende Ringnuten der gegenüberliegenden Kupplungshälfte eingreifen. Zwisehen
den Vorsprüngen und Nuten bleibt ein Spalt 22, wobei das durch die Kupplung übertragbare
Drehmoment davon abhängt, wie stark dieser Spalt mit Kupplungsflüssigkeit gefüllt ist. Um ein Übertreten
von Arbeitsflüssigkeit aus der Arbeitskammer in die Speicherkammer und umgekehrt zu ermögliehen,
ist eine Pumpeinrichtung 23 vorgesehen, und weist die Scheidewand 19 Einlaß- und Auslaßöffnungen
24 bzw. 25 auf. Als Einlaßöffnungen seien diejenigen Öffnungen bezeichnet, durch die Arbeitsflüssigkeit
von der Speicherkammer in die Arbeitskammer eintritt und als Auslaßöffnungen seien diejenigen
Öffnungen bezeichnet, aus denen Arbeitsflüssigkeit von der Arbeitskammer in die Speicherkammer
austritt.
Wie insbesondere aus F i g. 3 ersichtlich, weist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Pumpeinrichtung
ein aus einem hutförmig aus der Scheidewand 19 vorstehenden Teil gebildetes Pumpelement
26 auf, das in eine ringförmige Ausnehmung 27 a
am äußeren stirnseitigen Umfang der Kupplungsscheibe 15 hineinragt. Vor dem Pumpelement 26 ist,
bezogen auf die Drehrichtung der Scheidewand 19 relativ zur Kupplungsscheibe 15, eine Flüssigkeitsauslaßöffnung
25 angeordnet. Infolge des Drehzahl-Unterschiedes zwischen Scheidewand 19 und treibender
Kupplungsscheibe 15 staut sich vor dem Pumpelement 26 Arbeitsflüssigkeit, so daß diese unter
Druck aus der Arbeitskammer 17 zur Speicherkammer 13 durch die Auslaßöffnung 25 gepumpt wird.
Die zum Zurückströmen von Arbeitsflüssigkeit aus der Speicherkammer 18 in die Arbeitskammer 17 in
der Scheidewand 19 vorgesehene Einlaßöffnung 24 kann, wie aus F i g. 1 ersichtlich, durch einen Arm
27 b freigegeben oder mehr oder minder abgedeckt werden. Dieser Arm 27 b ist in bekannter Weise mit
einer im Deckel 16 zentrisch angeordneten Achse 28 verbunden. Die Achse 28 und somit der Arm 27 b
konnen über eine auf die Temperatur der Umgebungsluft
ansprechende Bimetallspiralfeder 29 verdreht werden. Je nach Höhe der Umgebungstemperatur
wird somit die Einlaßöffnung 24 durch den Arm 27 b mehr oder weniger abgedeckt.
Erfindungsgemäß ist ein mit der Einlaßöffnung 24 zusammenwirkender Bimetallstreifen 30 vorgesehen,
der mit seinem einen Ende 31 vorzugsweise an einem erhabenen Teil der Scheidewand 19 (F i g. 4) beispielsweise
durch Punktschweißung befestigt ist. Dieser Bimetallstreifen 30 wird von Arbeitsflüssigkeit
umspült und spricht auf deren Temperaturveränderungen an, so daß er zwischen der in F i g. 4 mit
voll ausgezogenen Linien und der mit gestrichelten Linien gezeigten Stellung bewegt wird. Wie ersichtlieh,
ist der Arm 27 b zwischen der Scheidewand 19 und dem Bimetallstreifen 30 gleitbar angeordnet, so
daß der Arm 27 b im wesentlichen unabhängig von dem Bimetallstreifen 30 beweglich ist. Bei der in
F i g. 1 dargestellten Ausführungsform ist der Birnetallstreifen 30 so angeordnet, daß er einen wesentliehen
Teil der Einlaßöffnung 24 bedeckt, jedoch ein Teil derselben freiliegt, so daß, selbst wenn der
Bimetallstreifen 30 der Einlaßöffnung 24 anliegt, immer noch Arbeitsflüssigkeit durch sie hindurchströmen
kann. Dadurch, daß eine ständige Arbeitsflüssigkeitsgrundströmung von der Speicherkammer
in die Arbeitskammer stattfinden kann, kann der Bimetallstreifen 30 immer die wahre Temperatur der
Arbeitsflüssigkeit abfühlen, wodurch ein sofortiges Ansprechen des Bimetallstreifens auf die Arbeitstemperatur
der Flüssigkeit in der Arbeitskammer erzielt wird.
F i g. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der
vorangehend beschriebenen Anordnung. Die wesentliehen baulichen Einzelheiten der Ausführungsform
nach F i g. 1 liegen auch bei der Ausführungsform nach F i g. 5 vor mit der Ausnahme, daß bei dieser
kein Umgebungstemperaturfühlorgan vorgesehen ist, d. h. die Steuerorgane 27 b bis 29 sind weggelassen.
Die Regelung der Arbeitsflüssigkeitsströmung aus der Speicherkammer 18 in die Arbeitskammer 17 wird
durch einen von der Temperatur der Arbeitsflüssigkeit abhängigen Bimetallstreifen 130 wahrgenommen,
der in allen Einzelheiten dem Bimetallstreifen 30 der F i g. 1 entspricht.
Eine weitere Ausführungsform ist in F i g. 6 dargestellt, bei welcher, wie in Fig. 1, ein Umgebungstemperaturfühlorgan mit einem Arm 227 b vorgesehen
ist, welcher in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel der F i g. 1 mit einer Einlaßöffnung
224 zusammenarbeitet. Außerdem ist erfindungsgemaß ein temperaturempfindlicher Bimetallstreifen
232 vorgesehen, der in geeigneter Weise, z. B. durch Punktschweißung bei 233, an einem erhabenen Teil
der Scheidewand befestigt ist. Dieser Bimetallstreifen 232 spricht auf die Temperatur der Arbeitsflüssigkeit
an und dient der Strömungsregelung durch die Auslaßöffnung 225, so daß, wenn die Temperatur der
Arbeitsflüssigkeit in der Arbeitskammer ansteigt, sich der Bimetallstreifen 232 in eine Stellung bewegt, in
der die Strömung von Arbeitsflüssigkeit aus der Arbeitskammer 17 zur Speicherkammer 18 verringert
wird, so daß in der Arbeitskammer ein größeres Arbeitsflüssigkeitsvolumen erhalten wird.
Eine weitere Ausführungsform ist in F i g. 7 dargestellt, die im wesentlichen der Ausführungsform
von F i g. 6 entspricht, wobei jedoch kein Umgebungstemperaturfühlorgan vorgesehen ist, d. h. die
Einlaßöffnung 324 wird nicht in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur abgedeckt oder freigegeben.
Den in den F i g. 1 bis 7 dargestellten Ausführungsformen einer Flüssigkeitsreibungskupplung mit Füllungsregelung
ist gemeinsam, daß erfindungsgemäß ein Bimetallstreifen vorgesehen ist, der in Abhängigkeit
von der Arbeitstemperatur der Arbeitsflüssigkeit in der Scheidewand 19 vorgesehene Einlaß- und/
oder Auslaßöffnungen mehr oder weniger abdeckt oder freigibt. Von der jeweiligen Stellung des oder
der Bimetallstreifen hängt der Füllungsgrad und damit der Schlupf der Flüssigkeitsreibungskupplung ab.
Bei hoher Arbeitsflüssigkeitstemperatur steht der Bimetallstreifen so, daß durch die Einlaßöffnung mehr
Arbeitsflüssigkeit in die Arbeitskammer einströmt als durch die Auslaßöffnung ausströmen kann. Hierdurch
erhöht sich die Füllung der Arbeitskammer, so daß sich der Schlupf der Kupplung und damit die
weitere Erwärmung der Arbeitsflüssigkeit verringern. Bei niedriger Arbeitsflüssigkeitstemperatur steht der
Bimetallstreifen so, daß aus der Auslaßöffnung mehr Arbeitsflüssigkeit ausströmen als durch die Einlaßöffnung
einströmen kann. Die Füllung der Arbeitskammer vermindert sich somit, so daß der Schlupf
der Kupplung größer wird und sich die Arbeitsflüssigkeit stärker erwärmt. Mittelbar ist die Temperatur
der Arbeitsflüssigkeit auch von der Temperatur der Umgebungsluft der Kupplung abhängig,
da von ihr die Kühlung des Kupplungsgehäuses 14 abhängt.
Insbesondere mit einer Flüssigkeitsreibungskupplung nach den Ausführungsformen der F i g. 6 und
7 lassen sich die Nachteile vermeiden, die eine Flüssigkeitsreibungskupplung mit Umgebungsluft gesteuerter
Füllungsregelung bei Kaltstartbedingungen aufweist. Die Auslaßöffnungen 225 bzw. 325 können bei
diesen Ausführungsformen genügend groß gewählt werden, daß beim Kaltstart die Arbeitsflüssigkeit
rasch aus der Arbeitskammer in die Speicherkammer verdrängt wird. Der Schlupf der Kupplung ist damit
schon nach kürzester Zeit sehr groß und die Lüfterdrehzahl dementsprechend niedrig, so daß der Forderung
Rechnung getragen wird, die Kühlleistung des Lüfters beim Kaltstart möglichst niedrig zu halten.
Claims (2)
1. Flüssigkeitsreibungskupplung mit Füllungsregelung, insbesondere für den Antrieb eines Lüfters
von einem Motor aus, bestehend im wesentlichen aus einem drehbaren Gehäuse, welches
eine Arbeitskammer und eine Speicherkammer zur Aufnahme einer Arbeitsflüssigkeit aufweist,
wobei beide Kammern durch eine Einlaß- und Auslaßöffnungen aufweisende Scheidewand getrennt
sind, einer innerhalb der Arbeitskammer des Gehäuses koaxial angeordneten Kupplungsscheibe
und einer Pumpeinrichtung, die Arbeitsflüssigkeit von der Arbeitskammer in die Speicherkammer
pumpt, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Einlaß- und/oder Auslaßöffnungen
(24,124 bzw. 225, 325) zusammenwirkende Bimetallstreifen (30,130, 232, 332) vorgesehen
sind, deren freie Enden je nach der Temperatur der Arbeitsflüssigkeit ihren Abstand von
den Öffnungen (24,124 bzw. 225,325) verändern.
2. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen
(30,130, 232, 332) mit einem Ende mit der Scheidewand (19) verbunden ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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