DE2750519A1

DE2750519A1 - Fluessigkeitskupplung

Info

Publication number: DE2750519A1
Application number: DE19772750519
Authority: DE
Inventors: Henry Joseph Spence
Original assignee: Wallace Murray Corp
Current assignee: Wallace Murray Corp
Priority date: 1976-11-15
Filing date: 1977-11-11
Publication date: 1978-05-18
Also published as: US4086990A; FR2370896B1; CA1068564A; FR2370896A1; JPS5362061A; SE7711717L; GB1556599A; ES464159A1; SE431904B

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitskupplung der im Oberbegriff genannten Art, und zwar insbesondere für einen temperaturgesteuerten Gebläseantrieb, wie er vor allem bei dem Kühlsystem eines Motors vom Innenverbrennungstyp anwendbar ist.

Solche Gebläseantriebe sind bekannt und beispielsweise im US-Patent 3 568 647 beschrieben. Ein anderes Beispiel befindet sich in einer Veröffentlichtung mit dem Titel 'COMPARISON OF MODULATED VISCOUS ν. ON-OFF FAN CLUTCHES¹ von Everett G. Blair, Society of Automotive Engineers Publication 74ο 596, August 12-16, 1974, worauf hiermit Bezug genommen wird. Bei einem Innenverbrennungsmotor vom wassergekühlten Typ wird eine Kühlflüssigkeit durch Kanäle in dem Motorblock geleitet. Diese Kanäle bilden einen Teil eines hydraulischen Kreises mit einer Pumpe und einem Wärmeaustauscher, wobei der letztere im allgemeinen als Kühler bezeichnet wird. Im Betrieb leitet die Pumpe die Kühlflüssigkeit durch die Kanäle in dem Motorblock, um diesen zu kühlen, wobei von dem Motor Wärme auf die Kühlmittelflüssigkeit übertragen wird. Die nunmehr erhitzte Kühlmittelflüssigkeit gelangt zu dem Kühler, der von gebläsegetriebener Luft durchströmt wird, um den Wärmeaustauschvorgang zu bewirken und hierdurch die Temperatur der Kühlmittelflüssigkeit abzusenken. Die nunmehr gekühlte Flüssigkeit gelangt in die Kanäle des Motorblocks, um den Wärmeaustauschzyklus zu beenden. Im Fall eines temperaturgesteuerten Gebläseantriebs sorgt eine Scher- bzw. Schubflüssigkeitskupplung für eine Drehverbindung zwischen dem Gebläse und dem Motor. Beim Drehen des Motors erfolgt eine Drehung des Gebläses, wodurch die Kraft erzeugt wird, um die Luft für die oben erwähnte Wärmeaustauschoder Kühlfunktion durch den Kühler zu treiben. Bei einem temperaturgesteuerten Betrieb wird der Kupplungsgrad zwischen dem Motor und dem Drehgebläse entsprechend den Kühlungserfordernissen des Motors bzw. der Maschine verändert. Wenn ein Automobil oder anderes Fahrzeug ziemlich schnell fährt, wird somit Umgebungsluft auf natürlichem Wege durch den Kühler gedrückt, und dementsprechend wird der vom Gebläse erforderliche Luftstrom spürbar vermindert.

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Wenn andererseits das Fahrzeug ziemlich langsam fährt oder vollständig stillsteht, ist der erforderliche Gebläseluftstrom grosser, was insbesondere bei relativ großen Umgebungslufttemperaturen gilt. Indem somit der von dem Gebläse zugeführte Luftstrom den Kühlerfordernissen des Motors angepaßt wird, ergibt sich hier durch ein wirkungsvollerer Betrieb.

Bei einer typischen temperaturgesteuerten Strömungs- bzw. Flüssigkeitskupplung zwischen dem Triebwerk oder Motor und dem Kühlgebläse des Kühlerkühlsystems ist eine Antriebsscheibe an den Motor angekoppelt. Die Antriebsscheibe sitzt in einem Antriebshohlraum bzw. einer Antriebskamraer eines Gehäuses, welches die Gebläseschaufeln bzw. -flügel trägt. Ein als Reservoir bezeichneter separater Hohlraum in der Kupplung steht über ein temperaturgesteuertes Ventil mit der Antriebskammer in Strömungsverbindung. Das Kupplungsgehäuse enthält einen an die Peripherie des Antriebs rotors angrenzenden Verschluß bzw. Damm (dam), und ein Durchgang bzw. Kanal erstreckt sich aus einem an den VerechluS angrenzenden Bereich radial einwärts zu dem Reservoir. Dieses ist in der Kupplung mehr oder weniger zentral angeordnet. Der Aufbau und die Lage des Verschlusses bzw. Damms sind dergestalt, daß bei einer relativen Drehung zwischen dem Antriebsrotor und dem Gehäuse die Scher- bzw. Schubflüssigkeit ständig auf den Verschluß bzw. Damm auftrifft. Die Flüssigkeit gelangt dann durch den Durchgang bzw. Kanal zurück zum Reservoir. Wenn relativ große Kühlungserfordernisse vorliegen, ist es erwünscht, daß eine maximale Menge der Scherflüssigkeit in der Antriebskammer vorhanden ist. Dementsprechend ist die temperaturgesteuerte Flüssigkeitsverbindung (ein Ventil) zwischen dem Reservoir und der Antriebskammer vollständig offen. Während die Flüssigkeit durch die Wirkung des Verschlusses bzw. Damms laufend von der Antriebskammer abgezogen wird, gelangt sie somit ständig wieder von dem Reservoir durch die nunmehr vollständig geöffnete Strömungsverbindung (Ventil) zurück zur Antriebskammer. Wenn jedoch minimale Kühlungserfordernisse des Motors vorliegen, wird die Scherflüssigkeit laufend von der Antriebskamoier durch den Verschluß bzw. Damm in das Reservoir abgezogen, wobei die Fluidströmungsverbindung (Ventil) zwischen dem

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Reservoir und der Antriebskairauer nunmehr geschlossen oder teilweise geschlossen ist. Somit steht nur eine kleinere Scherflüssigkeitsmenge zur Verfügung, und die Gebläsedrehzahl wird reduziert, was zu einer entsprechenden Verminderung einer störenden Leistungsabzweigung von dem Motor führt.

Bei typischen bekannten Konstruktionen hydraulischer Gebläsekupplungen dieser Art ist der sich radial erstreckende Kanal bzw. Durchgang zwischen dem Verschluß und dem Reservoir in der Kupplung entweder gegossen oder gebohrt. Dies ist sehr aufwendig. Ferner gibt es Situationen, bei denen eine im Uhrzeigersinn erfolgende Drehung des Antriebsrotors in bezug auf das Gehäuse erforderlich ist, während andere Situationen eine Drehung im Gegenuhrzeigersinn erforderlich machen. Wenn der Rückführungskanal in das Gehäuse gebohrt oder in diesem gegossen wird, wie es bisher üblich war, dann ist ein Wechsel zwischen einer Drehung im Gegenuhrzeigersinn und einer solchen im Uhrzeigersinn im allgemeinen nicht möglich, da der Rückführungskanal in bezug auf die eine odei die andere Seite des Verschlusses fest angeordnet ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer verbesserten Flüssigkeitskupplung der genannten Art unter Vermeidung der geschilderten Nachteile.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich eine Flüssigkeitskupplung der im Oberbegriff genannten Art dadurch aus, daß diese Mittel von einem separaten Rohr bestimmt werden. Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen. Dementsprechend wird der Aufwand eines Gießens oder Bohrens eines solchen Rückführungskanals zwischen einem an den Verschluß angrenzenden Bereich und dem Scherflüssigkeitsreservoir vermieden, und zwar durch Verwenden eines separaten Rohrs, das sich in einer allgemein radialen Richtung erstreckt. Das radial äußerste Ende des Rohrs erstreckt sich von einem an den Verschluß angrenzenden Bereich zu dem radial einwärts liegenden Reservoir. Das Rohr wird zweckmäßigerweise in einem Kanal oder einer Nut an einer der inneren Oberflächen der Antriebskammer des Gehäuses angeordnet. Für einen Wechsel bzw.

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einen Übergang zwischen den zwei Drehrichtungen kann ein ähnlicher Kanal an die andere Seite des Verschlusses angrenzend in dem Gehäuse ausgebildet werden. Somit lassen sich dieselben Komponenten der Kupplungsvorrichtung in Verbindung mit demselben separaten Rohr in einer nur etwas unterschiedlichen Weise zusammensetzen, um eine der beiden relativen Drehrichtungen zwischen dem Antriebsrotor und dem Kupplungsgehäuse zu erzielen.

Die erfindungsgemäße Scherflüssigkeitskupplung vom temperaturgesteuerten Typ dient insbesondere zum Antreiben des Kühlgebläses des Kühlers eines Innenverbrennungsmotors. Die spezifische Verbesserung basiert auf der Verwendung eines separaten Rohrs zum Zurückleiten der Antriebsscherflüssigkeit von einer an den Umfang des Antriebsrotors angrenzenden Zone zu dem Scherflüssigkeitsreservoir. Durch Verwenden eines solchen separaten Rohrs wird die Notwendigkeit vermieden, einen Rückführungskanal für die Scherflüssigkeit in der Kupplung zu bohren (oder zu gießen). Ein solches separates Rohr ermöglicht einen Betrieb in beiden Gebläsedrehrichtungen .

Die Erfindung wird nachfolgend an einem zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 - in einer teilweise schematischen Schnittdarstellung einen temperaturgesteuerten hydraulischen Gebläseantrieb nach der vorliegenden Erfindung, Figur 2 - einen Schnitt längs der Linie 2-2 aus Figur 1, Figur 3 - in einer teils perspektivischen Ansicht das radial äusserste Ende des separaten Rohrflüssigkeitsdurchgangs nach der vorliegenden Erfindung und Figur 4 - in einer Ansicht einen Kanal an einer der Oberflächen der Antriebskammer der Kupplung aus Figur 1.

In der zeichnerischen Darstellung bezeichnet die Hinweiszahl 1o eine hydraulische Gebläsekupplung nach der vorliegenden Erfindung, wobei eine Abdeckung 12 an ein ringförmiges Element 14 angekoppelt ist. Die Elemente 12 und 14 bilden ein Gehäuse. Die Hinweiszahl bezeichnet den Fußabschnitt von Gebläseschaufeln, die beispiels-

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weise durch Gewinde- bzw. Schraubbefestigungsglieder mit dem Gehäuse verbunden sind. Die Hinweiszahl 18 bezeichnet ein Ende einer Antriebswelle, die ihrerseits beispielsweise durch Schraubbzw. Gewindeglieder einen Antriebsrotor oder eine Antriebsscheibe 22 trägt. Die Welle 18 kann an einen Motor oder eine andere Antriebsmaschine angekuppelt werden, beispielsweise mittels einer Riemenscheibe oder eines anderen, mit dem Motorausgang verbundenen Drehelements. Die Hinweiszahl 24 bezeichnet eine Antriebskammer, in der der Antriebsrotor 22 positioniert ist. Die Hinweiszahl bezeichnet irgendeines von zwei Kanal- oder Nutengliedern, die sich von jeder Seite eines Damms bzw. Verschlusses 31 und somit radial einwärts erstrecken. Die Kanäle befinden sich somit an der rechtsseitigen inneren Oberfläche der Antriebskammer 24, d.h. an der linken Seite der Gehäuseabdeckung 12. Die Hinweiszahl 32 bezeichnet ein separates Rohr, dessen radial äußerster Abschnitt gebogen ist. Bei dem abgebogenen Abschnitt ist eine allgemein halbzylindrische Konfiguration entfernt, um hierdurch einen halbzylindrischen Abschnitt 34 zu bilden, wie es in Figur 3 dargestellt ist. Die Rinweiszahl 36 bezeichnet eine durchgehende ringförmige Nut an der linken Seite der Antriebskammer 24, d.h. an der rechten Seite des Gehäuseabschnitts bzw. ringförmigen Elements 14. Die Spitze des abgebogenen, halbzylindrischen Abschnitts 34 erstreckt sich in die Nut 36, wobei sie diese berühren kann, und zwar für eine radiale Positionierung dieses Rohrendes. Die Hinweiszahl 38 bezeichnet einen Silikonpuffer zum Ausgleichen der Toleranz und zum axialen Einklemmen des Rohrendes zwischen der Nut 36 und dem Gehäuseabschnitt 12. Die Hinweiszahl 39 bezeichnet den radial innersten Abschnitt des separaten Rohrs 32, und dieser Abschnitt ist auch abgebogen, um sich durch eine öffnung in einer Unterteilungswandung 4o zu erstrecken. Die letztere bildet zwei Kammern, nämlich die den Antriebsrotor 22 aufnehmende Antriebskammer 24 und eine Reservoirkammer 42 für eine Scherflüssigkeit (shear liquid) allgemein vom Silikontyp. Es ist darauf hinzuweisen, daß die jeweilige Art der Scherflüssigkeit keinen bestandteil der vorliegenden Erfindung ausmacht. Die Hinweiszahl 44 bezeichnet in schematischer Weise ein temperaturgesteuertes Ventil zum Herstellen einer Fluidströmungsverbindung

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zwischen der Antriebskammer 24 und dem Reservoir 42. Es kann irgendein erwünschtes Mittel zum Einführen der Scherflüssigkeit in die hydraulische bzw. Strömungskupplung angewendet werden.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt. Es sei eine im Uhrzeigersinn erfolgende Drehung des Antriebsrotors 22 in bezug auf die Abdekkung 12 angenommen, wie es in Figur 2 durch einen Pfeil dargestellt ist. Der Antriebsrotor trägt einen Teil der sich in der Antriebskammer 24 befindlichen Scherflüssigkeit mit sich, um hier durch den inneren Oberflächen der Antriebskammer eine Drehung zu erteilen, was wiederum zu einer Drehung des Gehäuses und demzufolge zu einer Drehung der Gebläseschaufeln führt. Ein Teil dieser Flüssigkeit gelangt zu einem Bereich gerade radial außerhalb des Umfangs des Rotors 22. Bei der angegebenen Drehrichtung beaufschlagt die Flüssigkeit den rechten Anlageabschnitt oder die rechte Seite des Verschlusses 31, um durch das separate Rohr 32 nach unten und in das Scherflüssigkeitsreservoir 42 abgeleitet zu werden. Wenn ein relativ großer Motorkühlungsbedarf vorliegt, ist das temperaturabhängige Ventil 44 offen, wodurch die maximale Scherflüssigkeitsmenge in die Antriebskammer 24 gelangen kann. Wenn jedoch minimale Kühlungserfordernisse vorliegen, ist das temperaturabhängige Ventil 44/Γ entweder vollständig oder teilweise geschlossen. Hierdurch kann nur eine minimale oder kleinere Menge an antreibender Scherflüssigkeit in die Antriebskammer 24 gelangen, so daß eine entsprechend geringere Leistung durch die Gebläseschaufeln 16 von dem Motor abgezweigt wird.

Wenn eine abweichende relative Drehrichtung für eine bestimmte Anwendung oder Installation erwünscht ist, wird dasselbe separate Rohr 32 nunmehr in dem linken Kanal- oder Nutenglied 3o (siehe Figur 2) angeordnet, wobei die Spitze bzw. der Abschnitt 34 nunmehr an die linke Seite des Verschlusses 31 angrenzend angeordnet wird. Die Wirkung der Flüssigkeitszirkulation ist dieselbe, und der Verschluß bzw. Damm leitet die Flüssigkeit in das Rohrende bzw. den Abschnitt 34 und dann durch das Rohr 32 radial einwärts in das Reservoir 42.

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Während die Erfindung im Zusammenhang mit einem Aufbau beschrieben wurde, bei dem die Gebläseschaufeln von dem Gehäuse getragen werden, ist darauf hinzuweisen, daß das Gehäuse drehbar mit dem Motor verbunden und die Gebläseschaufeln an das Element 18 angekoppelt werden könnten. Bei dem beschriebenen Aufbau befindet sich das Rohr 32 in einer hydraulischen bzw. Strömungskupplung vom temperaturgesteuerten Typ. Ferner weist die dargestellte Strömungskupplung eine Antriebskammer und eine Reservoirkammer auf. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die Anwendbarkeit des Rohrs nicht auf solche Strömungskupplungen beschränkt und dica«n bei irgendeiner ähnlichen Kupplung anwendbar ist, wo die Scherflüssigkeit in einer allgemein radialen Richtung im Kreislauf geführt oder in sonstiger Weise geleitet wird.

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Claims

G 51 2o3 -SU 2750b !9 Firma WALLACE MURRAY CORPORATION, 299 Park Avenue, New York, N.Y. (USA) Flüssigkeitskupplung Patentansprüche

1.flüssigkeitskupplung mit einem Antriebsrotor, der mit einer Antriebsmaschine drehbar verbunden werden kann, und mit einem Gehäuse, welches eine den Antriebsrotor aufnehmende Antriebskammer, ferner eine Scherflüssigkeit in der Antriebskammer, außerdem einen an den Umfang des Antriebsrotors angrenzenden Verschluß bzw. Damm in dem Gehäuse und Mittel zum Herstellen eines Scherflüssigkeitsdurchgangs hat, der sich von einem an den Verschluß bzw. Damm angrenzenden Bereich radial einwärts erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß diese Mittel von einem separaten Rohr (32) bestimmt werden.

2. Flüssigkeitskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das separate Rohr (32) zumindest teilweise in einer Nut (3o) angeordnet ist, die sich an einer inneren Oberfläche des Gehäuses (12, 14) und an die Antriebskammer (24) angrenzend befindet.

3. Flüssigkeitskupplung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine zweite Nut (3o) an der inneren Oberfläche der Antriebskammer (24), wobei die zweite Nut (3o) dieselbe Konfiguration wie die das separate Rohr (32) aufnehmende Nut (3o) hat und aber gegenüber dieser winkelmäßig verlagert ist, und zwar durch eine Drehung um eine an das radial innerste Ende (39) des separaten Rohrs (32) angrenzende Achse, so daß das radial äußerste Ende (34) an die andere Seite des Verschlusses bzw. Damms (31) angrenzt, wodurch das separate Rohr (32) für eine in irgendeiner Richtung relativ zum Gehäuse (12, 14) erfolgende Drehung des Antrieberotors (22) an irgendeiner Seite des Verschlusses bzw. Damms (31) positioniert werden kann. - 2 -

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4. Flüssigkeitskupplung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das radial äußerste Ende (34) des separaten Rohrs (32) unter einem rechten Winkel zur Hauptlänge des übrigen Teils des Rohrs (32) abgebogen ist, wobei der abgebogene Abschnitt einen halbzylindrischen Ausschnitt hat und wobei die konkave Seite des verbleibenden Teils des abgebogenen Abschnitts radial einwärts weist.

5. Flüssigkeitskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der abgebogene Abschnitt (34) des separaten Rohrs (32) zumindest einen Teil des Antriebsrotors (22) axial überspannt.

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