DE2814469A1

DE2814469A1 - Viskositaetsantrieb und verfahren zu seiner montage

Info

Publication number: DE2814469A1
Application number: DE19782814469
Authority: DE
Inventors: Thomas H Tinholt
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1977-04-05
Filing date: 1978-04-04
Publication date: 1978-10-19
Also published as: US4103765A; GB1597257A; JPS6215778B2; IT7821990A0; JPS53123770A; IT1093574B; DE2814469C2

Description

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EATON CORPORATION 1OO Erieview Plaza, Cleveland, Ohio 44114, V.St.A.

Viskositätsantrieb und Verfahren zu seiner Montage

Die Erfindung betrifft einen temperaturabhängig arbeitenden Viskositätsantrieb sowie ein Verfahren zur Montage eines solchen Antriebs.

Bei bekannten temperaturabhängig arbeitenden Viskositätsantrieben ergaben sich in der Praxis Probleme hinsichtlich der Halterung der Bimetall-Spiralfeder, wenn solche Antriebe in Verbindung mit Vierzylinder-Kraftfahrzeugmotoren eingesetzt wurden. Diese Probleme scheinen bei Vierzylinder-Kraftfahrzeugmotoren wegen der höheren Drehzahlen und der Vibrationseigenschaften solcher Motoren stärker ausgeprägt zu sein. Die normale Halterung, die für das äußere Ende der Bimetall-Spiralfeder benutzt wurde (US-PS 3 227 254), führte zu einem übermäßig großen Verschleiß des Bügels; der Schlitz wurde erweitert; die Feder und damit auch das Ventil konnten ungeregelte Bewegungen ausführen. Es wurde versucht, das äußere Federende

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mit dem Bügel zu verschweißen, um die Relativbewegung zwischen diesen beiden Bauteilen herabzusetzen; dabei kam es jedoch zu Federbrüchen und zu einer erhöhten Hysterese bezüglich der Ventilbewegung. Eine Reihe weiterer starrer Klemm-Maßnahmen wurden am äußeren Ende versuchsweise verwendet; alle hatten einen untragbaren Verschleiß des äußeren Bügelendes zur Folge. Es ist auch bekannt (US-PS 3 263 783), das gerade äußere Ende der Feder zwischen zwei in großem gegenseitigem Abstand angeordnete Gußteile einzusetzen und zur Verhinderung einer übermäßigen Umfangsbewegung des äußeren Endes zwischen das äußere Ende und die Gußendteile eine Kleb- und Dichtungsmasse einzubringen, die von der Firma Dow Corning unter der Bezeichnung Silastic 732 RTV auf den Markt gebracht wird. Der Einsatz der Silasticmasse erfolgte jedoch ausschließlich für eine umfangsmäßige Abstützung und Festlegung des äußeren Endes; er hatte, wenn überhaupt, nur geringen Einfluß auf die Radialbewegung des äußeren Endes, die auf Vibrationen zurückgeht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter weitestgehender Ausnutzung der derzeit zur Verfugung stehenden Werkzeugausrüstung eine Halterung für das äußere Ende einer Bimetall-Spiralfeder zu schaffen, die zu kleinstmöglicher Ventilhysterese und maximaler Federabstützung führt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß am äußeren Ende der Feder eine Einbuchtung vorgesehen

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wird, deren mittlerer Teil in dem Schlitz des Bügels liegt, und daß die Einbuchtung und der angrenzende Teil des Bügels mit einer fluiden Verbindung ausgefüllt werden, die zu einer nachgiebigen, festen Masse aushärtet.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Frontansicht eines erfindu.ngsgemäß

ausgebildeten, temperaturabhängig arbeitenden Viskositätslüfterantriebes,

Fig. 2 eine Ansicht entlang der Linie 2-2 der

Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Antrieb nach

Fig* 1,

Fig. 4 in größerem Maßstab eine Teilansicht der

Feder-Bügel-Anordnung nach Fig. 3,

Fig. 5 und 6 Ansichten entlang den Linien 5-5 bzw.

6-6 der Fig. 4 und

Fig. 7 eine Ansicht ähnlich Fig. 4 bei einer ab-

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gewandelten Ausführungsform der Erfindung .

Wie aus den Fig. 1 bis 3 hervorgeht, weist der Viskositätslüfterantrieb 1O ein Gehäuse 12 auf, das einen Hohlraum 14 bildet, der mittels einer radial verlaufenden Ventilplatte 16 in eine Arbeitskammer 18 und eine Speicherkammer 20 unterteilt wird. Eine Antriebswelle 22 ist über ein Kugellager 24 am Gehäuseteil 12 drehbar abgestützt. Ein ringförmiges, sich im wesentlichen radial erstreckendes Kupplungsteil 26 ist am einen Ende der Antriebswelle 22 angebracht; es sitzt innerhalb der Arbeitskammer 18. Das andere Ende der Antriebswelle 22 trägt einen Flansch 28, der mit einer Welle oder einer Riemenscheibe verbunden werden kann, die mittels eines (nicht dargestellten) Fahrzeugmotors angetrieben wird. Viskoses Fluid (nicht dargestellt) befindet sich innerhalb des Hohlraums 14, um Drehkräfte von dem Kupplungsteil 26 auf das Gehäuseteil 12 zu übertragen. Eine derartige Kraftübertragung ist bekannt; sie erfolgt durch viskose Scherkräfte zwischen miteinander zusammenwirkenden Oberflächen von Kupplungsteil und Gehäuseteil. Koaxial zu der Drehachse A-A des Antriebs 10 ist ein Ventilschaft 30 angeordnet, der sich im Gehäuseteil 12 drehen kann. Zwischen dem Ventilschaft 30 und dem Gehäuseteil 12 sitzt eine Dichtung 32, die den Austritt von Fluid aus der Speicherkammer 2O verhindert. Das eine Ende des Ventilschafts 30 ist mit einem Ventilarm 34 verbunden, während an dem anderen Ende des Ventil-

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schafts 30 das innere Ende 36 einer Bimetall-Spiralfeder 38 angebracht ist. Das äußere Ende 40 der Feder 38 ist mit einem Bügel 42 verbunden, der an der Deckplatte des Gehäuseteils 12 starr befestigt ist.

Auf dem Kupplungsteil 26 befindet sich eine ringförmige Pumpfläche 44. Ein Pumpelement 46 ist mit der Ventilplatte 16 starr verbunden; es liegt in geringem Abstand von der Pumpfläche 44. Eine in der Ventilplatte 16 ausgebildete Auslaßöffnung 48 verbindet die Arbeitskammer 18 mit der Speicherkammer 20. Wenn das Kupplungsteil 26 entsprechend Fig. 2 entgegen dem Uhrzeigersinn rotiert, strömt Fluid aus der Arbeitskammer 18 über die Öffnung 48 in die Speicherkammer 20. Unmittelbar hinter dem Pumpelement 46 befindet sich eine Einlaßöffnung 50, die die Speicherkammer 20 mit der Arbeitskammer 18 verbindet. Wie am besten aus Fig. 2 hervorgeht, kann der Ventilarm 34 so bewegt werden, daß er entweder die Einlaßöffnung 5O oder die Auslaßöffnung 48 abdeckt.

Der Antrieb 1O arbeitet wie folgt. Ein Lüfter (nicht gezeigt) wird am Gehäuseteil 12 über Bolzen befestigt, die in Öffnungen 51 eingreifen. Der Flansch 28 wird mit der Welle eines Kraftfahrzeugmotors verbunden und vom Motor angetrieben, wodurch die Antriebswelle 22 und dementsprechend auch das Kupplungsteil 26 zu einer Drehbewegung veranlaßt werden. Wenn der Ventilarm 34 die in Fig. 2 dargestellte Lage einnimmt, wird Fluid

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aus der Arbeitskammer 18 in die Speicherkammer 20 gepumpt. Beim Herauspumpen von Fluid aus der Arbeitskammer erfolgt nur eine minimale Kraftübertragung zwischen dem Kupplungsteil 26 und dem Gehäuseteil 12. Wenn die Motortemperatur ansteigt und dieser Temperaturanstieg von der Spiralfeder 38 erfaßt wird, wird der Ventilarm 34 in Fig. 2 nach links gedreht, wodurch die Auslaßöffnung 48 abgedeckt und die Einlaßöffnung 50 freigegeben wird. Diese Drehung verhindert, daß Fluid aus der Arbeitskammer 18 in die Speicherkammer 2O gelangt, während Fluid von der Speicherkammer 2O über die Einlaßöffnung 50 in die Arbeitskammer 18 übergehen kann. Wenn die Arbeitskammer 18 mit Fluid gefüllt wird, führt die Drehung des Kupplungsteils 26 aufgrund der viskosen Scherkräfte zu einer Drehung des Gehäuseteils 12. Wenn die Motortemperatur sinkt und die Feder 38 diese niedrigeren Temperaturen erfaßt, wird der Ventilarm 34 in die in Fig. 2 gezeigte Lage zurückbewegt; Fluid wird wieder aus der Arbeitskammer 18 heraus in die Speicherkammer 2O gepumpt. Es kommt zu einer Senkung der Drehzahl des Gehäuseteils 12.

Wie aus den Fig. 4 bis 6 hervorgeht, ist an dem äußeren Ende 4O der Spiralfeder 38 eine Einbuchtung ausgebildet, die einen dem Körper der Feder 38 benachbarten und im wesentlichen parallel zum Bügel 42 verlaufenden inneren Teil 52, einen durch einen Schlitz 56 des Bügels 42 hindurchreichenden, verlängerten, geraden mittleren Teil 54 und einen äußeren Teil 58 aufweist, der in Abstand von dem Bügel 42 liegt und im wesentlichen parallel

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zu diesem verläuft. Der Schlitz 56 im Bügel 42 ist gerade groß genug, um den mittleren Teil 54 der Feder 38 einsetzen zu können. Innerhalb der Einbuchtung des äußeren Endes 40 befindet sich eine erstarrte, elastisch nachgiebige Masse 60 beispielsweise die von der Firma Dow Corning unter der Bezeichnung Silastic 732 RTV auf den Markt gebrachte Kleb- und Dichtmasse mit einem Teil Silicongummi. Die Masse 60 wirkt einer Radialbewegung des äußeren Endes 40 gegenüber dem Bügel 42 entgegen und hält das äußere Ende 40 nachgiebig in einer Neutralstellung fest. Bei der Montage wird der Bügel 42 zunächst mit der Deckplatte des Gehäuseteils 12 verschweißt. Dann wird der Ventilschaft 30 in die Deckplatte eingesetzt. Das innere Ende 36 der Spiralfeder 38 wird am Ventilschaft 30 festgelegt. Der mittlere Teil 54 des äußeren Endes 40 wird in den Schlitz 56 des Bügels 42 eingebracht. Der mittlere Teil muß einen ausreichend langen, geraden Abschnitt aufweisen, um für Spiel sowohl zwischen dem inneren als auch dem äußeren Teil 52 bzw. 58 und dem Bügel 42 zu sorgen; auf diese Weise kann mit geeigneten Toleranzen für die Spiralfeder und den Bügel gearbeitet werden; außerdem ist dann ausreichend Raum vorhanden, um Vibrationen der Spiralfeder absorbieren zu können. Die nachgiebige Masse 60 wird dann in flüssiger Form in die Einbuchtung eingebracht; man läßt sie dort erstarren. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Spiralfeder 38 gegenüber dem Bügel 42 und dem Ventilschaft 30 in der richtigen Lage festgelegt ist; dies geschieht ohne daß es zu einer unnötigen Radialbelastung

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des Ventilschaftes kommt. Nach dem Verfestigen des nachgiebigen Materials wird das äußere Ende 40 durch die elastische Masse 60 an einer Bewegung gehindert. Die Ventilplatte 16 wird dann mit Bezug auf den Ventilarm 34 fixiert und mit der Deckplatte verschweißt.

Fig. 7 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, wobei entsprechende Teile mit Bezugszeichen versehen sind, die um 100 größer als die betreffenden Bezugszeichen in den Fig. 1 bis 6 sind. Das äußere Ende 14O ist im Anschluß an die Einbuchtung in Form eines Teils 162 radial zurück in Richtung auf die Spiralfeder gebogen, wodurch eine Schleife gebildet wird. Diese abgewandelte Ausführungsform sorgt für eine bessere Umschließung der flüssigen Verbindung während der Montage; außerdem trägt diese Gestaltung zur Halterung der elastischen erstarrten Masse 160 während des Betriebes bei, weil die Masse im wesentlichen eingeschlossen ist.

Befriedigende Ergebnisse wurden mit beiden veranschaulichten Ausführungsformen erzielt. Es ist jedoch extrem wichtig, die Radialbewegung des äußeren Endes 40 nicht übermäßig stark einzuschränken. Bei Verwendung der Silastic Kleb- und Dichtmasse und einem Spiel von 1,0 bis 1 ,3 mm zwischen den Windungen der Feder 38 sollten ungefähr 2,0 bis 2,5 mm Raum zwischen den Teilen 52 und 58 sowie dem Bügel 42 vorgesehen sein. Die Masse 60 oder 160 muß ferner der Wärme des Antriebs 10 widerstehen

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können.

Die Silasticmasse kann über ausgedehnte Zeiträume hinweg bei Temperaturen bis zu 232° C verwendet werden. Nach einer Erstarrung von 72 h hat diese Masse eine ASTM D 676-Durometer Härte (Shore A) von 25 bei einer Zugfestigkeit von 1,9 N/mm und einer Dehnung von 450 %, gemessen nach ASTM D 412. Der Volumenwärmeausdehnungskoeffizient der Masse von O bis 100 C

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beträgt 9,3 χ 10 .Es versteht sich, daß auch mit anderen Massen gearbeitet werden kann. Die wichtigsten Eigenschaften einer derartigen Masse sind, daß sie die in der Umgebung des Antriebes auftretenden Temperaturen (-40° C bis 205° C) aushält, für das geeignete Maß an Elastizität oder Nachgiebigkeit sorgt, den physikalischen Umgebungsbedingungen (Öl, Fett, Schmutz und dergl.) standhält sowie an der Feder und dem Bügel anhaftet.

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Claims

Ansprüche

Temperaturabhängig arbeitender Viskositätsantrieb, gekennzeichnet durch:

A. ein um eine Achse drehbares und einen Hohlraum (14) bildendes Gehäuseteil (12);

B. eine den Hohlraum in eine Arbeitskammer (18) und eine Speicherkammer (20) unterteilende Ventilplatte (16);

C. ein innerhalb der Arbeitskammer sitzendes und um die Achse drehbares Kupplungsteil (26);

D. eine an einem der Teile (12, 26) befestigte und an dem anderen Teil für eine Relativbewegung abgestützte Antriebswelle (22) zum Drehen dieses einen Teils um die Achse;

E. ein in dem Hohlraum befindliches viskoses Scherfluid;

F. eine die Fluidverbindung zwischen der Speicherkammer und der Arbeitskammer steuernde Ventilanordnung (16);

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FERNSPRECHER: 089/6012039 ■ KABEL: ELECTRICPATENT MÜNCHEN

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G. Einen an dem Antrieb befestigten Bügel (42, 142) mit einem Schlitz (56, 156);

H. eine die Ventilanordnung (16, 30, 34) steuernde, temperaturabhängig ansprechende Einrichtung mit einer Bimetall-Spiralfeder (38) , deren inneres Ende (36) an der Ventilanordnung angebracht ist und deren äußeres Ende (40, 140) in dem Schlitz sitzt; und

I. eine dem äußeren Ende zugeordnete Anordnung (60, 160) zur nachgiebigen Einschränkung der Radial- und Umfangsbewegung des äußeren Endes gegenüber dem Bügel.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

J. die Ventilanordnung (16, 30, 34) einen mit der Achse ausgerichteten, durch das Gehäuseteil (12) hindurch vorstehenden Ventilschaft (30) aufweist;

K. das innere Ende (36) der Feder (38) an dem Ventilschaft angebracht ist;

L. das äußere Ende (40, 140) der Feder mit einer Einbuchtung versehen ist, deren mittlerer Teil (54, 154) in dem Schlitz (56, 156) sitzt; und

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M. als Anordnung zur nachgiebigen Einschränkung der äußeren Bügelendenbewegung eine feste elastische Masse (6O₁ 160) vorgesehen ist, die einen Teil des Bügels (42, 142) umschließt und die Einbuchtung ausfüllt.
3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Ende (14O) zu einer Schleife geformt ist.
4. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

J. die Spiralfeder (38) mit einer Folge von Windungen mit einem gegenseitigen Abstand von etwa X Einheiten versehen ist; und

K. die Einbuchtung einen in einem Abstand von etwa 2X Einheiten von dem Bügel (42, 142) und im wesentlichen parallel dazu verlaufenden inneren Teil (52, 152) sowie einen in einem Abstand von etwa 2X Einheiten von dem Bügel und im wesentlichen parallel dazu verlaufenden äußeren Teil (58, 158) aufweist.
5. Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

L. an dem äußeren Teil (158) der Einbuchtung der Feder

(38) ein in Richtung auf die Feder unter Bildung einer einen Teil des Bügels (142) im wesentlichen umschließen-

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den Schleife vorspringender weiterer Teil (162) angebracht ist; und

M. die Masse (16O) die Schleife im wesentlichen ausfüllt.
6. Antrieb nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe X Einheiten im wesentlichen gleich 1,0 bis 1,3 mm ist.
7. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

J. die Antriebswelle (22) an dem Kupplungsteil (26) befestigt ist;

K. der Bügel (42, 142) an dem Gehäuseteil (12) angebracht ist und im wesentlichen symmetrisch zu der Achse liegt;

L. die Ventilanordnung (16, 30, 34) einen mit der Achse ausgerichteten, durch das Gehäuseteil (12) und den Bügel hindurch vorstehenden Ventilschaft (3O) aufweist; und

M. das innere Ende (36) der Feder (38) an dem Ventilschaft angebracht ist.

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8. Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

N. das äußere Ende (40, 140) der Feder (38) mit einer Einbuchtung versehen ist, deren mittlerer Teil (54, 154) in dem Schlitz (56, 156) sitzt; und

0. als Anordnung zur nachgiebigen Einschränkung der äußeren Bügelendenbewegung eine feste elastische Masse (60, 16O) vorgesehen ist, die einen Teil des Bügels (42, 142) umschließt.
9. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

J. die Antriebswelle (22) an dem Kupplungsteil (26) befestigt ist;

K. der Bügel (42, 142) an dem Gehäuseteil (12) angebracht ist und im wesentlichen symmetrisch zu der Achse liegt;

L. die Ventilanordnung (16, 30, 34) eine radial mit Bezug auf die Aches in der Ventilplatte (16) ausgebildete Öffnung (48, 50), einen mit der Achse ausgerichteten, durch das Gehäuseteil und den Bügel hindurch vorstehenden Ventilschaft (30), dessen inneres Ende in der Speicherkammer (20) liegt und dessen äußeres

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Ende außerhalb des Hohlraums (14) sitzt, sowie einen Ventilarm (34) aufweist, der an dem inneren Ende des Ventilschafts befestigt und mit einem Teil versehen ist, mittels dessen die Öffnung in der Ventilplatte abdeckbar ist;

M. das innere Ende (36) der Feder (38) an dem äußeren Ende des Ventilschafts angebracht ist;

N. das äußere Ende (40, 140) der Feder mit einer Einbuchtung versehen ist, die einen in dem Schlitz (56, 156) sitzenden, im wesentlichen geraden mittleren Teil (54, 154) sowie innere und äußere Teile (52, 58, 152, 158) aufweist, die in Abstand von dem Bügel (42, 142) liegen; und

O. als Anordnung zur nachgiebigen Einschränkung der äußeren Bügelendenbewegung eine feste elastische Masse (60, 16o) vorgesehen ist, die die Einbuchtung ausfüllt und einen Teil des Bügels umschließt.
10. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

J. das äußere Ende (40, 140) der Feder (38) einen im wesentlichen parallel zu und in Abstand von dem Bügel (42, 142) verlaufenden inneren Teil (52, 152) und einen im wesentlichen parallel zu und in Abstand von

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dem Bügel verlaufenden äußeren Teil (58, 158) aufweist; und

K. als Anordnung zur nachgiebigen Einschränkung der äußeren Bügelendenbewegung eine feste elastische Masse (6O, 1 60) vorgesehen ist, die zwischen dem inneren Teil und dem Bügel sowie zwischen dem äußeren Teil und dem Bügel angeordnet ist.
11. Antrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Ende (40, 140) einen den inneren und den äußeren Teil (52, 58, 152, 158) verbindenden, im wesentlichen geraden Teil (54, 154) aufweist, der in dem Schlitz (56, 156) sitzt.und eine die Schlitzbreite übertreffende Länge hat.
12. Verfahren zur Montage eines temperaturabhängig arbeitenden Viskositätslüfterantriebs mit einer Bimetall-Spiralfeder, die ein inneres Ende und ein zu einer Einbuchtung mit einem mittleren Teil geformtes äußeres Ende aufweist, einem auf einer Antriebswelle zwecks Drehung um die Antriebswellenachse gelagerten Gehäuseteil, einem an der Deckplatte des Gehäuseteils befestigten, zu der Achse im wesentlichen symmetrisch liegenden Bügel , der einen Schlitz aufweist, und einem mit der Achse ausgerichteten Ventilschaft, der durch die Deckplatte und den Bügel hindurch vorsteht und mit. einem Schlitz versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß

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A. der Bügel απ der Deckplatte befestigt wird;

B. der Ventilschaft in die Deckplatte eingebracht wird und dann in beliebiger Reihenfolge

C. das innere Ende der Feder in den Schlitz des Ventilschafts eingesetzt wird und

D. der mittlere Teil der Einbuchtung in den Schlitz des Bügels eingesetzt wird; worauf in beliebiger Reihenfolge

E. der Ventilschaft an dem inneren Ende festgelegt wird, und

F. eine flüssige Verbindung, die zu einer festen elastischen Masse erstarrt, in der Einbuchtung und um den Bügel herum angeordnet wird; worauf

G. man die flüssige Verbindung erstarren läßt.

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