DE2943841A1

DE2943841A1 - Hydraulische kupplungseinheit

Info

Publication number: DE2943841A1
Application number: DE19792943841
Authority: DE
Inventors: Masaharu Hayashi
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1978-11-28
Filing date: 1979-10-30
Publication date: 1980-05-29
Also published as: DE2943841C2; US4295550A; GB2079414B; JPS5947167B2; JPS5572930A; GB2079414A

Description

T D If Patentanwälte:

IEDTKE - DÜHLING - E\lNNE Dipl.-lng. H.Tiedtke

Gq Dipl.-Chem. G. Bühling

RUPE " "ELLMANN OQ/ ^R A 1 Dipl.-Ing. R. Kinne

~ /. J H O O 4 I

Dipl.-lng. R Grupe Dipl.-lng. B. Pellmann

Bavariaring 4, Postfach 20 240C 8000 München 2

Tel.: 0 89-53 96 53 Telex: 5-24 845 tipat

cable: Germaniapatent München

30. Oktober 1979 B 9996 / case W-1229

AISIN SEIKI KABUSHIKI KAISHA

Kariya City, Japan

Hydraulische Kupplungseinheit

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine hydraulische Kupplungseinheit für den Gebrauch in Kraftfahrzeugen, insbesondere auf eine hydraulische Kupplungseinheit, die die Drehzahl des Kühler-Ventilators in Abhängigkeit von der Motortemperatur steuert.

Herkömmliche hydraulische Kupplungseinheiten, die thermisch gesteuert sind, besitzen eine Arbeitskammer, in der das Laufrad untergebracht ist, und eine Nachfüllkammer, die das Arbeitsöl speichert. Die Drehzahl des Kühler-Ventilators wird dadurch gesteuert, daß bei niedriger Motortemperatur das Arbeitsöl von der Arbeitskammer zur Nachfüllkammer geleitet wird, und die Menge des Arbeitsöls in der Arbeitskammer vermindert wird, während bei hoher Motortemperatur das Arbeitsöl, das der Nachfüllkammer zugeführt wurde, in die Arbeitskammer zurückströmt, und die Menge des Arbeitsöls in der Arbeitskammer erhöht wird. Die Menge des von der Nachfüllkammer in die Arbeitskammer zurückströmenden Arbeitsöls kann durch eine Ventilplatte gesteuert werden, die ein öl-

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Rückströmloch in der Zwischenscheibe öffnet oder schließt.

In einer herkömmlichen thermisch gesteuerten hydraulischen Kupplungseinheit gibt es nur einen Satz aus einem Schaltwerk für ein Öl-Rückströmloch und einem Schaltwerk für ein Pumploch. Da demgemäß die Drehzahl des Kühler-Ventilators durch die Temperatur des Motors überwacht und in zwei Stufen - einer EIN- und einer AUS-Stufe-betrieben wird, kann die Drehzahl des Kühler-Ventilators nicht präzise und genau in Abhängigkeit von der Motortemperatur gesteuert werden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine hydraulische Kupplungseinheit zu schaffen, die die Nachteile

'S herkömmlicher hydraulischer Kupplungseinheiten beseitigt, die die Drehzahl des Kühler-Ventilators präzise und genau in Abhängigkeit von der Motortemperatur - und zwar in drei Stufen - steuert, die im Diesel-Motor eingesetzt werden kann, die ferner baulich relativ

^O einfach gestaltet und wirtschaftlich herzustellen ist und die im Betrieb gänzlich zuverlässig arbeitet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße hydraulische Kupplungseinheit,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II

in Fig. 1, der die Betriebszustände der hydraulischen Kupplungseinheit gemäß Fig. 1 aufzeigt, und

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Fig. 3 und Fig. 4 Kennlinien der erfindungsgemäßen hydraulischen Kupplungseinheit.

Fig. 1 zeigt eine hydraulische Kupplungseinheit 10. Ein Laufrad 11 ist fest am Kopf der Welle 12 befestigt, die zusammen mit dem Antriebsritzel (nicht dargestellt) durch den Motor angetrieben wird. Der Außenumfang des Laufrades 11 ist mit mehreren axialen Nuten 11a versehen, die in regelmäßigem Abstand angeordnet sind (Fig. 1 zeigt nur eine Nut), und auf seiner Rückseite sind in Umfangsrichtung mehrere axiale Vorsprünge in regelmäßigen Abständen ausgebildet. Ein Gehäusekörper 13 ist mit der Welle 12 durch das Lager 14 drehbar und axial unverschiebbar verbunden, und ein schalenförmiger Gehäusedeckel 15 ist fest am Umfangsabschnitt des Gehäusekörpers 13 angeflanscht. Die innere Wand des Gehäusekörpers 13 ist mit mehreren in Umfangsrichtung verlaufenden axialen Vorsprüngen 13a versehen, die jeweils zwischen die Vorsprünge 11b des Laufrads 11 passen, wobei ein konstanter Spalt zwischen ihnen bleibt, und durch sie ein Labyrinth L gebildet wird.

Zwischen dem Gehäusekörper 13 und dem Gehäusedeckel 15 wird eine geschlossene Kammer R gebildet, die das Laufrad 11 enthält und mit Arbeitsöl gefüllt ist. An der inneren Wand des Gehäusedeckels 15 ist eine kreisförmige Zwischenscheibe 16 befestigt, die die Kammer R in eine

^ου Arbeitskammer Ra und in eine Nachfüllkammer Rb unterteilt, von denen die eine das Laufrad 11 enthält und die andere das Arbeitsöl speichert. Eine Ventilplatte 17 ist drehbar am axialen Zentralabschnitt des Gehäusedeckels 15 angebracht, während ein Kühler-Ventilator

am Umfangsabschnitt des Gehäusedeckels 15 befestigt ist.

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Die Zwischenscheibe 16 hat in ihrer Mitte ein Durchganqsloch 16a. Wie in Fig. 2 gezeigt wird, ist die innere Peripherie der Zwischenscheibe 16 mit einem ersten Öl-Rückströmloch 18, einem ersten Pumpvorsprung 19 und einem ersten Pumploch 20 versehen, während die äußere Peripherie der Zwischenscheibe 16 ein zweites Öl-Rückströmloch 21, einen zweiten Pumpvorsprung 22 sowie ein zweites Pumploch 23 aufv/eist. Ferner ist zwischen dem ersten Öl-Rückströmloch 18 und dem zweiten Pumploch 23 eine ringförmige Trennwand 24 ausgebildet. Die Ventilplatte 17 ist eine Rechteckplatte und ist am inneren Ende einer Welle 25 befestigt, die den Gehäusedeckel 15 axial fixiert. Auf der vorderen Oberfläche des Gehäusedeckels 15 ist ein bekanntes spiralenförmiges Bimetallelement 26 befestigt, das die Ventilplatte 27 mit Hilfe der Welle 25 bewegt. Ferner sorgt ein Anschlag 27 dafür, daß die Drehbewegung der Ventilplatte 17 begrenzt wird.

Wenn die Welle 12 bei Betrieb der hydraulischen Kupplungseinheit 10 durch den Motor in Drehung versetzt wird, erzeugt das Arbextsöl innerhalb des Labyrinths L eine Scherkraft. Dadurch wird bei Drehung der Welle 12 der Gehäusekörper 13 und der Gehäusedeckel 15 über

die Scherkraft in Drehung versetzt. 25

Wenn in einem ersten Fall die Motortemperatur niedrig ist, und die Temperatur T der Luft, die durch den Kühler strömt und mit dem Bimetallelement 26 in Berührung kommt, niedriger als T₁ ist, wird die Ventil-

platte 17 in die in Fig. 2 gezeigte rechte Richtung vorgespannt und in dieser Stellung gehalten, in der sie am Ventil-Anschlag 27 gemäß Fig. 2 anliegt. In dieser Phase werden durch die Ventilplatte 17 die ersten und zweiten Öl-Rückströmlöcher 18 und 21 sowie das erste

Pumploch 20 geschlossen und nur das zweite Pumploch 23

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geöffnet. Da demgemäß eine Drehzahldifferenz oder Schlupf zwischen dem Laufrad 11 und dem Gehäusekörper 13 bzw. dem Gehäusedeckel 15 auftritt, wird das Arbeitsöl der Laufradkammer Ra durch das zweite Pumploch 23 in die Nachfüllkammer Rb verdrängt und dort gespeichert. Daraus folgt, daß die durch das Arbeitsöl innerhalb des Labyrinths L erzeugte Scherkraft am kleinsten und die Drehzahldifferenz zwischen dem Laufrad 11 und dem Gehäusekörper 13 bzw. dem Gehäusedeckel 15 am größten wird, und die hydraulische Kupplungseinheit 10 im AUS-Betrieb gemäß Fig. 3 arbeitet. Die Drehzahl N_f des Lüfters ändert sich in diesem Fall mit der Drehzahl N des Antriebs-

P ritzeis gemäß der in Fig. 4 dargestellten Kennlinie

I. Folglich kann der Motor in kurzer Zeit warmlaufen. 15

Wenn in einem zweiten Fall die Motortemperatur eine ausreichende Höhe erreicht, und die Temperatur der Luft, die durch den Kühler strömt zwischen einem Wert T₁ und einem Wert T₂ liegt (wobei T„ größer als T₁ vorausgesetzt ist), wird die Ventilplatte im Uhrzeigersinn gedreht. Da der Drehwinkel der Ventilplatte in Umstellung - wie in Fig. 2 gezeigt - gehalten wird, werden durch die Ventilplatte 17 das erste Pumploch 20 und das zweite Öl-Rückströmloch 21 geöffnet und das ^J erste Öl-Rückströmloch 18 sowie das zweite Pumploch 2 geschlossen. Demgemäß wird das sich auf der Innenseite der Trennwand 24 befindliche Arbeitsöl der Arbeitskammer Ra mittels des ersten Pumpvorsprungs 19 durch das erste Pumploch 20 in die Nachfüllkammer Rb ver-

drängt und dort gespeichert. Gleichzeitig strömt ein Teil des in die Nachfüllkammer verdrängten Öls durch das zweite Öl-Rückströmloch 21 in die Arbeitskammer Ra zurück. In diesem Betriebszustand ist die Arbeitskammer Ra nur außerhalb der Trennwand 24 mit Arbeits-

öl gefüllt. Daraus folgt, daß aufgrund dieser durch

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das Arbeitsöl im Labyrinth L erzeugten vorbestimmten Scherkraft die Drehzahldifferenz zwischen dem Laufrad 11 und dem Gehäusekörper 13 bzw. dem Gehäusedeckel 15 einen vorbestimmten Wert annimmt und die hydraulische Kupplungseinheit 10 im MITTEL-Retrieb qemäß Fig. 3 arbeitet. Die Drehzahl N_f des Lüfters ändert sich deshalb in diesem Fall mit der Drehzahl N des Antriebsritzels gemäß der in Fig. 4 dargestellten Kennlinie II. Der Motor kann folglich wirksam gekühlt werden.

Wenn in einem dritten Fall die Motortemperatur Vielter ansteigt ,und die Temperatur der Luft, die den Kühler durchströmt über den Wert Ί' steigt, wird die Ventilplatte 17 weiter im Uhrzeigersinn gedreht. Da der Drehwinkel der Ventil platte 17 gemäß Fig. 2 in O^-Stellung gehalten wird, sind durch die Ventilplatte 17 alle Löcher, nämlich das erste und zweite Öl-Rückströmloch 18 bzw. 21 sowie das erste und zweite Pumploch 20 bzw. 23 geöffnet. Demgemäß wird das von der Arbeitskammer Ra durch das erste und zweite Pumploch 2 bzw. 23 in die Nachfüllkammer verdrängte Arbeitsöl über das erste und zweite Öl-Rückströmloch 18 und 21 sofort wieder der Arbeitskammer Ra zugeführt und diese dadurch mit Arbeitsöl gefüllt. Da die Scherkraft, die durch das Arbeitsöl innerhalb des Labyrinths L erzeugt wird am größten wird, nimmt die Drehzahldifferenz zwischen dem Laufrad 11 und dem Gehäusekörper 13 bzw. dem Gehäusedeckel 15 den kleinsten Wert an, und die hydraulische Kupplungseinheit 10 wird im FIN-Retriebszustand gemäß Fig. 3 gehalten. Deshalb ändert sich in diesem FaI] dit- Drehzahl I,' des Lüfter5; mil der Drehzahl N des /int ri ebsri t zvl i; entsprechend der Kennlinie 111 in Fici. 4. Der Motor kann folglich schnell

gekühlt werden.
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ORIGINAL INSPECTED

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Aus dem vorangegangenen kann ersehen werden, daß die Erfindung einen Mechanismus schafft, der die Drehzahl eines Kühler-Ventilators präzise und genau in Abhängigkeit von der Motortemperatur steuert. Die Drehzahl des Ventilators kann dabei in drei Stufen gesteuert werden, wobei diese Stufen den EIN-, den MITTEL- und den AUS-Betriebszustand darstellen. Insbesondere kann diese Erfindung für den Diesel-Motor verwendet werden. Es kann eine große Kühlleistung erzeugt werden, wenn der Motor mit hoher Drehzahl läuft und die Temperatur des Motors hoch ist, es kann ferner die Geräuschentwicklung vermindert werden, wenn der Motor beschleunigt wird und es können die Treibstoffkosten gesenkt werden.

Die Erfindung schafft eine hydraulische Kupplungseinheit zur Steuerung der Drehzahl des Kühler-Ventilators in Abhängigkeit von der Motortemperatur. Die hydraulische Kupplungseinheit enthält ein durch den Motor angetriebenes Laufrad, einen Gehäusekörper, einen Gehäusedeckel, ein zwischen Vorsprüngen des Laufrades und Vorsprüngen des Gehäusekörpers ausgebildetes Labyrinth, eine Zwischenscheibe, die das Innere der Kupplung in eine Arbeitskammer und eine Nachfüllkammer unterteilt, erste Öl-Rückström-Einrichtungen und erste Pump-Einrichtungen am inneren Scheibenabschnitt, sowie zweite Öl-Rückström- und Pump-Einrichtungen am äußeren Scheibenabschnitt der Zwischenscheibe.

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Claims

10 Patentansprüche

Hydraulische Kupplungseinheit zur Steuerung der Drehzahl des Kühler-Ventilators in Abhängigkeit von der Motortemperatur, gekennzeichnet durch ein Laufrad (11), das fest mit einer durch den Motor angetriebenen Welle (12) verbunden ist, einen Gehäusekörper (13), der auf der Welle (12) gelagert ist, einen Gehäusedeckel (15), der mit dem Gehäusekörper (13) verbunden ist, ein zwischen Vorsprüngen (11a) des Laufrads (11) und Vor-Sprüngen (13a) des Gehäusekörpers (13) ausgebildetes Labyrinth (L), eine geschlossene Kammer (R), die zwischen dem Gehäusekörper (13) und dem Gehäusedeckel (15) ausgebildet ist und die das Laufrad (11) und das Arbeitsöl enthält, eine Zwischenscheibe (16), die die Kammer

(R) in eine das Laufrad (11) enthaltende Arbeitskammer (Ra) und eine das Arbeitsöl speichernde Nachfüllkammer (Rb) unterteilt, und eine Ventilplatte (17), die drehbar im Gehäusedeckel (15) montiert ist, wobei die Zwischenscheibe (16) an ihrem inneren Abschnitt erste öl-Rückström- und Pumpeinrichtungen (18, 19, 20) und an ihrem äußeren Abschnitt zweite Öl-Rückström- und Pumpeinrichtungen (21, 22, 23) aufweist und ein spiralenförmiges Bimetallelement (26) am Gehäusedeckel (15) befestigt ist, durch das die Ventilplatte (17) bewegt

35 wird. IX/rs

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Deutsche Bank iMunchenl KIo 61/61070

Dresdner Bank (München' KIo 3939 844

Posischeck (München) KIo 67(1 4 ! MO4

29Α384Ί

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• 2. Kupplungseinheit nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Trennwand (24), die zwischen den ersten Öl-Rückströmeinrichtungen (18) und den zweiten Pumpeinrichtungen (22) ausgebildet ist. 5

3. Kupplungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Öl-Rückströmeinrichtungen jeweils aus ersten und zweiten Löchern (18 bzw. 21) bestehen, und die ersten und zweiten Pumpeinrichtungen von ersten und zweiten Pumpvorsprüngen (19 bzw. 22) bzw. von ersten und zweiten Pumplöchern (20 bzw. 23) gebildet werden.

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