DE3307556C2 - Flüssigkeitsreibungskupplung - Google Patents

Abstract

Offenbart ist eine auf Temperatur ansprechende Flüssigkeitskupplung, die ein zu übertragendes Drehmoment zwischen einem angetriebenen Eingangskupplungsteil und einem Ausgangskupplungsteil in Abhängigkeit von Änderungen dessen Umgebungstemperatur exakt in drei Stufen regelt. Die Flüssigkeitskupplung enthält zwei Labyrinthbetriebskammern, die als Drehmomentübertragungsmechanismus dienen und wobei jede eine Flüssigkeitsrücklauföffnung und eine Pumpvorrichtung aufweist.

Description

neten Motor bläst

Das Rotationsteil 14 hat die Gestalt einer scheibenförmigen Platte und ist drehbar im zwischen Trennplatte 24 und inneren Gehäuseteil 18a gebildeten Arbeitsraum 22 aufgenommen.

Eine rechte Fläche des Rotationsteils 14 um ί eine dieser gegenüberliegende linke Fläche des inneren Gehäuseteils 18a sind mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Vorsprüngen 28 versehen, die sich axial erstrecken und wechselseitig radial um ein bestimmtes Maß versetzt sind und somit eine erste Labyrinthkammer 3fl bilden. Diese überträgt mittels der Scherwirkung des viskosen Arbeitsfluids wie z. B. SiIiconöl, das sich zwischen den Vorsprüngen 23 befindet, das Drehmoment vom Rotationsteil 14 auf das innere Gehäuseteil 18a. Gleichermaßen sind eine linke Fläche des Rotationsteils 14 und eine dieser gegenüberliegende rechte Räche der Trennplatte 24 mit einer Vielzahl von sich am Umfang erstreckenden Vorsprüngen 29 versehen, üie sich axial erstrecken und wechselweise radial um ein gewisses Maß versetzt sind und dadurch eine zweite Labyrinthkammer 32 bilden, die mittels der Scherwirkung des Arbeitsfluid, zwischen den Vorsprüngen 29 das Drehmoment vom Rotationsteil 14 auf die Trennplatte 24 und somit das Abtriebselement 18 überträgt

In der Trennplatte 24 befinden sich ein erster 34 und zweiter 36 Flüssigkeitszuführkanal, ein erster 40 und zweiter 38 Pumpkanal, die als sich axial erstreckende Durchgänge ausgebildet und in Radialrichtung beabstandet angeordnet sind. Der erste 40 bzw. zweite 38 Pumpkanal bildet zusammen mit einer Pumpvorrichtung 42 bzw. 46 eine erste 48 bzw. zweite 44 Pumpeinrichtung. Aufgrund eines Dichtungsspalts 50 zwischen der Trennplatte 24 und dem Rotationsteii 14 sind die beiden Labyrinthkammern an ihrem radial äußeren Bereich getrennt und die Pumpeinrichtungen 44 und 48 beeinflussen sich nicht Aufgrund einer-an der Trennplatte 24 bzw. einstückig mit dieser ausgebildeten Trennwand 52 kann das durch den ersten Flüssigkeitszuführkanal 34 in die erste Labyrinthkammer 30 übertragene viskose Arbeitsfluid nicht in die zweite Labyrinthkammer 32 gelangen.

Das Arbeitsfluid in der Speicherkammer 20 wird durch den ersten Flüssigkeitszuführkanal 34 und einen Schlitz 54 im Rotationsteil 14 in die erste Labyrinthkammer 30 und durch den zweiten Flüssigkeitszuführkanal 36 in die zweite Labyrinthkammer 32 gebracht. Beide Flüssigkeitszuführkanäle werden wahlweise durch die Drehung einer Ventilplatte 56, die auf der Fläche der Trennplatte 24 gleitet, geöffnet und geschlossen. Diese Ventilplatte ist, wie in F i g. 2 gezeigt, rechtwinkelig und wird durch ein auf Temperatur ansprechendes Bauteil wie z. B. eine Bimetallspiralfeder 58 gedreht, die auf der Vorderseite des äußeren Gehäuseteils 186 angebracht ist. Ihr äußeres Ende ist ebenfalls an diesem befestigt, während ihr inneres Ende an einer drehbar im äußeren Gehäuseteil 186 gelagerten Stange 60 angebracht ist. Folglich wird die Ventilplatte 56, wie in F i g. 2 dargestellt, in Abhängigkeit von Änderungen der Umgebungstemperatur des Gehäuses gedreht, wodurch erste und zweite Flüssigkeitszuführkanäle geöffnet und geschlossen werden.

Beim Betrieb der Kupplung befindet sich zunächst, wenn die Umgebungstemperatur des Gehäuses, d. h. des Abtriebselements 18, unter einem bestimmten Wert liegt (z. B. unterhalb 40⁰C) die Ventiiplatte 56 mit ihrem rechten Ende in Berührung mit einem Anschlag 62, wie durch a in Fig.2 gezeigt ist, wodurch beide Flüssigkeitszuführkanäle geschlossen sind. Folglich wird das Arbeitsfluid aus der Speicherkammer 2Θ weder in die erste noch in die zweite Labyrinthkamme'- gebracht Da es durch erste und zweite Pumpeinncrtungen 48 und 44 aus beiden Labyrinthkammern in die Speicherkammer 20 gepumpt wird, wird ihre Menge in diesen im wesentlichen minimaL Folglich wird das Abtriebselement 18, d.h. die Lüftereinheit (nicht gezeigt), mit geringerer

ι ο Drehzahl als Linie d in F i g. 3 zeigt angetrieben.

Unterliegt die Bimetallfeder 58 einem zweiten bestimmten Temperaturbereich (z. B. von 4O°C bis 70⁰CX gibt die Ventilplatte 56 nur dem zweiten Flüssigkeitszuführkanal 36, wie durch b in F i g. 2 gezeigt frei, wo· durch das Arbeitsfluid nur in die zweite Labyrinthkammer 32 strömt Folglich wird die Lüftereinheit mit mittlerer Drehzahl, wie Linie b in F i g. 3 zeiget angetrieben. In diesem Fall verhindert die Trennwand 52 ein Oberströmen des viskosen Arbeitsfluids aus der zweiten Labyrinthkammer 32 in die erste Labyrinthkammer 30.

Bei einem dritten bestimmten Temperaturbereich (z. B. über 70⁰C), dreht die Bimetallfeder 58 die Ventilplatte 56 in eine Stellung, in der sie beide Flüssigkeitszuführkanäle 34 und 36, wie durch c in F i g. 2 gezeigt freigibt wodurch das Arbeitsfluid in beide Labyrinthkammern 30 und 32 gebracht wird. Folglich wird das übertragende Drehmoment maximal und die Lüftereinheit wird mit einer höheren Drehzahl als durch Linie /in F i g. 3 angezeigt, angetrieben.

Bei einem allmählichen Abfallen der Umgebungstemperatur des Gehäuses in den zweiten bestimmten Temperaturbereich, wird durch die Ventiiplatte 56 der erste Flüssigkeitszuführkanal 34 geschlossen, wodurch das Arbeitsfluid durch die erste Pumpeinrichtung 48 aus der ersten Labyrinthkammer 30 in die Speicherkammer 20 gepumpt wird. Folglich nimmt die Drehzahl der Lüfterreinheit ab. Bei einem Abfallen der Umgebungstemperatur in den ersten Temperaturbereich, werden beide Flüssigkeitszuführkanäle 34 und 36 durch die Ventilplatte 56 geschlossen, wodurch die Drehgeschwindigkeit der Lüftereinheit minimal wird. Ihre Drehzahl nimmt während des Abfallens der Umgebungstemperatur gemäß Linie h mit nach unten gerichtetem Pfeil in F i g. 3 ab. Die erste und zweite Pumpeinrichtung 48 und 44 befinden sich an der Außenseite der ersten und zweiten Labyrinthkammer 30 und 32 und sind auch in verschiedenen durch den Dichtungsspalt 50 voneinander getrennten Kammern angeordnet, wodurch wechselseitige Beeinflussung verhindert wird. Vorzugsweise sind

so die erste und zweite Pumpeinrichtung 48 und 44 in Radialrichtung nebeneinander an einem Umfangsabschnitt der Trennplatte 24 angebracht. Es ist auch möglich, die erste Pumpeinrichtung 48 an der inneren Fläche des Gehäuses vorzusehen.

Die auf Temperatur ansprechende Flüssigkeitsreibungskupplung regelt exakt in drei Stufen somit aufgrund der vollständigen Funktionstrennung der beiden Labyrinthkammern bei einem Abfall bzw. Anstieg der Umgebungstemperatur ein zu übertragendes Drehmoment.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 So verbleibt bei einem Temperaturabiall, der ein Schlie- Pateutansprüche: Ben der die Labyrinthkammer ohne Pumpeinrichtung versorgenden Öffnung zur Folge hat, diese Labyrinth-

1. Flüssigkeitsreibungskupplung mit einem genau- kanuner im wesentlichen mit Arbeitsfluid gefüllt, da die seförmigen Abtriebselement und einem darin geiz- 5 Pumpeinrichtung in der anderen Labyrinthkammer, die gerten scheibenförmigen Antriebselement, wobei noch mit der Speicherkammer in Verbindung steht, das das Abtriebselement durch eine Trennwand in eine Arbeitsfluid hauptsächlich über diesen Weg umwälzt. Speicherkammer für viskoses Arbeitsfluid und zwei Somit stellt sich nach dem Schließen des einen FIQsdurch das scheibenförmige Antriebselement ge- sigkeitszuführkanals kein nennenswerter Abfall in der trennte, axial nebeneinanderliegende Labyrinthkam- io Drehzahl des Abtriebselements ein. Dieser Abfall findet mern unterteilt ist, die an ihrem radial innen liegen- erst nach dem Schließen auch des anderen Flüssigkeitsden Bereich durch die Trennwand voneinander ab- zuführkanals statt, da die Pumpeinrichtung dann kontigedichtet sind und mit der Speicherkammer durch nuierlich das Arbeitsfluid aus beiden Labyrinthkamjeweils einen Flüssigkeitszuführkanal in Verbindung mern in die Speicherkammer zurückpumpt. Dieser stehen, dessen Öffnungsquerschnitt in Abhängigkeit 15 Drehzahlverlauf ist auch durch die gestrichelte Linie g von einer Betriebstemperatur steuerbar ist, und mit in F i g. 3 angezeigt, die die deutliche Hysterese bei dem einer aus einer Pumpvorrichtung in der der Trenn- Drehzahlverlauf zwischen Temperaturanstieg und Temwand zugewandten Labyrinthkammer und einem peraturabfall darstellt

zur Speicherkammer führenden Pumpkanal in der Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine tem-Trennwand für die Rückströmung des Arbeiisfluids 20 peraturgesteuerte Flüssigkeitsreibungskupplung zu aus dieser Labyrinthkammer in die Speicherkammer schaffen, deren Abtriebselement exakt in drei Drehzahlbestehenden Pumpeinrichtung, dadurch ge- stufen geregelt werden kann und deren Drehzahlverlauf kennzeichnet, daß die Labyrinthkammern (30, nur eine geringe Hysterese aufweist
32) zusätzlich auch an ihrem radial außen liegenden Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Bereich und somit vollständig voneinander abge- 25 Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gedichtet sind, und daß auch die der Trennwand (24) löst

abgewandte Labyrinthkammer (30) eine eigene Durch di^ vollständige Entkopplung der beiden Laby-

Pumpeinrichtung (40,42) aufweist rinthkammern voneinander kann jede unabhängig von

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- der anderen exakt zur Übertragung des Kraftflusses zeichnet daß die Pumpkanäle (38, 40) und die FIQs- 30 zwischen Antriebselement und Abtriebselement hinzusigkeitszuführkanäle (34,36) radial übereinander an- geschaltet oder durch Leerpumpen mittels seiner eigegeordnet sind. nen Pumpeinrichtung von der Beteiligung an der Kraft-

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- Übertragung ausgeschlossen werden. Die Kraftübertrakennzeichnet, daß die radial äußere Abdichtung der gung ist somit auf die beiden vollständig unabhängig Labyrinthkammern (30,32) durch einen Dichtungs- 35 voneinander füll- bzw. leerbaren Labyrinthkammern spalt (50) gebildet ist, der zwischen der Trennplatte aufgeteilt und kann somit exakt in drei Stufen erfolgen. (24) und einem radial äußeren Stirnbereich des An- Daher ist auch die Hysterese nur durch das Ansprechtriebselements (14) ausgebildet ist. verhalten der die Flüssigkeitszuführkanäle aus der Speicherkammer steuernden Einrichtung bzw. durch die

40 Zeitdauer zum Leerpumpen einer Labyrinthkammer

bestimmt und dementsprechend gering.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der

Bei dieser aus der DE-PS 29 42 052 bekannten Flüs- Unteransprüche.

sigkeitsreibungskupplung stehen die beiden Labyrinth- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachste-

kammern an ihrem radial äußeren Bereich miteinander 45 hend anhand der Zeichnungen ausführlich erläutert Es

in Verbindung, wobei die Pumpeinrichtung in der nahe zeigt

der Speicherkammer angeordneten und von dieser F i g. 1 eine axiale Schnittansicht der Flüssigkeitsrei-

durch eine Trennplatte getrennten Labyrinthkammer bungskupplung,

vorgesehen ist. Durch diese wechselseitige Beeinflus- Fig. 2 eine Schnittansicht entlang Linie H-II in Fig. 1,

sungsmöglichkeit der beiden Labyrinthkammern kann 50 F i g. 3 eine charakteristische Betriebskennlinie der

die Drehzahl des Abtriebselements trotz der nacheinan- Kupplung.

der mit steigenden Temperaturen erfolgenden Verbin- Gemäß F i g. 1 weist eine temperaturgesteuerte Flüs-

dung zunächst der einen Labyrinthkammer mit der sigkeitsreibungskupplung 10 ein durch einen Motor

Speicherkammer und dann der anderen Labyrinthkam- über eine Riemenscheibe angetriebenes Antriebsele-

mer nicht exakt in Stufen geregelt werden, da beispiels- 55 ment 12, ein mittels einer Keil- oder Nuteinrichtung mit

weise, wenn nur eine Labyrinthkammer mit der Spei- diesem fest verbundenes Rotationsteil 14, und ein durch

cherkammer in Verbindung steht und von dieser das ein Lager 16 auf dem Antriebselement 12 drehbar mon-

Arbeitsfluid aufnimmt, dieses Arbeitsfluid in die andere tiertes Abtriebselement 18 auf, das durch eine Trenn-

Labyrinthkammer überströmen kann, so daß auch diese platte 24 in eine Speicherkammer 20 für ein viskoses,

zur Kraftübertragung zwischen Antriebselement und 60 der Scherkraft unterliegendes Arbeitsfluid und einen

Abtriebselement beiträgt. Darüber hinaus ergibt sich Arbeitsraum 22 unterteilt ist.

eine relativ große Hysterese für die Drehzahl bei der Das Abtriebselement besteht aus einem durch das

Arbeitsfluidzuströmung, d. h. bei der aufeinanderfolgen- Lager 16 auf dem Antriebselement 12 montierten inne-

den Öffnung der Labyrinthkammer zur Speicherkam- ren Gehäuseteil 18a und einem mit diesem auf geeignete

mer, im Vergleich zur Arbeitsfluidabströmung, wenn die 65 Art wie z. B. mit einer Schraube dichtend verbundenen

Flüssigkeitszuführkanäle aus der Speicherkammer äußeren Gehäuseteil \%b. Eine bekannte Lüftereinheit

nacheinander geschlossen werden und das Arbeitsfluid ist am Abtriebselement 18 angebracht, die Luft gegen

durch die einzige Pumpeinrichtung zurückgeführt wird. den hinter der Kupplung 10 (rechts in F i g. 1) angeord-