DE3829322A1 - Fluessigkeitsreibungskupplung mit temperatursteuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsreibungskupplung mit einem an einer Gehäusestirnseite angebrachten Bimetallstreifen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine Flüssigkeitsreibungskupplung dieser Art ist aus der DE 31 49 104 C2 bekannt. Dort ist ein etwa diametral über die Kreis­ fläche des Kupplungsgehäuses verlaufender Bimetallstreifen vor­ gesehen, der mit seinen Enden in je eine Ausnehmung unterhalb von radialen Rippen greift, die nur im Außenbereich angeordnet sind. Der Bimetallstreifen wird dabei unter Federkraft in diese Ausnehmungen unterhalb der Rippen gedrückt, die von einem Schaltstift aufgebracht wird, der in das Gehäuseinnere herein­ ragt und dort auf einen Ventilhebel drückt, der entweder selbst federnd ausgebildet ist und versucht, den Schaltstift nach außen gegen den Bimetallstreifen zu drücken, oder der durch eine Feder im entsprechenden Sinn beaufschlagt ist.

Bei der bekannten Bauart wird nach dem formschlüssigen Ein­ rasten der Enden des Bimetallstreifens jeweils in den beiden Befestigungsbereichen an beiden Seiten des Bimetallstreifens ein Silikonpropfen eingedrückt, der aufgrund seiner elastischen Eigenschaften die temperaturbedingte Bewegung des Bimetall­ streifens nicht unterdrückt, aber dafür sorgt, daß der Bi­ metallstreifen seine Einbaulage behält. Werden Kupplungen der bekannten Bauart in ebenfalls bekannter Weise aber unmittelbar an den Stirnenden von Kurbelwellen der Motoren befestigt, dann besteht trotz der Silikonpropfensicherung die Gefahr, daß sich die Sicherung, bedingt durch Erschütterungen, löst, wodurch Verschleiß an der Bimetallbefestigung oder auch am Schaltstift auftreten kann. Die Folge davon ist, daß sich die einjustierte Zuschalttemperatur der Kupplung in Richtung auf eine frühere Zuschaltung verstellt, was unerwünscht ist. Darüber hinaus be­ steht auch die Gefahr, daß die Kupplung und damit der Lüfter für den Kühler ausfällt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Flüs­ sigkeitsreibungskupplung der eingangs genannten Art für eine sichere, verschleißarme Befestigung des Bimetallstreifens zu sorgen.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einer Flüssigkeitsrei­ bungskupplung der eingangs genannten Art die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 vorgesehen. Durch diese Aus­ gestaltung wird der Bimetallstreifen lagesicher, aber schonend und damit verschleißarm gehalten. Auch bei hohen Belastungen während des Betriebes, insbesondere von Nutzfahrzeugen, kann daher an der Befestigung kein Verschleiß auftreten. Die ein­ justierten Zu- und Abschaltdaten der Kupplung bleiben erhalten.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen gekennzeichnet, dabei weisen die Merkmale der An­ sprüche 2, 3 und 4 den Vorteil auf, daß ein leicht montierbarer Schuh gebildet wird, der in einfacher Weise auf die Rippen auf­ geschoben werden kann. Die Merkmale des Anspruches 5 weisen den Vorteil auf, daß auch noch eine Sicherung des Bimetallstreifens in Umfangrichtung erreicht wird, ohne daß die örtlichen Be­ lastungen durch Druckkräfte zu groß werden. Dem gleichen Ziel dienen die Merkmale des Anspruches 6, mit denen erreicht wird, daß die Anlagefläche für den Schuh an den Rippen verhältnis­ mäßig groß wird, so daß die Flächenpressung gering bleibt. Die Merkmale des Anspruches 7 sichern zu, daß die große Anlage­ fläche auch zwischen Schuh und Bimetallstreifen vorhanden ist. Die Merkmale des Anspruches 8 schließlich erlauben eine ein­ fache Befestigung und Sicherung des Schuhes an den Rippen und die Merkmale des Anspruches 9 haben sich als besonders wirksam für die Herstellung und die Eigenschaften des Schuhes erwiesen.

In der Zeichnung sind Ausführungsformen einer erfindungsgemäß ausgestalteten Flüssigkeitsreibungskupplung dargestellt, die nachfolgend beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Teillängsschnitt durch das Gehäuse einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibungs­ kupplung, die für den Antrieb eines Lüfters für den Kühler eines Kraftfahrzeugmotores eingesetzt wird,

Fig. 2 die Frontansicht der Flüssigkeitsreibungskupplung der Fig. 1 in Richtung des Pfeiles II,

Fig. 3 den - vergrößerten - Teilschnitt durch die Befesti­ gungsanordnung für den Bimetallstreifen in Richtung der Pfeile III-III der Fig. 2,

Fig. 4 die Ansicht der Befestigungsstelle der Fig. 3 in Richtung des Pfeiles IV gesehen,

Fig. 5 eine perspektivische, schematische Darstellung des Bimetallstreifens, der bei der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 eingesetzt ist,

Fig. 6 die schematische perspektivische Darstellung eines Teflonschuhes, der zur Anlage des Bimetallstreifens mit Kühlrippen auf dem Gehäusedeckel verbunden wird,

Fig. 7 die Draufsicht auf den Schuh der Fig. 6,

Fig. 8 die Stirnansicht des Schuhes der Fig. 7 in Richtung des Pfeiles VIII der Fig. 7,

Fig. 9 den Schnitt durch den Schuh der Fig. 7 und 8 in Rich­ tung der Pfeile IX-IX in Fig. 8,

Fig. 10 die Seitenansicht des Schuhes der Fig. 7, 8 und 9 in Richtung der Pfeile X-X,

Fig. 11 die etwas vergrößerte Draufsicht auf den Schuh gemäß Fig. 7, jedoch in der Einbaulage des Schuhes auf dem Kupplungsgehäusedeckel und

Fig. 12 eine Variante des Schuhes der Fig. 6 bis 10.

Aus den Fig. 1 und 2 geht hervor, daß die neue Flüssigkeits­ reibungskupplung aus einem Gehäuse (1) besteht, das in bekannter Weise über Wälzlager (19) auf einer Nabe (18) ge­ lagert ist, die beim Ausführungsbeispiel mit einem zentralen Schraubbolzen, der durch die Nabe (18) hindurchgeführt ist, beispielsweise unmittelbar an der Stirnseite einer Kurbelwelle eines Motors angebracht werden kann. Die Nabe (18) ist fest verbunden mit einer Kupplungsscheibe (20), die in das Innere einer Arbeitskammer (6) hereinragt und in dieser mit engem Spalt geführt ist. Die Arbeitskammer (6) ist im Gehäuse (1) vorgesehen und durch eine Trennwand (21) von einer ebenfalls im Gehäuse (1) angeordneten Vorratskammer (5) für Scherflüssig­ keit, beispielsweise Silikonöl getrennt. Die Vorratskammer (5) wird üblicherweise durch Aufsetzen eines Deckels auf das Kupp­ lungsgehäuse (1) gebildet. Diese konstruktiven Ausgestaltungen spielen aber bei der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibungs­ kupplung keine Rolle. Das Gehäuse (1) ist daher einteilig ge­ zeichnet.

Von der Vorratskammer (5) zur Arbeitskammer (6) führt ein Zu­ flußventil (4), das aus einer Öffnung in der Trennwand (21) und aus einem Steuerhebel (22) besteht, der in der Vorratskammer angeordnet ist und mit seinem Ende die Öffnung in der Trennwand (21) freigeben oder verschließen kann, so daß er mit Teil des Ventiles (4) ist. Der Steuerhebel (22) ist in nicht näher dar­ gestellter, weil bekannter Weise in der Vorratskammer so ange­ ordnet, daß er von einer Federkraft im Gegenuhrzeigersinn be­ aufschlagt ist. Das kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß der Steuerhebel (22) selbst aus federndem Material besteht und so angebracht wird, daß er, solange er nicht vom Schaltstift und vom Bimetallstreifen beaufschlagt ist, von der Öffnung in der Trennwand (21) nach links absteht. Er wird dann beim Zusammenbau der Kupplung durch einen Schaltstift (3), der von außen dicht in die Vorratskammer (5) hereingeführt ist, nach rechts gedrückt. Der Schaltstift (3) wiederum wird in seiner Lage durch einen Bimetallstreifen (2) gehalten, der fest auf der Stirnseite (1 a) des Kupplungsgehäuses (1), die üb­ licherweise, wie bereits angeführt, von einem Kupplungsdeckel gebildet ist, angebracht ist.

Dies geschieht dadurch, daß beide Enden (2 a, 2 b) des Bimetall­ streifens (2) (s. auch Fig. 3) formschlüssig in einer Aus­ sparung unterhalb von Vorsprüngen (7 a) von Rippen (7) gehalten werden, die radial verlaufend auf der Stirnseite (1 a) der Kupp­ lung angeordnet sind, und zwar so, daß sie nicht bis zum Zentrum der Kupplung laufen. Das Gehäuse (1) der Kupplung ist auf der von der Stirnseite (la) abgewandten Seite ebenfalls mit etwa radial verlaufenden Kühlrippen (23) versehen ist und mit Hilfe von Dichtungen (24) drehbar gegenüber der Nabe (18) angeordnet.

Aus den Fig. 3 und 4 wird deutlich, daß die Enden (2 a, 2 b) des Bimetallstreifens (2), an einem Schuh (8) anliegen. Der Bi­ metallstreifen (2), der beim Ausführungsbeispiel wegen der zentralen Schraubbolzenbefestigung auch eine zentrale Aus­ nehmung (25) aufweist, wird durch die Wirkung des Schaltstiftes (3) von unten fest gegen die von den Vorsprüngen (7 a) gebildete Ausnehmung unterhalb der Rippen (7) gedrückt. Dabei ist zwischen der entsprechenden Anlagefläche an den Vorsprüngen (7 a) und dem Ende (2 a) des Bimetallstreifens (2) ein Steg (14) des Schuhes (8) vorgesehen, der (s. Fig. 6) etwa rahmenförmig ausgebildet ist und, wie Fig. 11 deutlich macht, auf eine Gruppe von drei Rippen aufgeschoben ist. Der Schuh (8) wird dabei mit seinem oberen Quersteg (16) hinter einem Absatz (28) gehalten, der auf der Oberseite der Rippen (7) vorgesehen ist und hinter den der Schuh (8) beim Aufschieben auf die Gruppe der Rippen (7) einrastet. Die Fig. 6 zeigt dabei, daß der Schuh aus den beiden Querstegen (14, 16) besteht, die untereinander durch Seitenwände (15) verbunden sind. Der Quersteg (14), der unterhalb der Vorsprünge (7 a) zu liegen kommt, besitzt dabei eine Anlagefläche (10) für den Bimetallstreifen (2) und eine Anschlagkante (9), welche die Radialsicherung der Lage des Bimetallstreifens (2) übernimmt. Aus der Fig. 5, aber auch aus der Fig. 4 ist erkennbar, daß der Bimetallstreifen (2) selbst an seinem Ende (2 a) mit zwei gegenüberliegenden Laschen (11, 12) versehen ist, die hochgebogen sind und als seitliche Füh­ rung für den Bimetallstreifen an den Seitenwänden (15) des Schuhes (8) anliegen. Da die Gruppe der drei Rippen (7) (s. Fig. 2 und 11) wegen der radialen Anordnung der Rippen eine von innen nach außen leicht konisch zunehmende Kontur hat und dies auch für den Schuh (8) vorgesehen ist, der außen auf diese Rippengruppe aufgeschoben werden soll, sind auch die Laschen (11 und 12) unter dem gleichen leichten Konuswinkel gegenein­ ander gespreitzt, so daß sie nach dem Einbau des Bimetallstrei­ fens (2) mit einer relativ großen Fläche an den Seitenwänden (15) des Schuhs (8) anlegen können.

Es wäre allerdings auch möglich, die zur Befestigung des Schuhes (8) vorgesehenen Rippen so auszubilden, daß - bei drei Rippen, wie in Fig. 2 und 11 gezeigt - die beiden äußeren Rip­ pen parallel zueinander verlaufende Außenflanken besitzen. Der Schuh (8) würde dann ebenfalls parallele Außenflanken (Seiten­ wände 15) erhalten und mit zueinander parallelen Laschen (11 und 12) des Bimetallstreifens (2) zusammenwirken. Diese Ausfüh­ rung würde es erlauben, den Bimetallstreifen bei der Montage weiter radial verschieben zu können, was beim Einbau vorteil­ haft sein kann.

Eine andere Möglichkeit, solche parallelen Außenflanken zu er­ zielen, wäre dann gegeben, wenn der Schuh (8) wie beim Ausfüh­ rungsbeispiel an den Seitenwänden (15) konische Innenflanken, aber parallele Außenflanken aufweist. Auch dann können die La­ schen (11 und 12) parallel zueinander verlaufen und entweder eng am Schuh anliegen, oder mit Spiel an diesem geführt sein. In den durch das Spiel gegebenen Zwischenraum kann auch, wenn die elastischen, dämpfenden Eigenschaften des Materiales des Schuhes nicht ausreichen, eine elastische Masse, z.B. Silikon, zur Lagesicherung eingebracht werden. Das ist natürlich auch beim gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen den Laschen (11 und 12) und den Seitenwänden (15) des Schuhes (8) möglich, wenn dort ein Spiel vorgesehen ist. Wegen der großen Anlagefläche zwischen Laschen und Seitenwänden ergibt sich dann eine ausge­ zeichnete Dämpfung und eine auch bei großen Stoßbelastungen ausreichende Lagesicherung des Bimetallstreifens.

Die Fig. 7 bis 10 machen im einzelnen deutlich, wie der aus Teflon hergestellte Schuh (8) aufgebaut ist. Seine Innenkontur ist der Außenkontur der aus Fig. 11 deutlichen Gruppe von drei Rippen (7) angepaßt. Er wird bei der Montage vom Zentrum des Kupplungsgehäuses (1) her nach außen auf diese Rippengruppe aufgeschoben, wo sein oberer Quersteg (16) dann hinter dem Ab­ satz (28) einschnappt. Ist dies an den beiden gegenüberliegen­ den Seiten geschehen, so kann der Bimetallstreifen (2) von unten unter den Quersteg (14) geführt werden, wobei zur Montage die vom Schaltstift (3) ausgeübte Federkraft durch Herunter­ drücken des Bimetallstreifens (2) überwunden werden muß. Wenn die Enden (2 a) jeweils an der Anschlagkante (9) des zugeord­ neten Quersteges (14) der Schuhe (8) anliegen, sorgt die Feder­ kraft über den Schaltstift (3) dafür, daß der Bimetallstreifen, der ansonsten frei ist, auch fest an der Anlagefläche (10) des Quersteges (14) der Schuhe (8) anliegt. Er wird dann auch mit seinen Enden (2 a) an den Anschlagkanten (9) geführt und so in seiner Radiallage gesichert. Gegen seitliche Verdrehungen sichern die Laschen (11) und (12).

Aus der Fig. 11 wird im übrigen aber auch deutlich, daß beim Ausführungsbeispiel die Gruppe der drei Rippen (7), über die der Schuh (8) geschoben wird, jeweils an ihren zum Zentrum hinweisenden Vorderkanten durch einen Steg (13) zusammengefaßt ist. Durch diese Ausgestaltung kann erreicht werden, daß die Anlagefläche (7 a) für den Quersteg (14) des Schuhes und für die Enden (2 a) des Bimetallstreifens (2) wesentlich größer wird. Die Flächenpressung kann daher in diesem Anlagebereich sehr klein gehalten werden. Dies wiederum dient der Erhöhung der Lebensdauer der neuen Befestigungsanordnung. Es hat sich gezeigt, daß der auf die geschilderte Weise befestigte Bi­ metallstreifen auch bei großer Belastung der Kupplung durch Erschütterungen o.dgl. sicher gehalten ist. Der einmal ein­ justierte Schaltpunkt der Kupplung, bei dem Scherflüssigkeit in die Arbeitskammer durch entsprechende Betätigung des Ventiles (4) gelangt, wird auch nach längerer Betriebszeit nicht beein­ flußt.

Die Fig. 12 zeigt eine Variante für einen Schuh (8′), der an­ stelle des rahmenförmigen Schuhes (8) der Fig. 6 auf die Rippen (7) aufgeschoben werden kann. Der Schuh (8′) besitzt den unteren Quersteg (14′), der, wie beim Schuh (8) der anderen Figuren ebenfalls mit der Anschlagkante (9) und der Anlage­ fläche (10) für den Bimetallstreifen versehen ist. Auch die Seitenwände (15′) können zur Anlage der Laschen (11) und (12) dienen. Nicht vorgesehen ist dagegen der obere Quersteg (16) des Schuhes (8), der beim Ausführungsbeispiel der Fig. 12 durch zwei nach außen abstehende Flügel (17) ersetzt ist, welche über benachbarte Rippen greifen. Bei der Verwendung eines Schuhes (8′) nach Fig. 12 wird auch der Vorteil erreicht, daß wie bei den anderen Ausführungsbeispielen zwischen dem Bimetallstreifen (2) und den in der Regel aus Aluminium bestaehenden Rippen (7) keine unmittelbare Metall-zu-Metall-Berührung stattfindet. Die Ausführungsform des Schuhes der Fig. 6 weist jedoch gegenüber jener der Fig. 12 aufgrund der Rahmenkonstruktion eine größere Stabilität auf.

Claims (9)

1. Flüssigkeitsreibungskupplung, inbesondere für den An­ trieb eines Lüfters für einen Kühler eines Kraftfahrzeug­ motores, mit einem an einer Gehäusestirnseite angebrachteh Bi­ metallstreifen (2), der über einen Schaltstift (3) ein im Gehäuse (1) angeordnetes Ventil (4) gegen Federkraft betätigt, durch das der Zufluß der Scherflüssigkeit von einer Vorrats­ kammer (5) in eine Arbeitskammer (6) gesteuert wird und der mit seinen beiden Enden (2 a, 2 b) jeweils unter nach innen gerich­ tete Vorsprünge (7 a) von auf der Gehäusestirnseite (1 a) verlaufenden Kühlrippen (7) greift und dort unter Federkraft formschlüssig gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Vorsprüngen (7 a) und den Enden (2 a, 2 b) des Bi­ metallstreifens (2) ein Schuh (8) aus einem Material mit guten Gleiteigenschaften vorgesehen ist, der formschlüssig auf einen Teil der Rippen (7) aufgeschoben ist.

2. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schuh (8) die Form eines leicht konischen Rahmens aufweist, der von innen nach außen auf die Rippen (7) aufgeschoben ist.

3. Flüssigkeitsreibungskupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schuh mit einer Anschlag­ kante (9) zur radialen Lagesicherung des Bimetallstreifens (2) versehen ist.

4. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen (2) durch den Schaltstift (3) von unten gegen eine vor der An­ schlagkante (9) liegende Anschlagfläche (10) des Schuhes (8) gedrückt ist.

5. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen (2) an seinen Enden mit umgebogenen Laschen (11, 12) versehen ist, die beidseitig außen am Schuh (8) anliegen.

6. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die radial nach innen weisenden Kanten von mindestens zwei benachbarten Rippen (7) durch einen Steg (13) untereinander verbunden sind.

7. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schuh (8) einen oberen und einen unteren Quersteg (16, 14) besitzt, die durch Seitenwände (15) untereinander verbunden sind, wobei der untere Quersteg (14) an dem Steg (13) der Rippen (7) anliegt und auf der vom Steg (13) abgewandten Seite die Anlagefläche (10) für den Bimetall­ streifen (2) aufweist.

8. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Quersteg (16) des Schuhes (8) so ausgebildet und bemessen ist, daß seine radial nach innen ge­ richtete Kante hinter einem Absatz (28) an den Rippen (7) einrastet.

9. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schuh (8) aus Kunst­ stoff, insbesondere aus Teflon hergestellt ist.