DE3840455A1 - Temperaturempfindliche fluessigkeitsventilatorkupplungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung einer temperaturempfindlichen Flüssigkeitsventilatorkupplung zum Steuern der Drehzahlen eines Motorkühlventilators, der im allgemeinen in Automobilen vorhanden ist, wobei die Förderung von Gebläseluft in bezug auf einen Betriebszustand stetig erfolgt.

Wie beispielshaft in Fig. 5 gezeigt, besteht eine herkömmliche Ventilatorkupplungsvorrichtung dieser Art aus einer Abtrennung des Innenraums eines abgedichteten Gehäuses, das aus einem Deckel 23′ und einem Gehäuseteil 23′′ besteht, in eine Ölsammelkammer 25 und eine Drehmomentübertragungskammer 26, in der eine Antriebsscheibe 22 durch eine Trenneinrichtung 24 mit einer Ausflußregulierbohrung 24′ angeordnet ist, und das einen Umlaufkanal 27 aufweist, der sich zu einem Pumpfunktionsabschnitt bei einem Abstreifer 28 erstreckt, der durchgehend von der Seite der Drehmomentübertragungskammer 26 zur Seite der Ölsammelkammer 25 ist, und daß weiterhin eine Austrittsöffnung 27′′ an der Seite einer Ansatzöffnung einer nahezu halbkreisförmigen Nut 29 angeordnet ist, die sich zu dem Umlaufkanal 27 erstreckt, der rund um die innere Umfangswandfläche der Ölsammelkammer 25 mit einer Scheidewand verläuft, die daran getragen wird, so daß zumindest eine Einlaßöffnung 27′ seitlich am Umlaufkanal und die Austrittsöffnung 27′′ an einem Ölstandspegel innerhalb der Ölsammelkammer 25 ohne Rücksicht auf den Dreh- oder Haltezustand positioniert sind.

Während beabsichtigt ist, wirksam zu verhindern, daß Öl in der Sammelkammer zum Sammeln in der Drehmomentübertragungskammer durch den natürlichen Umkehrfluß vom Kanal zur Drehmomentübertragungskammerseite 26 während eines Anhaltens mit der Umlaufkanalseite 27 und den Ölstand innerhalb der Ölsammelkammer 25 kommt, infolgedessen ein unnormaler Ventilatorlärm, der durch ein plötzliches Ansteigen der Ventilatordrehzahl unmittelbar nach einem Motoranlassen entsteht, verhindert wird, und um ein Aufwärmen in kalter Jahreszeit zu bewirken, hat die herkömmliche Ventilatorkupplungsvorrichtung noch das spezifische Problem, daß das Öl in der Sammelkammer von der Regulierbohrung 24′ ausfließt, um sich natürlicherweise in der Drehmomentübertragungskammerseite 26 während des Abschaltens des Motors zu sammeln, und die Ölflußregulierbohrungsseite kommt unter den Ölpegel der Ölsammelkammer 25 unter der Bedingung, daß das Ventilglied die Ölflußregulierbohrung 24′ der Trenneinrichtung 24 in einem Hochtemperaturbetriebszustand öffnet bzw. nachdem der Motor wieder angelassen wird, wobei der antriebsseitige Ventilator eine hohe Drehzahl bekommt, wie in der Kennlinie B von Fig. 6 gezeigt, in Abhängigkeit von der Zeit, in der eine entsprechende Drehzahl erreicht wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine temperaturempfindliche Flüssigkeitsventilatorkupplungsvorrichtung zu schaffen, bei der zusätzliche Rotationsübertragung zur angetriebenen Seite innerhalb einer Zeitdauer so kurz wie möglich unmittelbar nach dem Anlassen des Motors, sogar wenn der Motor in einem Hochtemperaturbetriebszustand angehalten wird, aufrechterhalten bleibt, wobei ein übermäßiger Ventilatorlärm verhindert werden soll und darüber hinaus eine Pumpfunktion des Umlaufkanals von einer äußeren Umfangsseite der Drehmomentübertragungskammer ausgeführt werden kann.

Bei einer Ventilatorkupplungsvorrichtung, bei der das Innere eines abgedichteten Gehäuses, welches von einer rotierenden Welle getragen ist, mit einer mittels eines Lagers auf deren Nase befestigten Antriebsscheibe, und welches aus einem Gehäuseteil mit außen angebrachten Kühlventilator und einem Deckel besteht, in ein Ölreservoir und eine Drehmomentübertragungskammer unterteilt ist, in welcher die Antriebsscheibe angeordnet ist, und zwar durch ein Unterteilungsteil, welches ein Ölausflußregulierloch enthält,

ist ein Abstreifer vorgesehen zwischen einem äußeren Umfangswandabschnitt der Antriebsscheibe und einer inneren Umfangswand des abgedichteten Gehäuses gegenüber davon, damit Öl in einen Umlaufkanal gelangen kann, der von der Drehmomentübertragungskammerseite zu der Ölsammelkammerseite führt, ist ferner ein Ventilglied vorgesehen zum Öffnen der Ausflußregulierbohrung der Trenneinrichtung, wenn die Umgebungstemperatur einen bestimmten Punkt übersteigt, und zum Schließen bei einer bestimmten Temperatur oder darunter, um durch eine Verformung in Abhängigkeit vom Temperaturwechsel das temperaturempfindliche Bauteil, das an der Vorderseite des Deckels angeordnet ist, zu versperren, ist ferner eine Drehmomentübertragungskammer vorgesehen von der rotierenden Welle zum abgedichteten Gehäuse auf der angetriebenen Seite, die durch Anpassung einer wirksamen Kontaktfläche des Öls an einen Drehmomentübertragungsspaltabschnitt gesteuert wird, der an einer entgegengesetzten Wandfläche in äußerer Nachbarschaft der Antriebsscheibe und des Gehäuseteils und des Deckels angeordnet ist.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Verbesserung, bei der die gegenüberliegende Umfangsfläche eines äußeren Umfangswandabschnittes der Antriebsscheibe und eine innere Umfangswandfläche an der abgedichteten Gehäuseseite als eine kreisförmige Leerlaufölnut ausgebildet ist, die beabstandet entlang der Umfangsfläche ist, ferner dadurch, daß der Abstreifer aus einem Hauptabstreifer besteht, der an der Leerlaufölnut nahe einer Eintrittsöffnung des Umlaufkanals etwas beabstandet von dem äußeren Umfangswandabschnitt der Antriebsscheibe angeordnet ist, und einem Nebenabstreifer, der an dem Spalt angeordnet ist, der über den Hauptabstreifer herausragt und im Gleiteingriff mit dem äußeren Umfangswandabschnitt der Antriebsscheibe ist, ferner durch ein Ölumlaufmittel, das ermöglicht, daß die Ölsammelkammer und die Drehmomentübertragungskammer nur während des Stillstandes miteinander kommunizieren, und das nahe dem mittleren Abschnitt der Trenneinrichtung angeordnet ist.

Gemäß der Erfindung besteht der Aufbau der temperaturempfindlichen Flüssigkeitsventilatorkupplungsvorrichtung aus dem Ölumlaufmittel und der Leerlaufölnut, die zwischen sich gegenüberliegenden Umfangsflächen der Drehmomentübertragungskammer ausgebildet ist, und fördert wirksam das Öl von der Drehmomentübertragungskammer zur Leerlaufölnut unmittelbar nach dem Wiederanlassen des Motors und hält damit das Innere der Drehmomentübertragungskammer fast leer von Öl, so daß die "begleitende Rotation" an der angetriebenen Seite wirksam verhindert werden kann, und gleich beim Wiederanlassen des Motors nach dem Stillstand bei einem Hochtemperaturbetriebszustand wird eine plötzliche Erhöhung der Ventilatordrehzahl abgebremst, um einen unnormalen Ventilatorlärm zu vermeiden und das Aufwärmen zu beschleunigen, so daß die "begleitende Rotation" ferner wirksam verhindert werden kann, und außerdem kann der Ölfluß entlang einer äußeren Umfangsseite der Antriebsscheibe sicher zu der Umlaufkanalseite gefördert werden mittels des Abstreifers, der in der Leerlaufölnut in Abhängigkeit von der Drehzahl der Antriebsscheibe im nachfolgenden Betriebszustand angeordnet ist, und dadurch die Ventilatordrehzahl in Abhängigkeit vom Wechsel der Umgebungstemperatur steuern.

Anhand eines Ausführungsbeispiels und der beiliegenden Zeichnungen soll die Erfindung näher erläutert werden. Dabei bedeuten:

Fig. 1 einen Längsquerschnitt einer temperaturempfindlichen Flüssigkeitsventilatorkupplung in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, die den Sammelzustand eines Öls in der Zeit des Stillstandes zeigt;

Fig. 2 eine erläuternde Zeichnung im Sammelzustand des Öls gemäß Fig. 1 zu einer Zeit unter Niedrigtemperaturbetrieb;

Fig. 3 eine erläuternde Zeichnung im Sammelzustand des Öls gemäß Fig. 1 zu einer Zeit unter Hochtemperaturbetrieb;

Fig. 4 einen teilweise vergrößerten Querschnitt entlang der Linie A-A gemäß Fig. 1;

Fig. 5 einen Längsschnitt einer Ventilatorkupplungsvorrichtung nach dem Stand der Technik und

Fig. 6 eine Verhältniskennlinie zwischen der Erfindung und dem Stand der Technik.

In Fig. 1 bis 4 bezeichnet 1 eine rotierende Welle mit einer Antriebsscheibe 7, die an einem Ansatz befestigt ist und die an einer Befestigungsflanschwandung (nicht dargestellt) an einem anderen Konstruktionselement angeordnet ist, das sich am rückwärtigen Abschnitt befindet, wobei durch ein Lager B ein abgedichtetes Gehäuse gelagert wird, das aus einem Gehäuseteil 2 mit einem Kühlventilator (nicht dargestellt), der auf der äußeren Umfangsfläche befestigt ist, und einem Deckel 3 besteht. Eine Trenneinrichtung 5 unterteilt das Innere des abgedichteten Gehäuses in eine Ölsammelkammer 6 und eine Drehmomentübertragungskammer 4, in der die Antriebsscheibe 7 angeordnet ist. Eine Ölausflußregulierbohrung 5′ ist von der Ölsammelkammer 6 zur Drehmomentübertragungskammer 4 an der Trenneinrichtung 5 angeordnet. Die Antriebsscheibe 7 behält einen schmalen Spalt zur Übertragung des Drehmoments mit einer gegenüberliegenden Wandfläche in dem auswärts benachbarten abgedichteten Gehäuse bei, das die Trenneinrichtung 5 innerhalb der Drehmomentübertragungskammer 4 einschließt. Ein Ventilglied 8 zum Betätigen der Ausflußregulierbohrung 5′ ist mit seinem einen Ende an der Wandungsfläche der Trenneinrichtung 5 an der Ölsammelkammerseite 6 vernietet, und das andere Ende ist an dem Ausflußregulierbohrungsabschnitt angeordnet, der durch einen Verbindungsstab 9 versperrt wird, der eine Verformung in Abhängigkeit vom Umgebungstemperaturwechsel von einem temperatursensitiven Bauteil 10 erfährt, das aus einem scheibenförmigen Bimetall besteht, das mit seinen gegenüberliegenden Enden mit einem Befestigungsfitting 11 verbunden ist, der am vorderen Ende des Deckels 3 aufgespannt ist. Anstelle eines scheibenförmigen Bimetalls kann ein Spiralbimetall zur Drehung des Ventilgliedes 8 verwendet werden, um an der Fläche der Trenneinrichtung 5 zu gleiten, wobei die Ausflußregulierbohrung 5 betätigt wird. Ein Abstreifer 12 ist zwischen einem äußeren Umfangsbereich der Antriebsscheibe 7 und einer inneren Umfangswandung des abgedichteten Gehäuses angeordnet, der eine Pumpfunktion ausübt, durch die Öl in eine Einlaßöffnung 13′ eines Umlaufkanals 13 geleitet wird, der von der Drehmomentübertragungskammerseite 4 zur Ölsammelkammerseite 6 führt.

Eine kreisrunde Durchgangsbohrung 5′′ ist im mittleren Bereich der Trenneinrichtung 5 angeordnet oder eine Anzahl von Bohrungen kleinen Durchmessers (nicht gezeigt) sind an der gleichen Kreislinie vom Wellenmittelpunkt aus angeordnet und funktionieren wie ein Ölumlaufmittel, das es gestattet, daß die Ölsammelkammer 6 und die Drehmomentübertragungskammer 4 nur in der Stillstandszeit untereinander in Verbindung stehen. Eine kreisförmige Leerlaufölnut 14 ist zwischen den sich gegenüberliegenden Umfangsflächen des äußeren Umfangswandabschnittes der Antriebsscheibe 7 und der inneren Umfangswandfläche an der abgedichteten Gehäuseseite mit einem ausreichend dafür vorgesehenen Abstand ausgebildet, und der Einlaßöffnungsabschnitt 13′ des Umlaufkanals 13, der innerhalb des Abstandes angebracht ist, hat meistens das gleiche Volumen zumindest der Menge des Öls, das bereits in der Leerlaufölnut 14 und der Drehmomentübertragungskammer 4 während des Stillstandes angesammelt wird.

Eine strahlungsabsorbierende Kühlrippe 15 ist in hervorstehender Weise an einer Außenseite des abgedichteten Gehäuses angeordnet.

Der Abstreifer 12 weist einen nahezu L-förmigen Hauptabstreifer 12 a, der an der Leerlaufölnut 14 nahe der Einlaßöffnung 13′ des Umlaufkanals 13 angeordnet ist mit einem Spalt, der gegen einen äußeren Umfangswandabschnitt der Antriebsscheibe 7 gerichtet ist, und einen Nebenabstreifer 12 b auf, der beispielsweise aus Fluorkunststoff mit elastischen Eigenschaften und Verschleißwiderstandsfähigkeit besteht und der an dem Spalt, der sich vom Hauptabstreifer 12 a erstreckt, angeordnet ist und der mit dem äußeren Umfangswandabschnitt der Antriebsscheibe 7 in Gleitverbindung ist und der eine solche Gestaltung aufweist, daß ein Ölfluß entlang einer äußeren Umfangsseite der Antriebsscheibe 7 bei Drehungen der Antriebsscheibe 7 durch den Abstreifer 12 durchgeführt wird, daß ein Druck an der Zuströmseite des Abstreifers erhöht wird, wobei der Druck unmittelbar vor der Einlaßöffnung 13′ zur sicheren Förderung des Öls zur Umlaufkanalseite 13 erhöht wird. Ein kleiner Spalt ist zwischen einer äußeren Umfangsstirnwand des Hauptabstreifers 12 a und einem inneren Umfang der Leerlaufölnut 14 angeordnet, wobei der Spalt zum Versperren weggelassen werden kann.

In bezug auf die vorbeschriebene Ausbildung ist eine kreisringförmige Leerlaufölnut 14 zwischen sich gegenüberliegenden Umfangsflächen des äußeren Umfangswandabschnittes der Antriebsscheibe und der inneren Umfangswandfläche an der abgedichteten Gehäuseseite mit einem ausreichend dafür vorgesehenen Abstand und dem Einlaßöffnungsabschnitt 13′ des Umlaufkanals 13 ausgebildet, der in der Nähe des Abstreifers 12 in Richtung der Drehbewegung mündet, der innerhalb des Abstandes angeordnet ist, um mit diesem zu kommunizieren. Die Trenneinrichtung 5 ist mit dem Ölumlaufmittel 5′′ versehen, damit die Ölsammelkammer 6 und die Drehmomentübertragungskammer 4 zum natürlichen Umlauf des Öls nur während des Stillstandes in Verbindung stehen, und folglich gleichzeitig während des Stillstandes sammelt sich das Öl mehr in der Drehmomentübertragungskammer 4 nach einem Hochtemperaturbetrieb, wobei das Öl in der Drehmomentübertragungskammer 4 durch natürliches Umlaufen des Öls von der Drehmomentübertragungskammerseite zur Ölsammelkammerseite 6 durch das Umlaufmittel 5′′ der Trenneinrichtung 5 während des Stillstandes vermindert wird. Das Vorhandensein der Leerlaufölnut 14 ist weiterhin wirksam zum Abfließen des Öls, das sich in der Drehmomentübertragungskammer wirkungsvoll in der Leerlaufölnut durch eine Zentrifugalkraft angesammelt hat, die von dem Öl bei Rotation der abgedichteten Gehäuseseite während des Wiederanlassens des Motors herrührt.

Weiterhin fließt das Öl, das durch den Abstreifer 12 abgestreift wird, entlang der äußeren Umfangsseite der Antriebsscheibe 7, wobei der Abstreifer 12 aus dem Hauptabstreifer 12 a in der Nähe der Einlaßöffnung 13′ und dem Nebenabstreifer 12 b besteht. Die Verminderung des Öldruckes an der Einlaßöffnung 13′ ist höher als in der Ölsammelkammer 6, um sicher Öl zur Umlaufkanalseite 13 zu fördern. In diesen Zuständen wird eine Kennlinie A in Fig. 6 erreicht.

Claims (6)

1. Temperaturempfindliche Flüssigkeitsventilatorkupplungsvorrichtung aufweisend ein abgedichtetes Gehäuse als angetriebene Seite, das aus einem Deckel zum Befestigen eines Kühlventilatorbauteils an der äußeren Umfangsseite und einem Gehäuseteil besteht, eine Trenneinrichtung mit einer Ölflußregulierbohrung, die das Innere des abgedichteten Gehäuses in eine Ölsammelkammer und eine Drehmomentübertragungskammer unterteilt, eine Antriebsscheibe, die an dem Ende einer rotierenden Welle angeordnet ist, die sich in der Drehmomentübertragungskammer befindet und die das abgedichtete Gehäuse mittels eines Lagers trägt, einen Abstreifer, der an einem Teil der inneren Umfangswandfläche des abgedichteten Gehäuses gegenüber einem äußeren Umfangswandabschnitt der Antriebsscheibe angeordnet ist, an der sich das Öl während der Rotation sammelt, einen Umlaufkanal, der von der Drehmomentübertragungskammer zur Ölsammelkammerseite in der Nähe des Abstreifers führt, ein Ventilglied zum Betätigen der Ausflußregulierbohrung der Trenneinrichtung zum Versperren durch eine Verformung eines temperaturempfindlichen Bauteils, das an der Vorderseite des Deckels angeordnet ist in Abhängigkeit vom Wechsel der Umgebungstemperatur, wobei eine Drehmomentübertragung von der rotierenden Welle an der Antriebsseite zum abgedichteten Gehäuse auf der angetriebenen Seite durch Einstellen einer wirksamen Kontaktfläche des Öls in einem Drehmomentübertragungsspalt zwischen gegenüberliegenden Wandflächen in der äußeren Nachbarschaft der angetriebenen Scheibe und des abgedichteten Gehäuses, dadurch gekennzeichnet, daß eine ringförmige Leerlaufölnut (14) zwischen sich gegenüberliegenden Umfangsflächen des äußeren Umfangswandabschnittes der Antriebsscheibe (7) und der inneren Umfangswandfläche an dem abgedichteten Gehäuse (2, 3) als Zurückhaltezwischenraum entlang der Umfangsflächen ausgebildet ist, der Abstreifer (12) aus einem Hauptabstreifer (12 a), der an der Leerlaufölnut (14) nahe der Einlaßöffnung (13′) des Umlaufkanals (13) durch einen Spalt mit dem äußeren Umfangswandabschnitt der Antriebsscheibe (7) angeordnet ist, und einem Nebenabstreifer (12) besteht, der hervortretend vom Hauptabstreifer (12 a) an dem Spalt angeordnet ist und mit dem äußeren Umfangswandabschnitt der Antriebsscheibe (7) in Gleiteingriff ist, und ein Ölumlaufmittel (5′′), das ermöglicht, daß die Ölsammelkammer (6) und die Drehmomentübertragungskammer (4) nur während des Stillstandes miteinander kommunizieren, in der Nähe des mittleren Bereiches der Trenneinrichtung (5) angeordnet ist.

2. Temperaturempfindliche Flüssigkeitsventilatorkupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptabstreifer (12 a) eine nahezu L-Form aufweist.

3. Temperaturempfindliche Flüssigkeitsventilatorkupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenabstreifer (12 b) aus einem elastischen und verschleißfesten Material besteht.

4. Temperaturempfindliche Flüssigkeitsventilatorkupplungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenabstreifer (12 b) aus Fluorkunststoff besteht.

5. Temperaturempfindliche Flüssigkeitsventilatorkupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ölumlaufmittel (5′′) eine Durchgangsbohrung ist, die an der Trenneinrichtung (5) angebracht ist.

6. Temperaturempfindliche Flüssigkeitsventilatorkupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leerlaufölnut (14) ein Volumen beinahe gleich der Ölmenge aufweist, die sich bereits in der Drehmomentübertragungskammer (4) und der Leerlaufölnut (14) während des Stillstandes ansammelt.