DE4038484C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine temperaturempfindliche hydraulische Ventilatorkupplung, bei der die Drehung des Automotorkühlventilators automatisch durch Erfassen der Veränderung der Umgebungstemperatur gesteuert wird, die von der Fahrbedingung des Automobils abhängig sind, so daß eine geeignete Menge an Kühlluft zum Motor geleitet wird.

Eine bekannte Kühlventilatorkupplung ist in den Fig. 9 und 10 gezeigt, wobei eine Anzahl von Verbindungsbohrungen 27′ in einer Antriebsscheibe 27 vorgesehen sind und die Rotation des Ventilators lediglich durch Regulieren des Ölflusses von einer Ölkammer 26 zu einer Drehmomentübertragungskammer 24 gesteuert wird.

Dennoch hat die zuvor genannte Betriebsweise den Nachteil, daß, wenn ein Mechanismus zur Drehmomentübertragung ausgelöst wird, der auf einer Veränderung der Umgebungstemperatur beruht, die Menge der Kühlluft, die zu dem Motor geleitet wird, durch übermäßige Rotation des Ventilators, wie in Kurve B von Fig. 6a gezeigt, zur Zeit der Hochgeschwindigkeitsrotation des Motors während hoher Fahrgeschwindigkeit des Automobils, für die nicht so viel Kühlluft durch den Ventilator erforderlich ist, zu groß wird, und darüber hinaus auch die Umdrehungszahl des Ventilators in Folge eines rapiden Ansteigens der Umdrehungszahlen der Antriebswelle vergrößert wird, wie durch die Kurven B der Fig. 6b und 6c in Bezug auf die Fälle gezeigt ist, in denen der Motor mit einer hohen und einer niedrigen Geschwindigkeitsdifferenz im Bezug auf die normale Fahrgeschwindigkeit des Automobils beschleunigt wird. Weitere Kupplungen sind aus den US 48 46 331, JP 62-1 94 038 und US 31 59 254 bekannt, die zwar Flüssigkeitsreibungskupplungen mit fliehkraftbetätigten Ventilen sind, jedoch sind die Ventile an der getriebenen Kupplungshälfte angeordnet.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine temperaturgesteuerte hydraulische Ventilatorkupplung zu schaffen, bei der der Leistungsverlust und der Ventilatorgeräuschpegel vermindert werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Antriebsscheibe mit wenigstens einem Fliehkraftventil versehen ist, so daß das Fliehkraftventil die Verbindungsbohrung schließt, wenn die Antriebswelle bei hoher Geschwindigkeit rotiert.

Die temperaturempfindliche hydraulische Ventilatorkupplung fördert eine geeignete Kühlluftmenge durch Steuern der Drehzahlen des Ventilators zu einem Motor eines Automobils, wenn der Motor bei hoher Geschwindigkeit für Hochgeschwindigkeitsfahrten des Automobils rotiert oder dieser aus den normalen Fahrbedingungen heraus beschleunigt wird, wobei der Wert des Leistungsverlustes und der Ventilatorgeräuschpegel in effektiver Art und Weise vermindert wird, wobei eine mehrstufige, für den Ventilator vorgesehene Steuerung erfolgt.

In weiterer Ausbildung ist das Fliehkraftventil aus einem plättchenförmigen Streifen in Form einer kommaförmigen Rippe oder in im wesentlichen dreieckiger Form ausgebildet und derart angeordnet, daß das eine Ende des Ventils drehbar gelagert ist, während dessen anderes Ende mittels einer Zug- oder Druckfeder eingehängt ist.

Die Antriebsscheibe kann mit einer Anzahl Verbindungsbohrungen in radialer Anordnung oder entlang im wesentlichen ihres Umfang versehen sein und ein Fliehkraftventil ist nahe jeder der Verbindungsbohrungen angeordnet.

Im Betrieb, wenn die Umgebungstemperatur einen bestimmten Wert übersteigt, öffnet das Ventilteil die Ölflußregulierbohrung der Antriebsscheibe, während, wenn die Umgebungstemperatur einen vorgegebenen Wert unterschreitet, das Ventilteil die Bohrung in Abhängigkeit von der Verformung des temperaturempfindlichen Bauteils durch eine Verbindungsstange schließt, die zwischen dem Ventilteil und dem temperaturempfindlichen Bauteil angeordnet ist. Dadurch wird die Drehmomentübertragung von der Rotationsantriebswelle zum abgedichteten Behälter durch Vergrößern oder Vermindern der wirksamen Kontaktfläche des Öls an Drehmomentübertragungsspalten gesteuert, die zwischen der Antriebsscheibe und den gegenüberliegenden inneren Wandflächen des Gehäuses und des Deckels gebildet werden.

Das Fliehkraftventil besteht aus einem plättchenförmigen Streifen in Form einer kommaförmigen Rippe oder ist im wesentlichen von dreieckiger Form, wobei dieses mit seinem einen Ende drehbar gelagert ist und das andere Ende durch eine Druck- oder Zugfeder aufgehängt ist. Falls erforderlich, können eine Anzahl solcher Ventile nahe einer Anzahl von entsprechenden Verbindungsbohrungen vorgesehen sein, die radial oder im wesentlichen am gleichen Umfang vorgesehen sind.

Gemäß dem zuvor beschriebenen das Fliehkraftventil einschließenden Aufbau, das nahe der Umlaufbohrung der Antriebsscheibe angeordnet ist, wird, wenn der Motor eines Automobils bei hoher Geschwindigkeit bei hoher Fahrgeschwindigkeit des Automobils rotiert, oder wenn der Motor mit einer großen oder kleinen Geschwindigkeitsdifferenz in Bezug auf die normalen Fahrbedingungen des Automobils beschleunigt wird, die Umlaufbohrung der Antriebsscheibe durch das Fliehkraftventil geschlossen, so daß die Drehmomentübertragung nur durch einen der Drehmomentübertragungsspalte in der Drehmomentübertragungskammer ausgeführt wird, wobei eine Verminderung der Umdrehungszahl des Ventilators und demzufolge der Kühlluftmenge erfolgt.

Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen die zugehörigen Zeichnungen in

Fig. 1 eine Teilquerschnittansicht einer temperaturempfindlichen hydraulischen Ventilatorkupplung entsprechend einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines Fliehkraftventils gemäß Fig. 1 im offenen Zustand des Ventils zum Zeitpunkt der niedrigen Umdrehungsgeschwindigkeit der Kupplung;

Fig. 3 eine Vorderansicht des Ventils gemäß Fig. 2 im offenen Zustand des Ventils zum Zeitpunkt hoher Drehgeschwindigkeit der Kupplung;

Fig. 4 und 5 entsprechende Ansichten zu den Fig. 2 und 3 und weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6a bis 6c Grafiken, die die Charakteristik- und Kenndatenkurven zum Zweck des Vergleiches zwischen der vorliegenden Erfindung und dem Stand der Technik darstellen;

Fig. 7 eine Grafik, die eine Charakteristik- und Kenndatenkurve in Bezug auf eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 8 eine vergrößerte Teilquerschnittansicht einer temperaturempfindlichen hydraulischen Ventilatorkupplung in einer weiteren Ausführungsform; und

Fig. 9 und 10 Teilansichten eines Abschnittes einer herkömmlichen Kupplung im Bereich der Antriebsscheibe.

In Fig. 1 ist eine Rotationswelle 1 vorgesehen, die an ihrem vorderen Ende eine Antriebsscheibe 7 aufweist, die mit einer Anzahl von Verbindungsbohrungen 7′ versehen ist. Die Rotationswelle 1 trägt mittels einem Lager einen abgedichteten Behälter, der einen Deckel 3, der mit einem Kühlventilator 3 (nicht gezeigt) an seinem äußeren Umfang versehen ist, und ein Gehäuse 2 aufweist. Eine Trennscheibe 5 unterteilt den Innenraum des abgedichteten Behälters in eine Ölkammer 6 und eine Drehmomentübertragungskammer 4, die darin die zuvor genannte Antriebsscheibe 7 umgibt. Die Trennscheibe 5 ist mit einer Durchflußregulierbohrung 5′ zum Regulieren eines Ölflusses von der Ölkammer 6 zur Drehmomentübertragungskammer 4 versehen. Darüber hinaus enthält die Antriebsscheibe 7 innerhalb der Drehmomentübertragungskammer 4 schmale Spalte von den gegenüberliegenden Innenwänden des abgedichteten Behälters an ihren äußeren Umfangsabschnitten, um dadurch ein Drehmoment zu übertragen.

Ein Ventilteil 8 ist in der Ölkammer 6 angeordnet, um die Durchflußregulierbohrung 5′ der Trennplatte 5 zu öffnen und zu schließen, und dessen eines Ende ist mit der Trennplatte 5 vernietet, wobei das andere Ende nahe der Durchflußregulierbohrung 5′ anliegt. Bezugszeichen 10 bezeichnet ein temperaturempfindliches Bauteil, das ein plättchenförmiges Bimetall aufweist, das mit seinen beiden Enden durch einen Metallträger 11 gehalten wird, der an der Vorderseite des Deckels 3 befestigt ist, so daß das Ventilteil in Abhängigkeit von der Verformung des temperaturempfindlichen Bauteils 10 durch eine Verbindungsstange 9, die zwischem dem Ventilteil und dem Teil 10 angeordnet ist, betätigt wird, wenn sich die Umgebungstemperatur verändert. Wenn daher die Umgebungstemperatur einen vorbestimmten Wert übersteigt, öffnet das Ventilteil 8 die Durchflußregulierbohrung 5′, sodaß das Öl in der Ölsammelkammer 6 in die Drehmomentübertragungskammer 4 fließt, wodurch eine Beschleunigung der Drehmomentübertragung erfolgt, während, wenn die Umgebungstemperatur einen vorbestimmten Wert unterschreitet, das Ventil die Durchflußregulierbohrung 5′ schließt, wobei eine Verminderung des Wertes der Drehmomentübertragung erfolgt. Ein Abstreifer 12 ist an einem Abschnitt der inneren Umfangswand des abgedichteten Behälters gegenüber dem äußeren Umfangsabschnitt der Antriebsscheibe 7 ausgebildet, wo sich das Öl während der Zeit der Rotation der Scheibe sammelt. Der Abstreifer 12 besitzt eine Pumpfunktion durch Aufweisen eines Umlaufdurchganges 13, der von der Drehmomentübertragungskammer 4 zur Ölkammer 6 führt, um mit einer Einlaßöffnung, die vor dem Abstreifer 12 ausgebildet ist, zu kommunizieren. Bezugszeichen 14 ist ein Fliehkraftventil, das aus einem plättchenförmigen Streifen besteht, der beispielsweise eine kommaformähnliche Rippe (Fig. 2 bis 4) hat oder von im wesentlichen dreieckiger Form (Fig. 5) ist. Das Fliehkraftventil 14 ist mit seinem einen Ende radial an der Antriebsscheibe 7 an einer Stelle nahe der Umlaufbohrung 7′ befestigt und mit einer Zugfeder (Fig. 4) oder einer Druckfeder 14′ (Fig. 5) versehen. Dadurch ist die Verbindungsbohrung 7′ durch das Fliehkraftventil 14 infolge der Zentrifugalkraft, die aus der hohen Drehgeschwindigkeit der Antriebsscheibe 7 resultiert, geschlossen und die Drehmomentübertragung wird nur durch einen der Drehmomentübertragungsspalte in der Drehmomentübertragungskammer ausgeführt, welcher der vorderseitige Spalt ist, während der andere Spalt an der hinteren Seite der Zirkulation des Öls dadurch entgegenwirkt. Bezüglich der Kenndatenlinien des Fliehkraftventils während der Hochgeschwindigkeitsfahrt des Automobils und zum Zeitpunkt der Beschleunigung mit einer großen oder geringen Geschwindigkeitsdifferenz bei normalen Fahrbedingungen des Automobils, wird auf die Fig. 6a bis 6c (A) verwiesen. Eine Anzahl Kühlrippen 15 erstrecken sich von der äußeren Seitenwand des abgedichteten Behälters.

Falls erforderlich können eine Anzahl von Verbindungsbohrungen 7′, 7′a, 7′b in radialer Richtung und eine Anzahl von Fliehkraftventilen 14, 14a, 14b vorgesehen sein, die durch Zugfedern 14′, 14′a, 14′b, wie in Fig. 4 gezeigt, vorgespannt sind, so daß die Bohrungen nacheinander verschlossen werden, oder diese Verbindungsbohrungen können mit geringem Durchmesser ausgeführt werden und sind entlang im wesentlichen des gleichen Umfangs, wie in Fig. 5 gezeigt, angeordnet, so daß sie nacheinander durch die Druckfedern 14′, 14′a, 14′b unterschiedlicher Federkonstanten verschlossen werden, wobei eine stufenweise Steuerung des Ventilators, wie in Fig. 7 gezeigt, erfolgt, in der die Umdrehungszahl des Ventilators in einer stufenartigen Weise vergrößert wird. In diesem Fall, in Abwandlung des Beispiels von Fig. 7, ist es auch möglich, die Umdrehungszahl des Ventilators in einer stufenartigen Weise zu vermindern. Darüberhinaus kann die vorliegende Erfindung an einer temperaturempfindlichen hydraulischen Ventilatorkupplung realisiert werden, die einen Labyrinthmechanismus 16, wie in Fig. 8 gezeigt, aufweist, in dem die Antriebsscheibe 7 mit einer Anzahl von Vorsprüngen an einer ihrer Seitenflächen versehen ist und eine Anzahl konkaver Abschnitte an den gegenüberliegenden Wandflächen des abgedichteten Behälters ausgebildet sind, so daß die Vorsprünge jeweils innerhalb der konkaven Abschnitte aufgenommen werden, wobei ein zickzackförmiger Drehmomentübertragungsspalt 15 zwischen der Antriebsscheibe 7 und dem abgedichteten Behälter gebildet wird. In diesem Fall ist das Fliehkraftventil 14 an der Seite gegenüberliegend der Labyrintheinrichtung vorgesehen, d. h. auf der Seite der Trennplatte 15, um die Drehmomentübertragungsfläche an der Seite der Trennplatte 15 geringer zu machen, als die auf der Seite der Labyrintheinrichtung 16, wobei, wenn der Automobilmotor mit einer hohen Geschwindigkeitsdifferenz aus den normalen Fahrbedingungen beschleunigt wird, in denen beide Seiten der Antriebsscheibe 7 als Drehmomentübertragungsflächen dienen, eine Beschleunigungscharakteristik gemäß Fig. 6b (C) erhalten wird.

Wie oben beschrieben, hat die erfindungsgemäße temperaturempfindliche hydraulische Ventilatorkupplung verschiedene Vorteile. Das heißt, infolge der Struktur des Fliehkraftventils 14, das an der Durchgangsbohrung 7′ der Antriebsscheibe 7 angeordnet ist, wird die Verbindungsbohrung durch das Ventil verschlossen, das bei einer Zentrifugalkraft einsetzt, die aus der hohen Umdrehungsgeschwindigkeit der Antriebswelle resultiert, so daß die Drehmomentübertragung nur durch einen der Drehmomentübertragungsspalte ausgeführt wird, der in der Drehmomentübertragungskammer 4 ausgebildet ist, während der andere Spalt den Ölfluß dadurch verhindert und dementsprechend durch eine solche Drehzahlsteuereinrichtung in Verbindung mit der Ölflußregulierbohrungsöffnungs- und -schließfunktion durch das Ventilteil 8 in Abhängigkeit von temperaturempfindlichen Bauteil 10 die Umdrehungszahl des Ventilators vermindert wird, wobei eine Verminderung der Kühlluftmenge, die zum Motor gefördert werden soll, verringert wird, wenn der Motor insbesondere während hoher Fahrtgeschwindigkeit des Automobils dreht sowie bei der Beschleunigung aus den normalen Fahrbedingungen. Da darüberhinaus eine gewünschte stufenweise Steuerung für den Ventilator möglich ist, kann der Wert des Leistungsverlustes vermindert und gleichzeitig der Ventilatorgeräuschpegel in einer effektiveren Weise als zuvor reduziert werden.

Claims (3)

1. Temperaturempfindliche hydraulische Ventilatorkupplung, aufweisend

• - eine Rotationsantriebswelle;
• - eine eine Verbindungsbohrung aufweisende Antriebsscheibe, die am vorderen Ende der Rotationsantriebswelle befestigt ist;
• - einen abgedichteten Behälter, der von der Rotationsantriebswelle getragen ist, wobei der abgedichtete Behälter aus einer Abdeckung, die mit einem Kühlventilator an deren äußerem Umfang versehen ist und einem Gehäuse ausgebildet ist und in eine Ölkammer und eine Drehmomentübertragungskammer durch eine Trennscheibe, die zumindest eine Ölflußregulierbohrung aufweist, unterteilt ist,
• - wobei die Antriebsscheibe innerhalb der Drehmomentübertragungskammer aufgenommen ist, und wobei die Ölkammer mit einem Ölumlaufdurchgang und die Drehmomentübertragungskammer mit einem Abstreifer an ihrer Innenwandfläche in gegenüberliegender Beziehung zu dem Außenumfang der Antriebsscheibe und in Verbindung mit dem Ölumlaufdurchgang versehen ist;
• - ein temperaturempfindliches Bauteil, das an einem zentralen Abschnitt des die Abdeckung bildenden Teils des abgedichteten Behälters angeordnet ist;
• - ein Ventilteil, das mit seinem einen Ende an der Trennscheibe befestigt ist und mit seinem anderen Ende der Ölflußregulierbohrung der Trennscheibe benachbart ist und mit einem Verbindungsstab verbunden ist, der zwischen dem Ventilteil und der Hinterfläche des temperaturempfindlichen Bauteils angeordnet ist, so daß, wenn die Umgebungstemperatur einen vorgegebenen Wert übersteigt, das Ventilteil die Ölflußregulierbohrung öffnet, während, wenn die Umgebungstemperatur unterhalb des vorgegebenen Wertes liegt, dieses die Bohrung in Abhängigkeit von der Verformung des temperaturempfindlichen Bauteils schließt, wodurch die Übertragung des Drehmoments von der Rotationsantriebswelle zum abgedichteten Behälter in Abhängigkeit von einer Vergrößerung oder Verminderung der effektiven Berührungsfläche des Öls an Drehmomentübertragungsspalten gesteuert wird, die zwischen der Antriebsscheibe und der gegenüberliegenden Wandfläche der Abdeckung und des Gehäuses ausgebildet sind; und
• - eine in der Antriebsscheibe angeordnete Verbindungsbohrung zwischen den Drehmomentübertragungsspalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsscheibe (7) mit wenigstens einem Fliehkraftventil (14) versehen ist, so daß das Fliehkraftventil (14) die Verbindungsbohrung (5′) schließt, wenn die Antriebswelle (1) bei hoher Geschwindigkeit rotiert.

2. Temperaturempfindliche hydraulische Ventilatorkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fliehkraftventil (14) aus einem plättchenförmigen Streifen in Form einer kommaförmigen Rippe oder in im wesentlichen dreieickiger Form ausgebildet und derart angeordnet ist, daß das eine Ende des Ventils (14) drehbar gelagert ist, während dessen anderes Ende mittels einer Zug- oder Druckfeder (14′) eingehängt ist.

3. Temperaturempfindliche hydraulische Ventilatorkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsscheibe (7) mit einer Anzahl Verbindungsbohrungen (7′) in radialer Anordnung oder entlang im wesentlichen ihres Umfang versehen und ein Fliehkraftventil (14) nahe jeder der Verbindungsbohrungen (7′) angeordnet ist.