DE4441808A1 - Flüssigkeitsreibungskupplung mit einer Vorratskammer sowie einer Arbeitskammer - Google Patents
Flüssigkeitsreibungskupplung mit einer Vorratskammer sowie einer ArbeitskammerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsreibungskupplung,
insbesondere für einen Lüfter zur Kühlung eines Kraftfahr
zeugmotors, mit einer Vorratskammer sowie einer Arbeitskam
mer, die eine angetriebene Kupplungsscheibe umschließt, wobei
zwischen der Vorratskammer und der Arbeitskammer wenigstens
ein Zulauf sowie wenigstens ein Rücklauf für die Zirkulation
von Scherflüssigkeit vorgesehen sind, sowie mit wenigstens
einem Steuerventil zur Steuerung der Zirkulation der Scher
flüssigkeit, das mittels wenigstens eines regelbaren Betäti
gungselementes beweglich ist.
Aus der DE 38 29 322 C2 ist eine Flüssigkeitsreibungskupplung
bekannt, bei der in einer Trennwand zwischen einer Arbeits
kammer und einer Vorratskammer eine Zulauföffnung vorgesehen
ist, die mittels eines Ventilhebels verschließbar ist. Der
Ventilhebel ist mittels eines an der Außenseite des Gehäuses
angeordneten Bimetallstreifens beweglich, wobei zur Verbin
dung des Bimetallstreifens mit dem Ventilhebel ein durch die
Gehäusewandung hindurchragender linear beweglicher Stift vor
gesehen ist. Eine Bewegung des Ventilhebels wird durch eine
Änderung der Biegung des Bimetallstreifens hervorgerufen, die
abhängig ist von der den Bimetallstreifen umströmenden Küh
lerablufttemperatur. Der Bimetallstreifen reagiert auf Tempe
raturänderungen relativ träge.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Flüssigkeitsreibungskupp
lung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine relativ
genaue Zu- und Abschaltung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß als Betätigungselement
wenigstens ein piezoelektrischer Keramikkörper vorgesehen
ist, der mit dem Steuerventil mittelbar oder unmittelbar ver
bunden ist. Durch die Verwendung eines derartigen piezokera
mischen Aktors ergibt sich eine gegenüber dem Stand der Tech
nik wesentlich verkürzte Reaktionszeit, durch die ein genaue
res Zu- und Abschalten der Flüssigkeitsreibungskupplung er
möglicht wird. Außerdem weist der piezokeramische Aktor le
diglich eine geringe Leistungsaufnahme auf.
In Ausgestaltung der Erfindung ist dem piezoelektrischen Ke
ramikkörper ein Leistungsverstärker zugeordnet. Der Lei
stungsverstärker wird je nach Bedarf bei entsprechend großem
Betätigungsweg zum Öffnen und Schließen des Steuerventils
eingesetzt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist dem piezoelektri
schen Keramikkörper eine Regelelektronik zugeordnet, die mit
temperaturabhängigen Regelgrößen gespeist wird. Dadurch er
gibt sich eine temperaturabhängige Regelung der Flüssigkeits
reibungskupplung, die insbesondere für den Einsatz der Flüs
sigkeitsreibungskupplung in einem Lüfter zur Kühlung eines
Kraftfahrzeugmotors geeignet ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der piezoelektri
sche Keramikkörper innerhalb der Vorratskammer angeordnet.
Durch diese Maßnahme ist der piezoelektrische Keramikkörper
platzsparend untergebracht.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der piezoelektri
sche Keramikkörper auf einer Außenseite des Kupplungsgehäuses
angeordnet und mittels eines ins Innere des Kupplungsgehäuses
ragenden Verbindungsstiftes an das Steuerventil angeschlos
sen. Dadurch befindet sich der piezoelektrische Keramikkörper
nicht innerhalb der Arbeitskammer und kommt somit auch nicht
mit der Scherflüssigkeit, vorzugsweise einem hochviskosen Si
likonöl, in Verbindung.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung
von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die an
hand der Zeichnungen dargestellt sind.
Fig. 1 zeigt in einem Schnitt eine Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibungskupplung, die
mit einem auf einer Außenseite des Kupplungsgehäu
ses angeordneten piezokeramischen Aktor versehen
ist und
Fig. 2 in einer Schnittdarstellung ein weiteres Ausfüh
rungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Flüssigkeits
reibungskupplung ähnlich Fig. 1, bei der ein ent
sprechender piezokeramischer Aktor im Inneren der
Vorratskammer vorgesehen ist.
Eine Flüssigkeitsreibungskupplung nach Fig. 1 ist für einen
Lüfter zur Kühlung eines Kraftfahrzeugmotors vorgesehen. Die
Flüssigkeitsreibungskupplung (1) weist eine indirekt oder di
rekt über den Kraftfahrzeugmotor angetriebene Flanschwelle
(2) auf, mit der drehfest eine Kupplungsscheibe (3) verbunden
ist. Mit Hilfe einer Kugellagerung ist auf der Flanschwelle
(2) ein Kupplungsgehäuse (4) drehbar gelagert. Die Flüssig
keitsreibungskupplung ist am Außenumfang des Kupplungsgehäu
ses (4) in nicht dargestellter Weise mit Lüfterschaufeln ver
sehen und ist in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs hinter ei
nem Kühler angeordnet. Das Kupplungsgehäuse (4) weist eine
Vorratskammer (5) auf, in der Scherflüssigkeit, beim Ausfüh
rungsbeispiel ein hochviskoses Silikonöl, gespeichert ist.
Die Kupplungsscheibe (3) ist berührungslos von einer Arbeits
kammer (6) umschlossen, die von der Vorratskammer (5) durch
eine Trennwand (11) getrennt ist. In der Trennwand (11) ist
eine Zulauföffnung (8) vorgesehen, die durch einen Ventilhe
bel (9) verschlossen ist. Auf Höhe des Außenrandes der Kupp
lungsscheibe (3) ist außerdem ein Rücklaufkanal (16) vorgese
hen, der die Scherflüssigkeit aus der Arbeitskammer (6) wie
der zurück in die Vorratskammer (5) führt. Sobald der Ventil
hebel die Zulauföffnung (8) freigibt, zirkuliert die Scher
flüssigkeit zwischen der Arbeitskammer (6) und der Vorrats
kammer (5), wobei der Zulauf der Scherflüssigkeit über die
Zulauföffnung (8) und der Rücklauf über den Rücklaufkanal
(16) erfolgt. Der Ventilhebel (9) ist mit Hilfe von zwei Be
festigungsnieten (10) an der Trennwand (11) befestigt.
Um den Ventilhebel (9) zu betätigen, d. h. um die Zulauföff
nung (8) zu schließen oder freizugeben, ist auf einer der
Flanschwelle (2) gegenüberliegenden Außenseite des Kupplungs
gehäuses (4) koaxial zur Drehachse des Kupplungsgehäuses (4)
ein piezoelektrischer Keramikkörper (13) in einem Gehäuse
(12) angeordnet. Der piezoelektrische Keramikkörper (13) ist
derart innerhalb des Gehäuses (12) angeordnet, daß er sich
bei der Beaufschlagung mit einer elektrischen Spannung koa
xial zur Drehachse des Kupplungsgehäuses (4) und damit der
Flanschwelle (2) ausdehnt. Das Gehäuse (12) ist starr mit der
der Flanschwelle (2) gegenüberliegenden Stirnwandung des
Kupplungsgehäuses (4) verbunden. Von dem piezoelektrischen
Keramikkörper (13) aus, der als Aktor dient, ragt ein Über
tragungsstift (14) durch die Stirnwandung des Kupplungsge
häuses (4) hindurch und ist mit seinem Stirnende an den Ven
tilhebel (9) angebunden. Der Übertragungsstift (14) überträgt
axiale Dickeveränderungen des piezoelektrischen Keramikkör
pers (13) auf den Ventilhebel (9), d. h. Bewegungen, bei denen
der piezoelektrische Keramikkörper (13) sich ausdehnt oder
sich zusammenzieht. Entsprechend dieser axialen Bewegung des
Keramikkörpers (13) wird der Ventilhebel (9) geöffnet oder
geschlossen. Auf einer Außenseite des Gehäuses (12) ist ein
Leistungsverstärker (15) angeordnet, der mittels einer elek
trischen Leitung sowohl an den Keramikkörper (13) als auch an
eine nicht dargestellte Regelelektronik angeschlossen ist.
Die Regelelektronik nimmt eine temperaturabhängige Regelung
der Zirkulation der Scherflüssigkeit vor, wobei ein Tempera
turfühler in einem Kühlmittelkreislauf zur Kühlung des Kraft
fahrzeugmotors angeordnet ist.
Sobald die den Kühler durchströmende Luft keine ausreichende
Kühlung mehr bewirkt, insbesondere bei langsamer Fahrt oder
im Stand des Kraftfahrzeugs, steigt die Kühlmitteltemperatur
im Kühler an. Der Temperatursensor im Kühlmittelkreislauf
übermittelt an die Regelelektronik entsprechende Signale, die
wiederum entsprechend elektrische Signale an den piezoelek
trischen Keramikkörper (13) abgibt. Sobald die Temperatur
über einen bestimmten Wert ansteigt, wird die Spannungsbeauf
schlagung des Keramikkörpers (13) unterbrochen, worauf sich
dieser zusammenzieht. Mittels des Übertragungsstiftes (14)
wird der Ventilhebel (9) nach außen gezogen und gibt die Zu
lauföffnung (8) frei. Dadurch strömt Scherflüssigkeit in die
Arbeitskammer (4) und überträgt zwischen der sich drehenden
Kupplungsscheibe (3) und dem Kupplungsgehäuse (4) in der Ar
beitskammer ein Drehmoment. Das Kupplungsgehäuse (4) beginnt
sich zusammen mit der Flanschwelle (2) zu drehen, wodurch
auch die Lüfterschaufeln in Drehung versetzt werden. Die Zu
schaltung des Lüfters erfolgt solange, bis die Temperatur des
Kühlmittels sich wieder abgesenkt hat. Durch die kurze Reak
tionszeit des piezoelektrischen Keramikkörpers (13) ist eine
relativ genaue Zuschaltung der Flüssigkeitsreibungskupplung
(1) möglich. Der piezoelektrische Keramikkörper (13) weist
eine geringe Leistungsaufnahme auf.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung er
folgt das Öffnen und Schließen des Ventilhebels (9) mittels
einer Taktsteuerung, wie sie aus der EP 0 009 415 B1 bekannt
ist. Dies wird durch eine entsprechend getaktete Spannungsbe
aufschlagung des Keramikkörpers (13) bewirkt. Durch das be
stimmte Taktverhältnis strömt entsprechend dem Anteil der
"Auf-" zur "Zu-"Zeit mehr oder weniger Scherflüssigkeit in
die Arbeitskammer, wodurch sich unterschiedliche Lüfterdreh
zahlen ergeben.
Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfin
dung sind zwei oder mehr piezoelektrische Keramikkörper vor
gesehen. Im übrigen entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem
zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Die Flüssigkeitsreibungskupplung nach Fig. 2 entspricht im
wesentlichen der Flüssigkeitsreibungskupplung nach Fig. 1,
wobei entsprechende Teile auch mit den gleichen Bezugszeichen
versehen sind. Bei dieser Flüssigkeitsreibungskupplung ist
ein piezoelektrischer Keramikkörper (13a) jedoch nicht auf
der Außenseite des Kupplungsgehäuses (4), sondern innerhalb
der Vorratskammer (5) angeordnet. Der plattenartige Keramik
körper (13a) ist auf einer ringförmigen Stützhalterung (12a)
gehalten, die starr mit der Innenwandung der Stirnwandung des
Kupplungsgehäuses (4) verbunden ist. Die Stützhalterung (12a)
stützt den Keramikkörper (13a) derart stabil ab, daß er sich
bei einer Beaufschlagung mit einer elektrischen Spannung le
diglich in axialer Richtung von der Stützhalterung (12a) weg
ausdehnen kann. Der piezoelektrische Keramikkörper (13a) ist
öldicht in die Stützhalterung (12a) eingebettet. Der piezo
elektrische Keramikkörper (13a) schließt mit seiner Außensei
te direkt an eine stegartige Ausbuchtung des Ventilhebels (9)
an, wobei er derart mit dem Ventilhebel (9) verbunden ist,
daß er auf den Ventilhebel (9) sowohl Druck- als auch Zugbe
lastungen ausüben kann. Dazu ist der piezoelektrische Kera
mikkörper (13a) beispielsweise mit der stegartigen Ausbuch
tung (14a) verklebt. Das Gehäuse des Leistungsverstärkers
(15a) ist bei der Flüssigkeitsreibungskupplung nach Fig. 2
ebenfalls auf der Außenseite des Kupplungsgehäuses (4) ange
ordnet und mittels einer ins Innere des Kupplungsgehäuses (4)
führenden elektrischen Leitung an den Keramikkörper (13a) an
beschlossen. Auch der Leistungsverstärker (15a) ist wie der
Leistungsverstärker (15) nach Fig. 1 an eine entsprechend
temperaturabhängig regelnde Regelelektronik angeschlossen.
Claims (5)
1. Flüssigkeitsreibungskupplung, insbesondere für einen Lüf
ter zur Kühlung eines Kraftfahrzeugmotors, mit einer Vor
ratskammer sowie einer Arbeitskammer, die eine angetrie
bene Kupplungsscheibe umschließt, wobei zwischen der Vor
ratskammer und der Arbeitskammer wenigstens ein Zulauf
sowie wenigstens ein Rücklauf für die Zirkulation von
Scherflüssigkeit vorgesehen sind, sowie mit wenigstens
einem Steuerventil zur Steuerung der Zirkulation der
Scherflüssigkeit, das mittels wenigstens eines regelbaren
Betätigungselementes beweglich ist, dadurch gekennzeich
net, daß als Betätigungselement wenigstens ein piezoelek
trischer Keramikkörper (13, 13a) vorgesehen ist, der mit
dem Steuerventil (9) mittelbar oder unmittelbar verbunden
ist.
2. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß dem piezoelektrischen Keramikkörper
(13, 13a) ein Leistungsverstärker (15, 15a) zugeordnet
ist.
3. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß dem piezoelektrischen Keramik
körper (13, 13a) eine Regelelektronik zugeordnet ist, die
mit temperaturabhängigen Regelgrößen gespeist wird.
4. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelek
trische Keramikkörper (13) innerhalb der Vorratskammer
(5) angeordnet ist.
5. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische
Keramikkörper (13a) auf einer Außenseite des Kupplungsge
häuses (4) angeordnet ist und mittels eines ins Innere
des Kupplungsgehäuses (4) ragenden Übertragungsstiftes
(14) an das Steuerventil (9) angeschlossen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944441808 DE4441808A1 (de) | 1994-11-24 | 1994-11-24 | Flüssigkeitsreibungskupplung mit einer Vorratskammer sowie einer Arbeitskammer |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|
DE4441808A1 true DE4441808A1 (de) | 1996-05-30 |
Family
ID=6534021
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19944441808 Withdrawn DE4441808A1 (de) | 1994-11-24 | 1994-11-24 | Flüssigkeitsreibungskupplung mit einer Vorratskammer sowie einer Arbeitskammer |
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