DE3226634C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsreibungskupplung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine solche Flüssig­ keitsreibungskupplung ist aus der US-PS 40 51 936 bekannt. Bei jener Kupplung ist im Bereich des äußeren Umfanges einer ange­ triebenen Kupplungsscheibe in Drehrichtung hinter einer Durch­ laßöffnung in einer Trennwand zwischen Arbeitsraum und Vorrats­ raum ein etwa U-förmig gestalteter Staukörper vorgesehen, des­ sen beide Schenkel die Durchlaßöffnung beidseitig einrahmen und einen gegen die Drehrichtung offenen, trichterförmigen Einlauf­ spalt bilden. Durch diese Maßnahme soll dort erreicht werden, daß sich innerhalb der Schenkel des Staukörpers ein Anstieg des Druckes ergibt, der für eine beschleunigte Rückführung des Kupplungsöles in den Vorratsraum ausgenützt wird. Eine ähnliche Ausgestaltung ist auch aus der EP 14 072 A1 bekannt. Mit sol­ chen Bauarten kann zwar die Rückströmung der Kupplungsflüssig­ keit in den Vorratsraum gefördert werden, die Regelcharakteri­ stik der Kupplung läßt sich aber nur schwer beeinflussen. Dies gilt auch für andere Bauarten von Flüssigkeitsreibungskupplun­ gen (DE-OS 27 50 520). Dort sind die Staukörper als Klappen ausgebildet, die je nach Drehrichtung der Kupplungsscheibe vom Druck der Flüssigkeit hinter die Durchlaßbohrung bewegt werden.

Nachteilig ist, daß sich auch solche Bauarten nur schwer in ihrer Regelcharakteristik beeinflussen lassen. Wenn sie zum Antrieb von Axiallüftern eingesetzt sind, können sie meist nur dazu führen, den Lüfter schnell auf die volle Antriebszahl zu bringen, wenn die Kühlluft oder Kühlwassertemperatur einen gewissen Wert erreicht hat. Dieses Mitlaufen des Ventilators bleibt dann eine gewisse Zeit aufrechterhalten, auch wenn die Temperatur des Kühlmittels inzwischen wieder abgesunken ist. Das gilt auch für andere bekannte Bauarten (Viskokupplung T 20 MUL/EDUL der Süddeutschen Kühlerfabrik Stuttgart für Saab Scania), bei denen ein sogenannter schwimmender Staukörper in einer Ringnut am Umfang der angetriebenen Kupplungsscheibe vorgesehen ist, der in Umfangsrichtung begrenzt zwischen Anschlagstiften verschiebbar ist. Dieses an sich unnötige Mitlaufen des Lüfters bei niedrigen Temperaturen führt zu einer Gesamtwirkungsgradverschlechterung, die unerwünscht ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Flüssig­ keitsreibungskupplung der eingangs genannten Art mit einer sol­ chen Regelcharakteristik auszugestalten, daß die Lüfterdrehzahl mit zunehmenden Temperaturen des Kühlmittels möglichst konstant ansteigt und nach Möglichkeit längs der gleichen Kennlinie wie­ der abnimmt.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einer Flüssigkeitsrei­ bungskupplung der eingangs genannten Art die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 vorgesehen.

Es ist bei anderen Bauarten (FR 14 41 192) zwar bekannt, zwei diametral zuein­ ander versetzte Rückflußöffnungen mit Staukörpern vorzusehen. Da dort aber die spezielle Ausbildung von Leitflächen, die teilweise gegen die Drehrichtung und teilweise in Drehrichtung geneigt sind, nicht vorgesehen ist, kann mit solchen Bauarten nur eine Steigerung der Rücklaufmenge, aber ebenfalls keine Beeinflussung der Regelcharakteristik im Sinne der der Er­ findung zugrunde liegenden Aufgabe erreicht werden. Durch die Kombination der erfindungsgemäßen Merkmale dagegen wird der Rückfluß der Kupplungsflüssigkeit im Vergleich zum Zufluß in einen solchen Kreislauf gebracht, daß mit zunehmender Tempera­ tur des Kühlmittels ein etwa konstanter Anstieg der Drehzahl des Lüfters erreicht wird, die auch, da die Ansprechempfind­ lichkeit erhöht ist, bei einer Abnahme der Temperatur des Kühl­ mittels mit einer sehr flachen Hysterese auf die Leerlaufdreh­ zahl zurückgeführt werden kann. Die neue Ausgestaltung stellt daher sicher, daß der Lüfter nur dann mitläuft, wenn seine Kühlleistung gebraucht wird. Es kann daher ein besserer Wir­ kungsgrad erreicht werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und ist in der Beschreibung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine neue Flüssigkeitsreibungskupplung,

Fig. 2 die vergrößerte Darstellung einer Teilansicht der Flüssigkeitsreibungskupplung der Fig. 1 in Richtung der Schnittlinie II gesehen und

Fig. 3 die Gegenüberstellung der Kennlinie der neuen Flüs­ sigkeitsreibungskupplung gegenüber einer solchen nach dem Stand der Technik.

In der Fig. 1 ist eine Flüssigkeitsreibungskupplung 1 im Längs­ schnitt dargestellt. Die Kupplung besteht aus einem angetriebe­ nen Flansch 2 mit einer fest angeschraubten Kupplungsscheibe 4 sowie aus einem über das Kugellager 17 drehbar auf dem Antriebs­ flansch 2 gelagerten Sekundärteil 3, der als ein Gehäuse für die Aufnahme eines Arbeitsraumes 7 und eines Vorratsraumes 6 für eine bestimmte Menge an Kupplungsflüssigkeit dient. Dieser Raum ist dadurch geschaffen, daß ein Deckel 5 auf den drehbar gelager­ ten Teil 3 aufgeschraubt ist, der mit einer den Arbeitsraum 7 bildenden Ausnehmung 8 versehen ist, die der Dicke der Kupplungs­ scheibe 4 so angepaßt ist, daß die Kupplungsscheibe 4 sich frei in dem Raum 7 drehen kann. Der Arbeitsraum 7 ist von dem Vor­ ratsraum 6 durch eine Zwischenwand 10 getrennt, die Teil des Deckels 5 ist. In der Zwischenwand 10, die hier noch mit einem eingesetzten dünneren Wandteil 11 versehen ist, ist einmal eine Zuführöffnung 16 für die Kupplungsflüssigkeit vom Vorratsraum 6 zum Arbeitsraum 7 vorgesehen und zum anderen zwei Durchlaßboh­ rungen 12, die jeweils in radial verlaufende Kanäle 14 übergehen, die in den Vorratsraum 6 münden. Die Zufuhröffnung 16 wird durch einen Schließhebel 15 verschlossen bzw. geöffnet, der temperatur­ abhängig über einen Betätigungsstift 22 von einem Bimetallstrei­ fen 23 aus um seine Anlenkstelle 24 geschwenkt wird, der dabei die Verbindung vom Vorratsraum 6 zum Arbeitsraum 7 mehr oder weniger freigibt. Die Kupplungsscheibe 4 ist im Bereich ihres äußeren Umfanges mit einer umlaufenden und nach außen offenen Nut 18 versehen, in die jeweils Staukörper 19 hereinragen, de­ ren Form im einzelnen der Fig. 2 zu entnehmen sind. Diese Staukörper 19 sind um 180° gegeneinander versetzt, aber je­ weils in Umfangsrichtung gleichliegend angeordnet, und zwar so, daß sie mit einer Leitfläche 30 jeweils gegen die Drehrich­ tung 31 der Kupplungsscheibe 4 gerichtet sind, die im wesent­ lichen drei Teilabschnitte aufweist, die sich in die Bereiche radial außerhalb der Durchlaßbohrung 12 und radial innerhalb derselben sowie in einen Bereich aufteilen lassen, der etwa auf dem gleichen Radius wie die Durchlaßbohrung 12 liegt. Radial innerhalb der Durchlaßbohrung 12 besteht die Leitfläche 30 aus einer ebenen Fläche 32, die (Fig. 2) längs einer Geraden 33 verläuft, die mit einer durch die Durchlaßbohrung 12 gelegten Tangente 34 einen Winkel α von 40° einschließt. Dieser Leit­ flächenbereich 32 geht in einen radial außerhalb der Durchlaß­ bohrung 12 liegenden Leitflächenbereich 35 über, der aus einer nahezu tangential gerichteten Innenfläche eines Steges 36 be­ steht, der sich entgegen der Drehrichtung 31 über die Durchlaß­ bohrung 12 hinaus erstreckt. Die beiden Teilbereiche 35 und 32 der Leitfläche 30 gehen ineinander über eine Ausnehmung 37 über, die sich in Drehrichtung hinter den Verlauf der Teilleitfläche 32 und der durch die Gerade 33 bestimmten Fläche und hinter die Durchlaßbohrung 12 erstreckt. Die Ausnehmung 37 umgibt die Durch­ laßbohrung 12 in etwa konzentrisch und sie läuft dann in die In­ nenkontur des Steges 36, d. h. in dessen Innenfläche 35 über. Die Staukörper 19 selbst sind, wie sich aus den Fig. 1 und 2 ergibt, aus kleinen Metall- oder Kunststoffplättchen mit einem recht­ eckigen Grundquerschnitt hergestellt, die fest mit dem Deckel 5 bzw. mit der Zwischenwand 10 des Deckels 5 verschraubt sind.

Diese beiden sich diametral gegenüberliegenden Staukörper 19 be­ wirken in ihrer speziellen Ausbildung, insbesondere in Abstimmung mit der Viskosität des als Kupplungsflüssigkeit verwendeten Öles eine Regelcharakteristik der Flüssigkeitsreibungskupplung, wie sie mit ausgezogenen Linien in der Fig. 3 gezeigt ist. In der Fig. 3 ist die Lüfterdrehzahl über der Kühlmitteltemperatur aufgetragen, und die oberen, etwa waagrecht verlaufenden Äste der Kennlinie entsprechen dem Zustand, in dem der Lüfter mit der Antriebsdrehzahl n _A mitgedreht wird. Der untere waagrechte Teil der Kennlinie entspricht der Leerlaufdrehzahl, die bis zu einer bestimmten Temperatur des Kühlmittels unverändert bleibt, dann aber auch den Zufluß des Kupplungsmittels vom Vorrats­ raum 6 in den Arbeitsraum 7 ansteigt, was durch den Ast A der Kennlinie gekennzeichnet ist. Der Anstieg der Lüfterdrehzahl er­ folgt bei der erfindungsgemäßen Kupplung etwa linear bis zur vollen Lüfterdrehzahl. Sinkt die Kühlmitteltemperatur danach ab, so spricht die Kupplung verhältnismäßig schnell an und der Ast B der Kennlinie verläuft unter etwa der gleichen Steigung wie der aufsteigende Ast A mit einer flachen Hysterese wieder nach unten, bis die Leerlaufdrehzahl erreicht ist. Im Vergleich dazu ist eine bekannte Kupplung nach dem Stand der Technik und deren Kennlinie gestrichelt angedeutet. Man kann erkennen, daß dort ab einer gewissen Temperatur des Kühlmittels der Lüfter voll zugeschaltet wird und wiederum bis zu einer gewisssen unte­ ren Temperatur auch voll zugeschaltet bleibt. Die erfindungs­ gemäße Ausgestaltung weist demgegenüber den Vorteil einer fla­ cheren Hysterese und einer stetig ansteigenden Kennlinie auf, was zu einer Wirkungsgradverbesserung führt.

Claims (5)

1. Flüssigkeitsreibungskupplung, bestehend aus einem in ei­ nem Gehäuse angeordneten Arbeitsraum und einem von diesem durch eine Zwischenwand getrennten Vorratsraum für eine Kupplungs­ flüssigkeit, die gesteuert vom Vorratsraum in den Arbeitsraum eintreten kann, sowie aus einer im Arbeitsraum umlaufenden, an­ getriebenen Kupplungsscheibe, der im Bereich ihres äußeren Um­ fanges eine der Rückführung der Kupplungsflüssigkeit in den Vorratsraum dienende Pumpvorrichtung zugeordnet ist, die mit einem in Drehrichtung hinter einer Durchlaßbohrung liegenden Staukörper versehen ist, der mit einer gegen die Drehrichtung weisenden Leitfläche für die Kupplungsflüssigkeit versehen ist, und der in dem Bereich radial außerhalb der Durchlaßbohrung in einen sich entgegen der Drehrichtung der Kupplungsscheibe über die Durchlaßbohrung hinaus erstreckenden, nahezu tangential verlaufenden Steg übergeht, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zwischenwand (10) mindestens zwei diametral gegenüberliegende Durchlaßbohrungen (12) und jeweils diesen in der Drehrichtung der Kupplungsscheibe nachgeschaltete Staukörper (19) vorgesehen sind und daß die Leitfläche der Staukörper (19) in dem Bereich (32) radial innerhalb der Durchlaßbohrungen (12) in Dreh­ richtung schräg radial nach innen verläuft.

2. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Leitfläche (32) als eine ebene Fläche ausgebildet ist, die längs einer Geraden (33) verläuft, die zwei auf unterschiedlichen Radien liegende Punkte verbindet, von denen der auf dem kleineren Radius liegende Punkt in der Drehrichtung (31) der Kupplungsschei­ be (4) gegenüber dem anderen versetzt ist.

3. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Gerade (33) unter einem Winkel von mindestens 35° und höchstens 55°, vorzugsweise von ca. 40° zu einer durch die Durchlaßbohrung (12) gelegten Tangente (34) geneigt ist.

4. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfläche (32) über eine in Drehrichtung (31) der Kupplungsscheibe hinter ihr und der Durchlaßbohrung (12) verlaufende abgerundete Aus­ nehmung (37) in die Innenfläche (35) des Steges (36) über­ geht.

5. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ausnehmung (37) mit einer etwa kon­ zentrisch zur Durchlaßbohrung (12) verlaufenden halbkreis­ förmigen Kontur versehen ist.