DE3444928A1

DE3444928A1 - Visco-luefterkupplung mit druckausgleich

Info

Publication number: DE3444928A1
Application number: DE19843444928
Authority: DE
Inventors: Gerd Ing.(grad.) 8721 Dittelbrunn Brunken; Werner Dipl.-Ing. Göb (FH), 8702 Kürnach; Oswald Dipl.-Ing. 8729 Gädheim Reis
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1984-12-08
Filing date: 1984-12-08
Publication date: 1986-06-12
Anticipated expiration: 2004-12-09
Also published as: FR2574506A1; US4685549A; GB2168465B; GB2168465A; GB8527975D0; DE3444928C2; FR2574506B1

Description

FICHTEL & SACHS AG - SCH Vi EI N FURT

ANR 1 001 485 ' ^" Reg.-Nr. 12

PATENT- UND GEBRAUCHSJiUSTERHILFSANMELDUNG Visco-Lüfterkupplung mit Druckausgleich

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Visco-Lüfterkupplung, bestehend u. a. aus einem angetriebenen Läufer, der mit einem Gehäuse Scherspalte bildet, einem Gehäuse, das mit Lüfterflügeln versehen ist, einem Arbeitsraum, einem Vorratsraum, Scherflüssigkeit, die vorn Arbeitsraum in den Vorratsraum gepumpt wird, einer temperaturabhängig steuerbaren Zumeßeinrichtung für den übertritt von Scherflüssigkeit aus dem Vorratsraum in den Arbeitsraum, einem Bimetallelement auf der Frontseite der Lüfterkupplung, welches über einen axial verschiebbaren Zylinderstift auf die Zumeßeinrichtung einwirkt,

Eine Visco-Lüfterkupplung der obengenannten Bauart ist beispielsweise aus der DE-PatAnm Nr. P 31 22 9βΟ bekannt. Bei dieser bekannten Visco-Lüfterkupplung ist der Zylinderstift, der die Bewegung des Bimetalles durch die Wandung der Visco-Lüfterkupplung auf eine Ventileinrichtung überträgt, mit einer Dichtung versehen, die im Deckel angeordnet ist. Diese Dichtung verhindert einerseits das Eindringen von Schmutz in das Innere der Visco-Lüfterkupplung und andererseits das Austreten von Scherflüssigkeit 'ceispielsweise während des Transportes.

Dichtungen dieser Art wirken sich jedoch infolge ihrer Reibung ungünstig auf das Schaltverhalten der Kupplungen aus und verhindern, wenn ihre Dichtfunktion einwandfrei ist, einen Druckausgleich zwischen dem Vorratsraum und der Atmosphäre.

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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Visco-Lüfterkupplung der obengenannten Bauart dahingehend zu verbessern, daß bei einwandfreiem Schaltverhalten eine möglichst einfache und sichere Abdichtung im Bereich der übertragungselemente der Temperatursteuerung vorgesehen wird.

Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst. - Durch die erfindungsgemäße Anordnung einer Dichtung aus elastischem Material mit hohlkegelförmigem Dichtteil ist es möglich, zumindest im Regelbereich der Zumeßeinrichtung den Einfluß der Dichtung lediglich auf die axiale Federung des hohlkegelförmigen Dichtteiles zu beschränken. Dadurch wird einerseits ein exaktes Regelverhalten erreicht und andererseits kann die Bohrung für den Zylinderstift so ausgelegt werden, daß sie keine Dichtefunktion übernehmen muß, sondern lediglich die Führung des Zylinderstiftes. Dadurch kann auch an dieser Stelle mit einer äußerst niedrigen Reibung gerechnet werden. Außerhalb des Regelbereiches der Zumeßeinrichtung, also bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen, wird die Dichtung im Bereich ihres Grundkörpers axial verspannt und kann radial ausweichen. Bei Rückstellung des Bimetalles infolge ansteigender Temperatur kann sich der Grundkörper dann wieder in seine ursprüngliche Form - infolge seiner Eigenelastizität - zurückbilden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, daß der Grundkörper der Dichtung innerhalb der Bewegung des Zylinderstiftes entsprechend dem Regelbereich der Zumeßeinrichtung mit diesem zusammen die Yerschiebebewegung ausführt. Dadurch ist sichergestellt, daß innerhalb des Regelbereiches der Zumeßeinrichtung keine Reibung zwischen dem Zylinderstift und der Dichtung stattfindet, sondern lediglich eine im wesentlichen axiale, elastische Verformung des Dichtteiles gegenüber der senkrecht zur Verschiebebewegung des Zylinderstiftes angeordneten Dichtfläche.

Nach den weiteren Ansprüchen ist es nun möglich, einerseits das hohlkegelförmige Dichtteil über den gesamten Arbeitsbereich des Bimetalles auf der ebenen Dichtfläche des Gehäuses aufliegen zu lassen oder *- vorzugsweise im Endbereich des Regelbereiches der Zumeßeinrichtung entsprechend dem maximalen Zulauf von Scherflüssigkeit in den Arbeitsraum - das Dichtelement von der Dichtfläche

abheben zu lassen. Im ersteren Falle ist dafür Sorge getragen, daß über den gesamten vorkommenden Temperaturbereich und somit über den gesamten Verschiebeweg des Zylinderstiftes die Dichtung mit ihrem Dichtrand an der Dichtfläche anliegt und somit kein Schmutz von außen in die Führung des Zylinderstiftes eindringen kann. Andererseits ist jedoch vor allem im zugeschalteten Zustand der Kupplung entsprechend den Spitzentemperaturen die Möglichkeit gegeben, daß sich der Vorratsraum über die in dieser Betriebsstellung nur unter ganz geringer Kraft anliegende Dichtlippe selbst entlüften kann. Der andere mögliche Fall ist der, daß sich insbesondere im Endbereich der Regelbewegung entsprechend der höchsten Temperatur die Dichtlippe geringfügig von der Dichtfläche des Gehäuses abhebt und somit automatisch der Weg für eine Entlüftung freigemacht wird, Eine Verschmutzung ist in diesem Fall unwahrscheinlich, da die Bewegungen innerhalb des Regelbereiches der Zumeßeinrichtung an der Stelle der Dichtung allenfalls einige Zehntelmillimeter betragen.

Der Winkel des Hohlkegels beträgt vorzugsweise etwa 120 .

Die Erfindung wird anschließend an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 den Längsschnitt durch eine Lufterkupplungj

Fig. 2 und 3 zwei unterschiedliche Ausführungsformen einer Dichtung in stark vergrößerter Darstellung.

In Fig, 1 ist der Längsschnitt einer Visco-Lüfterkupplung wiedergegeben, aus welchem der prinzipielle Aufbau insbesondere der temperaturabhängigen Steuerung der Zumeßeinrichtung der Scherflüssigkeit hervorgeht. Die Lufterkupplung 1 ist über ihr Gehäuse 4 und ein Lager 24 auf der Welle 3 angeordnet, Die Welle 3 wird beispielsweise von einer Brennkraftmaschine angetrieben. Das Gehäuse umfaßt weiterhin den Deckel 5 sowie eine zwischen Deckel 5 und Gehäuse 4 eingespannte Trennwand 6. Zwischen der Trennwand ο und dem Gehäuse 4 sind Scherspalte 9 und 10 gegenüber einem Läufer 2 vorgesehen, welcher drehfest auf der Welle 3 angeordnet ist, In der Trennwand 6 ist im Bereich des äußeren Umfanges des Läufers 2 eine nicht dargestellte Pumpeinrichtung vorgesehen,

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welche bei Relativdrehzahl zwischen dem Läufer 2 und dem Gehäuse 4 Scherflüssigkeit von den Arbeitsspalten 9 und IO in den Vorratsraum 8 pumpt, der vom Deckel 5 und von der Trennwand 6 gebildet wird. Auf der Außenseite des Deckels 5 ist in einem Halter ein längliches Bimetall 14 derart befestigt, daß es etwa in seinem mittleren Bereich auf einen Zylinderstift 13 einwirken kann, der in einer Bohrung 17 axial verschiebbar gelagert ist, Dabei verläuft diese Bohrung 17 etwa parallel zur Drehachse 25 der Lüfterkupplung 1. Der Zylinderstift 13 wirkt innerhalb des Vorratsraumes 8 auf einen Ventilhebel 11 ein, der eine Ventilöffnung 12 in der Trennwand 6 verschließen kann.

Die prinzipielle Wirkungsweise der Lüfterkupplung ist nun folgende;

Durch die Anordnung der Lüfterkupplung direkt hinter dem Kühler der flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine wird diese und somit auch das Bimetall 14 durch die Kühlluft beaufschlagt. Bei Temperaturen bis zur normalen Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine nimmt das Bimetall 14 etwa die in Fig, I gezeigte Stellung ein, Dabei wirkt es mit einer geringen Kraft über den Zylinderstift 13 auf den Yentilhebel 11, der durch Eigenspannung das Bestreben hat, von der Yentilöffnung 12 abzuheben, Bei geschlossener Ventilöffnung 12 entsprechend der Darstellung sind nun die Scherspalte 9 und 10 durch die Pumpeinrichtung leergepumpt, so daß sich die Scherflüssigkeit im Vorratsraum 8 befindet. Bei zunehmender Temperaturbeaufschlagung des Bimetalles 14 wölbt sich dieses in zunehmendem Maße derart, daß es von der Lüfterkupplung wegstrebt. Dadurch kann sich der Zylinderstift 13 zusammen mit dem Ventilhebel 11 ebenfalls in die gleiche Richtung bewegen, so daß die Ventilöffnung 12 mehr oder weniger freigegeben wird. Durch die freigegebene Ventilöffnung 12 kann die Scherflüssigkeit in die Scherspalte 9 und 10 eindringen, so daß zwischen dem Läufer 2 und dem Gehäuse 4 bzw, der Trennwand 6 ein entsprechendes Drehmoment zum Antrieb der Lüfterflügel übertragen wird.

Zur Abdichtung der Bohrung 17 im Deckel 5 zur Führung des Zylinderstiftes 13 wird eine Dichtung 18 bzw. 19 vorgeschlagen. Beide Dichtungsausführungen weisen eine zentrische öffnung 21 auf, mit welcher die entsprechende Dichtung auf dem Außenumfang des Zylin-

derstiftes 13 aufgesetzt ist, und zwar in dessen aus dem Deckel 5 herausragenden Bereich. Damit sind die Dichtungen 18 und 19 zwischen dem Bimetall 14 und dem Deckel 5 angeordnet, wobei der Dekkel 5 in diesem Bereich eine Dichtfläche 16 aufweist, die senkrecht zur Bohrung 17 verläuft. Jede der beiden Dichtungen 18 und weist, an den Grundkörper 20 anschließend, ein hohlkegelförmiges Dichtteil 22 auf, das sich, vom Grundkörper 20 ausgehend und von diesem wegweisend, erweitert. Der Winkel für diesen Hohlkegel beträgt vorzugsweise etwa 120°, Dieser hohlkegelförmige Dichtteil 22 wird in Richtung auf die Dichtfläche 16 auf dem Zylinderstift 13 montiert. Durch entsprechende Abstimmung des Bauraumes zwischen dem Bimetall 14 und der Dichtfläche 16 sowie der axialen Erstreckung der Dichtungen 18 bzw, 19 ist es nun möglich, die beiden anschließend beschriebenen Bewegungsabläufe zwischen Dichtung einerseits und Zylinderstift 13 bzw. Dichtfläche 1β andererseits festzulegen;

1, Der axiale Platz für die Dichtung ist so ausgelegt, daß im gesamten Regelbereich der Zumeßeinrichtung, d. h., von der Stellung des Ventilhebels 11 bei geschlossener Ventilöffnung bis zur Stellung entsprechend der maximalen Öffnung entsprechend der voll zugeschalteten Lufterkupplung, liegt die Dichtlippe des hohlkegelförmigen Dichtteiles 22 infolge ihrer Eigenelastizität auf der Dichtfläche 16 des Deckels 5 auf. Innerhalb dieses Regelbereiches wird der Kegelwinkel von Ursprung' lieh 120 mehr oder weniger vergrößert, wobei lediglich die elastische Verformungskraft des Dichtbereiches der Dichtungen 18 und 19 vom Bimetall 14 zusätzlich übernommen werden muß. Da diese Kraft sehr gering ist und praktisch unter Ausschluß von Reibung aufgenommen wird, weist das Regelverhalten einer derart ausgerüsteten Visco-Lüfterkupplung eine äußerst geringe Hysteresis auf. Innerhalb des Regelbereiches ist somit keinerlei Axialverschiebung zwischen dem Zylinderstift 13 und dem ^prundkörper 20 der Dichtungen 18 bzw, 19 nötig. Bei stark absinkender Temperatur und bei längst geschlossener Ventilöffnung 12 wird die Dichtung 18 bzw, 19 elastisch zusammengedrückt, wobei der Kegelwinkel des Dichtteiles 22 l80° nicht übersteigt, Bei daran anschließender Temperaturerhöhung wird sich der Grundkörper 20 wieder entsprechend ausdehnen und automatisch seine vorgegebene Stellung gegenüber dem Zylinder-

stift 13 für den nächsten Regelvorgang einnehmen. Da nun die Bohrung 17 für den Zylinderstift 13 von ihrer Dichtfunktion befreit ist, kann sie mit entsprechend großem Spiel ausgeführt werden, so daß der Zylinderstift 13 seiner Axialverschiebung praktisch keine Reibkraft entgegensetzt, Gleichzeitig ist es möglich, bei zugeschalteter Lüfterkupplung deren Innenraum über die Bohrung 17 am Dichtteil 22 vorbei zu entlüften, da dieses ja im Regelbereich nur mit ganz geringer axialer Vorspannung an der Dichtfläche 16 aufliegt, Beim Abkühlen der Lüfterkupplung wird die Dichtung 18 bzw, 19 wieder mit größerer Kraft an die Dichtfläche 16 angedrückt, so daß keine Luft von außen und somit auch kein Schmutz angesaugt werden kann,

2, Es ist jedoch auch möglich, die Dichtung innerhalb ihres axialen Einbauraumes so mit diesem abzustimmen, daß bei maximaler öffnung des Ventilhebels 11 entsprechend der voll zugeschalteten Lüfterkupplung der hohlkegelförmige Dichtteil 22 gerade von der Dichtfläche 16 abhebt. Damit ist ein vollkommener und automatischer Druckausgleich zwischen dem Innenraum der Lufterkupplung und der Atmosphäre sichergestellt. Eine Gefahr für die Verschmutzung der Dichtfläche und der Bohrung 17 ist dadurch, nicht gegeben, da die Verschiebebewegungen des Zylinderstiftes 13 durch das Bimetall 14 in diesem Bereich wenige Zehntelmillimeter betragen. Die Abstimmung kann in diesem Falle sogar so erfolgen, daß vom Beginn der öffnung der Ventilöffnung 12 ab das Dichtteil 22 von der Dichtfläche 16 abhebt, so daß der Regelbereich völlig frei von jeglicher Belastung durch die Dichtungen 18 und 19 und somit völlig ohne Hysteresis ist, Dadurch kann eine ganz exakte Temperaturregelung innerhalb eines sehr geringen Temperaturbereiches erzielt werden,

Der Unterschied zwischen den beiden Dichtungen 18 und 19 ist darin zu sehen, daß der Grundkörper 20 bei der Dichtung 19 etwa den gleichen Außendurchmesser wie das Dichtteil 22 aufweist, während bei der Dichtung 18 der Grundkörper 20 einen kleineren Durchmesser aufweist, der direkt in das hohlkegelförmige Dichtteil 22 übergeht. Für beide Dichtungen 18 und 19 gilt, daß sie innerhalb des Regelbereiches der Lüfterkupplung mit ihrem Grundkörper 20 fest auf dem Außenumfang des Zylinderstiftes 13 sitzen und ledig-

lieh eine axial elastische Verformung des Dichtteiles 22 erfahren. Durch den relativ großen Öffnungswinkel des Kegels von etwa 120° in unbelastetem Zustand ergibt sich dabei einmal eine sehr geringe axiale, elastische Verfornungskraft und zum anderen eine verschwindend kleine Reibkraft auf der Dichtfläche 16 in radialer Richtung. Durch eine derartige Dichtung ist es möglich;, die Passung zwischen der Bohrung 17 und dem Zylinderstift 13 so zu wählen, daß dieser extrem leicht verschiebbar ist. Gleichzeitig kann durch diese Öffnung die Entlüftung des Innenraumes der Luft er«- kupplung erfolgen, wodurch die Abdichtung des Lagers 24 im heißen Zustand der Lüfterkupplung nicht belastet wird.

23.11.1984
FRP-2 Ho/whm-

-16 ' - Leerseite -

Claims

3A4A928

PICHTEL & SACHS AG - SCH W EI N PURT

ANR 1 001 485 Reg.-Nr. 12 355

PATENT- UND GEBRAUCHSMUSTERHILFSANMELDUNG Visco-Lüfterkupplung rait Druckausgleich

Patentansprüche

1, Visco-Lüfterkupplung, bestehend im wesentlichen aus einem angetriebenen Läufer, der mit einem Gehäuse Scherspalte bildet, einem Gehäuse, das mit Lüfterflügeln versehen ist, einem Arbeitsraum, einem Vorratsraum, Scherflüssigkeit, die vom Arbeitsraum in den Vorratsraum gepumpt wird, einer temperaturabhängig steuerbaren Zündeinrichtung für den übertritt von Scherflüssigkeit aus dem Vorratsraum in den Arbeitsraum, einem Bimetallelement auf der Frontseite der Lüfterkupplung, welches über einen etwa axial verschiebbaren Zylinderstift auf die Zumeßeinrichtung einwirkt, dadurch gekennzeichnet , daß auf dem aus dem Gehäuse (5) herausragenden Teil des Zylinderstiftes (13) eine Dichtung (18, 19) aus elastischem Material axial verschiebbar aufgesetzt ist, die im wesentlichen aus einem Grundkörper (20) sowie einem in Achsrichtung abstehenden, hohlkegelförmigen Dichtteil (22) besteht, der mit seinem größeren Durchmesser zumindest im Arbeitsbereich des Bimetalles (14) außerhalb des Regelbereiches der Zündeinrichtung (11, 12) unter axialer Vorspannung auf einer ebenen Dichtfläche (16) des Gehäuses (5), die senkrecht zur Verschiebebewegung des Zylinderstiftes (13) verläuft, aufliegt,

2. Visco-Lüfterkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (20) der Dichtung (18, 19) innerhalb der Bewegung des Zylinderstiftes (13) entsprechend dem Regelbereich der Zündeinrichtung (11, 12) mit diesem zusammen die Verschiebebewegung ausführt,

3. Visco-Lüfterkupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hohlkegelförmige Dichtteil (22) über den gesamten Arbeitsbereich des Bimetalles (14) auf der ebenen Dichtfläche (16) des Gehäuses (5) aufliegt.

4. Visco-Lüfterkupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hohlkegelförmige Dichtteil (22) vorzugsweise im Endbereich des Regelbereiches der Zündeinrichtung (11, 12) entsprechend dem maximalen Zulauf von Scherflüssigkeit in den Arbeitsraum (9» 10) von der Dichtfläche (16) des Gehäuses (5) abhebt,

5. Visco-Lüfterkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkegel (22) vorzugsweise einen Winkel von etwa 120 aufweist.

23.11,1984
PRP-2 Ho/whm-