DE4335342B4

DE4335342B4 - Flüssigkeitsreibungskupplung mit Kühlung durch ein flüssiges Kühlmittel

Info

Publication number: DE4335342B4
Application number: DE19934335342
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. Martin
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1993-10-16
Filing date: 1993-10-16
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2013-10-17
Also published as: DE4335342A1

Abstract

Flüssigkeitsreibungskupplung mit Kühlung durch ein flüssiges Kühlmittel für den Antrieb eines Lüfters zur Motorkühlung bei Kraftfahrzeugen, bestehend aus Kupplungsgehäuse und Rotorscheibe mit Kupplungswelle, wobei die Flüssigkeitsreibungskupplung vom Motor angetrieben und kühlmittelseitig geregelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsgehäuse (1; 26) in einem stationären, separaten Kühlgehäuse (10; 23) drehbar gelagert und von dem flüssigen Kühlmittel umströmt ist, welches durch das Kühlgehäuse (10; 23) strömt, und daß der Antrieb (8, 9) und der Abtrieb (3) der Flüssigkeitsreibungskupplung (1, 2; 2, 26) aus dem Kühlgehäuse (10; 23) herausgeführt sind.

Description

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

Derartige Flüssigkeitsreibungskupplungen wurden beispielsweise durch die DE 34 45 664 C2 bekannt: Dabei handelt es sich um eine luftgekühlte und wasserseitig geregelte Flüssigkeitsreibungskupplung. Der Ventilhebel für die Ölzirkulation in der Flüssigkeitsreibungskupplung wird dabei über einen Stößel, der von einem nicht dargestellten Dehnstoffelement beaufschlagt wird, welches sich im Wasserpumpengehäuse befindet, gesteuert. Diese wasserseitige Regelung hat gegenüber der luftseitigen Regelung mit außen angeordnetem Bimetall den Vorteil, daß sie die eigentliche Regelgröße, nämlich die Kühlmitteltemperatur, direkt erfaßt, während bei der luftseitigen Regelung die Kühlmitteltemperatur nur mittelbar erfaßt wird. Da diese Flüssigkeitsreibungskupplungen unter bestimmten Bedingungen sehr heiß werden, benötigen sie eine kontrollierte Kühlung, wobei die übliche Luftkühlung zwar einfach, aber nicht immer ausreichend ist.

Man hat daher auch schon eine Wasserkühlung für die Flüssigkeitsreibungskupplung vorgeschlagen, und zwar in der DE 37 28 330 C2 . Bei dieser gattungsgemäßen gekühlten Flüssigkeitsreibungskupplung ist die Rotorscheibe als Hohlscheibe ausgebildet, die vom Kühlmittel durchströmt wird. Diese Lösung beinhaltet gewisse Probleme bei der Abdichtung der Hohlscheibe gegenüber dem Arbeitsraum und der Zuführung des Kühlmittels zu der Hohlscheibe. Darüber hinaus ist auch die Zirkulation des Kühlmittels in der Hohlscheibe nicht strömungsgünstig – daraus ergeben sich Überhitzungsprobleme, die zur Dampfblasenbildung führen können.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Flüssigkeitsreibungskupplung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß sie bei einer möglichst genauen und schnellen Regelung hinsichtlich der Kühlmitteltemperatur optimal gekühlt ist.

Diese. Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Flüssigkeitsreibungskupplung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die gesamte Flüssigkeitsreibungskupplung wird in ein stationäres Kühlgehäuse eingesetzt, welches vom Kühlmittel des Motorkühlkreislaufes durchströmt wird. Man erreicht dadurch den verblüffenden Vorteil und Synergieeffekt, daß das Kühlmittel des Motors einerseits für die Steuerung der Flüssigkeitsreibungskupplung, d.h. für die Lüfterdrehzahl, und andererseits für die Kühlung der Flüssigkeitsreibungskupplung herangezogen wird. Durch eine konstruktive Maßnahme, nämlich das stationäre Kühlgehäuse, werden also zwei Funktionen in vorteilhafter Weise erfüllt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, wobei eine konstruktive Variante für den An- und Abtrieb in Anspruch 3 und 4 angegeben ist: Der über eine Riemenscheibe erfolgende Antrieb wird über eine Hohlnabe auf das Kupplungsgehäuse übertragen, welches im stationären Kühlgehäuse rotiert, während der Abtrieb als Welle in der Hohlnabe nach außen geführt ist und den Lüfter antreibt. Vorteilhaft bei dieser Hohlnabenlagerung ist, daß die beiden Lager nicht auf derselben Welle angeordnet sind, weil damit jeweils eine unabhängige Abdichtung des Kühlgehäuses und der Kupplung möglich ist (Abdichtung von Kühlmittel und Abdichtung von Silikonöl). Das Kühlgehäuse kann dabei an geeigneter Stelle am Motorblock oder auch karosserieseitig befestigt werden. Das Dehnstoffelement befindet sich direkt im Strömungsbereich des Kühlmittels und erfaßt somit exakt die Kühlmitteltemperatur, wodurch eine proportionale Regelung der Lüfterdrehzahl erreicht wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Variante können An- und Abtrieb auch vertauscht werden, d.h. der Antrieb erfolgt über die Kupplungswelle und Antriebsscheibe, während über das Kupplungsgehäuse nach außen abgetrieben wird – dabei können An- und Abtrieb auch auf entgegengesetzten Seiten aus dem Kühlgehäuse herausgeführt werden, so daß dieses zwischen Lüfter und Antrieb (Riemenscheibe) angeordnet und karosserieseitig, z.B. an der Kühlerzarge, befestigt ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 7 ist mit dem Kupplungsgehäuse der Flüssigkeitsreibungskupplung ein Wasserpumpenrad verbunden und das Kühlgehäuse zusätzlich als Wasserpumpengehäuse ausgebildet. Somit sind sowohl die Kupplung als auch das Wasserpumpenrad in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, so daß dieses einerseits als Kühlgehäuse für die Flüssigkeitsreibungskupplung und andererseits als Wasserpumpengehäuse für den Impeller des Wasserpumpenrades fungiert. Diese Lösung hat den Vorteil, daß beide Gehäuse zu einem zusammengefaßt werden, wodurch entsprechende Anschlüsse für das eine Gehäuse eingespart werden können. Eine günstige Beaufschlagung des Dehnstoffelementes zur Regelung der Kupplung ist hierbei ebenfalls gewährleistet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 die Flüssigkeitsreibungskupplung im Kühlgehäuse und
2 die Flüssigkeitsreibungskupplung mit Wasserpumpenrad in einem gemeinsamen Gehäuse.
1 zeigt zunächst eine an sich bekannte Flüssigkeitsreibungskupplung mit einem Kupplungsgehäuse 1, in welchem sich drehbar angeordnet eine Rotorscheibe 2 befindet, welche auf einer Kupplungswelle als Abtrieb 3 befestigt ist, die an ihrem äußeren Ende einen Lüfter 4 trägt. Das Kupplungsgehäuse 1 weist eine Vorderseite 7 auf, die sich in einer Hohlnabe 8 fortsetzt, in welcher über ein Kugellager 5 die Kupplungswelle drehbar gelagert ist. Am äußeren stirnseitigen Ende der Hohlnabe 8 ist ein Riementrieb 9 mit einer Riemenscheibe befestigt, die von einem nicht dargestellten Riementrieb vom Motor eines Kraftfahrzeuges angetrieben wird. Das gesamte Kupplungsgehäuse 1 ist nun in einem stationären Kühlgehäuse 10 drehbar gelagert, und zwar über ein weiteres Kugellager 6, welches sich auf dem Außenumfang der Hohlnabe 8 befindet und auf seinem Außenumfang eine Nabe 11 trägt, die mit dem Kühlgehäuse 10 verbunden ist, welches fahrzeugseitig 14 am Motorblock (schematisch schraffiert dargestellt) befestigt ist. Das Kühlgehäuse 10 weist einen Eintrittsstutzen 12 und einen Austrittsstutzen 13 auf, über welche das Kühlgehäuse 10 an den Kühlmittelkreislauf des Kraftfahrzeuges angeschlossen ist. Das Kühlmittel wird in bekannter Weise durch eine nicht dargestellte Wasserpumpe umgewälzt, die somit das Kühlmittel auch durch dieses Kühlgehäuse 10 fördert, wodurch die in dem stationären Gehäuse rotierende Flüssigkeitsreibungskupplung 1, 2 allseitig umspült und somit gekühlt wird. Im Bereich des Kugellagers 6 ist daher eine nicht dargestellte Dichtung vorgesehen, um Austritt von Kühlmittel zu verhindern. Die Flüssigkeitsreibungskupplung ist wie an sich bekannt aufgebaut, d.h. sie weist einen Arbeitsraum 15 auf, in welchem die Rotorscheibe 2 umläuft. Durch eine Trennwand 21 ist ein Vorratsraum 16 abgeteilt, der mit dem Arbeitsraum 15 einerseits über eine Ventilöffnung 17 und andererseits über eine Rücklauföffnung 22 in Verbindung steht. An der Trennwand 21 ist ein Ventilhebel 18 befestigt, der die Ventilöffnung 17 kontrolliert und seinerseits über einen Schaltstift 19 von einem außerhalb der Kupplung im Strömungsbereich des Kühlmittels angeordneten Dehnstoffelement 20 betätigt wird. Somit erfolgt die Steuerung der Zirkulation des viskosen Mediums, welches sich in dem Arbeits- bzw. Vorratsraum 15, 16 der Kupplung befindet, in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels. Je nach Füllungsgrad des Arbeitsraumes 15 wird dann die Rotorscheibe 2 mitgenommen und damit der Lüfter 4 angetrieben.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt 2. Die Flüssigkeitsreibungskupplung weist die Rotorscheibe 2 mit Abtrieb 3 in Form der Kupplungswelle, den Lüfter 4, die Kugellager 5 und 6 sowie die Hohlnabe 8 mit Riementrieb 9 auf. An das Kupplungsgehäuse 26 ist koaxial ein Wasserpumpenrad 27 bzw. ein Impeller angesetzt, so daß Kupplungsgehäuse 26 und Impeller gemeinsam von der Riemenscheibe über die Hohlnabe 8 angetrieben werden. Das Kupplungsgehäuse 26 und das Wasserpumpenrad 27 sind dabei in einem gemeinsamen Kühl- und Wasserpumpengehäuse 23, 30 angeordnet, d.h. über das Kugellager 6 in der gehäuseseitigen Nabe 11 gelagert. Das Kühlmittel des Motorkühlkreislaufes tritt dabei axial über einen Eintrittsstutzen 24 in das Gehäuse ein und wird vom Wasserpumpenrad 27 zum Austrittsstutzen 25 gefördert, wobei auch das Kupplungsgehäuse 26 der Kupplung, quasi im Nebenstrom umspült wird. Die Front- bzw. Saugseite des Wasserpumpenrades 27 weist im mittleren achsnahen Bereich eine Öffnung auf, durch die ein Hohlraum 31 bzw. Zuströmkanal zu dem Dehnstoffelement 28 gebildet wird, so daß auch dieses. vom Kühlmittel umspült wird und somit dessen Temperatur erfassen kann. Dadurch wird die bereits für 1 beschriebene wasserseitige Regelung der Kupplung erreicht, und zwar auf die selbe. Weise, da die gleichen Teile innerhalb des Kupplungsgehäuses 26 vorgesehen sind. Das Kühlgehäuse 23 ist im Bereich des Impellers mit seiner Wandung an diesen angepaßt, so daß eine ausreichende Förderung von Kühlmittel gewährleistet ist. Der andere Bereich des Kühlgehäuses 23 ist dagegen an den Umriß des Kupplungsgehäuses 26 angepaßt, wobei ein hinreichender Spalt für die Umströmung mit Kühlmittel vorgesehen ist. Durch diese Integration von Kühlgehäuse und Wasserpumpengehäuse lassen sich je ein Eintritts- und ein Austrittsstutzen und die damit verbundenen Schlauchverbindungen einsparen. Das Kühlgehäuse 23 kann an geeigneter Stelle fahrzeugseitig 29, z.B. am Motorblock (schraffiert angedeutet) oder auch karosserieseitig befestigt werden.

Claims

Flüssigkeitsreibungskupplung mit Kühlung durch ein flüssiges Kühlmittel für den Antrieb eines Lüfters zur Motorkühlung bei Kraftfahrzeugen, bestehend aus Kupplungsgehäuse und Rotorscheibe mit Kupplungswelle, wobei die Flüssigkeitsreibungskupplung vom Motor angetrieben und kühlmittelseitig geregelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsgehäuse (1; 26) in einem stationären, separaten Kühlgehäuse (10; 23) drehbar gelagert und von dem flüssigen Kühlmittel umströmt ist, welches durch das Kühlgehäuse (10; 23) strömt, und daß der Antrieb (8, 9) und der Abtrieb (3) der Flüssigkeitsreibungskupplung (1, 2; 2, 26) aus dem Kühlgehäuse (10; 23) herausgeführt sind.
Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlgehäuse (10) fahrzeugseitig (14) befestigt und über einen Eintrittsstutzen (12) und einen Austrittsstutzen (13) an den Kühlmittelkreislauf des Motors angeschlossen ist.
Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (8, 9) der Flüssigkeitsreibungskupplung (1, 2; 2, 26) über das Kupplungsgehäuse (1; 26) erfolgt, welches mit einem Riementrieb (9) verbunden ist, und daß der Abtrieb (3) über die Kupplungswelle erfolgt, die den Lüfter (4) trägt.
Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsgehäuse (1; 26) über eine Hohlnabe (8) im Kühlgehäuse (10; 23) und die Kupplungswelle koaxial in der Hohlnabe (8) gelagert ist.
Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb über die Kupplungswelle und der Abtrieb über das Kupplungsgehäuse (1; 26) erfolgt.
Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsgehäuse (1; 26) einen Arbeitsraum (15) und einen Vorratsraum (16) aufweist, die durch eine Trennwand (21) mit einer Ventilöffnung (17) voneinander abgeteilt sind, wobei die Ventilöffnung (17) über einen Ventilhebel (18) kontrolliert wird, welcher von einem vom Kühlmittel umspülten Dehnstoffelement (20; 28) betätigt wird.
Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Kupplungsgehäuse (26) der Flüssigkeitsreibungskupplung (2, 26) ein Wasserpumpenrad (27) verbunden und das Kühlgehäuse (23) zusätzlich als Wasserpumpengehäuse (30) ausgebildet ist.
Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühl- und Wasserpumpengehäuse (23, 30) einen axial gerichteten Eintrittsstutzen (24) und einen radial gerichteten Austrittsstutzen (25) aufweist und fahrzeugseitig (29) befestigt ist.
Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserpumpenrad (27) im Bereich der Rotationsachse einen Hohlraum (31) aufweist, der als Zuströmkanal für das Dehnstoffelement (28) ausgebildet ist.