DE3838638A1 - Temperaturgesteuerte ventilatorfluessigkeitskupplung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine temperaturgesteuerte Ventilatorflüssigkeitskupplung, die die Rotation eines Ventilators zum Kühlen eines Automotors steuert, um eine ausreichende Kühlluftmenge zum Motor stets in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen zuzuführen und darüberhinaus eine Ventilatorflüssigkeitskupplung gemäß der japanischen Patentanmeldung Nr. 7846/1984 zu verbessern.

Eine Ventilatorflüssigkeitskupplung dieses Typs ist in Fig. 9 dargestellt, in der ein geschlossenes Gehäuse durch einen Deckel 23′ und ein Gehäuseteil 23′′ ausgebildet ist. Das Innere dieses Gehäuses ist in eine Ölsammelkammer 25 und eine Drehmomentübertragungskammer 26 durch eine Trennscheibe 24, die mit einer Bohrung 24′ zur Steuerung des Ölausflusses versehen ist, unterteilt. Ein Umlaufkanal 27, der mit dem Betriebsabschnitt in Verbindung steht, erstreckt sich von der Drehmomentübertragungskammer 26 in die Ölsammelkammer 25. Ein Abstreifer 28 ist im Durchgang 27 ausgebildet, der eine Eintrittsöffnung 27′ und eine Austrittsöffnung 27′′ aufweist. Eine im wesentlichen halbkreisförmige Nut 29 ist mit dem Durchgang 27 in Verbindung, der durch Vorhandensein einer Trennwand auf der Innenfläche der Ölsammelkammer 25 gebildet wird. Die Austrittsöffnung 27′′ ist an dem vorderen Öffnungsende der Nut 29 angeordnet, um zumindest eine der Eintritts- und Austrittsöffnungen 27′, 27′′ oberhalb des Füllstandes des in der Ölsammelkammer 25 befindlichen Öls zu platzieren, wenn der Motor stillsteht.

In der herkömmlichen Ventilatorflüssigkeitskupplung ist der Durchgang 27 in das Öl, das in der Ölsammelkammer 25 gehalten wird, eingetaucht, wenn der Motor stillsteht oder sich im Leerlauf befindet. Das Öl wird daran gehindert, von selbst von der Ölsammelkammer durch den Durchgang 27 in die Drehmomentübertragungskammer 26 zurückzufließen. Dadurch wird vermieden, daß sich das Öl in der Drehmomentübertragungskammer sammelt. Unmittelbar nachdem der Motor wieder angelassen wird, wird ein rapides Ansteigen der Ventilatordrehzahl vermieden. Dies hält den Motor vom Erzeugen außerordentlich lauter Geräusche ab.

Auch bei kühlem Wetter wird das Warmlaufen des Motors wirksam durchgeführt. Wenn der Motor eine hohe Temperatur hat, öffnet ein Ventilglied die Ausflußregulierbohrung 24′, die an der Trennscheibe 24 ausgebildet ist. Wenn der Motor zum Stillstand gebracht wird, während diese Bohrung 24′ in das Öl in der Ölsammelkammer 25 eingetaucht ist, fließt unter dieser Bedingung das Öl von selbst aus der Ölsammelkammer durch die Bohrung 24′, so daß eine große Ölmenge in der Drehmomentübertragungskammer 26 gesammelt wird. Folglich erhöht sich, nach dem der Motor wieder angelassen wurde, die Drehzahl des angetriebenen Ventilators für eine vorgegebene Zeit, wie dies durch die strichlierte Kennlinie c in Fig. 10 angezeigt ist. Diese Erscheinung wird als Nachschleppen bezeichnet.

Wenn der Motor, wie vorher beschrieben, wieder angelassen wird, wenn das Ventilglied die Ausflußregulierbohrung 24′ noch öffnet, dann wird die Ölzufuhr in die Drehmomentübertragungskammer 26 durch die Bohrung 24′ fortgeführt. Infolgedessen wird der angetriebene Ventilator zu einer hohen Drehzahl, wie durch die Kennlinie c′ dargestellt, veranlasst. Wenn der Motor wieder angelassen wird, wenn das Ventilglied die Bohrung 24′ schließt, wird die schnelle Rotation, wie durch die Kennlinie c′′ angezeigt ist, beibehalten, bis Öl aus der Drehmomentübertragungskammer über den Abstreifer fließt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine temperaturgesteuerte Ventilatorflüssigkeitskupplung mit einem angetriebenen Ventilator zu schaffen, der, wenn der zugehörige Motor nach dem Betrieb bei hoher Temperatur zu einem Anhalten übergeht, das vorerwähnte Nachschleppen nur für eine sehr kurze Zeit, unmittelbar nachdem der Motor wieder angelassen wird, zeigt.

Die Erfindung offenbart eine temperaturgesteuerte Ventilatorflüssigkeitskupplung, die eine rotierende Welle; eine starr am vorderen Ende der Welle befestigte Antriebsscheibe; ein geschlossenes Gehäuse, das an der Welle über ein Lager gehalten wird und aus einem Deckel und einem Gehäuseteil besteht; einen Kühlventilator, der am äußeren Umfang des Gehäuses befestigt ist; eine Trennscheibe, die das Innere des Gehäuses in eine Ölsammelkammer und eine Drehmomentübertragungskammer unterteilt, wobei die Antriebsscheibe innerhalb der Drehmomentübertragungskammer angeordnet ist; eine Ausflußregulierbohrung, die in der Trennscheibe zur Steuerung des Ölausflusses ausgebildet ist; einen Abstreifer, der an einem Teil der Innenfläche des Gehäuses ausgebildet ist, die gegenüber der Außenfläche der Antriebsscheibe liegt und an der das Öl während der Rotation der Antriebsscheibe gesammelt wird; einen Umlaufkanal, der sich von der Drehmomentübertragungskammer zur Ölsammelkammer erstreckt und mit dem Abstreifer in Verbindung steht; ein Ventilglied, das innerhalb des Deckels angeordnet ist und das, wenn die Umgebungstemperatur eine vorbestimmte Temperatur übersteigt, die Ausflußregulierbohrung in der Trennscheibe öffnet und die, wenn die Umgebungstemperatur niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist, die Bohrung verschließt; ein Temperaturfühlerelement, das an der Vorderfläche des Deckels befestigt ist und sich bei Temperaturänderungen verformt, wobei das Ventilglied in Abhängigkeit von der Verformung des Temperaturfühlerelements bewegt wird; und einen Spalt, der zwischen dem äußeren Abschnitt der Antriebsscheibe und dem gegenüberliegenden äußeren Abschnitt des Gehäuses zur Drehmomentübertragung ausgebildet ist, aufweist. Die wirksame Kontaktfläche des Öls wird in dem Spalt zum Steuern des Drehmoments, das von der rotierenden Welle zum angetriebenen Gehäuse übertragen wird, vergrößert oder vermindert. Die Ventilatorflüssigkeitskupplung ist dadurch gekennzeichnet, daß diese weiterhin eine Leerlaufölsammelkammer, die innerhalb der Antriebsscheibe ausgebildet ist, zumindest eine kleine Bohrung, die mit der Drehmomentübertragungskammer in Verbindung steht, und ein Verbindungsmittel, das in der Antriebsscheibe angeordnet ist und die Leerlaufölsammelkammer nur dann mit der Drehmomentsübertragungskammer in Verbindung bringt, wenn der Motor im Stillstand ist, aufweist.

Die kleine Bohrung ist in der Außenwand der Leerlaufölsammelkammer ausgebildet und der Durchmesser dieser Bohrung ist so festgelegt, das die Fließrate des Ölausflusses durch die Bohrung geringer ist, als die Fließrate des Ölausflusses vom Abstreifer. Die zumindest kleine Bohrung kann auch in größerer Anzahl vorhanden und in der Nähe der äußersten Abschnitte der Seitenwände der Antriebsscheibe ausgebildet sein. Das Verbindungsmittel besteht aus einer kreisrunden Bohrung, die in der Mitte der Drehmomentübertragungswand der Antriebsscheibe angeordnet ist, die sich auf der Seite der Trennscheibe befindet. Wahlweise besteht das Verbindungsmittel aus einer Mehrzahl von Bohrungen, die in einem Kreisumfang der Achse zumindest einer der Drehmomentübertragungswände der Antriebsscheibe ausgebildet sind, die sich auf der entsprechenden Seite der Trennscheibe und der entsprechenden Seite des Gehäuseteils befinden.

In dieser temperaturgesteuerten Ventilatorflüssigkeitskupplung fließt, wenn der Motor im Stillstand ist, Öl von der Drehmomentübertragungskammer in die Leerlaufölsammelkammer und wird dort durch die kreisrunde Bohrung, die in der Antriebsscheibe als Verbindungsmittel ausgebildet ist, und durch die Verbindung der Leerlaufölsammelkammer mit der kleinen Bohrung gehalten, die mit der Drehmomentübertragungskammer verbunden ist. Dadurch wird nur eine sehr kleine Ölmenge in der Drehmomentübertragungskammer behalten. Aus diesem Grund zeigt der angetriebene Ventilator nur für eine sehr kurze Zeit ein Nachschleppen unmittelbar nach dem der Motor wieder angelassen wird.

Folglich wird, nachdem der Motor bei hohen Temperaturen läuft, dieser unter der Bedingung angehalten, daß das Ventilglied die Ölflußregulierbohrung öffnet, wodurch dann die schnelle Erhöhung der Drehzahl des Ventilators verändert wird, wenn der Motor jeweils bei einer niedrigen oder hohen Temperatur wieder angelassen wird. Darum wird der Ventilator vom Erzeugen außerordentlich lauter Geräusche abgehalten. Weiterhin wird bei niedrigen Temperaturen das Warmlaufen beschleunigt.

Weitere Ausbildungen und Merkmale der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung ausgeführt.

Die beigefügten Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 einen senkrechten Querschnitt einer erfindungsgemäßen temperaturempfindlichen Ventilatorflüssigkeitskupplung,;

Fig. 2 einen Teilschnitt einer vergrößerten Ansicht gemäß Fig. 1 zur Verdeutlichung der Art und Weise, in der das Öl gesammelt wird, wenn der Motor bei einer niedrigen Temperatur abgeschaltet wird,;

Fig. 3 eine Ansicht gemäß Fig. 2 zur Verdeutlichung der Art und Weise, in der das Öl gesammelt wird, wenn der Ventilator läuft oder gestartet wird, um sich zu drehen,;

Fig. 4 eine Ansicht gemäß Fig. 2, aber die die Art und Weise zeigt, in der das Öl gesammelt wird, wenn der Motor nach dem Laufen bei hohen Temperaturen abgeschaltet wird,;

Fig. 5 eine Ansicht gemäß Fig. 4, aber die die Art und Weise zeigt, in der das Öl gesammelt wird, wenn der Ventilator gestartet wird, nachdem die in Fig. 4 gezeigte Bedingung erreicht ist;

Fig. 6 eine Ansicht gemäß Fig. 5, aber die jedoch die Art und Weise zeigt, in der Öl gesammelt wird, wenn der Ventilator sich für eine Zeit gedreht hatte, nachdem die in Fig. 5 gezeigte Bedingung erreicht ist;

Fig. 7 einen Querschnitt gemäß Fig. 1, der jedoch eine andere erfindungsgemäße Ventilatorflüssigkeitskupplung zeigt;

Fig. 8 eine Voderansicht entlang der Linie A-A von Fig. 7, die eine Wandfläche einer Leerlaufölsammelkammer zeigt, die in der Antriebsscheibe ausgebildet ist;

Fig. 9 einen senkrechten Querschnitt einer herkömmlichen Ventilatorflüssigkeitskupplung; und

Fig. 10 eine Graphik, in der die Drehzahlen der Ventilatoren im Verhältnis zur Zeit dargestellt sind zum Vergleichen des Betriebsverhaltens der neuen Ventilatorflüssigkeitskupplungen gemäß den Fig. 1-8 mit dem Betriebsverhalten der herkömmlichen Ventilatorflüssigkeitskupplungen gemäß Fig. 9.

Die Fig. 1-6 zeigen eine erfindungsgemäße Ventilatorflüssigkeitskupplung. Die Fig. 7 und 8 hingegen zeigen eine andere erfindungsgemäße Ausführung der Ventilatorflüssigkeitskupplung. Bezugnehmend auf die Fig. 1-8 ist eine Antriebsscheibe 7 starr am vorderen Ende einer rotierenden Welle 1 befestigt, die eine angeflanschte Wandung 1′ an ihrem rückwertigen Ende aufweist. Die angeflanschte Wandung 1′ ist an einer dazu korresponierenden Basis befestigt. Die Welle 1 trägt ein geschlossenes Gehäuse, das aus einem Gehäuseteil 2 und einem Deckel 3 besteht, über ein Lager B. Ein Kühlventilator F, ist an dem Außenumfang des Gehäuses befestigt. Das Innere des Gehäuses ist mittels einer Trennscheibe 4 in eine Ölsammelkammer 6 und einer Drehmomentübertragungskammer 4 unterteilt. Die Antriebsscheibe 7 ist in der Drehmomentübertragungskammer 4 angeordnet. Die Trennscheibe 5 ist mit einer Ausflußregulierbohrung 5′ zum Regulieren der Fließrate des Öls versehen, das von der Ölsammelkammer 6 in die Drehmomentübertragungskammer 4 fließt. Ein sehr enger Spalt ist in der Drehmomentübertragungskammer 4 zwischen der Antriebsscheibe 7 und der gegenüberliegenden Wandfläche des geschlossenen Gehäuses enthalten, die die Trennscheibe 5 zur Übertragung des Drehmomentes aufweist. Die Ausflußregulierbohrung 5′ wird durch ein Ventilglied 8 geöffnet und verschlossen, dessen eines Ende mit der Wandfläche der Trennscheibe 5 vernietet ist, die sich auf der Seite der Ölsammelkammer 6 befindet, wobei dessen anderes Ende an der Ausflußregulierbohrung 5′ anliegt.

Eine Metallbefestigung 11 ist stabil an der Vorderfläche des Deckels 3 befestigt. Ein Temperaturfühlerelement 10 besteht aus einem Bimetallstreifen, dessen beide Enden an der Metallbefestigung 11 verankert sind. Wenn sich die Umgebungstemperatur ändert, verformt sich das Temperaturfühlerelement 10. Das Ventilglied 8 ist mit dem Temperaturfühlerelement 10 über einen Stab 9 verbunden, der das Temperaturfühlerelement 10 berührt.

Ein Abstreifer 12 ist an einem Teil der Innenfläche des geschlossenen Gehäuses angeordnet, die dem äußeren Umfang der Antriebsscheibe 7 gegenüberliegt. Wenn der Ventilator F gedreht wird, wird Öl an dieser Innenfläche des Gehäuses 7 gesammelt. Ein Umlaufkanal 13, der sich von der Drehmomentübertragungskammer 4 zur Ölsammelkammer 6 erstreckt, ist zum Ölabpumpen vorgesehen. Der Umlaufkanal 13 ist mit einer Einspritzöffnung 13′ nahe des Abstreifers 12 verbunden. Die Eintrittsöffnung 13′ ist auf der Zuströmseite des Abstreifers 12 in Drehrichtung angeordnet.

Gemäß Fig. 1 ist eine kreisrunde Bohrung 7′ in der Mitte der Drehmomentübertragungswand der Antriebsscheibe 7 vorgesehen, die sich an der Seite der Trennscheibe 5 befindet.

In der Ventilatorflüssigkeitskupplung gemäß den Fig. 7 und 8 sind eine Anzahl Bohrungen 7′ in einer Kreislinie rund um die Achse zumindest einer der Drehmomentübertragungswände der Antriebsscheibe 7 vorgesehen, die sich an der entsprechenden Seite der Trennscheibe 5 und an der entsprechenden Seite des Gehäuseteils 2 befinden.

Lediglich wenn sich der Ventilator in Ruhestellung befindet, bringen die Bohrung oder die Bohrungen 7′ eine Leerlaufölsammelkammer 14 mit der Drehmomentübertragungskammer 4 in Verbindung, damit das Öl umläuft. Die Leerlaufölsammelkammer 14 ist in der Antriebsscheibe 7 ausgebildet und deren Innenraum ist hohl. Zumindest eine kleine Bohrung 14′ befindet sich in der äußeren Wandung der Leerlaufölsammelkammer 14. Der Durchmesser der Bohrung 14′ ist derart gewählt, daß die Fließrate des Öls, das durch diese Bohrung 14′ fließt, geringer ist, als die Fließrate des Öls, das vom Abstreifer 12 abfließt. Kühlrippen 15 ragen nach außen und radial von der Außenseite des geschlossenen Gehauses.

Das Temperaturfühlerelement 10, das aus einem Bimetallstreifen besteht, kann eine Spiralform aufweisen. In diesem Fall verformt sich das Temperaturfühlerelement 10, so daß es spiralförmig verlaufend bewegt wird. Dann wird das Ventilglied 8 veranlaßt, nach rechts oder links zu gleiten und dabei die Ausflußregulierbohrung 5′ zu öffnen oder zu schließen.

Die Leerlaufölsammelkammer 14 ist im Inneren der Antriebsscheibe 7 ausgebildet. Die kleine Bohrung oder die Bohrungen 14′, die mit der Drehmomentübertragungskammer 4 verbunden sind, sind in der Außenwand der Leerlaufölsammelkammer 14 vorgesehen. Der Durchmesser der Bohrungen 14′ ist so gewählt, daß die Fließrate des Öls von der Leerlaufölsammelkammer 14 geringer ist, als die Fließrate des Öls vom Abstreifer 12. Die Antriebsscheibe 7 ist mit der Bohrung 7′ versehen, damit das Öl von selbst zwischen der Leerlaufölsammelkammer 14 und der Drehmomentübertragungskammer 4 nur umlaufen kann, wenn der Motor in Stillstand ist.

Wenn, nachdem der Motor bei hohen Temperaturen läuft, deshalb eine große Ölmenge in der Drehmomentübertragungskammer 4 gesammelt ist, der Motor angehalten wird, dann kann das Öl in die Leerlaufölsammelkammer 14 von der Drehmomentübertragungskammer 4 durch die Bohrung 7′ fließen. Dadurch wird nur wenig Öl in der Drehmomentübertragungskammer 4 behalten. Wenn dann der Motor wieder angelassen wird, wird das Öl allmählich in die Drehmomentübertragungskammer 4 durch die kleine Bohrung oder die Bohrungen 14′ infolge der Zentrifugalkraft, die durch die Rotation erzeugt wird, gezwängt. Zur gleichen Zeit drückt der Abstreifer 12 Öl einer größeren Fließrate durch den Umlaufkanal 13 in die Ölsammelkammer 6.

Nun werden die Einzelheiten gemäß Fig. 10 beschrieben. Wenn der Motor wieder angelassen wird, wenn das Ventilglied die Ausflußregulierbohrung 5′ schließt, dann fließt Öl durch die Bohrung 7′ in die Leerlaufölsammelkammer 14 und fließt dann allmählich aus der Ölsammelkammer 14 durch die kleine Bohrung oder Bohrungen 14′, jedoch verbleibt nahezu kein Öl in der Drehmomentübertragungskammer 4, weil mehr Öl vom Abstreifer 12 abgeflossen ist. Deshalb tritt ein Nachschleppen nur für eine sehr kurze Zeit ein, wie durch die Kennlinie a dargestellt ist.

Wenn der Motor wieder angelassen wird, während die Ausflußregulierbohrung 5′ durch das Ventilglied 8 geöffnet ist, ist die maximale Drehzahl des Ventilators beträchtlich niedriger, als herkömmlich, weil eine geringere Menge Öl in der Drehmomentübertragungskammer 4 verbleibt, als bisher. Das Öl ist in der Drehmomentübertragungskammer 4 durch die Bohrung 7′ geflossen und wurde in der Leerlaufölsammelkammer 14 während des Stillstands des Motors behalten. Nachdem der Motor wieder angelassen wird, wird das Öl in der Drehmomentübertragungskammer 4 in die Ölsammelkammer 6 über den Abstreifer 12 geleitet, jedoch fließt es entgegen in die Drehmomentübertragungskammer 4, wenn die Ausflußregulierbohrung 5′ geöffnet ist. Das Öl, das allmählich durch die kleine Bohrung oder die Bohrungen 14′ ausfließt, summiert sich zu dem Öl, das in die Drehmomentübertragungskammer 4 fließt. Infolgedessen vermindert sich die Drehzahl allmählich, wie durch die Kennlinie b gezeigt ist.

Claims (5)

1. Temperaturgesteuerte Ventilatorflüssigkeitskupplung, die aufweist: ein geschlossenes Gehäuse, das angetrieben wird und aus einem Deckel und einem Gehäuseteil besteht; Kühlventilatorbauteile, die am äußeren Umfang des Gehäuses befestigt sind; eine Trennscheibe, die das Innere des Gehäuses in eine Ölsammelkammer und eine Drehmomentübertragungskammer unterteilt; eine Ausflußregulierbohrung, die in der Trennscheibe zur Steuerung des Ölausflusses gebildet ist; eine rotierende Welle, die im Inneren der Drehmomentübertragungskammer befestigt ist und das Gehäuse über ein Lager aufnimmt; eine starr am vorderen Ende der rotierenden Welle befestigte Antriebsscheibe; einen Abstreifer, der an einem Teil der Innenfläche des Gehäuses ausgebildet ist, die gegenüber der Außenfläche der Antriebsscheibe liegt und an der Öl während der Rotation der rotierenden Welle gesammelt wird; einen Umlaufkanal, der bis nahe an den Abstreifer heranreicht und der sich von der Drehmomentübertragungskammer zur Ölsammelkammer erstreckt; ein Temperaturfühlerelement, das an der Vorderfläche des Deckels befestigt ist und das sich verformt, wenn sich die Umgebungstemperatur ändert; ein Ventilglied, das die Ausflußregulierbohrung in der Trennscheibe in Abhängigkeit von der Deformierung des Temperaturfühlerelements öffnet oder verschließt; und einen Spalt, der zwischen dem äußeren Abschnitt der Antriebsscheibe und dem gegenüberliegenden äußeren Abschnitt des Gehäuses zur Drehmomentübertragung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leerlaufölsammelkammer (14) im Inneren der Antriebsscheibe (7) ausgebildet ist; zumindest eine kleine Bohrung (14′) in der Außenwand der Leerlaufölsammelkammer (14) vorgesehen ist, die mit der Drehmomentübertragungskammer (4) in Verbindung steht, wobei der Durchmesser der kleinen Bohrung (14′) so festgelegt ist, daß die Fließrate des Ölausflusses durch diese kleine Bohrung (14′) geringer ist, als die Fließrate des Ölausflusses vom Abstreifer (12); ein Verbindungsmittel in der Antriebsscheibe (7) ausgebildet ist zum in Verbindung bringen der Leerlaufölsammelkammer (14) mit der Drehmomentübertragungskammer (4) nur wenn der Motor abgestellt wird, und daß die wirksame Kontaktfläche des Öls in dem Spalt vergrößert oder vermindert wird, um das Drehmoment, das von der rotierenden Antriebswelle (1) auf das angetriebene Gehäuse (2, 3) übertragen wird, zu steuern.

2. Ventilatorflüssigkeitskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl kleiner Bohrungen (14′) in der Außenwand der Antriebsscheibe (7) angeordnet sind.

3. Ventilatorflüssigkeitskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kleine Bohrung oder Bohrungen (14′) in der Nähe der äußersten Abschnitte der Seitenwände der Antriebsscheiben (7) angeordnet sind.

4. Ventilatorflüssigkeitskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsmittel aus einer kreisrunden Bohrung (7′) besteht, die in der Mitte der Drehmomentübertragungswand der Antriebsscheibe (7) angeordnet ist, die sich auf der Seite der Trennscheibe (5) befindet.

5. Ventilatorflüssigkeitskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsmittel aus einer Mehrzahl von Bohrungen (14′) besteht, die in einer Kreislinie rund um die Achse zumindest der Drehmomentübertragungswände der Antriebsscheibe (7) angeordnet sind und sich auf der entsprechenden Seite der Trennscheibe (5) und auf der entsprechenden Seite des Gehäuseteils (2) befinden.