DE4038485A1

DE4038485A1 - Temperaturempfindliche fluessigkeitstyp-ventilatorkupplungsanordnung

Info

Publication number: DE4038485A1
Application number: DE4038485A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Inoue
Original assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 1989-12-01
Filing date: 1990-12-03
Publication date: 1991-06-27
Anticipated expiration: 2010-12-04
Also published as: US5090533A; GB2238852A; JPH0378141U; KR910012565A; KR940004913B1; DE4038485C2; GB9026155D0; GB2238852B

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung einer temperaturempfindlichen Flüssigkeitstyp- Ventilatorkupplungsanordung zum Fördern der Kühlluft zu einem Motor in einem Automobil durch automatisches Steuern einer Ausblas-Kühlluftmenge durch Erfassen der Veränderungen der äußeren Umgebungstemperatur, die zu den Fahrtbedingungen in Bezug auf die Umdrehungen eines Ventilators zum Kühlen des Motors korrespondieren.

Im Folgenden wird eine Anordnung einer herkömmlichen Ventilatorkupplungsanordnung dieses Typs beschrieben. Fig. 9 zeigt den prinzipiellen Abschnitt der Anordnung. Eine Durchflußregulierbohrung 25′, die in eine Trennscheibe 25 angeordnet ist, führt von einer Ölsammelkammer 26 zu einer Drehmomentübertragungskammer 24. Die Bohrung 25′ ist als geradlinige Bohrung ausgebildet. Die Durchflußregulierbohrung 25′ wird durch ein Ventilteil 28 geschlossen, wenn eine Außentemperatur einen vorgegebenen Wert übersteigt. Das Ventilteil 28 bewirkt in Kopplung mit Verformungen eines temperaturempfindlichen Bauteils, was gleichzeitig durch Veränderungen der Temperatur erfolgt. Dieses temperaturempfindliche Bauteil ist an einer Vorderfläche eines abgedichteten geschlossenen Behälters angeordnet. Zu diesem Zweck ist eine Vorderfläche des Ventilteils 28, das gegenüber der Durchflußregulierbohrung liegt, flach ausgebildet. Ein vorderes Ende des Ventilteils ist an der Trennscheibe 25 mit einem Niet befestigt.

Dennoch weist der zuvor beschriebene Stand der Technik folgende Probleme auf. Die flache Unterseite des Ventilteils 28 berührt unmittelbar die Fläche der Durchflußregulierbohrung 25′. Aufgrund dieser Eingriffsbedingung der Ebenen rechtwinklig zu deren vorgespannten Richtung werden häufig Behinderungen im Berührungsangriffszustand verursacht. Gerade wenn das Ventilteil 28 geringfügig von der Durchflußregulierbohrung 25′, die in der Trennscheibe 25 ausgebildet ist, abhebt, verändert sich eine Fläche des Öldurchlaufes in der Bohrung 25′, wie in Fig. 10(B) gezeigt, in großem Maße im Vergleich mit der Menge, wie sich das Ventilteil 28 davon abhebt. Dies führt zur Erzeugung einer großen Drehmomentübertragung infolge einer großen Verteilung des Öldurchflusses über die Bohrung 25′ in die Drehmomentübertragungskammer 24. Dies verursacht bei Drehung eine sehr hohe Vergrößerung der Umdrehungszahl des Ventilators. Die Leistung wurde durch hohe Drehzahlschwankungen gedämpft, wobei ein Leistungsverlust verursacht wurde. Der Geräuschpegel des Ventilators nimmt zu, wobei weiterhin eine Unterkühlungserscheinung entwickelt wurde.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Verbesserung der temperaturempfindlichen Flüssigkeitstyp-Ventilatorkupplungsanordnung zu schaffen, die die Eigenschaften der Anordnung weiter verbessert. Dabei wird eine Verbesserung wie folgt erreicht. Ein Leistungsverlust und eine Lärmerzeugung kann durch Erhöhung einer Durchlauffläche in einer Durchflußregulierbohrung auf eine unbedingt notwendige Menge minimiert werden, wenn eine leichte Verschiebung in einem Ventilteil infolge der Veränderungen in den Außentemperaturen gesehen wird. Unterkühlen kann ebenfalls verhindert werden. Eine Zentrifugalkraftwirkung auf das Ventilteil wird wirksamer erzeugt, um eine Anlagevorspannung zu erhöhen. Eine Durchflußmengensteuerfunktion wird wirksamer stabilisiert.

Gemäß der zuvor beschriebenen Aufgabe weist die erfindungsgemäße temperaturempfindliche Flüssigkeitstyp-Ventilatorkupplungsanordnung auf: eine Rotationswelle, an deren vorderem Ende eine Antriebsscheibe befestigt ist; einen abgedichteten geschlossenen Behälter bestehend aus einem Gehäuse und einer Abdeckung, die an ihrem äußeren Umfang mit einem Kühlventilator versehen ist, wobei der Behälter durch ein Lager auf der Rotationswelle getragen wird; eine Trennscheibe, die mit einer Öldurchflußregulierbohrung durchbohrt ist, zum Unterteilen eines Innenraumes des abgedichteten geschlossenen Behälters in eine Ölsammelkammer und eine Drehmomentübertragungskammer, in der die Antriebsscheibe untergebracht ist; einen Abstreifer, der an einem Teil einer inneren Umfangswandfläche an dem Teil des abgedichteten geschlossenen Behälters ausgebildet ist, der einer äußeren Umfangswandfläche der Antriebsscheibe gegenüberliegt, und in dem das Öl während der Rotation gesammelt wird; einen Umlaufdurchgang, der in Fortführung des Abstreifers gebildet ist und von der Drehmomentübertragungskammer zur Ölsammelkammer führt; ein Ventilteil, das an der Seite der Ölsammelkammer angeordnet ist und dessen eines Ende an der Trennscheibe befestigt ist und dessen anderes Ende bewirkt, daß die Ausflußregulierbohrung der Trennscheibe geöffnet wird, wenn eine äußere Umgebungstemperatur einen vorgegebenen Wert übersteigt, jedoch die Bohrung verschließt, wenn die Umgebungstemperatur niedriger ist, als der vorgegebene Wert, wobei das Ventilteil im Inneren angeordnet ist, um in Kopplung mit Verformungen eines temperaturempfindlichen Bauteils zu arbeiten, das an der Außenseite des Deckels angebracht ist, wobei die Verformungen den Temperaturveränderungen entsprechen; und einem Drehmomentübertragungsspalt, der zwischen der Antriebsscheibe und der äußeren gegenüberliegenden Wandfläche nahe dem Deckel und dem Gehäuse ausgebildet ist, wobei der Spalt eine wirksame Ölkontaktfläche aufweist, die vergrößert oder verkleinert wird, um die Drehmomentübertragung vom Rotationswellenelement zum angetriebenen abgedichteten geschlossenen Behälter zu steuern, gekennzeichnet durch ein gegenüber der Durchflußregulierbohrung angeordnetes Stopfenelement, das eine sich verjüngende schräge Form aufweist mit der es in die Durchflußregulierbohrung einführbar ist. Falls erforderlich, ist ein Gewichtsstück nahe dem anderen Ende des Ventilteils angeordnet. Die Durchflußregulierbohrung ist als sich verjüngende Bohrung ausgebildet, die sich zur Ölsammelkammer hin erweitert. Der Rand der Durchflußregulierbohrung springt zur Rückseite hin als gratartige Wand vor. Ein separates Abdichtelement ist am Umfang der Öldurchflußregulierbohrung oder an einer Außenumfangsfläche des Stopfenelementes vorgesehen. Das Stopfenelement ist als elastisches Abdichtelement ausgebildet.

Die Erfindung basiert auf einer solchen Ausbildung, die durch das Gewichtsstück gekennzeichnet ist, das nahe dem anderen Ende des Ventilteils angeordnet ist, einer wechselseitigen räumlichen Anordnung zwischen der Durchflußregulierbohrung und dem Ventilteil und einem Anschlußrichtungsaufbau, in dem das Ventil zur gegenüberliegenden Seite der Durchflußregulierbohrung hinaus ragt. Diese Merkmale sind gekennzeichnet dadurch, daß die Zentrifugalkraft, die auf das Ventilteil während der Rotationen wirkt, effektiver erzeugt wird. Die Anlagevorspannung zur Durchflußregulierbohrung wird begünstigt. Dadurch wird eine wechselseitige Berührungseingriffsform in der Vorspannrichtung bewirkt. Bei diesem Aufbau dringt das Stopfenteil in die sich verjüngende oder geradlinige Bohrung ein, die als Durchflußregulierbohrung definiert ist. Das Stopfenteil greift mit seiner sich verjüngenden Umfangsfläche ein bzw. berührt den Umfangskantenabschnitt der geradlinigen Bohrung. Diese Berührungseingriffsanordnung stabilisiert die Verschlußfunktion. Das Ventilteil bewegt sich leicht bei einer geringen Anhebung der Außentemperatur infolge des Gewichtsstückes und des Stopfenteils. Gleichzeitig wird die Fläche des Durchganges, wie in Fig. 10(A) gezeigt, leicht vergrößert korrespondierend zur geringen Bewegung des Ventilteils. Folglich wird eine Ölflußmenge in die Drehmomentübertragungskammer auf eine notwendige Menge begrenzt, wobei die Umdrehungszahl des Ventilators nur auf einen erforderlichen Wert vergrößert wird. Daher wird die Drehmomentübertragung leicht angehoben. Es ist deshalb möglich, den Leistungsverlust und die Vergrößerung des Ventilatorlärms zu minimieren. Unterkühlung wird ebenfalls verhindert. Die Durchflußmengensteuerfuntion kann sicher wirkungsvoller gemacht werden. Dadurch wird das Erzeugnis weiter aufgewertet.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen die Zeichnungen in:

Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt, der eine erfindungsgemäße Ausführung der temperaturempfindlichen Flüssigskeitstyp-Ventilatorkupplungs anordnung zeigt;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die den Umgebungsbereich einer Durchflußregulierungsbohrung im Bezug auf den prinzipiellen erfindungsgemäßen Abschnitt gemäß Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 bis 8 Seitenansichten gemäß Fig. 2 in anderen Ausführungsformen; und

Fig. 9 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Umgebungsbereiches einer Durchflußregulierungsbohrung gemäß einem herkömmlichen Ausführungsbeispiel; und

Fig. 10 eine grafische Darstellung, die die Beziehung zwischen einer Stufe des Ventilöffnens und einer Fläche eines Durchganges sowohl bei der vorliegenden Erfindung als auch beim herkömmlichen Beispiel zeigt.

Bezogen auf die Figuren zeigt Bezugszeichen 1 ein Rotationsantriebswellenteil. Eine Antriebsscheibe 7 ist am vorderen Ende des Rotationswellenteils 1 angeordnet. Das Rotationswellenteil 1 trägt einen abgedichteten geschlossenen Behälter durch ein Lager. Dieser Behälter besteht aus einem Gehäuse 2 und einem Deckel 3 und ist an seinem äußeren Umfang mit einem Kühlventilator (nicht dargestellt) versehen. Eine Trennscheibe 5 teilt einen Innenraum des abgedichteten verschlossenen Behälters in eine Ölsammelkammer 6 und eine Drehmomentübertragungskammer 4, in der die Antriebsscheibe 7 untergebracht ist. Die Trennplatte ist mit einer Durchflußregulierbohrung 5′ versehen, die das Öl von der Ölsammelkammer 6 in die Drehmomentübertragungskammer 4 fließen läßt. Die Durchflußregulierbohrung ist eine sich verjüngende Bohrung (Fig. 1 bis 4), die sich zur Ölsammelkammer 6 hin öffnet, oder eine geradlinige Bohrung (Fig. 5 bis 8). Die Antriebsscheibe 7 in der Drehmomentübertragungskammer 4 hält einen geringen Abstand zur Übertragung des Drehmomentes zwischen sich selbst und einer gegenüberliegenden Wandfläche des abgedichteten geschlossenen Behälters ein, der die Trennscheibe 5 in der Nähe seines äußeren Teils einschließt. Bezeichnet mit 8 ist ein Ventilteil zum Öffnen und Schließen der Durchflußregulierbohrung 5′. Das Ventilteil 8, das an der Seite der Ölsammelkammer 6 angeordnet ist, ist an seinem einen Ende mit einem Niet befestigt und das andere Ende ist nahe dessen vorderen Ende an der Durchflußregulierbohrung positioniert. Eine Metallhalterung 11 ist an der Außenseite des Deckels 3 angeordnet. Die Metallhalterung 11 trägt beide Enden eines temperaturempfindlichen Bauteils 10, das aus einem plattenförmigen Bimetall besteht. Das Ventilteil 8 ist im Inneren angeordnet, um durch eine Verbindungsstange 9 betätigt zu werden, die auf Deformationen des temperaturempfindlichen Bauteils 10 reagiert, und zwar gleichzeitig durch Veränderungen der äußeren Umgebungstemperatur. Ein Abstreifer 12 ist an einem Teil der inneren Umfangswandfläche des abgedichteten geschlossenen Behälters vorgesehen, wobei der Abstreifer der Außenumfangswand der Antriebsscheibe 7 gegenüber liegt, an der das Öl während der Rotationen gesammelt wird. Eine Pumpfunktion wird durch Aufweisen eines Umlaufdurchganges 13 ausgeübt. Der Umlaufdurchgang 13 führt von der Drehmomentübertragungskammer 4 zur Ölsammelkammer 6 in gleichmäßiger Form von einer Einlaßöffnung, die an dieser Seite in der Nähe des Abstreifers 12 in Drehrichtung ausgebildet ist. Bezeichnet mit 14 ist ein Stopfenteil, das starr am Ende des Ventilteils 8 hervorragt, um gegenüber der Durchflußregulierbohrung 5′ zu liegen. Das Stopfenteil 14 nimmt vorzugsweise eine sich verjüngende schräge Form ein entsprechend dem Berührungseingriff mit einer Umfangsfläche der sich verjüngenden Bohrung, die durch die Durchflußregulierbohrung 5′ dargestellt ist, oder kommt mit einer Umfangskante der geradlinigen Bohrung, die ebenfalls als Durchflußregulierbohrung 5′ ausgebildet ist, in Berührung. Mit dieser Ausführung ist das Stopfenteil 14 in der Durchflußregulierbohrung 5′ angeordnet. Ein ringförmiger Spalt ist zwischen dem inneren Umfang der Durchflußregulierbohrung 5′und dem Außenumfang des Stopfenteils 14 ausgebildet. Dieser ringförmige Spalt begrenzt eine Fläche eines Öldurchlaufs zur Drehmomentübertragungskammer 4. Ein Gewichtsstück 15 ist nahe einem freien Ende des Ventilteils 8 angeordnet. Das Gewichtstück 15 folgt den Drehungen am Teil des abgedichteten geschlossenen Behälters, wobei eine Zentrifugalkraft auf das Ventilteil 8 wirkt. Das Gewichtsstück 15 ergibt eine Vorspannung, um die Durchflußregulierbohrung 5′ zu verschließen, wobei es einer Zugkraft des Ventilteils mit der Zentrifugalkraft widersteht.

Eine Position, in der das Gewichtsstück 15 vorhanden ist, ist beliebig wählbar unter der Bedingung, daß das Gewichtsstück in der Nähe des anderen Endes des Ventilteils 8 angeordnet ist. Die Position ist nicht auf die wie in den Fig. 1 bis 6 gezeigt begrenzt.

Falls gewünscht, kann die Durchflußregulierbohrung 5′ auch so ausgebildet sein, wie in Fig. 3 gezeigt, nämlich als ein separates elastisches Abdichtelement 16, das aus Gummi oder einem Kunststoffmaterial ausgebildet ist, wobei das Abdichtelement am Umfangsabschnitt der sich verjüngenden oder geradlinigen Bohrung angeordnet ist. Eine andere Anordung ist die, wie in Fig. 6 dargestellt, wobei das elastische Abdichtelement 16 an der äußeren Umfangsfläche des Stopfenteils 14 vorgesehen ist; oder alternativ dazu, wie in Fig. 5 gezeigt, besteht das Stopfenteil 14 aus einem elastischen Abdichtelement, um eine Abdichtwirkung weiter zu verbessern. Der Bohrungsumfangsabschnitt kann, wie in Fig. 4 gezeigt, zu einer nach hinten gerichteten Fläche herausragen, als eine Gratwand. Die vorliegende Erfindung ist im wesentlichen anpaßbar an temperaturempfindliche Flüssigkeitstyp-Ventilatorkupplungsanordnungen, in die eine Labyrintheinrichtung angeordnet ist. In diese Labyrintheinrichtung greift ein Abschnitt nahe dem äußeren Teil der Antriebsscheibe 7 radial mit der gegenüberliegenden Wandfläche des abgedichteten geschlossenen Behälters ein.

Wie zuvor diskutiert, schließt die erfindungsgemäße temperaturempfindliche Flüssigkeitstyp-Ventilatorkupplungsanordnung die Durchflußregulierbohrung 5′, das Stopfenteil 14, das starr hervorragt, um gegenüber der Durchflußregulierbohrung zu liegen, und das Gewichtsstück 15 ein, das nahe am vorderen Ende am anderen Ende des Ventilteils 8 angebracht ist.

Basierend auf dieser Konstruktion wird die Zentrifugalkraftwirkung auf das Ventilteil 8 in Verbindung mit einer Position des starren Elements, das auf der Trennscheibe 5 befestigt ist, wirksamer erzeugt. Dies macht es möglich, die Vorspannung für die Schließoperation des Stopfenteils aufzuwerten. Daneben dringt das Stopfenteil im geschlossenen Zustand in die sich verjüngende oder geradlinige Bohrung ein, so daß ein Kontakteingriff mit dem Innenraum in Vorspannrichtung erfolgt. Die Fläche des Öldurchganges zur Drehmomentübertragungskammer 4 in der Durchflußregulierbohrung 5′ kann ständig durch Veränderung der Konfiguration des Stopfenteiles 14 und des Gewichtsteiles 15 gesteuert werden. Dadurch ist die temperaturempfindliche Flüssigkeitstyp-Ventilatorkupplungsanordnung zur Minimierung einer Erhöhung der Drehzahlen des Ventilators geeignet, die verursacht werden, wenn ein großer Ölstrom in die Drehmomentübertragungskammer fließt. Die Anordnung ist auch geeignet zur Minimierung sowohl des Leistungsverlustes als auch einer Erhöhung des Ventilatorlärms. Darüber hinaus ist die Ventilatorkupplungsanordnung in der Lage, Unterkühlung zu verhindern und die Durchflußmenge bei einer höheren Wirksamkeit mit einer höheren Stabilität zu steuern. Die temperaturempfindliche Flüssigkeitstyp-Ventilatorkupplungsanordnung ist als Erzeugnis äußerst nützlich, weil sie weitere verbesserte Charakteristiken aufweist. Obwohl die dargestellten Ausführungen detailliert in Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben wurden, ist zu bemerken, daß die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungen begrenzt ist. Verschiedene Änderungen oder Modifikationen können darin durch einen Durchschnittsfachmann ohne Abweichen vom Wesen der vorliegenden Erfindung bewirkt werden.

Claims

1. Temperaturempfindliche Flüssigkeitstyp-Ventilatorkupplungsanordung aufweisend: eine Rotationswelle, an deren vorderem Ende eine Antriebsscheibe befestigt ist; einen abgedichteten geschlossenen Behälter, bestehend aus einem Gehäuse und einer Abdeckung, die an ihrem äußeren Umfang mit einem Kühlventilator versehen ist, wobei der Behälter durch ein Lager auf der Rotationswelle getragen wird; eine Trennscheibe, die mit einer Öldurchflußregulierbohrung durchbohrt ist, zum Unterteilen eines Innenraumes des abgedichteten geschlossenen Behälters in eine Ölsammelkammer und eine Drehmomentübertragungskammer, in der die Antriebsscheibe untergebracht ist; einen Abstreifer, der an einem Teil einer inneren Umfangswandfläche an dem Teil des abgedichteten geschlossenen Behälters ausgebildet ist, der einer äußeren Umfangswandfläche der Antriebsscheibe gegenüberliegt, und in dem das Öl während der Rotation gesammelt wird; einen Umlaufdurchgang, der in Fortführung des Abstreifers gebildet ist und von der Drehmomentübertragungskammer zur Ölsammelkammer führt; ein Ventilteil, das an der Seite der Ölsammelkammer angeordet ist und dessen eines Ende an der Trennscheibe befestigt ist und dessen anderes Ende bewirkt, daß die Ausflußregulierbohrung der Trennscheibe geöffnet wird, wenn eine äußere Umgebungstemperatur einen vorgegebenen Wert übersteigt, jedoch die Bohrungen verschließt, wenn die Umgebungstemperatur niedriger ist, als der vorgegebene Wert, wobei das Ventilteil im Inneren angeordnet ist, um in Kopplung mit Verformungen eines temperaturempfindlichen Bauteils zu arbeiten, das an der Außenseite des Deckels angebracht ist, wobei die Verformungen Temperaturänderungen entsprechen; und einem Drehmomentübertragungsspalt, der zwischen der Antriebsscheibe und der äußeren gegenüberliegenden Wandfläche nahe dem Deckel und dem Gehäuse ausgebildet ist, wobei der Spalt eine wirksame Ölkontaktfläche aufweist, die vergrößert oder verkleinert wird, um die Drehmomentübertragung vom Rotationswellenelement zum angetriebenen abgedichteten geschlossenen Behälter zu steuern, gekennzeichnet durch ein gegenüber der Durchflußregulierbohrung angeordnetes Stopfenteil (14), das eine sich verjüngende schräge Form aufweist mit der es in die Durchflußregulierungbohrung (5′) einführbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilteil (8) weiterhin ein Gewichtsstück (15) nahe seinem anderen Ende aufweist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußregulierbohrung (5′) als sich verjüngende Bohrung ausgebildet ist, die sich zur Ölsammelkammer (6) hin erweitert.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der Durchflußregulierbohrung (5′) zur Rückseite hin als gratartige Wand vorspringt.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein separates Abdichtelement (16) am Umfang der Öldurchflußregulierbohrung (5′) oder an einer Außenumfangsfläche des Stopfenelementes (14) vorgesehen ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stopfenelement (14) als elastisches Abdichtelement (16) ausgebildet ist.