DE3941611A1

DE3941611A1 - Vehicle fan fluid coupling - has locking eccentrics in housing pressing against shaft to connect drive

Info

Publication number: DE3941611A1
Application number: DE19893941611
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl Ing Kudella
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1989-12-16
Filing date: 1989-12-16
Publication date: 1991-06-20

Abstract

The friction-type fluid coupling has a disc fixed to a driving shaft. It is accommodated in a liquid-filled chamber in a housing turning on the shaft and equipped with external fan blades. It is particularly for use with an engine-cooling fan. A lock prevents relative movement between the driving shaft (4) and housing (1). It comprises one or more eccentrics (10) turning in the housing and pressing against the shaft, to clamp the two together in the direction of rotation of the latter. ADVANTAGE - The fan can be kept in operation if the coupling fails.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsreibungskupplung mit einer fest mit einem Antriebsschaft verbundenen Kupplungs scheibe und einem diese in einer flüssigkeitsgefüllten Arbeits kammer aufnehmenden Kupplungsgehäuse, das drehbar um den An triebsschaft gelagert ist und, insbesondere zum Einsatz als Kühllüfter für einen Verbrennungsmotor am Umfang mit Lüfter schaufeln versehen ist.The invention relates to a fluid friction clutch a clutch firmly connected to a drive shaft slice and one in a liquid-filled work Chamber-receiving clutch housing that rotates around the An drive shaft is mounted and, especially for use as Cooling fan for an internal combustion engine with fan on the circumference shovel is provided.

Flüssigkeitskupplungen dieser Art sind bekannt (DE-PS 31 47 797 - D 6313 -). Ihre Wirkungsweise beruht auf den zwischen der in der Arbeitskammer angeordneten Flüssigkeit und der sich darin drehenden Kupplungsscheibe auftretenden Reibungskräften, die über die Scherwirkung der Flüssigkeit übertragbar sind. Als Kupplungsflüssigkeit wird in der Regel ein Silikonöl verwendet, das in einem bestimmten Temperaturbereich eine ausreichende Viskosität besitzt, um in der gewünschten Weise zu wirken. Es kann vorkommen, daß diese Flüssigkeit entweder durch ein Leck austritt oder bei extremen Betriebszuständen überhitzt wird. Im letzteren Fall verliert sie die für die Übertragung von Scher kräften notwendigen Eigenschaften, auch wenn wieder eine Abküh lung eintritt. In diesem Fall ist die Kupplung nicht mehr funktionsfähig. Beim Einsatz für den Antrieb von Lüfterkupp lungen von Kraftfahrzeugmotoren fällt daher die Kühlerlüftung aus, was dazu führen kann, daß ein weiterer Betrieb des Fahr zeuges nicht mehr möglich ist.Fluid couplings of this type are known (DE-PS 31 47 797 - D 6313 -). Their mode of action is based on the one between the the liquid arranged in the working chamber and the rotating clutch disc friction forces occurring are transferable via the shear effect of the liquid. As Clutch fluid is usually used a silicone oil that is sufficient in a certain temperature range Has viscosity to act in the desired manner. It This fluid can either leak or leak escapes or is overheated in extreme operating conditions. in the in the latter case, it loses the shear transmission necessary properties, even if it cools down again lung occurs. In this case the clutch is no longer functioning. When used to drive a fan clutch lungs of motor vehicle engines therefore falls the radiator ventilation from what can lead to further operation of the driving stuff is no longer possible.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine einfache, aber wirksame Einrichtung zur Verfügung zu stellen, um beim Ausfall der Flüssigkeitskupplungseigenschaften wenigstens den Lüfterbetrieb aufrechterhalten zu können.It is the object of the invention to be a simple but effective one To provide facility in the event of failure of the Fluid coupling properties at least the fan operation to be able to maintain.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Flüssigkeitsreibungs kupplung der eingangs genannten Art eine Einrichtung zum Arre tieren der Relativbewegung zwischen Antriebsschaft und Kupp lungsgehäuse vorgesehen, die aus mindestens einem am Kupplungs gehäuse schwenkbar in seiner Lage angeordneten Exzenter be steht, der gegen den Antriebsschaft drückbar und so ausgebildet ist, daß er sich in Drehrichtung des Antriebsschaftes gegenüber diesem verkeilt. Durch diese Ausgestaltung wird es beispiels weise dem Fahrer möglich, bei Ausfall der Flüssigkeitsreibungs eigenschaften die Kupplung zu einer starren Kupplung umzustel len, so daß der Betrieb des Lüfters, wenn auch nicht mehr in der durch die Flüssigkeitsreibungskupplung bedingten dif ferenzierten Weise, weiterhin möglich ist. Vorteilhafte Wei terbildungen des Gegenstandes der Erfindung sind in den Unter ansprüchen gekennzeichnet. Im Hinblick auf den Ausgleich von Klemmkräften ist es zweckmäßig, die Merkmale des Anspruches 2 vorzusehen, weil auf diese Weise auf gegenüberliegenden Seiten des Antriebsschaftes die Klemmwirkung erreichbar ist. Vorteil haft ist es nach Anspruch 3 jeden Exzenter jeweils aus einer Kreisscheibe zu bilden, die außermittig so an dem Kupplungs gehäuse gelagert ist, daß die zu einem Radius durch die Lager achse der Kreisscheibe parallele und durch den Mittelpunkt der Kreisscheibe verlaufende Gerade den Umfang des Antriebsschaftes in dessen Drehrichtung vor dem Schnittpunkt zwischen Radius (durch die Lagerachse) und Umfang des Antriebsschaftes schnei det. Diese Ausgestaltung stellt sicher, daß der Exzenter bei Berührung seines Umfanges mit dem Umfang des Antriebsschaftes stets so bewegt wird, daß die Keilwirkung zwischen ihm und dem Antriebsschaft größer wird. Es ist daher nicht notwendig, beim Festsetzen des Kupplungsgehäuses gegenüber dem Antriebsschaft schon große Verspannkräfte aufzuwenden. Es ist auch nicht möglich, daß ein nachträgliches Lösen der Verspannung während des Betriebes auftritt, wie dies beispielsweise bei jeder anderen Fixierung des Antriebsschaftes gegenüber dem Kupplungs gehäuse, beispielsweise bei Verwendung einer Klemmschraube eintreten kann.To solve this problem is a fluid friction coupling of the type mentioned a device for Arre animals of the relative movement between drive shaft and clutch lungs housing provided, consisting of at least one on the clutch housing swiveling in its position arranged eccentric be stands, which can be pressed against the drive shaft and so designed is that it faces each other in the direction of rotation of the drive shaft wedged this one. This configuration makes it an example wise to the driver if the fluid friction fails properties convert the coupling to a rigid coupling len, so that the operation of the fan, if no longer in the dif caused by the fluid friction clutch refined way, is still possible. Favorable Wei further developments of the object of the invention are in the sub claims marked. With a view to balancing Clamping forces, it is appropriate, the features of claim 2 to be provided because in this way on opposite sides the clamping action of the drive shaft can be achieved. Advantage it is according to claim 3 each eccentric from one To form a circular disc that is off-center on the coupling Housing is mounted that to a radius through the bearing axis of the circular disk parallel and through the center of the Circular disk straight line the circumference of the drive shaft in its direction of rotation before the intersection between the radius (through the bearing axis) and circumference of the drive shaft det. This configuration ensures that the eccentric Touching its circumference with the circumference of the drive shaft is always moved so that the wedge action between him and the Drive shaft gets bigger. It is therefore not necessary to Lock the clutch housing against the drive shaft already apply great tension. It is also not possible that a subsequent release of the tension during of operation occurs, as is the case with everyone, for example other fixation of the drive shaft relative to the clutch housing, for example when using a clamping screw can occur.

Die Merkmale des Anspruches 4 stellen eine bauliche Verein fachung dar. Die Merkmale des Anspruches 5 schließlich gewähr leisten, daß durch die zwischen Antriebsschaft und Exzenter auftretenden Reibungskräfte auch kein Lösen der Exzenterschei ben aus ihrer Lage möglich ist. Es wird daher dafür gesorgt, daß die Exzenterscheiben auch mit einer gewissen Reibung am Kupplungsgehäuse anliegen und so nicht durch Fliehkräfte aus ihrer Klemmlage am Antriebsschaft entfernt werden können wie dies beispielsweise bei einem Abstoppen des Motors und des Antriebes des Lüfters der Fall sein könnte.The features of claim 4 represent a structural association fold. The features of claim 5 finally grant afford that by the between drive shaft and eccentric occurring friction forces also no loosening of the eccentric disc ben is possible from their location. It is therefore ensured that that the eccentric discs also with a certain amount of friction Coupling housing abut and not from centrifugal forces their clamping position on the drive shaft can be removed like this, for example, when stopping the engine and Fan drive could be the case.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben. Es zeigen:The invention is based on an embodiment in the Drawing shown and is described below. It demonstrate:

Fig. 1 eine schematische, teilweise aufgebrochene Seiten ansicht einer erfindungsgemäß ausgestatteten Kupp lung, Fig. 1 is a schematic, partially broken side view of an inventive lung equipped Kupp,

Fig. 2 den Schnitt durch die Kupplung der Fig. 1 längs der Linie II-II in Fig. 1 und Fig. 2 shows the section through the coupling of Fig. 1 along the line II-II in Fig. 1 and

Fig. 3 den Schnitt durch die Fig. 2 längs der Schnittlinie III-III. Fig. 3 shows the section through FIG. 2 along the section line III-III.

In den Figuren ist eine Flüssigkeitsreibungskupplung gezeigt, die aus einem Kupplungsgehäuse (1) besteht, das außen mit Befesti gungsbolzen (2) zum Anbringen von Lüfterschaufeln versehen ist. Das Kupplungsgehäuse (1) bildet bei dieser Bauart daher einen Lüfter, der beispielsweise zur Kühlung des Wärmetauschers für das Kühlwasser einer Verbrennungskraftmaschine für ein Fahr zeug, insbesondere für ein Nutzfahrzeug, dient. Das Kupplungs gehäuse (1) ist, wie Fig. 3 zeigt, über ein Kugellager (3) drehbar auf einem Antriebsschaft (4) gelagert, der mit einem Befestigungsflansch (5) versehen ist und mit diesem beispiels weise mit einem vom Motor angetriebenen Teil verbunden wird. Der Aufbau der Flüssigkeitsreibungskupplung innerhalb des Kupp lungsgehäuses (1) ist von üblicher Art. Mit dem Antriebsschaft (4) ist drehfest eine Kupplungsscheibe (6) verbunden, die, wie Fig. 3 schematisch zeigt, in einer Arbeitskammer (7) innerhalb des Kupplungsgehäuses (1) umläuft. Diese Arbeitskammer (7) ist mit einer Kupplungsflüssigkeit gefüllt, die in bekannter Weise von einem im Kupplungsgehäuse (1) angeordneten Vorratsraum aus in die Arbeitskammer (7) und wieder zum Vorratsraum zurück ge fördert werden kann. Der Füllungsgrad in der Arbeitskammer (7) bestimmt dabei die Drehzahl des mit dem Kupplungsgehäuse (1) verbundenen Lüfters.In the figures, a fluid friction clutch is shown, which consists of a clutch housing ( 1 ), the outside with fastening bolts ( 2 ) is provided for attaching fan blades. The coupling housing ( 1 ) in this type therefore forms a fan, which is used, for example, to cool the heat exchanger for the cooling water of an internal combustion engine for a vehicle, in particular for a commercial vehicle. The clutch housing ( 1 ), as shown in FIG. 3, is rotatably supported by a ball bearing ( 3 ) on a drive shaft ( 4 ) which is provided with a mounting flange ( 5 ) and connected to this, for example, with a part driven by the motor becomes. The structure of the fluid friction clutch within the hitch be housing ( 1 ) is of the usual type. With the drive shaft ( 4 ) a clutch disc ( 6 ) is rotatably connected, which, as Fig. 3 shows schematically, in a working chamber ( 7 ) within the clutch housing ( 1 ) rotates. This working chamber ( 7 ) is filled with a coupling fluid, which can be promoted in a known manner from a storage space arranged in the coupling housing ( 1 ) into the working chamber ( 7 ) and back to the storage space. The degree of filling in the working chamber ( 7 ) determines the speed of the fan connected to the clutch housing ( 1 ).

Für den Fall, daß die Kraftübertragung von der Kupplungsscheibe (6) auf das Kupplungsgehäuse (1) über die Kupplungsflüssigkeit, vorzugsweise Silikonöl, aus irgendeinem Grund ausfallen sollte, ist das Kupplungsgehäuse (1) mit zwei diametral dem Antriebs schaft (4) gegenüberliegenden Exzenterscheiben (10) versehen, die an Befestigungsschrauben (9) schwenkbar gelagert sind, die in das Kupplungsgehäuse (1) eingeschraubt sind, und zwar so weit, daß die Exzenterscheiben (10) in der in der Fig. 2 ge zeigten Lage gehalten sind, in der der Umfang der Exzenter scheiben den Umfang des Antriebsschaftes (4) nicht berührt. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß eine durch den Mittel punkt (11) der als Kreisscheiben ausgebildeten Exzenter gelegte Gerade (12), die parallel zu dem Radius (13) verläuft, der durch die Mittelachse der Befestigungsschrauben (9) gelegt ist, den Umfang des Antriebsschaftes (4) in einem Punkt (14) schnei det, der in der Drehrichtung (15) des Antriebsschaftes (4) vor dem Schnittpunkt (16) des Radius (13) mit dem Umfang des An triebsschaftes (4) liegt. Die Lage der Befestigungsschrauben (9) und die Größe der Kreisscheiben (10) der Exzenter ist so gewählt, daß sich die Exzenter (10) durch eine Einschraubbe wegung der Schrauben (9) in einem Drehsinn auf den Antriebs schaft (4) zuschwenken lassen, der der Drehrichtung (15) des Antriebsschaftes (4) entgegengesetzt ist. Im gezeigten Ausfüh rungsbeispiel dreht sich der Antriebsschaft (4) im Gegenuhr zeigersinn. Die Befestigungsschrauben (9) sind daher mit einem Rechtsgewinde versehen und sie lassen sich daher zusammen mit den Exzenterscheiben im Uhrzeigersinn soweit verdrehen, daß der Umfang der Exzenterscheibe (10), wie anhand der Lage (10′) ge zeigt ist, am Antriebsschaft (4) zur Anlage kommt. Da bei dieser Schwenkbewegung die Schrauben (9) angezogen werden, ist auch die neue Lage so weit gesichert, daß die Exzenterscheiben aus ihrer Lage (10′) nicht durch Fliehkräfte wieder zurück bewegt werden können. Dafür sorgt auch die zwischen den Exzenterscheiben (10) und dem Kupplungsgehäuse (1) auftretende Reibung. Wie aus Fig. 2 aber erkennbar ist, liegt bei der ge wählten Bauart der Umfang der Exzenterscheiben in der Lage (10′) im Punkt (14′) am Antriebsschaft (4) an, d. h. in einem Punkt, der in der Drehrichtung (15) noch vor dem durch die Schrauben (9) verlaufenden Radius (13) liegt. Die Exzenter scheiben (10) werden sich daher, bedingt durch die Drehbewegung des Antriebsschaftes (4), stets fest am Antriebsschaft ver keilen und so, wenn die Exzenter entsprechend am Antriebsschaft (4) anliegen, für eine feste Verbindung zwischen Antriebsschaft (4) und Kupplungsgehäuse (1) sorgen. In diesem Fall entsteht durch zwei einfache Handgriffe eine starre Kupplung, die dem Betrieb des Lüfters für die Motorkühlung aufrechtzuerhalten er laubt, auch wenn die Kraftübertragung zwischen Antriebsschaft (4) und Kupplungsgehäuse durch Ausfall der Kupplungsflüssigkeit unterbunden ist.In the event that the power transmission from the clutch disc ( 6 ) to the clutch housing ( 1 ) via the clutch fluid, preferably silicone oil, should fail for any reason, the clutch housing ( 1 ) is provided with two eccentric disks diametrically opposite the drive shaft ( 4 ) ( 10 ) provided, which are pivotally mounted on fastening screws ( 9 ) which are screwed into the clutch housing ( 1 ), to the extent that the eccentric discs ( 10 ) are held in the position shown in FIG. 2 in which the circumference of the eccentric discs does not touch the circumference of the drive shaft ( 4 ). The arrangement is such that a through the center point ( 11 ) of the eccentric disc formed as a straight line ( 12 ) which runs parallel to the radius ( 13 ) through the central axis of the fastening screws ( 9 ), the Scope of the drive shaft ( 4 ) at a point ( 14 ) schnei det, which is in the direction of rotation ( 15 ) of the drive shaft ( 4 ) before the intersection ( 16 ) of the radius ( 13 ) with the circumference of the drive shaft ( 4 ). The position of the fastening screws ( 9 ) and the size of the circular discs ( 10 ) of the eccentrics is selected so that the eccentrics ( 10 ) can be swiveled in a direction of rotation onto the drive shaft ( 4 ) by screwing in the screws ( 9 ), which is opposite to the direction of rotation ( 15 ) of the drive shaft ( 4 ). In the example shown, the drive shaft ( 4 ) rotates counterclockwise. The mounting screws ( 9 ) are therefore provided with a right-hand thread and they can therefore be turned together with the eccentric discs clockwise until the circumference of the eccentric disc ( 10 ), as shown by the position ( 10 ') ge, on the drive shaft ( 4th ) comes to the plant. Since the screws ( 9 ) are tightened during this pivoting movement, the new position is also secured so far that the eccentric discs cannot be moved back by centrifugal forces from their position ( 10 '). This is also ensured by the friction that occurs between the eccentric discs ( 10 ) and the clutch housing ( 1 ). As can be seen from Fig. 2, however, the circumference of the eccentric discs in the position selected ( 10 ') at point ( 14 ') on the drive shaft ( 4 ), ie at a point in the direction of rotation ( 15 ) is still in front of the radius ( 13 ) running through the screws ( 9 ). The eccentric discs ( 10 ) will therefore, due to the rotary movement of the drive shaft ( 4 ), always wedge ver firmly to the drive shaft and so, if the eccentric abut the drive shaft ( 4 ) accordingly, for a firm connection between the drive shaft ( 4 ) and Ensure clutch housing ( 1 ). In this case, a rigid clutch is created by two simple steps, which allows the fan to keep the engine running, even if the power transmission between the drive shaft ( 4 ) and clutch housing is prevented by failure of the clutch fluid.

Bei einer anderen Drehrichtung, beispielsweise einer Drehrich tung des Antriebsschaftes (4) im Uhrzeigersinn, müßten Befesti gungsschrauben (9) mit Linksgewinde vorgesehen werden und die Anordnung müßte so getroffen sein, daß in diesem Fall die Exzenterscheiben (10) im Gegenuhrzeigersinn gegen den Antriebs schaft gedrückt werden. Natürlich ist es auch möglich, andere als kreisscheibenförmig ausgebildete Exzenter zu verwenden. In allen Fällen ist eine sehr einfache Verklemmung zwischen An triebsschaft und Kupplungsgehäuse möglich, bei der auch ein Lösen einer Schraubverbindung durch betriebsbedingte Erschütte rungen o. dgl. sicher vermieden ist.In another direction of rotation, for example a direction of rotation of the drive shaft ( 4 ) clockwise, fastening screws ( 9 ) with left-hand thread would have to be provided and the arrangement should be such that in this case the eccentric discs ( 10 ) counterclockwise against the drive shaft be pressed. Of course, it is also possible to use eccentrics other than circular discs. In all cases, a very simple jamming between the drive shaft and the clutch housing is possible, in which loosening of a screw connection due to operational shocks or the like is reliably avoided.

Claims

1. Fluid friction clutch with a clutch disc fixedly connected to a drive shaft and a clutch housing accommodating it in a liquid-filled working chamber, which is rotatably mounted around the drive shaft and, in particular for use as a cooling fan for a combustion engine, is provided with fan blades on the circumference, characterized by A device for locking the relative movement between the drive shaft ( 4 ) and the clutch housing ( 1 ), which consists of at least one on the clutch housing pivotally arranged eccentric ( 10 ) which can be pressed against the drive shaft ( 4 ) and in the direction of rotation ( 15 ) of the Drive shaft wedged against this.

2. Fluid friction clutch according to claim 1, characterized in that two diametrically opposite to the axis of the drive shaft ( 4 ) opposite eccentric ( 10 ) are provided.

3. A fluid friction clutch according to claim 1 or 2, characterized in that each eccentric consists of a circular disc ( 10 ) which is mounted eccentrically on the coupling housing ( 1 ) that to a radius ( 13 ) through the bearing axis of the circular disc ( 10 ) parallel, through the center ( 11 ) of the circular disc ( 10 ) extending straight line ( 12 ) the circumference of the drive shaft ( 4 ) in its direction of rotation ( 15 ) before the intersection ( 16 , 16 ') between radius ( 13 ) and circumference of the drive shaft ( 4 ) cuts.

4. Fluid friction clutch according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bearing axis (screw 9 ) of the eccentric ( 10 ) runs parallel to the axis of the drive shaft ( 4 ).

5. Fluid friction clutch according to one of claims 1 to 4, characterized in that the bearing axis of the eccentric ( 10 ) is designed as a fastening screw ( 9 ), the Ge thread pitch in one of the direction of rotation ( 15 ) of the drive shaft ( 4 ) opposite direction of rotation.