DE1039318B

DE1039318B - Hydrodynamic coupling, especially for fan drives in internal combustion engines

Info

Publication number: DE1039318B
Application number: DED23775A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Manfred Burckhardt; Dipl-Ing Arthur Mischke
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1956-09-08
Filing date: 1956-09-08
Publication date: 1958-09-18

Description

Hydrodynamische Kupplung, insbesondere für den Lüfterantrieb bei Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Kupplung mit einem die Turbinenradschale umfassenden, als Antrieb für die Pumpenradschale dienenden Gehäuse, insbesondere zum regelbaren Ankuppeln eines Lüfters an seinen Antrieb bei Brennkraftmaschinen.Hydrodynamic coupling, especially for the fan drive in internal combustion engines The invention relates to a hydrodynamic coupling with a turbine wheel shell comprehensive housing serving as a drive for the pump wheel shell, in particular for the controllable coupling of a fan to its drive in internal combustion engines.

Die Erfindung hat eine hydrodynamische Kupplung zur Aufgabe, die in ihrem konstruktiven Gesamtaufbau, der Art ihrer Herstellung und Montage sowie auch in ihren Regelmöglichkeiten allgemein und für den vorstehenden Anwendungsfall besonders geeignet ist.The invention has a hydrodynamic coupling for the task, which in their overall design, the way they are manufactured and assembled as well as in their control options in general and especially for the above application suitable is.

Es ist eine Lüfterkupplung bekannt, bei der beide Schalen in einem umschließenden Gehäuse angeordnet sind, wobei das Gehäuse den Antrieb bildet. Die Regelung erfolgt in Abhängigkeit von der Temperatur der Füllung durch axiale Verschiebung beider Schalen gegeneinander. Diese bekannte Art ist in Herstellung und Montage umständlich, und auch die Art der Regelung ist für diesen Anwendungsfall ungeeignet.A fan clutch is known in which both shells in one enclosing housing are arranged, wherein the housing forms the drive. the Regulation takes place as a function of the temperature of the filling by means of axial displacement both shells against each other. This known type is in manufacture and assembly cumbersome, and the type of regulation is unsuitable for this application.

Die Erfindung besteht demgegenüber darin, daß als Lagerung ein an einem Ende undrehbar festgelegter Achsstumpf dient, auf den drehbar vom anderen Ende her sowohl die Turbinenradschale als auch das Antriebsgehäuse aufgeschoben ist und letztere selbst die Pumpenradschale der Kupplung bildet.The invention consists in the fact that as a storage on one end non-rotatably fixed axle stub serves, on the rotatable from the other At the end of both the turbine wheel shell and the drive housing pushed on and the latter itself forms the impeller shell of the coupling.

Die Sekundärschale wird beiderseits vollständig umschlossen. Dabei soll die Turbinenradschale mit einer sich axial einseitig erstreckenden Hohlwelle versehen und mit dieser auf dem Achsstumpf axial unverschiebbar gelagert sein, wobei an der Hohlwelle der Lüfter befestigt ist. Das Antriebsgehäuse besteht aus einem glockenartigen Gehäuseteil und einem diesen Gehäuseteil abschließenden Deckel, die miteinander dichtend und gegen Verdrehen gesichert verbunden sind, wobei einer der beiden Teile, zweckmäßig der glockenartige Gehäuseteil, auf der Hohlwelle der Turbinenradschale gelagert ist.The secondary shell is completely enclosed on both sides. Included is intended to be the turbine wheel shell with a hollow shaft extending axially on one side provided and be mounted with this axially immovable on the stub axle, wherein the fan is attached to the hollow shaft. The drive housing consists of a bell-like housing part and a cover closing this housing part, which are connected to each other sealingly and secured against rotation, one of the both parts, expediently the bell-like housing part, on the hollow shaft of the turbine wheel shell is stored.

Durch diese Ausbildung ergibt sich der Vorteil, daß ein besonderes Antriebsgehäuse für die Kupplung nicht mehr erforderlich ist. Dadurch werden Teile und Platz gespart. Weiterhin ergeben sich Vorteile hinsichtlich der Montage und Herstellung der Kupplung bzw. ihrer Einzelteile, die weiter unten bei der Beschreibung des Ausführungsbeispieles noch näher erläutert werden, und auch hinsichtlich ihrer Regelbarkeit.This training has the advantage that a special Drive housing for the clutch is no longer required. This will make parts and saved space. Furthermore, there are advantages in terms of assembly and Manufacture of the coupling or its individual parts, see below in the description of the embodiment are explained in more detail, and also with regard to their Controllability.

Der feststehende Achsstumpf der Kupplung kann nach einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens mit Vorteil zur Befestigung eines Schöpfrohrträgers mit einem öder mehreren feststehenden Schöpfrohren verwendet werden. Diese liegen in einem radialen Spalt zwischen Turbinen- und Pumpenradschale, und ihre Mündung kann in an sich bekannter Weise außerhalb des größten Schalenradius liegen. Dadurch kann eine gute Selbstregelung der Kupplung erreicht werden, wenn im Abfluß der Kupplungsflüssigkeit ein Durchflußwiderstand bestimmter Abstimmung in Form einer gegebenenfalls auswechselbaren Düse angeordnet ist. Durch diese Ausbildung der Kupplung läßt sich erreichen, daß die Kupplung von selbst mit steigender Antriebsdrehzahl einen steigenden Schlupf aufweist, d. h. also, daß der Lüfter in der Drehzahl hinter seinem Antrieb zurückbleibt.The fixed stub axle of the coupling can, according to a further development of the inventive concept with advantage for fastening a scoop tube carrier with one or more fixed scoop tubes can be used. These are in a radial gap between the turbine shell and the impeller shell, and their mouth can lie in a manner known per se outside the largest shell radius. This can a good self-regulation of the clutch can be achieved if in the drain of the clutch fluid a flow resistance of certain coordination in the form of an optionally exchangeable Nozzle is arranged. This design of the coupling can achieve that the clutch itself shows increasing slip with increasing drive speed has, d. H. so that the fan lags behind its drive in speed.

Wie die Erfindung im einzelnen ausgeführt werden kann, zeigt mit den für sie wesentlichen Teilen das Ausführungsbeispiel der Zeichnung, die einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kupplung darstellt.How the invention can be carried out in detail, shows with the for them essential parts the embodiment of the drawing, which is a longitudinal section represents by a coupling according to the invention.

Nach der Zeichnung ist die Kupplung 1 auf dem feststehenden Achsstumpf 2 angeordnet, der seinerseits an einem Ende in einem Halter 3 undrehbar befestigt ist. Über den Halter 3 ist dann das ganze Lüfteraggregat an der hierfür vorgesehenen Stelle im, Fahrzeug bzw. an einer Brennkraftmaschine eingebaut. Die Kupplung 1 besteht ihrerseits aus der Pumpenradschale 4 und der Turbinenradschale 5, die beide drehbar auf dem feststehenden Achsstumpf 2 lagern und vom anderen Ende her auf diesen aufgeschoben sind. Die Pumpenradschale 4 dient gleichzeitig als Antriebsscheibe und ist zu diesem Zweck als Keilriemenscheibe ausgebildet. Sie ist zweiteilig ausgeführt und besteht aus dem glockenartigen Gehäuseteil 6, das durch den Deckel 7 abgeschlossen wird. Der Deckel 7 ist über ein Lager 10 auf dem Achsstumpf 2 drehbar und axial unverschiebbar gelagert und durch eine Dichtung 11, z. B. einen Simmerring, nach außen abgedichtet. Seine Verbindung mit dem glockenartigen Gehäuseteil 6 erfolgt nicht, wie bisher üblich, durch Verschraubung, sondern durch einen Sicherungsring 12, wobei in einer Umfangsnut ein Dichtring 13 eingelegt ist. Auf diese Weise wird die Turbinenradschale 5 beiderseits vollständig von der das Antriebsgehäuse bildenden Pumpenradschale 4 umschlossen.According to the drawing, the coupling 1 is on the stationary stub axle 2, which in turn is non-rotatably fastened at one end in a holder 3 is. The entire fan assembly is then on the holder 3 provided for this purpose Place in the vehicle or installed on an internal combustion engine. The clutch 1 consists in turn from the pump wheel shell 4 and the turbine wheel shell 5, both of which are rotatable store on the fixed stub axle 2 and pushed onto it from the other end are. The pump wheel shell 4 also serves as a drive pulley and is to this Purpose designed as a V-belt pulley. It is made in two parts and consists from the bell-like housing part 6, which is closed by the cover 7. The cover 7 is rotatable and axially immovable on the stub axle 2 via a bearing 10 stored and by a seal 11, for. B. a Simmerring, sealed to the outside. Its connection with the bell-like housing part 6 does not take place as before common, by screwing, but by a locking ring 12, a sealing ring 13 being inserted in a circumferential groove. That way will the turbine wheel shell 5 on both sides completely separated from the one that forms the drive housing Pump wheel shell 4 enclosed.

Beide Teile der Pumpenradschale 4 können als Spritzgußteile hergestellt sein. Das Keilriemenprofil 8 wird dann zweckmäßigerweise in den glockenartigen Gehäuseteil 6 eingespritzt, wobei auf gute Bindung und Verzahnung zu achten ist. Beide Teile 6 und 7 weisen je einen Schaufelkranz 9 auf. Es ist auch möglich, nur im glockenartigen Gehäuseteil 6 oder im Deckel 7 einen Schaufelkranz vorzusehen. Die Turbinenradschale 5, die ebenfalls als Spritzgußteil hergestellt sein kann, hat im vorliegenden Fall zwei zueinander spiegelbildlich angeordnete Schaufelkränze 14. Sie ist mit einer Hohlwelle 15 über ein Lager 16 drehbar auf dem Achsstumpf 2 gelagert. Ihre axiale Führung wird durch ein weiteres Lager 17 gesichert. Die Hohlwelle 15 erstreckt sich axial nur in einer Richtung, und mit ihr ist der Lüfter 18 mittel-oder unmittelbar verbunden.Both parts of the pump wheel shell 4 can be manufactured as injection molded parts be. The V-belt profile 8 is then expediently in the bell-shaped housing part 6, whereby care must be taken to ensure good bonding and interlocking. Both parts 6 and 7 each have a blade ring 9. It is also possible just in bell-like Housing part 6 or in the cover 7 a blade ring to be provided. The turbine wheel shell 5, which can also be manufactured as an injection-molded part, has in the present case two blade rings 14 arranged in mirror image to one another Hollow shaft 15 rotatably mounted on stub axle 2 via a bearing 16. Your axial Leadership is secured by a further bearing 17. The hollow shaft 15 extends axially only in one direction, and with it the fan 18 is direct or indirect tied together.

Im vorliegenden Fall ist die Hohlwelle 15 über den Achsstumpf 2 hinaus verlängert und an ihrem Ende der Lüfter 18 unmittelbar befestigt. Diese Befestigung ist gleichzeitig als dichtender Abschluß für die Kupplungsflüssigkeit ausgebildet. Zu diesem Zweck ist ein sogenannter Drehverschluß vorgesehen, der aus einer Scheibe 19 besteht, die mit drei Ansätzen 20 nach Art eines Bajonettverschlusses hinter drei entsprechende Ansätze 21 der Hohlwelle 15 eingerastet wird. An dieser Platte 19 ist dann der Lüfter 18 durch drei Schrauben 22 befestigt. Der glockenartige Gehäuseteil 6 der Pumpenradschale ist über ein Lager 23 auf der Hohlwelle 15 gelagert. Eine Dichtung 24, z. B. ein Sinmmerring, bildet den dichten Abschluß der Kupplung.In the present case, the hollow shaft 15 extends beyond the stub axle 2 extended and attached directly to the end of the fan 18. This attachment is also designed as a sealing closure for the clutch fluid. For this purpose, a so-called twist lock is provided, which consists of a disk 19 consists of three approaches 20 in the manner of a bayonet lock behind three corresponding lugs 21 of the hollow shaft 15 is engaged. On this plate 19 the fan 18 is then fastened by three screws 22. The bell-like housing part 6 of the pump wheel shell is mounted on the hollow shaft 15 via a bearing 23. One Seal 24, e.g. B. a Sinmmerring, forms the tight seal of the coupling.

Auf dem Achsstumpf 2, und zwar zweckmäßigerweise zwischen der Turbinenradschale 5 und dem Deckel 7 der Pumpenradschale, ist ein Schöpfrohrträger 25 fest angeordnet, der mit Schöpfrohren 26 versehen ist. Die Anzahl der Schöpfrohre ist beliebig. Sie liegen in einem radialen Spalt zwischen einem Schaufelkranz 14 der Turbinenradschale und einem Schaufelkranz in der Pumpenradschale 4 vorteilhafterweise dem Schaufelkranz 9 des Deckels 7. Ihre Öffnungen 26 liegen auf einem Radius, der größer ist, als der äußere Schaufelradius. Auf diese Weise wird erreicht, daß auch bei kleiner Füllung oder bei leerer Beschaufelung noch ein genügend starker Ring von Kupplungsflüssigkeit vorhanden ist, der die Rückförderung aufrechterhält. Außerdem bilden die feststehenden Schöpfrohre einen nicht unwesentlichen Teil der weiter unten noch näher beschriebenen Regelung der Kupplung.On the stub axle 2, expediently between the turbine wheel shell 5 and the cover 7 of the pump wheel shell, a scoop tube carrier 25 is fixedly arranged, which is provided with scoop tubes 26. The number of scoop tubes is arbitrary. she lie in a radial gap between a blade ring 14 of the turbine wheel shell and a blade ring in the pump wheel shell 4, advantageously the blade ring 9 of the lid 7. Your openings 26 are on a radius that is larger than the outer blade radius. In this way it is achieved that even with a small filling or a sufficiently thick ring of clutch fluid when the blades are empty is available that maintains the return. Also form the fixed Scoop tubes a not insignificant part of those described in more detail below Regulation of the clutch.

Die Kupplungsflüssigkeit, z. B. das vom Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine abgezweigte Ö1, tritt durch eine zentrale Bohrung 28 im Achsstumpf 2 in die Kupplung ein. Es ist von Vorteil, wenn vor dem Eintritt in die Kupplung in den Zufluß ein von der Temperatur des Kühlmittels stetig oder stufenweise steuerbares Regelorgan für die Zuflußmenge eingeschaltet ist. Das Ö1 gelangt von der Bohrung 28 aus in den vorderen Raum 29 der Kupplung auf der Stirnseite des Achsstumpfes 2, von wo aus es durch die Lager 16 und 17 und durch den Ringspalt 30 bzw. die Bohrung 31 in die Schaufelkränze 9, 14 eintritt, die es je nach Zuflußmenge und Drehzahl bis zu einem bestimmten Niveau anfüllt. Das Ausschöpfen der Kupplung erfolgt durch die Schöpfrohre 26, von wo aus das Öl durch den Schöpfrohrträger 25 und die Bohrung 32 abfließt. In den Abfluß, und zwar zweckmäßigerweise unmittelbar nach dem Austritt aus der Kupplung, kann noch ein besonderer Durchflußwiderstand, z. B. in Form einer auswechselbaren Düse, eingeschaltet sein. Auf diese Weise ist es möglich, den Schlupf der Kupplung selbsttätig zu regeln, da bei gleichbleibender Eintrittsmenge um so mehr Ö1 aus der Kupplung herausgeschöpft wird, je höher die Primärdrehzahl ist. Das bedeutet, daß von einem bestimmten Punkt ab die Lüfterdrehzahl der steigenden Motordrehzahl immer langsamer folgt und schließlich ihr gegenüber sogar fällt. Durch die Regelung der Zuflußmenge wird der Beginn dieser selbsttätigen Regelung eingestellt. Die Schöpfrohre können bei entsprechender Bremsung auch selbst den Durchflußwiderstand bilden.The clutch fluid, e.g. B. that of the lubricating oil circuit of the internal combustion engine The branched off Ö1 enters the clutch through a central bore 28 in the stub axle 2 a. It is advantageous if there is an inlet before entering the coupling Regulating element that can be controlled continuously or stepwise by the temperature of the coolant is switched on for the inflow quantity. The oil enters from the bore 28 in the front space 29 of the coupling on the face of the stub axle 2, from where from it through the bearings 16 and 17 and through the annular gap 30 or the bore 31 enters the blade rings 9, 14, which it up depending on the inflow amount and speed stuffs to a certain level. The clutch is exhausted by the Scoop tubes 26 from where the oil passes through the scoop tube support 25 and the bore 32 drains. Into the drain, expediently immediately after the outlet from the coupling, a special flow resistance, z. B. in the form of a replaceable nozzle, be switched on. In this way it is possible to control the slip of the clutch to regulate automatically, since with the same amount of inlet so The higher the primary speed, the more oil is drawn out of the clutch. This means that from a certain point onwards the fan speed increases Engine speed follows more and more slowly and finally even falls compared to it. By the regulation of the inflow is set at the beginning of this automatic regulation. With appropriate braking, the scoop tubes can also adjust the flow resistance themselves form.

Die Montage der Kupplung ist denkbar einfach. Sie erfolgt im Prinzip derart, daß ein Teil nach dem anderen vom freien Ende her auf den Achsstumpf 2 aufgeschoben, befestigt und durch den abschließenden Bajonettverschluß gesichert wird. Man beginnt mit dem Deckel 7, der durch das Lager 10 axial fixiert wird. Es folgen der Schöpfrohrträger 25 mit den Schöpfrohren 26, die Turbinenradschale 5 mit ihren Lagern 16 und 17 und zum Schluß der glockenartige Gehäuseteil 6, der mit dem Sicherungsring 12 gegenüber dem Deckel 7 festgelegt wird. Abschließend ist lediglich noch die Platte 19 in das vordere Ende der Hohlwelle 15 an der Turbinenradschale einzusetzen und der Lüfter 18 mit den drei Schrauben 22 an dieser Platte festzuziehen. Bis auf die Lüfterbefestigung kommt die Kupplung praktisch ohne jede Schraubverbindung aus. Weiterhin sind bei den Einzelteilen die bearbeiteten Flächen auf ein Minimum reduziert.The assembly of the coupling is very easy. It is done in principle in such a way that one part after the other is pushed onto the stub axle 2 from the free end, is attached and secured by the final bayonet lock. One starts with the cover 7, which is axially fixed by the bearing 10. The scoop tube supports follow 25 with the scoop tubes 26, the turbine wheel shell 5 with its bearings 16 and 17 and Finally, the bell-like housing part 6, the one with the locking ring 12 opposite the cover 7 is set. Finally, only the plate 19 is in the insert the front end of the hollow shaft 15 on the turbine wheel shell and the fan 18 to be tightened with the three screws 22 on this plate. Except for the fan mounting the coupling works practically without any screw connection. Furthermore are at the machined areas of the individual parts are reduced to a minimum.

Durch diesen erfindungsgemäß einfachen konstruktiven Aufbau ist es möglich, die Kupplung in wirtschaftlich tragbarer Weise herzustellen und zu montieren. Weiterhin ermöglicht die Selbstregelung der Kupplung durch die nach der Erfindung vorgesehenen stehenden Schöpfrohre und den Durchflußwiderstand im Rücklauf der Kupplungsflüssigkeit eine gute Anpassung der Lüfterdrehzahl an den jeweiligen Bedarf. Gleichzeitig kann durch diese selbsttätige Regelung die bisherige übliche Regelung durch einen Thermostat nur als Korrekturregelung ausgelegt werden. Es ist also möglich, einen Thermostat geringerer Genauigkeit und ohne große Regelgeschwindigkeit vorzusehen.Due to this simple structural design according to the invention, it is possible to manufacture and assemble the coupling in an economically feasible manner. Furthermore, the self-regulation of the clutch is made possible by the according to the invention provided standing scoop tubes and the flow resistance in the return of the coupling fluid a good adjustment of the fan speed to the respective needs. At the same time can through this automatic regulation the previous regulation by a thermostat can only be interpreted as a correction control. So it is possible to use a thermostat Provide less accuracy and without high control speed.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Hydrodynamic coupling with a turbine wheel shell comprehensive housing serving as a drive for the pump wheel shell, in particular for controllable coupling of the fan to its drive in an internal combustion engine, characterized in that a non-rotatable fixed at one end as a bearing Axle stub (2) is used, on which both the turbine wheel shell can be rotated from the other end and the drive housing is pushed on and the drive housing itself the Forms impeller shell.

2. Coupling according to claim 1, characterized in that the turbine wheel shell (5) of the coupling with an axially unilateral one Hollow shaft (15) provided, with this axially immovable on the stationary stub axle (2) mounted and attached directly or indirectly to the hollow shaft (15) of the fan (18) is.

3. Coupling according to claim 2, characterized in that the Hollow shaft (15) extended beyond the fixed stub axle (2) and attached to her End of the fan (18) is attached, the fan attachment at the same time as sealing against the clutch fluid is formed.

4. Coupling according to claim 2 or 3, characterized in that the drive housing of the coupling from a bell-like housing part (6) and this housing part (6) closing The cover (7) is connected to one another in a sealing manner and secured against twisting are, one of the two parts, expediently the bell-like housing part (6), is mounted on the hollow shaft (15) of the turbine wheel shell (5).

5. Coupling according to one of the preceding claims, characterized in that on the stationary Axle stub (2) a scoop tube carrier (25) with one or more fixed scoop tubes (26) is attached.

6. Coupling according to one of the preceding claims, characterized in that that the turbine wheel shell (5) has two blade rings arranged in mirror image to one another (14) and the bell-like housing part (6) of the pump wheel shell (4) and the cover (7) each have a blade ring (9).

7. Coupling according to claim 5 or 6, characterized characterized in that the scoop tubes (26) in a radial gap between a Blade ring (14) of the turbine wheel shell (5) and a blade ring (9) in the The pump wheel shell (4) advantageously lies in the cover (7) and its openings (27) in itself. known way lie on a radius that is larger than the outer blade radius. B. Coupling according to one of the preceding claims, characterized characterized in that bores (28, 32) are arranged in the stub axle (2), one of which (32) in the scoop tube carrier (25) and the other (28) opens out on the end face of the stub axle (2). Into consideration Printed publications: German Patent No. 849 632; U.S. Patent No. 2,633,697.