Antrieb für Zubehörteile von Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft einen Antrieb für Zubehör- teile von wassergekühlten Brennkraftmaschinen mit einer Flüssigkeitskupplung, die einen Antriebskupp lung steil, der in Antriebsverbindung mit der Brenn kraftmaschine steht, und einen Abtriebskupplungsteil, der mit einer Wellenanordnung verbunden ist, auf weist.
Die Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, beispiels weise eines Kraftfahrzeuges, ist mit einem Kühler aus gerüstet, wobei ein Kühlventilator vorgesehen ist, der Luft durch den Kühler saugt und die Luft über die Brennkraftmaschine bläst. Ferner ist eine Wasserpumpe vorgesehen, um eine Wasserströmung durch den Kühler zu bewirken, und die durch den Kühler strömende Luft kühlt .das durch diesen hindurchströmende Wasser.
Für den idealsten Zustand soll das Verhältnis der Flüssigkeitsströmung bzw. Wasserströmung durch -den Kühler zur Luftströmung durch den Kühler derart sein, dass die gewünschte optimale Kühlung des Wassers bei seiner Strömung durch den Kühler erhalten wird. Die Luft- und die Wasserströmung hängen von der Dreh zahl des Ventilators .und -der Wasserpumpe ab.
Es ist bekannt, den Ventilator bzw. die Belüftungs vorrichtung einer B:rennkraftmaschine von dieser aus über eine viskose Kupplung anzutreiben, während das Wasserpumpenlaufrad gewöhnlich unmittelbar von der Brennkraftmaschine ,aus angetrieben wird. Eine viskose Kupplung ist bekanntlich für den Antrieb der Belüf tungsvorrichtung bzw. des Ventilators zweckmässig, da ihre Abtriebsdrehzahl bei hohen Antriebsdrehzahlen gegenüber der Antriebsdrehzahl abfällt.
Da das Wasser pumpenlaufrad unmittelbar vom Motor angetrieben wird, ist jedoch dann bei hohen Motordrehzahlen das Verhältnis ,der Drehzahl des Pumpenlaufrades zur Dreh zahl des Ventilators wesentlich (grösser als bei niedrigen Motordrehzahlen.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines An triebs der obergenannten Art bei einer Brennkraft- maschine in der Weise, dass das Verhältnis der Menge der pro Zeiteinheit durch den Kühler strömenden Luft zur Geschwindigkeit der Wasserströmung durch die Rohrschlangen des Kühlers unabhängig von der Motor drehzahl ist.
Erfindungsgemäss wird das bei einem Antrieb der obergenannten Art dadurch erreicht, @dass das Flügel rad des Kühlerventilators und der Wasserpumpenan- trieb reit der Wellenanordnung fest gekoppelt sind, so dass eine Drehung des Abtriebsikupplungsteils Drehun gen der Wellenanordnung, des Flügelrades des Kühler ventilators und des Wasserpumpenantriebes mit Dreh zahlen bewirkt, die unabhängig von der absoluten Dreh zahl -des Abtriebskupplurngsteils in einem festen Ver hältnis zueinander stehen.
Anhand der nachstehenden Figuren ist die Erfin dung im folgernden an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Ansicht im axialen Schnitt eines erfin dungsgemässen Antriebs, Fig. 2 in vergrössertem Massstab eine Teilansicht im Schnitt eines Teils des in Fig. 1 dargestellten An triebs und Fig. 3 eine Ansicht im axialen Schnitt einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemässen Antriebs.
Die Erfindung wird in Form eines kombinierten Antriebs für Hilfsvorrichtungen einer Brennkraftma- schine beschrieben, bei welchem diese Hilfsvorrichtun gen ständig mit einem konstanten zeitlichen Drehzahl- Verhältnis angetrieben werden, so dass eine Zunahme in der Drehzahl der einen Vorrichtung eine propor tionale Zunahme in der Drehzahl der anderen Vorrich tung zur Folge hat.
Der erfindungsgemässe Antrieb ist vorgesehen für den Antrieb des Laufrades einer Wasser pumpe und der Flügel eines Kühlerventilators der Brennkraftmaschine in der Weise, dass die Strömungs geschwindigkeit des Wassers durch den Kühler ständig in direktem Verhältnis zur Luftströmungsgeschwindig- keit durch den Kühler steht.
In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in Form eines Antriebs 10 für ein Wasser pumpenlaufrad 14 und :die Flügel 15, 16 eines Kühler- ventilators für eine Brennkraftmaschine, beispielsweise einen Kraftwagenmotor, dargestellt. Der Antrieb 10 um fasst eine Flüssigkeitskupplung 11, welche das Wasser pumpenlaufrad 14 und die Ventilatorflügel 15, 16 mit gleicher Drehzahl vom Motor aus antreibt. Die Flüssig keitskupplung 11 besitzt einen Antriebskupplungsteil 17 und einen Abtriebskupplungsteil 18.
Der Antriebskupplun@gsteil 17 der Flüssigkoitskupp- lung 11 wird vom Motor durch eine Riemenscheibe 20 und einen geeigneten Riemen 21 angetrieben, der über die Riemenscheibe 20 gelegt ist und durch :den Motor angetrieben. wird. Die Riemenscheibe 20 ist an einem Nabenteil 22 des Antriebskupplungsteäls 17 mit Hilfe mehrerer Schrauben 23 befestigt.
Der Antriebskupplungsteil 17 !der Flüssigkeitskupp lung 11 :ist auf einer Welle 41 drehbar gelagert. Der Kupplungsteil 17 wird durch zwei Kupplungselemente 35, 36 gebildet, welche an ihrem Aussenumfang durch mehrere Schrauben 37 aneinander befestigt sind. Das Kupplungselement 36 ist mit .dem erwähnten Nabenteil 22 ausgebildet, der mit einer durchgehenden Bohrung 22a versehen .und zur Drehung mit Bezug auf die Welle 41 durch ein geeignetes Lager 40 gelagert ist,
das in der Bohrung 22a der Nabe 22 angeordnet ist und die Welle 41 umgibt. Dem Lager 40 sind geeignete Dichtun gen zugeordnet, welche die Welle 41 ebenfalls umgeben und ein Lecken des Strömungsmittels aus der Kupplung verhindern, wie sich aus Ader nachfolgenden Beschrei bung ergibt. Das Kupplungselement 35 weist ebenfalls einen Nabenteil 42 auf und ist durch ein geeignetes Lager 43 zur Drehung um die Welle 41 gelagert.
Die Kupplungselemente 35 und 36 begrenzen zwi schen sich eine Flüssigkeits- bzw. Strömungsmittelkam- mer 45, in welcher sich der Abtriebskupplungsteil 18 dreht. Der Abtriebskupplungsteil 18 wird durch eine Scheibe mit einem Nabenteil 46 gebildet, welch letzte rer zur Drehung mit der Welle 41 verkeilt und zwischen den Lagern 40 und 43 angeordnet ist.
Das Kupplungs element 35 und der Abtriebskupplungsteil 18 haben einander zugekehrte Flächen, .in denen eine Anzahl von allgemein mit 47 bezeichneten, zusammenwirkenden, ringförmigen Stegen und Nuten vorgesehen sind, welche einander gegenüberliegende und voneinander in Ab stand befindliche parallele Flächen bilden, die einen Scherungsraum zwischen sich begrenzen.
Ein fliessfähiges Scherungsmedium, beispielsweise ein Siliconöl, in der Kammer 45 und insbesondere in dem Scherungsraum bewirkt die Drehmomentübertragung zwischen dem An triebs- und dem Abtriebskupplungsteil, wie nachfolgend beschrieben wird.
Aus dem Vorangehenden ergibt sich, dass bei einer Drehung der Riemenscheibe 20 sich der Antriebs kupplungsteil mit Bezug auf die Welle 41 dreht :und das Scherungsmedium in der Kammer 45 und insbeson dere indem durch die vorangehend beschriebenen Stege und Nuten begrenzten Scherungsraum überträgt ein Drehmoment vom Antriebskupplungsteil 17 auf den Abtriebskupplungsteil 18 in an sich bekannter Weise. Die Drehung des Abtriebskupplungsteils 18 bewirkt eine Drehung der Welle 41, mit der der Abtriebskupplungs- teil 18 verkeilt ist.
Die Welle 41, welche durch die viskose Kupplung 11 zur Drehung angetrieben wird, ist mit den Ventila- torflügeln verbunden, so @dass diese zur Drehung ange trieben werden. Auf (das linke Ende der Welle 41 ist eine ringförmige Platte 54 aufgekeilt, welche gegen den Inner_laufring des Kugellagers 43 anliegt. Die Platte 54 trägt die Ventilatorflügel 15 .und 16, welche an ihr durch Schrauben 55 befestigt sind.
Der rechte Endteil der Welle 41 ist mit einer Bohrung 60 versehen, die zur Aufnahme des Endteils einer Welle 61 :dient. Die Welle 61 ist mit der Welle 41 verkeilt, so: dass sich die Welle 61 mit der Welle 41 dreht. Die Welle 61 ist durch ein Gehäuse 62 gelagert, das in :geeigneter Weise an einem benachbarten Träger 63 befestigt ist. Die Welle 61 dreht sich mit Bezug auf das :Gehäuse 62 und ist durch ein Lager 64 gelagert, das in einer Öffnung in einem Nabenteil 65 des Gehäu ses 62 angeordnet ist.
Auf das äusserste rechte Ende der Welle 61, gesehen in Fig. 1, ist das Laufrad 14 der Wasserpumpe der Brennkraftmaschine aufgekeilt.
Die Wirkungsweise des Antriebs 10 ergibt sich ohne weiteres aus der vorangehenden Beschreibung. Bei einer Drehung der Riemenscheibe 20 wird der Antriebs kupplungsteil 17 :der Flüssigkeitskupplung 11 zur Dre hung angetrieben und wird ein Drehmoment auf (den Abtriebskupplungsteil 18 durch die Scherungswirkung des fliessfähigen Scherungsmediums in d-.r Kammer 45 übertragen.
Eine Drehung des Abtriebskupplungsteils 18 bewirkt .eine Drehung einer Wellenanordnung, wel che die Wellen 41 und 61 umfasst, was ein-.a Dreh antrieb der Ventülatorflüge:l 15, 16 und des Wasser pumpenlaufrades 14 mit der gleichen Drehzahl zur Folge hat. Daher fällt, wenn bei hohen Motordrehzah len die Abtriebsdrehzahl der Kupplung 11 abfällt, die Drehzahl sowohl der Ventilatorflügel als auch des Was serpumpenlaufrades ab.
Bei der in Fig. 3 dargestellten abgeänderten Bau form eines erfindungsgemässen Antriebs ist die Wir kungsweise ähnlich wie bei .der Ausführungsform nach Fig. 1 und ist der Gesamtantrieb mit 70 bezeichnet. Der in Fig. 3 gezeigte Strömungsmittelantrieb bewirkt den Antrieb von Ventilatorflügeln 15 und 16 und eines Wasserpumpenlaufrades 14 mit der gleichen Drehzahl. Der Antrieb 70 besitzt eine Riemenscheibe 71, welche vom Motor aus über einen geeigneten Riemen angetrie ben wird und :durch Schrauben 72 .an einem Flansch 73 befestigt ist.
Der Flansch 73 ist mit einer Bohrung versehen, durch welche sich eine Hohlwelle 74 er streckt, die mit dem Flansch 73 drehfest verkeilt ist. Die Welle 74 erstreckt sich durch das Gehäuse 75 und ist durch geeignete Lager 76 gelagert, die in der Öff nung im Gehäuse 75 angeordnet sind.
Der Antrieb 70 umfasst ein-. Kupplung 80 mit einem auf Scherung beanspruchten viskosen Strömungsmittel, welche Kupplung einen Antriebskupplungsteil 81 und einen Abtriebskupplungsteil 82 aufweist. Der Antriebs kupplungsteil 81 wird durch eine Scheibe mit einem Nabenteil 83 gebildet, welch letzterer zur Drehung mit der Welle 74 verkeilt .ist. Die Scheibe dreht sich in einer Arbeitskammer 84 für das fliessfähige Scherungs- medium, welche durch den A:btriebskupplungsteil 82 gebildet wird.
Der Abtriebskupplungsteil 82 weist zwei mit 85 und 86 bezeichnete Elemente auf, die aneinander ,an ihrem Aussenumfang durch Schrauben 87 befestigt sind. Die Kupplungselemente 85 und 86 begrenzen die Kammer 84. Das Kupplungselement 86 und der An- triebskupplungsteil 81 sind mit einander zugekehrten Flächen versehen, welche zusammenwirkende Stege und Nuten aufweisen, die gegenüberliegende, voneinander in Abstand befindliche und parallele Flächen bilden,
wel che zwischen sich einen Scherungsraum für das viskose Strömungsmittel bilden. Das in dem Scherungsraum befindliche fliessfähige Scherungsmedium bewirkt die übertragung eines Drehmomentes vom Antriebskupp- lungsteil 81 auf den Abtrüebskupplungsteil 82. Daher wird bei einer Drehung des Antriebskupplungsteils ein Drehmoment auf den Abtriebskupplungsteil 82 in an sich bekannter Weise übertragen.
Der Abtriebskupplungsteil 82 bildet das Pumpen laufrad 14 und trägt die Laufradflügel. Das Laufrad 14 bzw. der Kupplungsteil 86 desselben besitzt einen Nabenteil 90, der am rechten Ende der Wella 91 befestigt ist, wie in Fig. 3 dargestellt. Die Welle 91 erstreckt sich durch die Hohlwelle 74 und ist zur Drehung mit Bezug auf diese durch axial voneinander in Abstand befindliche Lager 92 und 93 gelagert, wel che die Welle 91 umgeben und an der Innenfläche der Hohlwelle 74 anliegen.
Das, gesehen in Fig. 3, linke Ende der Welle 91 ist mit einer ringförmigen Trägerplatte 95 verkeilt, ,die ihrerseits die Ventilator flügel 15 und 16 trägt. Die Ventilatorflügel 15 und 16 sind an der Trägerplatte 95 durch Schrauben 96 be festigt.
Aus dem Vorangehenden ergibt sich, dass der An trieb 70 in seiner Wirkungsweise dem Antrieb 10 des Wasserpumpenlaufrades 14 und er Ventilatorflügel 15 und 16 mit der gleichen Drehzahl sehr ähnlich ist. Dies ergibt eine verbesserte Wirkungsweise des Kühlungs systems in einem Fahrzeug mit solchen Antriebsanord nungen und ist besonders vorteilhaft zur Aufrechterhal- tung einer geregelten Wasserströmungsgeschwindigkeit durch den Kühler im Verhältnis zur Luftströmung durch den Kühler bei hohen Motordrehzahlen.
Wenn die Motordrehzahl zunimmt, bewirken die Flüssigkeitskupp lungen 11 und 80 den Antrieb der Ventilatorflügel und des Wasserpumpenlaufrades mit höheren Drehzahlen. Bei ausserordentlich hohen Motordrehzahlen nimmt je doch die Abtriebsdrehzahl der Flüssigkeitskupplungen nicht proportional zu, sondern erfährt gegenüber diesen eine verringerte Zunahme.
Dies ist besonders vorteil haft, da es bei hohen Motordrehzahlen nicht erforder lich ist, den Ventilator bzw. das Wasserpumpenlaufrad mit einer Drehzahl anzutreiben, die unmittelbar von der Motordrehzahl abhängt, und in den meisten Fällen geht eine beträchtliche Leistung verloren und wird ein starkes Geräusch erzeugt, wenn der Ventilator und das Wasserpumpenlaufrad mit einer höheren Drehzahl als erforderlich ist, ;angetrieben werden.
Obwohl im vorangehenden eine bevorzugte Aus- führungsform .der Erfindung beschrieben wurde, ist diese nicht hierauf beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens verschiadene Abänderungen erfahren.