DE10219872A1

DE10219872A1 - Fan drive, especially for vehicle, with liquid friction clutch has rotor of additional electrical drive made integrally with fan drive that is directly associated with clutch housing

Info

Publication number: DE10219872A1
Application number: DE2002119872
Authority: DE
Inventors: Thomas Bielesch; Eberhard Sixt
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2002-05-03
Filing date: 2002-05-03
Publication date: 2003-11-20

Abstract

The drive (1) has a drive shaft with a drive plate for connection to an internal combustion engine and a clutch housing (8) that is rotatably mounted on the drive shaft and that can be associated with a fan arrangement for supplying air or contains it. The drive has a rotor (18) of an additional electrical drive (3) made integrally with the fan drive that is directly associated with the clutch housing.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lüfterantrieb mit Flüssigkeitsreibungskupplung, insbesondere für den Fahrzeugeinsatz, mit einer mit Antriebsscheibe versehenen Antriebswelle für die Verbindung mit einem Verbrennungsmotor, und mit einem Kupplungsgehäuse, das drehbar auf der Antriebswelle lagert und dem eine der Luftförderung dienende Lüfteranordnung zuordenbar ist oder das diese aufweist. The invention relates to a fan drive with a fluid friction clutch, especially for vehicle use, with one with drive pulley provided drive shaft for connection to an internal combustion engine, and with a clutch housing which rotatably supports on the drive shaft and the one serving the air promotion fan assembly is assigned or that has this.

Aus der EP 0 664 382 A1 ist ein Lüfterantrieb mit Flüssigkeitsreibungskupplung der eingangs genannten Art bekannt. Die Flüssigkeitsreibungskupplung wird von einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs angetrieben. Der Lüfterantrieb dient der Förderung von Kühlluft, die einen Kühler eines Kühlkreislaufes und/oder einen Kondensator eines Kältemittelkreislaufes durchsetzt. Bei niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine ist der Kühlluftdurchsatz gegebenenfalls nicht ausreichend, insbesondere dann, wenn das Fahrzeug einen Kondensator für eine Fahrzeugklimaanlage aufweist. Niedrige Motordrehzahlen liegen insbesondere im Leerlauf vor. Für die Förderung einer hinreichenden Kühlluftmenge schlägt die erwähnte europäische Patentanmeldung vor, den Lüfter zur Erhöhung der Lüfterdrehzahl bedarfsweise über einen Freilauf von einem fahrzeugseitig befestigten Elektromotor anzutreiben. Ist die Verbrennungsmotordrehzahl zu niedrig, so unterstützt der fahrzeugseitige Elektromotor den Lüfterantrieb. Liegt eine hinreichend große Verbrennungskraftmaschinendrehzahl vor, so entkoppelt der Freilauf den Elektromotor, so dass dieser "überholt" werden kann. Der bekannte Lüfterantrieb mit Flüssigkeitsreibungskupplung und fahrzeugseitig befestigtem, über einen Freilauf gekoppelten Elektromotor erfordert einen großen Bauraum und führt zu einem relativ großen Gewicht. Gerade im Fahrzeugbau sind kleine und leichte Bauformen anzustreben. From EP 0 664 382 A1 a fan drive with Fluid friction clutch of the type mentioned above known. The fluid friction clutch is driven by an internal combustion engine of a motor vehicle. Of the Fan drive is used to promote cooling air, which is a cooler of a Cooling circuit and / or a condenser of a refrigerant circuit interspersed. At low speeds of the internal combustion engine is the Cooling air throughput may not be sufficient, especially if the Vehicle has a condenser for a vehicle air conditioning. Low engine speeds are especially idle. For the Promoting a sufficient amount of cooling air beats the mentioned European Patent application before, the fan to increase the fan speed if necessary, via a freewheel of a vehicle-mounted electric motor drive. If the engine speed is too low, so supported the vehicle-side electric motor the fan drive. Is a sufficient large internal combustion engine speed, so decoupled the freewheel the electric motor so that it can be "overhauled". The known Fan drive with fluid friction clutch and vehicle side attached, coupled via a freewheeling electric motor requires a large Space and leads to a relatively large weight. Especially in the Vehicle construction are aimed at small and lightweight designs.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Lüfterantrieb mit Flüssigkeitsreibungskupplung zu schaffen, der bei Gewichts- und Raumreduzierung auch bei niedrigen Drehzahlen einer antreibenden Maschine, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, einen hinreichend großen Kühlluftbedarf deckt. The invention is therefore based on the object with a fan drive To provide fluid friction clutch, the weight and Space reduction even at low speeds of a driving machine, For example, an internal combustion engine, a sufficiently large Cooling air requirement covers.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen dem Kupplungsgehäuse unmittelbar zugeordneten Rotor eines mit dem Lüfterantrieb integral ausgebildeten, zusätzlichen elektrischen Antriebs. Unter "unmittelbarer Zuordnung" des Rotors des elektrischen Antriebs zum Kupplungsgehäuse der Flüssigkeitsreibungskupplung ist zu verstehen, dass der Rotor mit gleicher Drehachse des Kupplungsgehäuses rotiert und direkt am Kupplungsgehäuse befestigt oder einstückig mit diesem ausgebildet ist. Eine direkte Befestigung schließt die Zwischenschaltung von Befestigungsmitteln, Passstücken usw. ein. Der Lüfterantrieb ist erfindungsgemäß integral mit der Flüssigkeitsreibungskupplung ausgebildet, das heißt, es liegen keine an separaten Orten angeordnete Baugruppen vor, die über Kraftübertragungsstrecken zusammenwirken, sondern die Baugruppen sind quasi miteinander verschmolzen, so dass eine sehr kleine Baugröße vorliegt und überdies bestimmte Bauteile eine Doppelfunktion ausüben, indem beispielsweise ein Lager sowohl das Kupplungsgehäuse lagert und überdies auch den Rotor des integralen elektrischen Antriebs. Die erfindungsgemäße integrale Bauform spart Gewicht. This task is solved by a clutch housing directly associated rotor of an integrally formed with the fan drive, additional electric drive. Under "immediate assignment" of the Rotor of the electric drive to the clutch housing Fluid friction clutch is to be understood that the rotor with the same axis of rotation of Clutch housing rotates and attached directly to the clutch housing or is integrally formed with this. A direct attachment closes the Interposition of fasteners, fittings etc. Of the Fan drive is integral with the invention Fluid friction clutch formed, that is, there are no separate locations arranged assemblies before, via power transmission lines interact, but the assemblies are virtually merged together, so that a very small size is present and also certain components one Doing a double function, for example, a camp both the Clutch housing stores and also the rotor of the integral electric drive. The integral design according to the invention saves weight.

Der integral ausgebildete elektrische Antrieb ist bevorzugt in bürstenloser Bauart ausgebildet, so dass keine Verschleißteile ausgewechselt werden müssen. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der integrale elektrische Antrieb als Bürstenmotor realisiert ist. The integrally formed electric drive is preferably in brushless Design trained so that no wearing parts are replaced have to. Alternatively, however, it may also be provided that the integral electric drive is realized as a brush motor.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der integrale elektrische Antrieb einen ortsfesten, mit Erregerwicklung versehenen Stator aufweist. Bevorzugt ist der Rotor des integralen elektrischen Antriebs wicklungsfrei ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass keine Schleifringe oder dergleichen eingesetzt werden müssen. According to a development of the invention, it is provided that the integral electric drive a stationary, provided with exciter winding stator having. The rotor of the integral electric drive is preferred designed winding-free. This has the advantage that no slip rings or the like must be used.

Der Stator des integralen elektrischen Antriebs weist ein zentrales Drehlager für die Antriebswelle auf. Mithin durchsetzt die Antriebswelle den Stator, der vorzugsweise über Befestigungsmittel fahrzeugseitig ortsfest gehalten ist, um an ihm wirkende Drehmomente aufzunehmen. The stator of the integral electric drive has a central pivot bearing for the drive shaft. Thus, the drive shaft passes through the stator, the is preferably kept stationary on the vehicle side via fastening means, to absorb torques acting on it.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn der integrale elektrische Antrieb zwischen dem antriebsseitigen Ende der Antriebswelle und der Antriebsscheibe oder dem Kupplungsgehäuse angeordnet ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht einen sehr engen axialen Aufbau und dementsprechend geringen Raumbedarf. Furthermore, it is advantageous if the integral electric drive between the drive-side end of the drive shaft and the drive pulley or is arranged the coupling housing. This configuration allows a very tight axial structure and accordingly low Space requirements.

Der integrale elektrische Antrieb kann in Außenläufer-Bauart oder auch in Innenläufer-Bauart ausgebildet sein. Möglich ist alternativ auch die Bauart in Scheibenläufer-Bauform oder in Segmentantrieb-Bauart. Besonders bevorzugt ist die Ausbildung des integralen elektrischen Antriebs als geschalteter Reluktanzmotor, wobei sowohl eine Innenläufer-Bauart oder eine Außenläufer-Bauart realisiert sein kann. The integral electric drive can be in external rotor design or in Internal rotor design be formed. Alternatively, the type is also possible in Pancake or segment drive design. Especially Preferably, the formation of the integral electric drive is switched Reluctance motor, wherein both an internal rotor design or a External rotor design can be realized.

Zur Ausbildung eines Magnetfeldes kann vorgesehen sein, dass der Rotor des integralen elektrischen Antriebs Permanentmagnete aufweist. Damit diese einen magnetischen Rückschluss bilden können, wird das Kupplungsgehäuse in den magnetischen Pfad einbezogen, das heißt, es dient der Bildung eines magnetischen Rückschlussweges. Letzteres gilt auch für Pole eines Rotors einer Reluktanzmaschine. To form a magnetic field can be provided that the rotor having the integral electric drive permanent magnets. In order to These can form a magnetic inference, that is Coupling housing included in the magnetic path, that is, it serves the Formation of a magnetic return path. The latter also applies to Pole a rotor of a reluctance machine.

Wenn der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs nur eine geringe Drehzahl aufweist und demzufolge der Antrieb der Lüfteranordnung mittels des integralen elektrischen Antriebs erfolgt, muss eine Entkupplung zwischen dem elektrischen Antrieb und dem Verbrennungsmotorantrieb vorgesehen sein. Hierzu dient ein Freilauf. Erhöht sich aufgrund eines Betriebszustandswechsels die Drehzahl des Verbrennungsmotors, so übernimmt dieser aufgrund des Freilaufs ab einer bestimmten Drehzahl den Antrieb der Lüfteranordnung. If the internal combustion engine of the vehicle is only a low speed and therefore the drive of the fan assembly by means of integral electric drive is required, a decoupling between the be provided electric drive and the internal combustion engine drive. This is a freewheel. Increases due to a Operating state change the speed of the internal combustion engine, it assumes this due the freewheel from a certain speed the drive of Fan assembly.

Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, und zwar zeigt: The drawings illustrate the invention with reference to FIG Exemplary embodiments, namely:

Fig. 1 einen Lüfterantrieb nach einem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem ein zusätzlicher integraler elektrischer Antrieb als Innenläufer mit Permanentmagneterregung ausgebildet ist, Fig. 1 shows a fan drive according to a first embodiment, in which an additional integral electrical drive is designed as an internal rotor with permanent magnets,

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines Lüfterantriebs mit einem integrierten elektrischen Antrieb als Außenläufer mit Permanentmagneterregung, Fig. 2 shows another embodiment of a fan drive with an integrated electric drive as an external rotor with permanent magnets,

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines Lüfterantriebs, bei dem der integrale elektrische Antrieb als geschalteter Reluktanzmotor in Innenläufer-Bauform ausgebildet ist, Fig. 3 shows another embodiment of a fan drive, wherein the integral electrical drive is designed as a switched reluctance motor in internal-rotor design,

Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Ausbildung, jedoch in Außenläufer-Bauart und Fig. 4 is a Fig. 3 corresponding training, but in external rotor design and

Fig. 5 eine der Fig. 2 entsprechende Bauart, wobei jedoch die Flüssigkeitsreibungskupplung (Visco-Kupplung) nicht mit Bimetallsteuerung, sondern mit elektromagnetischer Steuerung versehen ist. Fig. 5 is a of Fig. 2 corresponding design, but with the liquid friction clutch (visco-coupling) is not provided with bimetallic control, but with electromagnetic control.

Die Fig. 1 zeigt einen Lüfterantrieb 1, der eine Flüssigkeitsreibungskupplung 2 (Visco-Kupplung) und einen mit dem Lüfterantrieb 1 integral ausgebildeten zusätzlichen elektrischen Antrieb 3 aufweist. Fig. 1 shows a fan drive 1, which has a liquid friction clutch 2 (viscous coupling) and an integrally formed with the fan drive 1 additional electrical drive 3.

Im Einzelnen ist an einer um eine Drehachse 4 drehend gelagerten Antriebswelle 5 drehfest eine Antriebsscheibe 6 der Flüssigkeitsreibungskupplung 2 befestigt. Die Antriebswelle 5 weist einen Kupplungsflansch 7 zur Kupplung an die Abtriebs- oder Nebenwellen eines nicht dargestellten Verbrennungsmotores eines Kraftfahrzeugs auf. Mithin wird durch den Verbrennungsmotor die Antriebswelle 5 und damit die Antriebsscheibe 6 um die Drehachse 4 gedreht. In detail, a drive pulley 6 of the fluid friction clutch 2 is fastened in a rotationally fixed manner to a drive shaft 5 mounted rotatably about a rotation axis 4 . The drive shaft 5 has a coupling flange 7 for coupling to the output or secondary shafts of an internal combustion engine (not shown) of a motor vehicle. Thus, the drive shaft 5 and thus the drive pulley 6 are rotated about the rotation axis 4 by the internal combustion engine.

Die Antriebsscheibe 6 befindet sich innerhalb eines Kupplungsgehäuses 8 der Flüssigkeitsreibungskupplung 2, das auf der einen Seite der Antriebsscheibe 6 einen Vorratsraum 9 und auf der anderen Seite der Antriebsscheibe 6 einen Arbeitsraum 10 für eine Viscoflüssigkeit (nicht dargestellt) ausbildet. Zwischen Antriebsscheibe 6 und Vorratsraum 9 liegt eine Zwischenscheibe 11, die fest mit dem Kupplungsgehäuse 8 verbunden ist. Eine Bimetallfeder 12 steht über einen Schaltstift 13 mit einem Ventilhebel 14 eines Viscoflüssigkeits-Ventils in Verbindung. In Abhängigkeit von der Temperatur steuert die Bimetallfeder 12 über den Schaltstift den Ventilhebel derart, dass ein mehr oder weniger großer Anteil der Viscoflüssigkeit aus dem Vorratsraum 9 über eine Öffnung (nicht dargestellt) in der Zwischenscheibe 11 in den Arbeitsraum 10 gelangt. Je mehr Viscoflüssigkeit sich im Arbeitsraum 10 befindet, um so stärker wirkt die Flüssigkeitskupplung zwischen der von der Antriebswelle 5 angetriebenen Antriebsscheibe 6 und dem Kupplungsgehäuse 8. Das heißt, um so "steifer" ist die Kupplung zwischen Antriebswelle 5 und Kupplungsgehäuse 8. Am Kupplungsgehäuse 8 befindet sich eine in der Fig. 1 im Detail nicht dargestellte, der Luftförderung dienende Lüfteranordnung 15, die beispielsweise durch eine Vielzahl radial verlaufender, am Kupplungsgehäuse 8 befestigter Lüfterschaufeln 16 oder eines selbsttragenden Lüfters (geschlossene Nabe) gebildet sein kann. Durch die Drehung des Kupplungsgehäuses 8 werden somit die Lüfterschaufeln 16 um die Drehachse 4 bewegt, so dass sich ein Kühlluftstrom parallel zur Drehachse 4 einstellt. Die Lüfteranordnung 15 mit Lüfterschaufeln 16 ist lediglich in Fig. 1 angedeutet. In den übrigen Figuren ist die Lüfteranordnung 15 der Einfachheit halber nicht dargestellt, jedoch in der praktischen Ausführung vorhanden. The drive pulley 6 is located within a clutch housing 8 of the fluid friction clutch 2, a storage space a working space 10 for a viscous liquid (not shown) on one side of the drive pulley 6 9 and on the other side of the drive pulley 6 is formed. Between the drive pulley 6 and reservoir 9 is an intermediate disc 11 which is fixedly connected to the clutch housing 8 . A bimetallic spring 12 is connected via a switching pin 13 with a valve lever 14 of a Viscoflüssigkeits valve in combination. Depending on the temperature, the bimetallic spring 12 controls the valve lever via the switching pin such that a greater or lesser proportion of the viscous liquid passes from the storage space 9 via an opening (not shown) in the intermediate disk 11 into the working space 10 . The more Viscoflüssigkeit is in the working space 10 , the stronger the fluid coupling between the driven by the drive shaft 5 drive pulley 6 and the clutch housing 8 acts. That is, the "stiffer" is the coupling between the drive shaft 5 and the clutch housing . 8 On the clutch housing 8 is a not shown in detail in FIG. 1, the air promotion fan assembly 15 , which may be formed for example by a plurality of radially extending, attached to the clutch housing 8 fan blades 16 or a self-supporting fan (closed hub). By the rotation of the clutch housing 8 thus the fan blades 16 are moved about the rotation axis 4 , so that a cooling air flow is set parallel to the rotation axis 4 . The fan assembly 15 with fan blades 16 is indicated only in Fig. 1. In the other figures, the fan assembly 15 is not shown for the sake of simplicity, but in the practical version available.

Der Lüfterantrieb 1 weist gemäß Fig. 1 neben der Antriebsmöglichkeit durch die Brennkraftmaschine über die Antriebswelle 5 den integrierten, zusätzlichen elektrischen Antrieb 3 auf. Dieser besitzt einen Stator 17, der ringförmig ausgebildet ist, wobei der Mittelpunkt des Ringes auf der Drehachse 4 liegt. Ferner ist der integrale elektrische Antrieb 3 mit einem Rotor 18 versehen, der zentral angeordnet ist, das heißt, er wird von dem ringförmigen Stator 17 umgeben. An seiner äußeren Peripherie weist der Rotor 18 über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete Permanentmagnete 19 auf, die entsprechenden Polen 20 des Stators 17 unter Ausbildung geringer Luftspalte 21 gegenüberliegen. Die Anordnung ist derart getroffen, dass das Kupplungsgehäuse 8 mittels eines Lagers 22 fliegend auf einem Endbereich 23 der Antriebswelle 5 gelagert ist. Das Lager 22 ist vorzugsweise als Kugellager mit zwei konzentrischen Lagerringen und einer entsprechenden Anzahl von Kugeln ausgestattet. Der äußere Lagerring 24 des Lagers 22 ist an einem Ringflansch 25 des Kupplungsgehäuses 8 gehalten. An der Außenfläche des Ringflansches 25 ist der Rotor 18 befestigt, so dass er etwa auf Höhe des Lagers 22 liegt. Zwischen dem Lager 22 und dem Kupplungsflansch 7 der Antriebswelle 5 befindet sich ein weiteres Lager 26, das ebenfalls einen inneren und einen äußeren Lagerring aufweist und als Kugellager ausgebildet ist. Der innere Lagerring 27 umschließt die Antriebswelle 5; der äußere Lagerring 28 des Lagers 26 trägt eine scheibenförmige Haltestruktur 29, die einen axialen, ringförmigen Ausleger 30 aufweist, der den Stator 17 trägt. Um den Stator 17 ortsfest und undrehbar fahrzeugseitig zu positionieren, ist die Haltestruktur 29 mit dem einen Ende mindestens einer Drehmomentstütze 31 verbunden, deren anderes Ende fahrzeugseitig (Bezugszeichen 32) festgelegt ist. The fan drive 1 has shown in FIG. 1 in addition to the possibility of driving by the internal combustion engine via the drive shaft 5, the integrated, additional electric drive 3 . This has a stator 17 which is annular, wherein the center of the ring is located on the axis of rotation 4 . Further, the integral electric drive 3 is provided with a rotor 18 arranged centrally, that is, surrounded by the annular stator 17 . At its outer periphery, the rotor 18 on the circumference uniformly distributed permanent magnets 19 , the corresponding poles 20 of the stator 17 are opposite to form small air gaps 21 . The arrangement is such that the clutch housing 8 is mounted by means of a bearing 22 flying on an end portion 23 of the drive shaft 5 . The bearing 22 is preferably equipped as a ball bearing with two concentric bearing rings and a corresponding number of balls. The outer bearing ring 24 of the bearing 22 is held on an annular flange 25 of the coupling housing 8 . On the outer surface of the annular flange 25 , the rotor 18 is fixed so that it lies approximately at the height of the bearing 22 . Between the bearing 22 and the coupling flange 7 of the drive shaft 5 is another bearing 26 , which also has an inner and an outer bearing ring and is designed as a ball bearing. The inner bearing ring 27 encloses the drive shaft 5 ; the outer bearing ring 28 of the bearing 26 carries a disc-shaped support structure 29 which has an axial, annular arm 30 which carries the stator 17 . In order to position the stator 17 fixedly and non-rotatably on the vehicle side, the holding structure 29 is connected to the one end of at least one torque arm 31 whose other end is fixed on the vehicle side (reference numeral 32 ).

Die Pole 20 des Stators 17 werden von elektrischen Spulen 33 umgriffen, die mit einer nicht dargestellten elektrischen Ansteuerschaltung verbunden sind. Die Ansteuerschaltung sorgt im Betrieb dafür, dass die Spulen 33 entsprechend erregt werden, um ein Drehfeld aufzubauen, das den mit Permanentmagneten 19 bestückten Rotor 18 mitnimmt und auf diese Art und Weise das Kupplungsgehäuse 8 und damit die Lüfteranordnung 15 antreibt. Auf die Funktion wird im Einzelnen nachstehend näher eingegangen. The poles 20 of the stator 17 are encompassed by electric coils 33 , which are connected to an electrical drive circuit, not shown. The drive circuit ensures in operation that the coils 33 are energized accordingly to build a rotating field, which entrains the equipped with permanent magnets 19 rotor 18 and in this way the clutch housing 8 and thus the fan assembly 15 drives. The function will be discussed in more detail below.

Die Brennkraftmaschine des Fahrzeugs treibt über die Antriebswelle 5 die Antriebsscheibe 6 an. In Abhängigkeit von der vom Bimetallsensor 12 erfassten Temperatur und daher für die Notwendigkeit, ob Kühlluft mittels der Lüfteranordnung 15 in mehr oder weniger großen Mengen gefördert werden muss, wird über den Ventilhebel 14 eine entsprechende Menge Viscoflüssigkeit vom Vorratsraum 9 in den Arbeitsraum 10 überführt. Dementsprechend stark stellt sich die Kopplung der Antriebsscheibe 6 zur Zwischenscheibe 11 über die Viscoflüssigkeit ein und dementsprechend wird das Kupplungsgehäuse 8 und die daran befestigte Lüfteranordnung 15 mitgenommen. Relativdrehungen zwischen der Antriebswelle 5 und dem Kupplungsgehäuse 8 werden vom Lager 22 aufgenommen. Unter der Annahme, dass sich der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs im Leerlauf befindet und ein höherer Kühlluftbedarf besteht, wird über eine elektrische Ansteuerschaltung, die die Temperaturverhältnisse und/oder die Drehzahl erfasst, der integrale elektrische Antrieb 3 in Bewegung gesetzt. Hierzu steuert die erwähnte vorzugsweise elektronische, mit Leistungshalbleitern bestückte, nicht dargestellte Ansteuerschaltung die Spulen 33 entsprechend an, wodurch der Rotor 18 in Bewegung gesetzt wird, der das Kupplungsgehäuse 8 mitnimmt und zu einer entsprechenden Drehung der Lüfteranordnung 15 führt. Im Falle des erwähnten Leerlaufes des Verbrennungsmotors wird durch den integralen elektrischen Antrieb 3 eine gegenüber der Leerlaufdrehzahl höhere Drehzahl an der Lüfteranordnung 15 eingestellt, wobei die Antriebsscheibe 6 innerhalb des angetriebenen Gehäuses 8 nahezu schlupffrei mitdreht. The internal combustion engine of the vehicle drives the drive pulley 6 via the drive shaft 5 . Depending on the detected by the bimetallic sensor 12 temperature and therefore the need for cooling air must be promoted by the fan assembly 15 in more or less large amounts, via the valve lever 14, a corresponding amount of Viscoflüssigkeit transferred from the storage space 9 into the working space 10 . Accordingly strong, the coupling of the drive pulley 6 to the washer 11 via the Viscoflüssigkeit and accordingly, the clutch housing 8 and the attached fan assembly 15 is taken. Relative rotations between the drive shaft 5 and the clutch housing 8 are received by the bearing 22 . Assuming that the engine of the vehicle is idling and there is a higher demand for cooling air, the integral electric drive 3 is set in motion via an electric drive circuit which detects the temperature conditions and / or the rotational speed. For this purpose, the above-mentioned preferably electronic, equipped with power semiconductors, not shown drive circuit controls the coil 33 accordingly, whereby the rotor 18 is set in motion, which carries the clutch housing 8 and leads to a corresponding rotation of the fan assembly 15 . In the case of the above-mentioned idling of the internal combustion engine is set by the integral electric drive 3 with respect to the idle speed higher speed of the fan assembly 15 , wherein the drive pulley 6 rotates within the driven housing 8 almost without slipping.

Der Drehzahlunterschied zwischen Antriebsscheibe 6 und Antriebswelle 5 wird durch einen Freilauf 34 ausgeglichen, das heißt die Antriebsscheibe 6 wird in diesen Betriebssituationen von der Antriebswelle 5 entkoppelt. The speed difference between the drive pulley 6 and drive shaft 5 is compensated by a freewheel 34 , that is, the drive pulley 6 is decoupled from the drive shaft 5 in these operating situations.

Da der zusätzliche elektrische Antrieb 3 insgesamt, jedoch vor allem hinsichtlich seines Rotors 18, quasi integral mit der Flüssigkeitsreibungskupplung 3, insbesondere integral mit dem Kupplungsgehäuse 8 ausgebildet ist und da ferner der elektrische Antrieb 3 im Wesentlichen eine scheibenförmige Struktur aufweist und von der Antriebswelle 5 durchsetzt wird sowie zwischen Kupplungsflansch 7 und Flüssigkeitsreibungskupplung 2 liegt, ist eine sehr raumsparende und auch gewichtsreduzierte Bauart geschaffen. Auch durch das erwähnte Durchsetzen der Antriebswelle 5 durch den elektronischen Antrieb 3 ist der Integrationsgedanke von Flüssigkeitsreibungskupplung 2 und zusätzlichem elektrischen Antrieb 3 getragen. Since the additional electric drive 3 as a whole, but above all with respect to its rotor 18 , is formed virtually integral with the fluid friction clutch 3 , in particular integrally with the clutch housing 8 , and furthermore because the electric drive 3 essentially has a disk-shaped structure and passes through the drive shaft 5 is as well as between coupling flange 7 and fluid friction clutch 2 , a very space-saving and weight-reduced design is created. Also by the mentioned enforcement of the drive shaft 5 by the electronic drive 3 , the integration idea of the fluid friction clutch 2 and additional electric drive 3 is supported.

Die Fig. 2 bis 5 zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 versehen sind. Insoweit gilt die vorstehende Beschreibung auch für diese weiteren Ausführungsbeispiele. Figs. 2 to 5 show further embodiments of the invention, wherein like parts are given the same reference numerals as in Fig. 1. In that regard, the above description also applies to these other embodiments.

Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem anstelle des als Innenläufer 35 ausgebildeten integralen elektrischen Antrieb 3 der Fig. 1 ein integraler elektrischer Antrieb 3 eingesetzt ist, der die Bauart eines Außenläufers 36 aufweist. Es ergeben sich daher beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 folgende Unterschiede zum Ausführungsbeispiel der Fig. 1. Auf dem Lager 26, das den Stator 17 trägt, sind über ein ringförmiges Zwischenglied 37 Pole 20 gehalten, deren Polflächen 38 radial nach außen weisen. Hingegen weisen die Polflächen 38 beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 radial nach innen. Die Pole 20 sind von den Spulen 33 umgeben. Das ringförmige Zwischenglied 37 wird fahrzeugseitig über die Drehmomentstütze 31 abgestützt. Der Rotor 18 des integrierten elektrischen Antriebs 3 weist ein ringförmiges Winkelprofil 39 auf, das mit einem Radialschenkel 40 an einer Stirnseite 41 des Kupplungsgehäuses 8 befestigt, insbesondere festgeschraubt ist. Der Axialschenkel 42 des Winkelprofils 39 überfängt die Pole 20 und weist in gleichmäßiger Winkeleinteilung Permanentmagnete 19 auf, die unter Ausbildung von Luftspalten 21 den Polflächen 38 gegenüberliegen. FIG. 2 shows an exemplary embodiment in which, instead of the integral electric drive 3 of FIG. 1 designed as an internal rotor 35 , an integral electric drive 3 is used which has the construction of an external rotor 36 . There arise, therefore, in the embodiment of Fig. 2, the following differences from the exemplary embodiment of FIG. 1. On the bearing 26 that supports the stator 17 are held via an annular intermediate member 37 poles 20 have their pole faces 38 radially outwardly. By contrast, the pole faces 38 in the embodiment of FIG. 1 radially inward. The poles 20 are surrounded by the coils 33 . The annular intermediate member 37 is supported on the vehicle side via the torque arm 31 . The rotor 18 of the integrated electric drive 3 has an annular angle profile 39 , which is fastened with a radial leg 40 on an end face 41 of the coupling housing 8 , in particular screwed. The axial leg 42 of the angle profile 39 passes over the poles 20 and has a uniform angle division of permanent magnets 19 which face the pole faces 38 with the formation of air gaps 21 .

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ergibt sich eine entsprechende Funktion wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1. In the embodiment of FIG. 2, a corresponding function as in the embodiment of FIG. 1 results.

Die Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Lüfterantriebs 1, bei dem der integrale elektrische Antrieb 3 als geschalteter Reluktanzmotor 43 in Bauart eines Innenläufers 35 ausgebildet ist. Die Bauart unterscheidet sich im Wesentlichen von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 nur dadurch, dass keine Permanentmagnete 19, sondern am Rotor 18 Pole 44 ausgebildet sind, die unter Ausbildung von Luftspalten 21 den Polflächen 38 des Stators 17 gegenüberstehen, wobei der Stator 17 auf Polen 20 sitzende Spulen 33 aufweist. Die Spulen 33 stehen mit einer geeigneten elektronischen Ansteuerschaltung, vorzugsweise in Leistungshalbleitertechnik, in Verbindung. Im Betrieb des integralen elektrischen Antriebs 3 werden die Spulen 33 winkelschrittabhängig erregt, so dass sich ein magnetischer Fluss ausbildet, der über die Pole 44 des Rotors 18 kurzgeschlossen wird. Das System strebt den minimalen magnetischen Widerstand an, das heißt, der Rotor 18 dreht sich entsprechend dem vorgegebenen magnetischen Drehfeld zur Erzielung dieses Zweckes. Der magnetische Rückfluss zwischen jeweils zwei diametral gegenüberliegenden Polen 44 erfolgt über das Kupplungsgehäuse 8. Der sonstige Aufbau beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 entspricht im Wesentlichen dem der Fig. 1, so dass auch hier ein integraler elektrischer Antrieb 3 vorliegt, der mit der Flüssigkeitsreibungskupplung 2 - wie bei allen Ausführungsbeispielen der Erfindung - ein integral kombiniertes Bauteil bildet. FIG. 3 shows another embodiment of a fan drive 1, wherein the integral electrical drive 3 is formed as a switched reluctance motor 43 in the inner rotor type of 35th The design differs essentially from the embodiment of FIG. 1 only in that no permanent magnets 19 , but on the rotor 18 poles 44 are formed, which face the pole faces 38 of the stator 17 forming air gaps 21 , wherein the stator 17 to Poland Has 20 seated coils 33 . The coils 33 are connected to a suitable electronic drive circuit, preferably in power semiconductor technology, in connection. During operation of the integral electric drive 3 , the coils 33 are excited angularly dependent step, so that a magnetic flux is formed, which is short-circuited via the poles 44 of the rotor 18 . The system aims at the minimum magnetic resistance, that is, the rotor 18 rotates in accordance with the predetermined magnetic field to achieve this purpose. The magnetic return flow between in each case two diametrically opposite poles 44 takes place via the coupling housing 8 . The other structure in the embodiment of Fig. 3 corresponds substantially to that of Fig. 1, so that here also an integral electric drive 3 is present, which forms with the fluid friction clutch 2 - as in all embodiments of the invention - an integrally combined component.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 dadurch, dass der dort vorgesehene, geschaltete Reluktanzmotor 43 als Außenläufer 36 ausgebildet ist. Dementsprechend bestehen die wesentlichen Unterschiede zum Ausführungsbeispiel der Fig. 2 darin, dass keine Permanentmagnete 19 am Rotor 18, sondern Pole 44 vorliegen, die ihren magnetischen Rückschlussweg über das Kupplungsgehäuse 8 erhalten. The embodiment of FIG. 4 differs from the embodiment of FIG. 3 in that the switched reluctance motor 43 provided there is designed as an external rotor 36 . Accordingly, the essential differences from the exemplary embodiment of FIG. 2 are that there are no permanent magnets 19 on the rotor 18 but poles 44 which receive their magnetic return path via the coupling housing 8 .

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2. Unterschiedlich ist lediglich, dass die Flüssigkeitsreibungskupplung 2 nicht mit Hilfe eines Bimetallsensors, sondern mittels einer elektromagnetischen Einrichtung 45, insbesondere eine elektrische Spule 46 gesteuert. In Abhängigkeit von der Erregung der elektrischen Spule 46 wird die Drehmomentübertragung der Flüssigkeitsreibungskupplung 2 mehr oder weniger stark aktiviert, so dass eine sehr feinfühlige Steuerung vorliegt, die selbstverständlich nicht nur von der Temperatur, sondern auch oder nur von anderen Parametern abhängig sein kann. Hierzu ist eine entsprechende elektronische Ansteuerung (nicht dargestellt) vorgesehen, die in Abhängigkeit von gewählten Parametern die Erregung der Spule 46 bewerkstelligt. The embodiment of FIG. 5 essentially corresponds to the embodiment of FIG. 2. The only difference is that the fluid friction clutch 2 is not controlled by means of a bimetallic sensor but by means of an electromagnetic device 45 , in particular an electrical coil 46 . Depending on the excitation of the electrical coil 46 , the torque transmission of the fluid friction clutch 2 is more or less activated, so that there is a very sensitive control, which of course can be dependent not only on the temperature, but also or only by other parameters. For this purpose, a corresponding electronic control (not shown) is provided, which causes the excitation of the coil 46 in dependence on selected parameters.

Aufgrund der Erfindung lässt sich eine Gewichtsreduzierung des Lüfterantriebs erreichen und gleichzeitig eine hohe Luftleistung auch im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine erzielen. Die Erzeugung der Kühlluft erfolgt bevorzugt mit nur einen Sauglüfter, nämlich der Lüfteranordnung 15. Aufgrund der Erfindung ist eine hohe Lüfterleistung in jedem Fahrbetriebszustand des Kraftfahrzeugs sichergestellt. Durch den erfindungsgemäßen mechanischen-elektrischen Antrieb ist eine hohe Sicherheit gegeben. Es erfolgt eine Reduzierung der Bordnetzbelastung des Kraftfahrzeugs durch den mechanischen Antrieb, insbesondere bei mittleren und hohen Motordrehzahlen. Da kein zusätzlicher elektrischer Lüfter vorgesehen ist, liegt eine Gewichtsreduzierung vor, da beispielsweise die Lüfterschaufelanordnung nur einmal erfindungsgemäß vorhanden sein muss. Durch die Integration des elektrischen Antriebs mit der Viscokupplung liegt eine Bauteilreduzierung vor. Damit reduzieren sich die Systemkosten. Es werden erfindungsgemäß auch die Geräusche reduziert durch entsprechend niedrige und bedarfsgerechte Drehzahl, die stufenlos geregelt werden kann. Sofern Reluktanzmotoren zum Einsatz gelangen, bestehen auch bei sehr hohen Temperaturen keine Probleme, die durch Permanentmagnete verursacht werden könnten. Mit dem integralen elektrischen Antrieb ist auch nach Abstellen der Brennkraftmaschine ein Nachlaufbetrieb möglich. Ferner ist eine Drehzahlrückmeldung möglich, auch bei bimetallgesteuerter Viscokupplung. Eine einfache Ansteuerung kann über ein Motorsteuergerät (ECU) erfolgen. Hierdurch ist auch eine Diagnose möglich und es liegt ein reduzierter Verkabelungsaufwand vor. Due to the invention, a reduction in weight of the fan drive can be achieved and at the same time achieve a high air output even during idle operation of the internal combustion engine. The generation of the cooling air is preferably carried out with only one suction fan, namely the fan assembly 15th Due to the invention, a high fan power is ensured in every driving condition of the motor vehicle. By the mechanical-electric drive according to the invention a high security is given. There is a reduction of the electrical system load of the motor vehicle by the mechanical drive, especially at medium and high engine speeds. Since no additional electric fan is provided, there is a weight reduction, since, for example, the fan blade assembly must be present only once according to the invention. The integration of the electric drive with the viscous coupling is a component reduction. This reduces the system costs. According to the invention, the noises are also reduced by a correspondingly low and demand-driven speed, which can be regulated continuously. If reluctance motors are used, even at very high temperatures there are no problems that could be caused by permanent magnets. With the integral electric drive, a post operation is possible even after stopping the engine. Furthermore, a speed feedback is possible, even with bimetallic viscous coupling. Simple control can take place via an engine control unit (ECU). As a result, a diagnosis is possible and there is a reduced cabling effort.

Claims

1. fan drive with fluid friction clutch, in particular for the vehicle use, with a drive pulley drive shaft for connection to an internal combustion engine, and with a clutch housing which rotatably supported on the drive shaft and the air handling fan assembly is assigned or has this, characterized a formed by the coupling housing (8) is directly associated rotor (18) to the fan drive (1) integrally, additional electrical drive (3).

2. Fan drive according to claim 1, characterized in that the integral electric drive ( 3 ) is designed in brushless design.

3. fan drive according to claim 1, characterized in that the integral electric drive ( 3 ) is designed as a brush motor.

4. Fan drive according to one of the preceding claims, characterized in that the integral electric drive ( 3 ) has a stationary, with field winding (coils 33 ) provided with stator ( 17 ).

5. fan drive according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor ( 18 ) of the integral electric drive ( 3 ) is formed without winding.

6. Fan drive according to one of the preceding claims, characterized in that the stator ( 17 ) of the integral electric drive ( 3 ) has a central pivot bearing (bearing 26 ) for the drive shaft ( 5 ).

7. Fan drive according to one of the preceding claims, characterized in that the integral electric drive ( 3 ) between the drive-side end of the drive shaft ( 5 ) and the drive disc ( 6 ) or the clutch housing ( 8 ) is arranged.

8. Fan drive according to one of the preceding claims, characterized in that the integral electric drive ( 3 ) in the outer rotor design ( 36 ) is formed.

9. fan drive according to one of the preceding claims, characterized in that the integral electric drive ( 3 ) in internal rotor design ( 35 ) is formed.

10. fan drive according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the integral electric drive in Disc-rotor design is formed.

11. Fan drive according to one of the preceding claims, characterized in that the integral electric drive ( 3 ) as a switched reluctance motor ( 43 ) (switched reluctance machine (SR machine)), in particular in external rotor design ( 36 ) is formed.

12. Fan drive according to one of the preceding claims, characterized in that the integral electric drive ( 3 ) is designed as a segment drive.

13. Fan drive according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor ( 18 ) of the integral electric drive ( 3 ) has permanent magnets ( 19 ) or poles ( 44 ).

14. Fan drive according to one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnets ( 19 ) or poles ( 44 ) receive a magnetic return via the coupling housing ( 8 ).

15. Fan drive according to one of the preceding claims, characterized by a freewheel ( 34 ) for driving as required, the fan assembly ( 15 ) via the drive shaft ( 5 ) or the integral electric drive ( 3 ).