DE19511702A1 - Lüfterantrieb einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hilfsaggregat-Antrieb, ins­ besondere Lüfterantrieb, einer Brennkraftmaschine, mit einer Flüssigkeitsreibungskupplung, die das Hilfsaggre­ gat/den Lüfter in Abhängigkeit von Randbedingungen mit einer rotierenden Maschinenwelle verbindet. Nur bei­ spielshalber sei zur Flüssigkeitsreibungskupplung auf die DE 41 15 299 A1 verwiesen. Dabei gestatten es übliche Flüssigkeitsreibungskupplungen, das Hilfsaggregat bzw. den Lüfter nur bei höheren Temperaturen zuzuschalten, wo­ bei gleichzeitig eine Begrenzung der Lüfterdrehzahl er­ folgt. Bei niedrigen Drehzahlen der Maschinenwelle wird dabei der Lüfter mit dieser Wellendrehzahl angetrieben, bei hohen Maschinenwellen-Drehzahlen wird die Drehzahl des Lüfters gewünscht gegenüber derjenigen der Maschinen­ welle reduziert.

Grundsätzlich haben sich die bekannten Lüfterantriebs-An­ ordnungen bewährt, jedoch sind weitere Verbesserungen wünschenswert, die aufzuzeigen sich die vorliegende Erfindung zur Lösung gestellt hat.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß der Lüf­ ter/das Hilfsaggregat unter Zwischenschaltung einer tem­ peraturgesteuerten Fliehkraftkupplung über ein über­ setzungsgetriebe (Riementrieb) von einer Welle der Brenn­ kraftmaschine mit einer von der Maschinenwelle unter­ schiedlichen Drehzahl antreibbar ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.

Näher erläutert wird die Erfindung anhand eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels, wobei der bevorzugte Anwen­ dungsfall, nämlich ein Lüfterantrieb einer Brennkraftma­ schine dargestellt ist. Ausdrücklich darauf hingewiesen werden soll, daß anstelle des Lüfters jedoch auch ein an­ deres Hilfsaggregat einer Brennkraftmaschine mit der be­ schriebenen Antriebskonfiguration ausgestattet werden kann.

Gezeigt sind nur die wesentlichen Elemente eines erfin­ dungsgemäßen Lüfterantriebes, dabei zeigt Fig. 1 die Sei­ tenansicht, sowie Fig. 2 den Schnitt A aus Fig. 1. Erfin­ dungswesentlich können dabei sämtliche näher bezeichneten Elemente sein.

Mit der Bezugsziffer 1 ist ein Lüfter einer Brennkraftma­ schine bezeichnet, der an die Abtriebsseite 2a einer Flüssigkeitsreibungskupplung 2 angekoppelt ist. Diese Flüssigkeitsreibungskupplung 2 ist eingangsseitig mit einer Maschinenwelle 3 der Brennkraftmaschine 1 verbun­ den. Bevorzugt handelt es sich bei dieser Maschinenwelle 3 um die Wasserpumpenwelle, die über einen Keilrippenrie­ men 4 - hierzu trägt die Maschinenwelle 3 eine entspre­ chende Riemenscheibe 5a - von der Brennkraftmaschinen- Kurbelwelle 6 aus angetrieben wird. Selbstverständlich trägt hierzu auch die Kurbelwelle 6 eine entsprechende Riemenscheibe 5b, die bevorzugt mit einem Schwingungstil­ ger eine Baueinheit bildet.

Vorgesehen ist ein weiterer Riementrieb 7, der über die Abtriebsseite 2a der Flüssigkeitsreibungskupplung 2 ge­ führt ist und über eine in ihrer Gesamtheit mit 8 be­ zeichnete temperaturgesteuerte Fliehkraftkupplung mit der Kurbelwelle 6 der Brennkraftmaschine in Verbindung steht. Dabei ist dieser Riementrieb 7 bzw. allgemein dieses end­ lose Zugmittelgetriebe des Riementriebes 7 als über­ setzungsgetriebe ausgebildet. Dies bedeutet, daß bei ge­ schlossener Fliehkraftkupplung 8 die Abtriebsseite 2a der Flüssigkeitsreibungskupplung und somit auch der Lüfter 1 mit einer höheren Drehzahl angetrieben wird als die Kur­ belwelle 6. Da andererseits die Maschinenwelle 3 mit der Drehzahl der Kurbelwelle 6 rotiert, wird somit bei ge­ schlossener Fliehkraftkupplung 8 der Lüfter 1 mit einer gegenüber der Maschinenwelle 3 erhöhten Drehzahl ange­ trieben. In einem bevorzugten Anwendungsfall beträgt das Übersetzungsverhältnis des Riementriebes 7 2 : 1, d. h. bei geschlossener Fliehkraftkupplung 8 rotiert der Lüfter 1 mit der doppelten Drehzahl der Kurbelwelle 6 bzw. der Maschinenwelle 3. Auf diese Weise ist es möglich, insbe­ sondere bei niedrigen Drehzahlen der Kurbelwelle 6 bzw. der Brennkraftmaschine den Lüfter schneller rotieren zu lassen und somit eine höhere Luftförderleistung des als Kühlluftgebläse fungierenden Lüfters 1 zu erzielen. In diesem Falle wird die Flüssigkeitsreibungskupplung 2 quasi überholt, d. h. die Abtriebsseite 2a der Flüssig­ keitsreibungskupplung 2 dreht mit einer höheren Drehzahl als deren Antriebsseite, jedoch stellt dies für übliche Flüssigkeitsreibungskupplungen kein Problem dar.

Bei höheren Drehzahlen der Brennkraftmaschine bzw. von deren Kurbelwelle 6 rotiert auch die Maschinenwelle 3 mit höheren Drehzahlen, so daß nunmehr der Lüfter 1 direkt über die Flüssigkeitsreibungskupplung 2 von der Maschi­ nenwelle 3 aus angetrieben werden kann, um eine ausrei­ chende Lüfterdrehzahl bzw. Kühlluftförderleistung zu er­ zielen. Dann kann der Riementrieb 7 von der Kurbelwelle 6 abgekoppelt werden, wozu die Fliehkraftkupplung 8 geöff­ net wird.

Im einzelnen besteht die Fliehkraftkupplung 8 aus einer auf einen Flansch der Kurbelwelle 6 über eine Gewindever­ bindung 9 aufgeschraubten Hohlwelle 10, auf deren freies Ende ein Mitnehmerflansch 11 aufgeschrumpft ist. Dieser Mitnehmerflansch 11 trägt über seinen Umfang verteilt mehrere in radialer Richtung, d. h. zur verlängerten Achse 12 der Kurbelwelle 6 hin bzw. von dieser Achse 12 weg verschiebbar angeordnete Reibsteine 13, die - wie am besten Fig. 2 zeigt - durch ein Ringfederelement 14 in zentraler Richtung, d. h. zur Achse 12 hin gegen eine Reibfläche 15 gepreßt werden. Diese Reibfläche 15 ist Be­ standteil einer Nabe 16, die gleichzeitig eine Abtriebs­ scheibe 16a für den Riementrieb 7 aufweist.

Liegen nun - abweichend von der Darstellung gemäß Fig. 2 - die Reibsteine 13 vollständig auf der Reibfläche 15 auf, so wird von der Kurbelwelle 6 über die Hohlwelle 10, den Mitnehmerflansch 11, die Reibsteine 13 sowie weiter über die Reibfläche 15 auf die Nabe 16 und schließlich auf die Abtriebsscheibe 16a ein Drehmoment übertragen, welches über den Riementrieb 7 bei gleichzeitiger, Dreh­ zahl-Übersetzung an die Abtriebsseite 2a der Flüssig­ keitsreibungskupplung 2 und somit an den Lüfter 1 weiter­ geleitet wird. In diesem Falle wird somit der Lüfter 1 über den Riementrieb 7 von der Kurbelwelle 6 aus ange­ trieben, wobei aufgrund des Übersetzungsverhältnisses im Riementrieb 7 der Lüfter 1 mit einer von der Maschinen­ welle 3 unterschiedlichen Drehzahl angetrieben wird.

Erhöht sich schließlich die Drehzahl der Brennkraftma­ schine und somit auch die Drehzahl der Kurbelwelle 6, so werden die Reibsteine aufgrund von Fliehkrafteinflüssen gegen die Kraft des Ringfederelementes 14 in radialer Richtung nach außen bewegt, d. h. die Reibsteine 13 heben von der Reibfläche 15 ab. Dann ist die eben erläuterte Drehmoment-Übertragungskette unterbrochen, so daß nunmehr der Lüfter 1 über die Flüssigkeitsreibungskupplung 2 von der Maschinenwelle 3 angetrieben wird. Da - wie eingangs erläutert - die Drehzahl der Maschinenwelle 3 gleich der­ jenigen der Kurbelwelle 6 ist, ist somit in diesem Falle die Lüfterdrehzahl geringer als beim Antrieb des Lüfters 1 durch den Riementrieb 7 bzw. über die Fliehkraftkupp­ lung 8.

Es gilt jedoch auch zu verhindern, daß der Lüfter 1 bei kalter Brennkraftmaschine durch den Riementrieb 7 ange­ trieben wird, selbst in denjenigen Fällen, in denen die Fliehkraftkupplung 8 geschlossen ist. Aus diesem Grunde enthält die Fliehkraftkupplung 8 eine sog. Warmlaufsperre in Form einer konische Stifte 17 tragenden, axial (d. h. in Richtung der Achse 12) verschiebbaren Sperrscheibe 18. Jeder Stift 17 der Sperrscheibe 18 ist mehr oder weniger in eine geeignete Aufnahme 19 eines Reibsteines 13 ein­ führbar. Dabei wird in Abhängigkeit von der Eindringtiefe des konischen Stiftes 17 in die Aufnahme 19 aufgrund der Konizität jeder Reibstein 13 in axialer Richtung verscho­ ben. Ragt jeder konische Stift 17 ziemlich weit in die zugeordnete Aufnahme 19 hinein, so wie dies in Fig. 1, 2 dargestellt ist, so wird jeder Reibstein 13 geringfügig von der Reibfläche 15 abgehoben, d. h. in radialer Rich­ tung geringfügig nach außen bewegt. Wird hingegen der ko­ nische Stift 17 gemäß Pfeilrichtung 20 durch axiales Ver­ schieben der Sperrscheibe 18 um ein gewisses Maß aus der Aufnahme 19 herausbewegt, so werden dadurch die Reib­ steine 13 unter Einfluß des Ringfederelementes 14 wieder gegen die Reibfläche 15 gepreßt.

Die Verschiebung der Sperrscheibe 18 in bzw. gegen Pfeil­ richtung 20 erfolgt durch ein Temperatur-Dehnelement 21 einerseits sowie durch ein Rückstellelement 22 anderer­ seits. Das Temperatur-Dehnelement 21 ist wie ersichtlich innerhalb der Hohlwelle 10 im Bereich der Achse 12 ange­ ordnet und verschiebt aufgrund der Wärmedehnung bei Er­ wärmung seiner selbst sowie der Brennkraftmaschine die Sperrscheibe 18 gemäß Pfeilrichtung 20 nach links. Bei einer Abkühlung des Temperatur-Dehnelementes 21 wird die Sperrscheibe 18 unter Einfluß des Rückstellelementes 22, das im einzelnen aus mehreren an den Mitnehmerflansch 11 angenieteten Federführungsbolzen 22a sowie sich daran ab­ stützenden Schraubenfedern 22b besteht, gegen Pfeilrich­ tung 20 nach rechts verschoben. Während somit im warmen Zustand die Reibsteine 13 auf der Reibfläche 15 aufliegen können und dies zumindest bei niedrigen Drehzahlen, bei denen die Kraft des Ringfederelementes 14 den Flieh­ krafteinfluß überwiegt, auch tun, sind im kalten Zustand die Reibsteine 13 stets unter Einfluß der an der Sperr­ scheibe 18 befestigten konischen Stifte 17 von der Reib­ fläche 15 abgehoben.

Wie ersichtlich ist die beschriebene temperaturgesteuerte Fliehkraftkupplung 8 baulich innerhalb der Riemenscheibe 5b bzw. des damit verbundenen Schwingungstilgers angeord­ net. Stirnseitig verschlossen ist die Fliehkraftkupplung 8 durch ein Deckelteil 23, befüllt sein kann die Flieh­ kraftkupplung 8 zu Kühlzwecken sowie zur Schmierung u. a. auch der Lager 24 dabei mit einem geeigneten Fluid. Je­ doch kann dies sowie weitere Details insbesondere kon­ struktiver Art durchaus abweichend vom gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen. Wesentlich ist, daß der Lüfter 1 bzw. allgemein ein Hilfsaggregat der Brennkraft­ maschine unter Zwischenschaltung der temperaturgesteuer­ ten Fliehkraftkupplung 8 über den als Übersetzungsge­ triebe ausgebildeten Riementrieb 7 von der Kurbelwelle 6 der Brennkraftmaschine mit einer von der Maschinenwelle 3 unterschiedlichen - insbesondere höheren - Drehzahl ange­ trieben werden kann. Besonders vorteilhaft ist dabei, daß bei Schalten der Fliehkraftkupplung 8 keine abrupten Drehzahländerungen des Lüfters 1 bzw. allgemein des Hilfsaggregates auftreten. Vielmehr bewegen sich die Reibsteine 13 unter zunehmendem Fliehkrafteinfluß langsam in radialer Richtung nach außen, d. h. die zunächst voll­ ständig auf der Reibfläche 15 aufliegenden Reibsteine 13 werden zunächst geringfügig abgehoben, wodurch zunächst noch Gleitreibung stattfindet und ein gewisser Teil des Drehmomentes übertragen wird, bis schließlich bei weite­ rer Drehzahlsteigerung der Kurbelwelle 6 die Reibfläche 15 vollständig freigegeben wird und der Antrieb des Lüf­ ters 1 nurmehr über die Flüssigkeitsreibungskupplung 2 erfolgt.

Claims (7)

1. Hilfsaggregat-Antrieb, insbesondere Lüfterantrieb, einer Brennkraftmaschine, mit einer Flüssigkeits­ reibungskupplung (2), die das Hilfsaggregat/den Lüf­ ter (1) in Abhängigkeit von Randbedingungen mit einer rotierenden Maschinenwelle (3) verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsaggregat/der Lüfter (1) unter Zwischenschaltung einer temperatur­ gesteuerten Fliehkraftkupplung (8) über ein Über­ setzungsgetriebe (Riementrieb 7) von einer Welle (Kurbelwelle 6) der Brennkraftmaschine mit einer von der Maschinenwelle (3) unterschiedlichen Drehzahl antreibbar ist.

2. Hilfsaggregat-Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsgetriebe als ein über die Abtriebsseite (2a) der Flüssig­ keitsreibungskupplung (2) sowie über eine Abtriebs­ scheibe (16a) der Fliehkraftkupplung (8) geführtes Zugmittelgetriebe (Riementrieb 7) ausgebildet ist.

3. Hilfsaggregat-Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturgesteuerte Fliehkraftkupplung (8) antriebsseitig mit der Brenn­ kraftmaschinen-Kurbelwelle (6) verbunden und hierzu auf der Brennkraftmaschinen-Kurbelwelle (6) montiert ist.

4. Hilfsaggregat-Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehkraftkupplung (8) mehrere auf einem Mitnehmerflansch (11) in radialer Richtung verschiebbar angeordnete Reib­ steine (13) enthält, die durch ein Ringfederelement (14) in zentraler Richtung gegen eine Reibfläche (15) gepreßt werden.

5. Hilfsaggregat-Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmerflansch (11) mit der Kurbelwelle (6) und die Reibfläche (15) mit der Abtriebsscheibe (16a) verbunden ist.

6. Hilfsaggregat-Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturgesteuerte Fliehkraftkupplung (8) eine die Reibsteine (13) von der Reibfläche (15) beabstandet haltende Warmlauf­ sperre in Form einer konische Stifte (17) tragenden, axial verschiebbaren Sperrscheibe (18) enthält, wo­ bei jeweils ein Stift (17) in eine geeignete Auf­ nahme (19) jeweils eines Reibsteines (13) einführbar ist.

7. Hilfsaggregat-Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Sperrscheibe (18) ein Temperatur-Dehnelement (21) angreift, das bei höheren Temperaturen die Sperrscheibe (18) in eine die Reibsteine (13) freigebende Position bewegt, und daß ein gegen das Temperatur-Dehnelement (21) wir­ kendes Rückstellelement (22) vorgesehen ist.