DE19821098A1 - Antriebseinrichtung für den Kühllüfter eines Kraftfahrzeugmotors - Google Patents

Abstract

Bekannte Antriebseinrichtungen für den Kühllüfter sehen neben dem üblichen Antrieb über die Motorwelle den zusätzlichen Antrieb über einen Elektromotor vor. Die Leistung von Elektromotoren reicht aber nicht immer aus, um die gewünschte Luftmenge durch das Lüfterrad zur Verfügung zu stellen. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, das mit den Lüfterschaufeln bestückte Gehäuse der Flüssigkeitsreibungskupplung über eine Schaltkupplung ebenfalls von der Motorwelle aus anzutreiben, so daß ausreichend Antriebsenergie zur Verfügung steht. DOLLAR A Verwendung für Lüfterantriebe von Kraftfahrzeugmotoren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für den Kühl­ lüfter eines Kraftfahrzeugmotors, dessen Lüfterschaufeln am Umfang des Sekundärteiles einer Flüssigkeitsreibungskupplung angeordnet sind, deren Primärteil von der Motorwelle ange­ trieben ist und bei der der Sekundärteil unter Einschaltung mindestens eines Freilaufes unmittelbar antreibbar ist.

Eine Antriebseinrichtung dieser Art ist aus der DE 44 01 979 A1 bekannt. Dort hat man einen Lüfterantrieb, der in bekann­ ter Weise über die Motorwelle angetrieben ist, mit einem Elektromotor versehen, der das Gehäuse der Flüssigkeitsrei­ bungskupplung mit einer höheren Drehzahl antreibt als dies beim Antrieb des Primärteiles über die Motorwelle der Fall ist. Da im Antriebsstrang vom Elektromotor zum Kupplungsge­ häuse ein Freilauf vorgesehen ist, kann der Elektromotor z. B. - abhängig von der Lüfterdrehzahl oder von der Kühlmittel- oder Kältemitteltemperatur - automatisch zuschalten und auf­ grund des Freilaufes den motorseitigen Antrieb überholen. Wird der Elektromotor ausgeschaltet und die Motordrehzahl steigt wieder an, dann wird wiederum der Abtrieb des Elektro­ motors aufgrund des Freilaufes überholt, so daß der Antrieb der Flüssigkeitsreibungskupplung nun über deren Primärteil in bekannter Weise von der Motorwelle her erfolgt.

Es hat sich gezeigt, daß der zusätzliche Antrieb des Lüfter­ rades über einen Elektromotor, dessen Leistung nicht beliebig hoch gewählt werden kann, nicht in allen Fällen ausreicht, um die notwendige Kühlluftmenge zur Verfügung zu stellen. Dies kann beispielsweise bei Bergfahrten der Fall sein oder bei Fahrzeugen mit Klimaanlagen, auch im Leerlauf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine An­ triebseinrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß dann, wenn der Zusatzantrieb eingeschaltet werden muß, in jedem Fall auch ausreichend Leistung zur Verfügung steht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art vorgesehen, daß der Sekundärteil über eine Schaltkupplung von der Motorwelle aus antreibbar ist. Auf diese Weise kann der Antrieb des Kupplungsgehäuses nun mit einem geänderten Übersetzungsverhältnis ohne Probleme so erfolgen, daß ausreichend Energie aufgebracht werden kann. Die Anordnung einer Schaltkupplung, mit der dann wahlweise der eine oder andere Antriebsstrang eingeschaltet wird, macht keine Schwierigkeiten.

In Weiterbildung der Erfindung kann zwischen Motorwelle und Primärteil einerseits und zwischen Motorwelle und Sekundär­ teil andererseits jeweils ein Riementrieb vorgesehen sein, der mit dem notwendigen Übersetzungsverhältnis arbeiten kann. Die dem Primär- und dem Sekundärteil zugeordneten ersten Rie­ menscheiben dieser beiden Riementriebe können dabei in Wei­ terbildung der Erfindung koaxial auf der Antriebswelle der Flüssigkeitsreibungskupplung gelagert sein, wobei zweckmäßig die Riemenscheibe zum Antrieb des Primärteiles über einen Freilauf auf der Antriebswelle der Flüssigkeitsreibungskupp­ lung gelagert ist.

In Weiterbildung der Erfindung können die zweiten Riemen­ scheiben der beiden Riementriebe koaxial auf der Motorwelle gelagert sein, wobei die zweite Riemenscheibe des ersten Rie­ mentriebs mit der Motorwelle drehfest verbunden ist und die andere Riemenscheibe über die Schaltkupplung mit dieser kup­ pelbar ausgebildet wird.

In Weiterbildung der Erfindung kann dabei die zweite Riemen­ scheibe des zweiten Riementriebes drehfest mit einem Teil ei­ ner zweiten Flüssigkeitsreibungskupplung verbunden sein, de­ ren anderer Teil an die zweite Riemenscheibe des ersten Rie­ mentriebes über die Schaltkupplung ankoppelbar ist. Dabei ist mindestens eine der beiden Flüssigkeitsreibungskupplungen elektrisch von außen ansteuer- oder regelbar, so daß das Lüf­ terrad von der Motorwelle her mit zwei Geschwindigkeiten an­ getrieben werden und in beiden Geschwindigkeitsbereichen aber auch noch - über die Flüssigkeitsreibungskupplung - eine in­ dividuelle Anpassung der Lüfterdrehzahl erreicht werden kann.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden erläutert.

Die einzige Zeichnung zeigt dabei einen schematischen Längs­ schnitt durch den Antrieb des Lüfterrades des Kühlers eines Kraftfahrzeugmotors. Die Figur läßt erkennen, daß das Lüfter­ rad 1 vom Gehäuse 2 einer Flüssigkeitsreibungskupplung 3 und von mehreren Lüfterschaufeln 4 gebildet ist, die gleichmäßig am Umfang des Gehäuses 2 der Flüssigkeitsreibungskupplung 3 verteilt befestigt sind.

Das den Sekundärteil der Flüssigkeitsreibungskupplung bilden­ de Gehäuse 2 ist dabei über ein Lager 5 drehbar auf der An­ triebswelle 6 der Antriebsscheibe 7 der Flüssigkeitsreibungs­ kupplung 3 gelagert. Diese Antriebsscheibe 7 bildet den Pri­ märteil der Flüssigkeitsreibungskupplung 3.

Im Gehäuse 2 der Flüssigkeitsreibungskupplung 3 ist in be­ kannter Weise eine Arbeitskammer 8 und eine Vorratskammer 9 gebildet, wobei über einen Ventilhebel 10 Flüssigkeit zum Durchtritt aus der Vorratskammer 9 in die Arbeitskammer 8 über eine Öffnung 11 freigegeben wird, die in einer Trennwand zwischen Vorratskammer 9 und Arbeitskammer 8 angeordnet ist. Die Rückfuhr der Scherflüssigkeit aus der Arbeitskammer er­ folgt in bekannter Weise durch am äußeren Umfang dieser Ar­ beitskammer 8 angeordnete Pumpkörper zurück in die Vorrats­ kammer 9.

Der Ventilhebel 10 kann über eine Steuereinrichtung 12 ge­ steuert sein, die beispielsweise als ein Bimetall ausgebildet sein kann, das abhängig von der durch den Kühler tretenden Lufttemperatur den Ventilhebel in die geöffnete oder ge­ schlossene Stellung bringt. Diese Steuereinrichtung 12 kann aber auch aus einem ortsfesten Elektromagneten bestehen, der den Ventilhebel und einen nicht gezeigten, mit diesem verbun­ denen Permanentmagneten beaufschlagt. Im letzteren Fall kann die Arbeitsweise der Flüssigkeitsreibungskupplung von außen gesteuert und beeinflußt werden, was, wie später noch erläu­ tert werden wird, von Vorteil sein kann.

Auf der Antriebswelle 6 der Flüssigkeitsreibungskupplung 3 ist auch die Nabe 13 einer Riemenscheibe 14 drehbar gelagert, wobei in diesem Fall - was nur schematisch angedeutet ist - die Lagerung über einen Freilauf 15 erfolgt, der eine An­ triebsbewegung nur in einer Richtung zu übertragen erlaubt. Die Riemenscheibe 14 ist über einen endlosen Riemen 16 mit einer weiteren Riemenscheibe 17 versehen, die im folgenden als die zweite Riemenscheibe dieses ersten Riementriebes 16 bezeichnet werden wird, während die Riemenscheibe 14 die er­ ste Riemenscheibe dieses ersten Riementriebes 16 ist.

Drehfest verbunden mit dem Gehäuse 2 der Flüssigkeitsrei­ bungskupplung 3 ist nun die erste Riemenscheibe 18 eines zweiten Riementriebes 19, dessen zweite Riemenscheibe 20 beim Ausführungsbeispiel drehfest mit der Kupplungsscheibe 21 ei­ ner zweiten Flüssigkeitsreibungskupplung 22 verbunden ist, deren Kupplungsgehäuse 23 wiederum drehfest mit der Anker­ scheibe 24 einer Magnetschaltkupplung versehen ist, deren schaltbarer Elektromagnet 25 über eine Halterung 26 fest mit der Stirnwand 27 eines im übrigen nicht näher gezeigten Mo­ torblockes verbunden ist.

Die zweite Riemenscheibe 17 des ersten Riementriebes 16 ist topfförmig ausgebildet und ihrem Innenraum ist der Elektroma­ gnet 25 zugeordnet und zwar so, daß bei seiner Strombeauf­ schlagung die Ankerscheibe 24 axial gegen die ihr zugewandte Fläche der Riemenscheibe 17 gezogen wird und dort anliegt. Die Riemenscheibe 17 ist fest auf das von der Stirnseite 27 des Motorblockes nach außen abragende Ende 28 der Motorwelle aufgesetzt. Auf diesem Motorwellenende 28 ist jeweils drehbar das Gehäuse 23 der Flüssigkeitsreibungskupplung 22 und die zweite Riemenscheibe 20 des zweiten Riementriebes 19 aufge­ setzt.

Die Funktionsweise der Antriebseinrichtung ist wie folgt: Im dargestellten Zustand, in dem der Elektromagnet 25 nicht strombeaufschlagt ist, folgt die Übertragung vom Motorwelle­ nende 28 über die zweite Riemenscheibe 17 des ersten Riemen­ triebes 16 auf dessen erste Riemenscheibe 14, die wiederum über den Freilauf 15 diese Drehbewegung auf die Primärscheibe 7 der Flüssigkeitsreibungskupplung 3 überträgt. Je nach Fül­ lungsgrad in der Arbeitskammer 8 wird daher das Gehäuse 2 der Flüssigkeitsreibungskupplung 3 zu einer Drehbewegung mitge­ nommen und diese Drehbewegung bestimmt die Laufgeschwindig­ keit des Lüfterrades 1. Ist die Drehzahl der Motorwelle zu gering, beispielsweise weil sich das Fahrzeug in einer Berg­ fahrt oder im Leerlauf befindet, ist gleichwohl aber ein Kühlluftbedarf vorhanden, beispielsweise, weil die Kühlwas­ sertemperatur zu hoch ist oder weil eine Klimaanlage mitbe­ trieben werden muß, dann wird, ausgelöst von einem entspre­ chenden Betriebsparameter, die Magnetspule 25 strombeauf­ schlagt. Die Ankerscheibe 24 legt sich an die Riemenscheibe 17, und es erfolgt ein Antrieb über den Riementrieb 19, des­ sen Geschwindigkeit wegen des größeren Übersetzungsverhält­ nisses zwischen der Riemenscheibe 20 und der Riemenscheibe 18 gegenüber dem Übersetzungsverhältnis zwischen Riemenscheibe 17 und 14 zu einer erhöhten Antriebsdrehgeschwindigkeit führt, die über die erste Riemenscheibe 18 des Riementriebes 19 unmittelbar auf das Gehäuse 2 der Flüssigkeitsreibungs­ kupplung 3 und damit unmittelbar auf das Lüfterrad 1 übertra­ gen wird. Bei dieser Antriebsdrehbewegung wird der Antrieb über den Riementrieb 16 aufgrund des Freilaufes 15 überholt. Der Riementrieb 16 läuft leer mit, ohne das Lüfterrad anzu­ treiben.

Ist die Motordrehzahl wieder ausreichend hoch genug, so wird der Elektromagnet 25 abgeschaltet. Der Antrieb des Lüfterra­ des 1 erfolgt wieder über den Riementrieb 16 und die Flüssig­ keitsreibungskupplung 3 in der eingangs geschilderten Weise. Dabei ist es möglich, wie vorher schon angedeutet wurde, die Drehzahl des Lüfterrades noch einmal individuell an andere Parameter anzugleichen, dadurch, daß die Flüssigkeitsrei­ bungskupplung 3 von außen steuerbar ist.

In gleicher Weise ist es auch möglich - obwohl das nicht ge­ zeigt ist - die Flüssigkeitsreibungskupplung 22 auch als eine steuerbare und von außen beeinflußbare Kupplung auszubilden, so daß eine Feinanpassung der Drehzahl des Lüfterrades 1 nicht nur beim Drehantrieb über den ersten Riementrieb 16, sondern auch beim Drehantrieb mit höherer Geschwindigkeit über den Riementrieb 19 möglich ist. Die steuerbaren Dreh­ zahlbereiche können daher so gewählt werden, daß in beiden Antriebsgeschwindigkeitsstufen eine individuelle Regelung derart möglich ist, daß eine nahezu stufenlose Überleitung der Antriebsdrehzahl vom einen auf den anderen Übersetzungs­ bereich möglich ist.

Claims (8)

1. Antriebseinrichtung für den Kühllüfter eines Kraft­ fahrzeugmotors, dessen Lüfterschaufeln am Umfang des Sekun­ därteiles einer Flüssigkeitsreibungskupplung angeordnet sind, deren Primärteil von der Motorwelle angetrieben ist und bei der der Sekundärteil unter Einschaltung eines Freilaufes mit erhöhter Drehzahl unmittelbar antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärteil (2) über eine Schaltkupplung (24, 25) von der Motorwelle (28) aus antreibbar ist.

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen Motorwelle (28) und Primärteil (7) ei­ nerseits und zwischen Motorwelle und Sekundärteil (2) ande­ rerseits jeweils ein Riementrieb (16 bzw. 19) vorgesehen ist.

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die dem Primär- und dem Sekundärteil zugeordne­ ten ersten Riemenscheiben (14 bzw. 18) der beiden Riementrie­ be (16, 19) koaxial auf der Antriebswelle (6) der Flüssig­ keitsreibungskupplung (3) gelagert sind.

4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Riemenscheibe (14) zum Antrieb des Primär­ teiles (7) über einen Freilauf (15) auf der Antriebswelle (6) der Flüssigkeitsreibungskupplung (3) gelagert ist.

5. Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweiten Riemenscheiben (17, 20) der beiden Riementriebe (16, 19) koaxial auf der Motorwelle (28) gela­ gert sind.

6. Antriebseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Riemenscheibe (17) des ersten Rie­ mentriebes (16) mit der Motorwelle (28) drehfest verbunden und die andere Riemenscheibe (20) über die Schaltkupplung (24, 25) mit dieser kuppelbar ist.

7. Antriebseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Riemenscheibe (20) des zweiten Rie­ mentriebes (19) drehfest mit einem Teil einer zweiten Flüs­ sigkeitsreibungskupplung (22) verbunden ist, deren anderer Teil an die zweite Riemenscheibe (17) des ersten Riementrie­ bes (16) ankuppelbar ist.

8. Antriebseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens eine der beiden Flüssigkeitsrei­ bungskupplungen (3 bzw. 22) elektrisch von außen ansteuer- und regelbar ist.