DE2553368A1

DE2553368A1 - Luefterkupplung

Info

Publication number: DE2553368A1
Application number: DE19752553368
Authority: DE
Inventors: John Lawrence Hall; Gilbert Alex Pataky
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1974-12-04
Filing date: 1975-11-27
Publication date: 1976-06-10
Also published as: GB1481266A; BR7508003A; JPS5182835A; CA1046368A; IT1051780B; US3985214A; DE2553368C3; DE2553368B2; AU8712175A; FR2293588B1; FR2293588A1

Description

Lüfterkupplung

Die Erfindung betrifft eine Lüfterkupplung für einen Kraftfahrzeugmotor .

Ein normaler Kraftfahrzeugmotor benötigt die Kühlleistung des Motorlüfters nur während eines verhältnismäßig kleinen Teils der Gesamtbetriebszeit des Motors. Bei den meisten Motoren dreht sich jedoch der Lüfter dauernd, solange der Kraftfahrzeugmotor läuft. Da ein erheblicher Anteil der durch den Kraftfahrzeugmotor erzeugten Leistung für die Betätigung des Motorenlüfters aufgewendet werden muß, und da eine Drehung des Motorenlüfters den vom Fahrzeug abgestrahlten Lärmpegel bedeutend erhöht, ist es vorteilhaft, eine Lüfterkupplung zu schaffen, welche den Motorenlüfter auskuppelt, solange die Kühlmitteltemperatur verhältnismäßig niedrig ist und der Lüfter nicht gebraucht wird, und den Lüfter an den Lüfterantrieb ankuppelt, wenn sich die Temperatur des Kühlmittels auf einen Pegel erhöht, auf welchem die Kühlleistung des Motoren-

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lüfters erforderlich ist. Obwohl bereits früher viele Konstruktionen für eine Lufterkupplung vorgeschlagen wurden, fanden sie nur wenig Eingang, da einerseits ihre Größe die Anzahl der Motorenarten sehr beschränkt, bei welchen ein Einbau der Kupplung möglich ist und andererseits diese früheren Konstruktionen in den Kupplungsbauteilen meist komplizierte und kostspielige Keilwellen zur Lastübertragung sowie verhältnismäßig teuere und störanfällige rotierende Druckdichtungen erforderten. Obwohl Lüfterkupplungen vorteilhafterweise bei jedem Verbrennungsmotor eingesetzt werden können, sind sie besonders in Verbindung mit Motoren für Schwerlas tkraftwagen wertvoll, da diese LKW-Typen für Anwendungen eingesetzt werden, bei welchen der Lüfter für längere Zeiträume ausgekuppelt werden kann, wodurch sich erhebliche Kraftstoffeinsparungen erreichen lassen. Außerdem ist diese Art von Schwerlastkraftwagen meist mit einer Druckluftbremsanlage ausgerüstet, die eine Strömungsmitteldruckquelle bildet, welche zur Betätigung der Kupplung verwendet werden kann.

Somit die besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Lüfterkupplung für einen Kraftfahrzeugmotor zu schaffen, welche den Lüfter dreht, wenn die Temperatur des Motorenkühlmittels einen bestimmten Pegel übersteigt und den Lüfter vom Motorenantrieb abkuppelt, wenn die Kühlmitteltemperatur auf einen Pegel abfällt, auf welchem die : Kühlleistung des Lüfters nicht erforderlich ist, wobei die Lüfterkupplung keine rotierenden Druckdichtungen braucht.

Erfindungsgemäß ist zur Lösung dieser Aufgabe eine Lüfterkupplung für einen Kraftfahrzeugmotor mit einer feststehenden Welle, einem

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auf dieser Welle drehbar gelagerten Antriebsteil sowie einem hy-

vorgesehen
draulischen Widder oder Stößel' dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel einen gleitbar gelagerten Kolben zur Ausführung von Axialbewegungen auf der Spindel umfaßt, daß sich der Kolben jedoch nicht auf der Spindel drehen kann, daß ein angetriebenes Teil auf dem Kolben drehbar gelagert ist, sich jedoch nicht gegenüber diesem axial bewegen kann, ferner dadurch, daß ein drehbarer Lüfter auf dem angetriebenen Teil aufsitzt und sich mit diesem bewegt, daß eine elastische Vorrichtung den Kolben auf der Spindel federnd in axialer Richtung drückt, um da angetriebene Teil in eine Stellung zu drücken, in welcher es kraftschlüssig mit dem Antriebsteil verbunden ist sowie dadurch, daß der Stößel eine Steuerkammer sowie eine Vorrichtung für die Zufuhr von Strömungsmitteldruck zur Steuerkammer besitzt, um den Kolben gegen den Widerstand der elastischen Vorrichtung zu drücken, damit dieser das angetriebene Teil außer Eingriff mit dem Antriebsteil bringt.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Kolben gleitend in einem Zylinder angeordnet, die Welle trägt eine Verriegelungsvorrichtung, um mit dem Zylinder in Eingriff zu kommen, und zwischen dem Zylinder und dem Kolben ist eine Verbindung mit Schlitz und Anschlag vorgesehen, um die Drehung des Kolbens gegenüber dem Zylinder zu verhindern.

ιDie Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Be- j !Schreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungp wesentlicher Bedeutung sein. Die einzige Zeichnung zeigt einen !Seitenriß, teilweise im Schnitt, einer erfindungsgemäßen Lüfter- !kupplung.

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Die Lüfterkupplung 10 umfaßt einen Lagerrahmen 12, in welchem eine von ihm auskragende Welle 14 feststehend gelagert ist. Ein Lager 16 sorgt für die drehbare Lagerung eines Antriebsteils 18 um die Welle 14, doch hindert das drehbare Teil an Axialbewegungen gegenüber der Welle. Das Antriebsteil 18 ist zur Aufnahme eines Lüfterriemens und herkömmlichen Rillen 20 versehen, der gewöhnlich zur Verbindung des Antriebsteils oder der Riemenscheibe 18 mit der Kurbelwelle des Kraftfahrzeugmotors dient. Ferner umfaßt die Lüfter kupplung 10 einen hydraulischen Widder oder Stößel 22. Dieser enthält einen feststehenden Zylinder 24, der einerseits gegen Axialbewegung und andererseits gegen Drehbewegung auf der Welle 14 durch einen Federring 26 und eine Mutter 28 gesichert ist, welche mit auf der Welle 14 ausgebildeten Gewindegängen 30 verschraubt ist. Weiter umfaßt der Stößel 22 einen axial zur Welle 14 beweglichen Kolben 32, der jedoch gegen Drehbewegungen um die Welle durch einen vom Kolben 32 herausragenden Anschlag 34 gesichert ist, der mit einem im Zylinder 24 ausgeformten Längsschlitz 36 in Eingriff steht. Entsprechende Stromungsmittelgleitdichtungen 38,40 sind zwischen dem Kolben 32 und der Welle 14 sowie zwischen dem Kolben und dem Zylinder 34 angeordnet. Zwischen Zylinder 24 und Welle 14 ist eine statische Druckdichtung 41 vorgesehen. Somit wird zwischen der Welle 14, dem Kolben 32 und dem Zylinder 24 ein Hohlraum 42 zur Aufnahme von Strömungsmittel gebildet. Zur Beförderung des Druckströmungsmittels von einer entsprechenden Druckströmungs-. mittelquelle wie der Druckluftbremsanlage des Fahrzeugs in den 'Hohlraum 42 ist eine Leitung 44 vorgesehen. Die Förderung durch Leitung 44 wird von einem nicht gezeigten temperaturabhängigen Ventil gesteuert, welches den Hohlraum 42 an die Atmosphäre entlüften soll, wenn die Temperatur des Motorenkühlmittels einen be-

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stimmten Pegel übersteigt und das den Hohlraum 42 mit der Druckluft in der Bremsanlage des Fahrzeugs verbindet, wenn die Temperatur des Kühlmittels unter einen bestimmten Pegel abfällt. Eine
Äxialbewegung des Kolbens 32 auf der Welle 14 nach rechts (bei
Sicht auf die Figur) wird durch den Eingriff einer am Kolben 32 ausgeformten Stoßfläche 46 mit einer Stoßfläche 48 eines Anschlags 52 begrenzt, der mit einer Schraube 54 an der Welle 14 befestigt ist. Zwischen dem Anschlag 52 an der Welle 14 und der Stoßfläche 46 des Kolbens 32 ist eine Feder 50 angeordnet, um den Kolben
(bei Sicht auf die Figur) nach links zu drücken.

Ein angetriebenes Teil 58 ist in einem zweiten Lager 56 so gelagert, daß es sich um den Kolben 32 drehen kann und mit dem Kolben 32
gegenüber der Welle 14 Axialbewegungen vollziehen kann. Das angetriebene Teil 58 umfaßt einen Träger 60 sowie eine Druckplatte 62, die an diesem durch Schrauben 64 befestigt ist, welche durch die in der Druckplatte 62 ausgeformten Öffnungen 66 durchgeführt sind. Der Durchmesser der Öffnungen 66 ist größer als der Kopf der Schrauben 64, um zwischen ihnen einen toten Gang herzustellen, damit die Druckplatte 62 gegenüber dem Träger 60 eine begrenzte Radialbewegung vollziehen kann, um dadurch die von der Druckplatte 62 getragene Kupplungsfläche gegenüber der am Antriebsteil 18 ausgebildeten Kupplungsfläche selbstzentrierend auszulegen.

Die Druckplatte 62 besitzt einen sich radial erstreckenden Teil
68, der mit dem Träger 60 in Eingriff steht sowie einen anderen
Teil 70, der sich vom radial angeordneten Teil 68 aus erstreckt
und an seiner inneren Umfangsflache eine konische Kupplungsfläche 72 bildet. Die konische Kupplungsfläche 72 erstreckt sich allge-

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mein parallel zu einer entsprechenden, rechts am Antriebsteil 18 . ausgeformten konischen Kupplungsfläche 74. Jedoch ist jeder Durchmesser der konischen Kupplungsfläche 72 proportional größer als der entsprechende Durchmesser der konischen Fläche 74, so daß zwischen ihnen ein ringförmiger Hohlraum zur Aufnahme eines Kupplungsbelages 7ö gebildet wird, der beispielsweise an der Kupplungsfläche 72 angeordnet ist. Natürlich verringert sich die Weite des Hohlraums zwischen den Flächen 72 und 74 stetig mit dem Verschleiß des Belages 76. Bei vollkommenem Abrieb des Belages 76 könnten sich die Flächen 72 und 74 berühren, wobei sie beschädigt werden würden. Eine solche Berührung wird jedoch verhindert, da die rechte Seite der konischen Fläche 74 in einer Stoßfläche 78 endet, welche mit einer entsprechenden Stoßfläche 80 auf der Druckplatte 62 in Eingriff kommt, wenn der Belag 76 bis auf eine bedenklich dünne Schicht abgerieben worden ist. Die Stoßflächen 78 und 80 kommen bereits miteinander in Eingriff,solange noch ein verhältnismäßig kleiner Abstand zwischen den Flächen 72 und 74 vorhanden ist, um die gefährliche Berührung zwischen diesen Flächen zu vermeiden. Natürlich bleibt der Belag 76 mit der konischen Fläche 74 in Berührung, solange die Kupplung mit der Feder 50 im Eingriff steht. Ferner erkennt man, daß der zwischen dem Ende 83 des Teils 70 und der Fläche 85 des Teils 18 ausgeformte Spalt 82 sich beim Abrieb des Belages 76 verengt. Daher kann der Restbelag jederzeit während seiner Gebrauchslebensdauer durch eine Messung des Spaltes 82 bestimmt werden. An der Druckplatte 62 sind weitere Öffnungen 84 ausgeformt, durch welche Schrauben 86 geführt sind, welche in Gewindebohrungen 88 des Trägers 60 verschraubt sind und , den Lüfter 90 so haltern, daß er sich mit dem angetriebenen Teil !

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- 7 58 drehen kann.

Die vorstehend beschriebene Lüfterkupplung arbeitet wie folgt.

Die verschiedenen Bauteile der Lüfterkupplung 10 sind in den Stellungen dargestellt, welche sieinnehmen, wenn die Kupplung zur Drehung des Lüfters eingekuppelt und der Belag 76 verhältnismäßig •neu ist. In diesem Zustand drückt die Feder 50 den Kolben 32 nach links (bei Sicht auf die Figur), wodurch auch das angetriebene Teil 58 nach links gedrückt wird, um den Reibbelag 76 an der Druckplatte 62 mit der Kupplungsfläche 74 des Antriebsteils 18 im Eingriff zu halten. Daher bewirkt eine Drehung des Antriebsteils 18 durch die Kurbelwelle des Fahrzeugmotors über den Keilriemen auch eine Drehung des Lüfters 90. Die Drehung des Lüfters 90 saugt in normaler Weise Kühlluft durch den Fahrzeugkühler, wodurch die Temperatur des Motorenkühlmittels herabgesetzt wird. Wenn die Temperatur des Motorenkühlmittels auf einen bestimmten Pegel abgefallen ist, unterbricht das vorerwähnte Ventil (nicht gezeigt) die Verbindung zwischen der Kammer 42 und der Atmosphäre und stellt die ι Verbindung zwischen der Kammer 42 und einer Druckströmungsmittel- !quelle wie dem in der Bremsanlage des Fahrzeugs gespeicherten Druck-Iströmungsmittel her. Das Druckströmungsmittel in der Kammer 42 drückt den Kolben 32 nach rechts (bei Sicht auf die Figur) und komprimier^ die Feder 50, wodurch auch das angetriebene Teil 58 nach rechts gedrückt wird. Dadurch kommt der Reibbelag 76 außer Eingriff mit !der Kupplungsfläche 74, wodurch das angetriebene Teil vom Antriebsf jteil und damit auch der Lüfter 90 von der durch den Fahrzeugmotor

bewirkten Drehung abgekuppelt wird. Wenn die Kühlmitteltemperatur

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über den festgelegten Pegel ansteigt, unterbricht das vorstehend erwähnte, nicht gezeigte Ventil die Verbindung zwischen der Kammer 42 und dem in der Bremsanlage des Fahrzeugs gespeicherten Druckströmungsmittel und entlüftet die Kammer 42 an die Atmosphäre. Daher drückt die Feder 50 den Kolben 32 und damit auch das angetriebene Teil 58 nach links (bei Sicht auf die Figur), wodurch der Kupplungsbelag 76 an der Druckplatte 62 wieder mit der konischen Kupplungsfläche 74 in Eingriff kommt, um das Antriebsteil 18 und das angetriebene Teil 58 drehbar zusammenzukuppeln, wodurch wieder die vom Motor bewirkte Drehung des Lüfters 90 beginnt.

Wie im Falle einer jeden Kupplung verschleißt der Kupplungsbelag 76 nach einer verhältnismäßig großen Anzahl von Kupplungsvorgängen, wodurch d=r zum Einkuppeln der Kupplung 10 erforderliche Hub des Kolbens 32 vergrößert wird, wenn eine motorgetriebene Drehung des Lüfters 90 beginnen soll. Wie vorstehend erwähnt, kann die Dicke des Belages während der normalen Wartung des Fahrzeugs ohne Ausbau eines Teils der Lüftereinrichtung durch Messung des Spaltes 82 geprüft werden. Wenn der Belag 76 so weit abgerieben ist, daß er ausgetauscht werden muß, werden die Schrauben 86 zum Ausbau des .Lüfters 90 entfernt, und anschließend werden die Schrauben 6 4 entfernt so daß die Druckplatte 62 vom Träger 60 abgehoben werden kann. Dann wird der Belag 76 ausgetauscht und die Druckplatte 62 wieder an den Träger 60 angebaut. Infolge des toten Ganges zwischeiji den Köpfen der Schrauben 64 und der Öffnung 66 ist eine begrenzte jRadialbewegung der Druckplatte 62 gegenüber dem Träger 60 während

(des Einbaus der Druckplatte möglich, so daß sich diese gegenüber

i ■ .

ider konischen Kupplungsfläche 74 selbst zentriert und damit die jMontage der Vorrichtung erleichtert.

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Claims

The Bendix Corporation

Executive Offices

Bendix Center 25. November 1975

Southfield,Mich.48075,USA. Anwaltsakte M-3730

P atentansprüche

üfterkupplung für einen Kraftfahrzeugmotor mit einer feststehenden Welle, einem auf der Spindel drehbar gelagerten Antriebsteil und einem hydraulischen Stößel, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (22) einen gleitbar gelagerten Kolben (32) umfaßt, der für Axialbewegung auf der Welle (14) ausgelegt ist, sich jedoch nicht mit dieser drehen kann, daß ein angetriebenes Teil (58) drehbar auf dem Kolben (32) gelagert ist, gegenüber diesem jedoch keine Axialbewegung vollziehen kann, ferner dadurch, daß das angetriebene Teil (58) einen drehbaren Lüfter (90) trägt, um sich mit ihm zu drehen, daß eine elastische Einrichtung (50) den Kolben (32) auf der Welle (14) federnd in axialer Richtung verschiebt, um das angetriebene Teil (58) in eine Stellung zu drücken, in welcher es kraftschlüssig mit dem Antriebsteil (18) verbunden ist und schließlich dadurch, daß der Stößel (22) eine Steuerkammer (42) sowie eine Leitung (44)

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umfaßt, um ein Druckströmungsmittel zur Steuerkammer (42) zu befördern, damit der Kolben (32) gegen den Widerstand der elastischen Vorrichtung (50) verschoben wird, um das angetriebene Teil (58) vom Antriebsteil (18) abzukuppeln.
2. Lüfterkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zylinder (24) den gleitenden Kolben (32) aufnimmt, daß die Welle (14) zum Eingriff mit dem Zylinder (24) mit einer Verriegelungsvorrichtung (26,28,30) bestückt ist sowie dadurch, daß zwischen Zylinder (24) und Kolben (32) eine aus Schlitz und Anschlag (36,34) bestehende Verbindung vorgesehen ist, um eine Drehung des Kolbens (32) gegenüber dem Zylinder (24) zu verhindern.
3. Lufterkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Welle (14) eine Stoßfläche (48) ausgebildet ist, um bei Einführung eines Druckströmungsmittels in die Steuerkammer (42) die axiale Bewegung des Kolbens (32) zu begrenzen.
4. Lüfterkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Vorrichtungen (46,52) am Kolben (32) und an der Welle (14) mit entgegengesetzten Enden der elastischen Vorrichtung (50) in Eingriff stehen, wodurch sich diese nicht mit dem Antriebs- und angetriebenen Teil (18,58) dreht.
5. Lüfterkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Antriebsteil (18) ein eine erste Kupplung (74) bildender Teil ausgeformt ist, daß das angetriebene Teil (58) eine Druckplatte (62) mit einem radial angeord-

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neten Teil (68) und einem anderen Teil (70) trägt, der sich vom radial angeordneten Teil (68) aus erstreckt, ferner dadurch, daß der andere Teil (70) eine zweite Kupplungsfläche (72) bildet, und schließlich dadurch, daß mindestens eine der Flächen (72,74) einen Kupplungsbelag (76) zum Eingriff mit der anderen Kupplungsfläche trägt, wenn die Teile (18,58) kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
6. Lüfterkupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß lösbare Befestigungsmittel (64) die Druckplatte (62) am angetriebenen Teil (58) lösbar sichern, daß die lösbaren Befestigungsmittel einen toten Gang (64,66) zwischen der Druckplatte (62) und dem angetriebenen Teil (58) umfassen, um eine begrenzte Radialbewegung der Druckplatte (62) gegenüber dem angetriebenen Teil (58) zu ermöglichen.
7. Lufterkupplung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kupplungsfläche (74) eine im allgemeinen koni- : sehe Fläche am Außenumfang des Antriebsteils (18) ist, daß der andere Teil (70) der Druckplatte (62) eine innere Umfangs-f

', parallel

fläche besitzt, welche sich im al!gemeinen/zur konischen j

t ι

Fläche erstreckt, welche die zweite Kupplungsfläche (72) bil-;

j - j

j det, sowie dadurch, daß jeder Durchmesser der inneren Umfangs-I-

i fläche (72) größer ist·als der entsprechende Durchmesser der

j konischen Fläche (74) ,um für die Aufnahme des Kupplungsbelages!

(76) einen ringförmigen Hohlraum zu bilden.
8. Lüfterkupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

das Antriebsteil (18) eine mit dem Ende (83) des anderen Teils

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ί (70) der Druckplatte (62) zusammenwirkende Bezugsfläche (85) j

besitzt, wobei zwischen den beiden zusammenwirkenden Teilen j ein Spalt (82) gebildet wird, dessen Länge bei durch Kupplungs-J·

vorgänge zwischen dem Antriebs- (18) und angetriebenen Teil ',

(58) bewirktem Verschleiß des Kupplungsbelages (76) abnimmt, ■ wodurch die Stärke des Kupplungsbelages (76) durch Messung i

des Spaltes (82) annähernd festgestellt werden kann.

Lüfterkupplung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kupplungsfläche (74) in einer Stoßfläche (78) endet, daß an der Druckplatte (62) eine entsprechende Stoßfläche (80) ausgeformt ist, sowie dadurch, daß die Stoßflächen (78,80) miteinander in Eingriff kommen, nachdem der Kupplungsbelag (76) bis zu einer bestimmten Dicke abgerieben ist und die elastische Vorrichtung (50) das angetriebene Teil (58) in eine Stellung drückt, in welcher es mit dem Antriebsteil (18) kraftschlüssig verbunden ist.

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