DE2804859A1

DE2804859A1 - Fluessigkeitsreibungskupplung, insbesondere fuer ein kuehlgeblaese einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2804859A1
Application number: DE19782804859
Authority: DE
Inventors: Werner Hummel; Manfred Dr Ing Nonnenmann
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1978-02-04
Filing date: 1978-02-04
Publication date: 1979-08-09
Also published as: GB2014282A; US4270641A; GB2014282B; DE2804859C3; JPS6135412B2; JPS54116528A; DE2804859B2

Description

2SQ4859

PATENTANWÄLTE
DlPL-ING. H. STEHMANN DIPL-PHYS. DR. K. SCHWEINZER DlPL-ING. DR. M. RAU

D-8500 NDRNBERG ESSEN WEINSTRASSE 4-6 TELEFON 0911/20 37 27 TELEX Oi / 23135

Nürnberg, 03.02.1978 17/53

Süddeutsche Kühlerfabrik Julius Fr. Behr GmbH & Co. KG. Mauserstr. 3, D-7000 Stuttgart 30

Flüssigkeitsreibungskupplung, insbesondere für ein Kühlgebläse einer Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsreibungskupplung, insbesondere für ein Kühlgebläse einer Brennkraftmaschine, mit Füllungsregelung mit einem gegenüber einer Antriebswelle drehbaren Kupplungsgehäuse, das durch eine Trennwand in eine Vorrats- und eine Antriebskammer mit einer darin befindlichen Antriebsscheibe unterteilt ist, wobei sich in der Trennwand eine von einem Ventil verschließbare öffnung befindet, welche die Vorrats- und Antriebskammer miteinander verbindet, mit einem an der Kupplungsstirnseite im Bereich der Vorratskammer koaxial zur Kupplung drehbar gelagerten, mit Gleichstrom gespeisten Elektromagneten, wobei die Erregung des Elektromagneten durch ein Signal eines Thermo schalters gesiaiert wird.

Bei den Kühlanlagen von Kraftfahrzeugen wird häufig die Lüfterdrehzahl dem jeweiligen Kühlbedarf durch Verwendung einer regelbaren Kupplung angepaßt. Bevorzugt wird

909832/0271

ORIGINAL INSPECTED

2004859

eine Flüssigkeitsreibungskupplung mit Eilungsregelung eingesetzt, welche aus einem gegenüber der Antriebswelle drehbaren Gehäuse besteht, das durch eine Trennwand in eine Vorrats- und eine Antriebskammer mit einer darin befindlichen Antriebsscheibe unterteilt ist. In der Trennwand beider Kammern befindet sich eine von einem Ventil verschließbare öffnung zur Regulierung des Füllungsgrades der Kupplung. Die Ventilbetätigung erfolgt bei den heute im Einsatz befindlichen Konstruktionen über ein an der KupplungsStirnseite angeordnetes Bimetall- oder Dehnstoffelement. Die übertragung der Formänderung dieser Thermofühler auf das Ventil erfolgt über einen Kolben oder sogenannten Schaltstift.

Die mit einem Lüfter versehene Kupplung wird von der Warmluft des davor angeordneten Kühlers beaufschlagt. Der Temperaturfühler regelt also die Kupplung über die Kühllufttemperatur, welche ein Maß für die Kühlwassertempera tür darstellt.

Eine solche Flüssigkeitsreibungskupplung ist z. B. in der DE-PS 1 284 186 beschrieben.

Bei neueren Entwicklungen auf dem Kraftfahrzeugsektor, beispi-elsweise bei Anordnung eines Ladeluftkühlers vor dem Wasserkühler, Verwendung eines Ringkühlers mit Radial lüfter, drückende Lüfteranordnung bei Flachkühlern oder

Gebläse für luftgekühlte Motoren, ist diese einfache Flüssigkeitsreibungskupplung nicht anwendbar.

In diesen Fällen wird nämlich die Kühlluft auch durch den Ladeluftkühler erwärmt bzw. die Luftaufwärmung erfolgt

— 3 —

909832/0271

2604859

erst hinter dem Lüfter. Die Kupplung muß deshalb direkt von der Temperatur des zu kühlenden Mediums oder Bauteils beeinflußbar sein, wobei ein Steuersignal von einem an der kritischen Stelle angeordneten Thermoschalter ausgelöst und auf die Kupplung übertragen wird.

Als Übertragungsmedium kann Druckluft, öl oder elektrischer Strom verwendet werden. Der Aufwand für die beiden erstgenannten Mittel ist jedoch wegen der zu verlegenden Leitungen sowie der erforderlichen Abdichtungen und Ventile erheblich. Eine derartige pneumatische Staierung ist aus der US-PS 3 880 265 bekannt.Wesentlich billiger ist eine elektrische Signalübertragung.

Da bei Lüfterkupplungen oft ein schnelles Ansprechen auf Temperaturänderungen erforderlich ist, bietet sich eine Magnetsteuerung an, welche ihr Signal über einen an einer kritischen Stelle eines zu kühlenden Bauteils installierten Thermoschalter erhält. Elektrische Steuerungen für Flüssigkeitsreibungskupplungen in Verbindung mit einem Magneten sind z. B. aus der DE-AS 1 270 339 bekannt.

Dort wird ein die Entleerung der Antriebskammer bewirkender Staukörper durch einen Elektromagneten aus der Antriebskammer herausgezogen, wenn diese mit Öl gefüllt werden soll. Der ringförmige Elektromagnet ist vor der Kupplung feststehend angeordnet. Bautoleranzen und Schwingungsausschläge erfordern daher einen relativ großen Abstand zwischen Kupplung und Magnet. Dies hat den Nachteil, daß der Magnet reichlich dimensioniert werden muß, um die Bewegung des Staukörpers gegen die Kraft der benötigten Rückstellfeder zu bewirken. Dadurch ergibt sich nicht nur ein erheblicher Kostenaufwand für den Magneten

909832/0271

2*04853

und ein hohes Gewicht, sondern auch ein beträchtlicher Stromverbrauch, der sich besonders deshalb nachteilig auswirkt, weil aus Gründen der Betriebssicherheit die Kupplung bei Stromausfall zuschalten soll. Da eine Lüfterkupplung für Kraftfahrzeuge, wie bekannt, nur während ca. 5 % der gesamten Fahrzeit benötigt wird, steht der Elektromagnet etwa 95 % der Betriebszeit des Fahrzeuges unter Strom. Der Energieverbrauch ist somit erheblich, so daß angestrebt wird, mit einer möglichst geringen Magnetkraft auszukommen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elektrisch betätigte Magnetsteuerung zu schaffen, die mit einem kleinen Elektromagneten geringer Leistung und niedrigen Gewichts eine zuverlässige Regelung der eingangs beschriebenen Flüssigkeitsreibungskupplung gestattet. Außerdem soll aus Gründen der Betriebssicherheit die Kupplung bei einer Störung der Stromversorgung zuschalten. Zur Erzielung eines störungsfreien Arbeitens und eines geringen Wartungsaufwandes soll auf die Verwendung verschmutzungsempfindlicher und kostspieliger Schleifringe zur Stromversorgung des Elektromagneten verzichtet werden.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einer Flüssigkeitsreibungskupplung der eingangs erläuterten Art im wesentlichen dadurch gelöst, daß zur Ventilbetätigung durch den Elektromagneten koaxial zur Kupplung auf dem Ventilhebel ein Dauermagnet mit zum Elektromagnet entgegengesetztem Pol angebracht ist, und daß der Mindestabstand beider Magnete durch Anschlag des Ventilhebels beispielsweise am Kupplungsgehäuse oder an der Trennwand begrenzt ist.

909832/0271

">=1:3H-;AL SMSPECTED

Durch die Erfindung wird erreicht, daß der im Bereich der Vorratskammer gegenüber dem Kupplungsgehäuse drehbar gelagerte , mit Gleichstrom gespeiste Elektromagnet im Zusammenwirken mit dem an dem den ölumlauf steuernden Ventilhebel angebrachten Dauermagneten mit entgegengesetztem Pol den Ventilhebel aufgrund der Abstoßwirkung beider Magnete in Schließstellung bringt, wenn Strom zugeführt wird,wobei die Kupplung abschaltet. Bei Stromwegnahme öffnet das Ventil unter der Kraft einer Druckfeder, die Kupplung füllt sich mit Öl und der Lüfter erreicht seine Höchstdrehzahl.

Die erfindungsgemäße Kombination eines Elektromagneten mit einem Dauermagneten gestattet eine berührungslose Kraftübertragung auf den sich gegenüber dem Elektromagneten drehenden Ventilhebel, was den Aufbau der Steuerung wesentlich vereinfacht und die Betriebssicherheit erhöht. Durch die Fixierung des Elektromagneten im Kupplungsgehäuse kann der Luftspalt zwischen den beiden Magneten sehr klein gehalten werden, so daß eine relativ geringe Magnetfeldstärke ausreicht, was sich günstig auf die Dimensionierung des Elektromagneten und damit auf den Bauaufwand, die Lagerbelastung und den Stromverbrauch auswirkt. Der Öffnungsweg des Ventilhebels wird beispielsweise durch Anschlag am Kupplungsgehäuse oder an der Trennwand begrenzt.

Zur Vermeidung von Ölverlusten ist es vorteilhaft, wenn die Vorratskammer durch eine aus nichtmagnetisierbarem Material bestehende Platte mit geringer Wandstärke gegenüber dem Elektromagneten abgedichtet ist.

Bei geringeren Anforderungen an die Dichtheit kann die

909832/0271

ORIGINAL INSPECTED

Abdichtung nach einer Weiterbildung der Erfindung auch durch eine zwischen dem sich drehenden Kupplungsgehäuse und dem feststehenden Elektromagneten angeadnete Gleitringdichtung erfolgen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch ein Ausführungsbeispiel darstellt. Dabei zeigt:

Fig. 1 schematisch eine Brennkraftmaschine mit Kühlvorrichtung und Lüfter,

Fig. 2 schematisch einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibungskupplung, und

Fig. 3 schematisch einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Abdichtplatte zwischen Elektromagnet und Vorratskammer.

In Fig. 1 ist schematisch eine Brennkraftmaschine 20 mit einem Kühlmittelkreislauf dargestellt, bei der eine erfindungsgemäße Flüssigkeitsraibungskupplung Anwendung findet. Die Brennkraftmaschine 20 ist mit einem Kühler 21 über Kühlmittelleitungen 24 und 25 in an sich beliebiger Weise verbunden. Hinter dem Kühler und vor der Brennkraftmaschine ist ein mit einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibungskupplung verbundener Lüfter 22 dargestellt, der in an sich bekannter Weise von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 20 angetrieben wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist in der Kühlmittelrücklaufleitung ein als elektrischer Schalter ausgebildeter Thermofühler angeordnet, der ein elektrisches Signal zur Steuerung der Flüssigkeitsreibungskupplung abgibt. In Fig. 1 ist auch schematisch ein zur Steuerung der Flüssigkeitsreibungskupplung dienender Elektromagnet 7 dargestellt, der beispielsweise über eine Speiseleitung 19 mit einem Thermofühler 23 verbunden ist.

909832/0271 ⁷

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibungskupplung in gegenüber Fig. 1 vergrößertem Maßstab im Schnitt gezeigt.

Die Flüssigkeitsreibungskupplung besteht aus einer Kupplungsstirnseite 1 an der beispielsweise Lüfterflügel 13 befestigt oder mit der Kupplungsstirnseite 1 einstückig ausgebildet sind. Eine Trennwand 2 trennt das Innere der mit einer Rückwand 12 versehenen Kupplung in eine Vorratskammer 2a und eine Antriebskammer 10 auf. In der Antriebskammer 10 ist in bekannter Weise eine Antriebsscheibe 11 angeordnet. Die Trennwand 2 weist eine ölzulaufbohrung 3 zur Antriebskammer 10 auf, die durch ein Ventil, beispielsweise mit einem Ventilhebel 4, geöffnet und verschlossen wird. Zur Betätigung des Ventilhebels 4, der in einer Lagerung 5 verschwenkbar gelagert ist, dient ein Elektromagnet mit einer Spule 17, die mit Gleichstrom über eine Stromzufuhrleitung 8 gespeist wird und koaxial zur Kupplung im Bereich der Vorratskammer 2a gegenüber dem Kupplungsgehäuse drehbar gelagert ist. Erfindungsgemäß ist am Ventilhebel 4 ein Dauermagnet 6, beispielsweise in Form einer Scheibe, angebracht, der gegenüber dem Elektromagneten 7 eine umgekehrte Polung aufweist. Wird der Elektromagnet 7 über den Thermofühler 23 erregt, dann stoßen sich die Magnete 7 bzw. ab. Da der Elektromagnet 7 gegenüber dem Kupplungsgehäuse ortsfest, beispielsweise mittels einer Abstützung 26, gelagert ist, wird der Ventilhebel 4 durch die Abstoßkräfte vom Elektromagnet 7 weggedrückt und schließt die ölzulaufbohrung 3, so daß die Kupplung abschaltet. Wird der Elektromagnet 7 entregt, dann öffnet das Ventil unter der Kraft einer Druckfeder 18 wieder, die Kupplung füllt sich mit öl und der Lüfter erreicht seine Höchstdrehzahl.

Zur Abdichtung; der Vorratskammer "2a-gegenüber-dem Elektro-

909832/0271

2804853

- 40-

magneten 7 kann, wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 zeigt, eine aus nicht magnetisierbarer! Material bestehende Platte 14 mit geringer Wandstärke gegenüber d^m Elektromagneten 7 angeordnet sein.

Bei gringeren Anforderungen an die Dichtheit kann die Abdichtung auch durch eine zwischen dem sich drehenden Kupplungsgehäuse 1 und dem feststehenden Elektromagneten 7 angeordnete Gleitringdichtung 16 , wie in Fig. 2 dargestellt, erfolgen.

Die Erregung des Elektromagneten 7 wird durch einen Thermofühler 23 gesteuert, welcher nach Fig. 1 in der-Kühlmittel-Rücklauf leitung 24 angeordnet ist. Der Thermofühler 23 kann auch der Ladeluft ausgesetzt sein, oder einem Schmiermittel, der Zylinderwand der Brennkraftmaschine od. dgl., dort ist es lediglich erforderlich, den Thermofühler 23 in Wärmekontakt mit dem jeweiligen Masch-inenteil oder Fluid (Ladeluft, Kühlwasser, Schmiermittel) zu bringen.

Die Ausbildung ist dabei derart getroffen, daß bei Stromausfall durch die Druckfeder 18 der Ventilhebel 4 im Sinne einer öffnung der Ölzulaufbohrung 3 in der Trennwand 2 verschwenkt wird, so daß die Kupplung zuschaltet und der Lüfter seine maximale Drehzahl erreicht.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Ausbildung ferner derart getroffen, daß der Elektromagnet 7 in die Vorratskammer 2a hineinragt und in der KupplungsStirnseite 1 in einem Lager 9 drehbar gelagert ist.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, insbesondere kann die Ausbildung der Flüssigkeitsreibungskupplung

909832/0271

abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel gewählt sein. Wesentlich ist, daß die Betätigung des Ventils für die ölzulaufbohrung 3 in einer Trennwand zwischen einer Vorrats- und einer Antreibskammer durch den wahlweise erregbaren Elektromagneten 7 in Verbindung mit dem Dauermagneten 6 erfolgt.

Die Erfindung umfaßt auch alle fachmännischen Abwandlungen und Weiterbildungen sowie Teil- und Unterkombinationen der beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale und Maßnahmen.

909832/0271

Claims

^04853 PATENTANWÄLTE DIPL-ING. H. STEHMANN DIPL-PHYS. DR. K. SCHWEINZER DlPL-ING. DR. M. RAU D-8500 Nürnberg essenweinstrasse4-6 telefon 0911/203727 telex os/23135 Nürnberg, 03.02.1978 17/53 Süddeutsche Kühlerfabrik Julius Fr. Behr GmbH & Co. KG. Mauserstr. 3, D - 7000 Stuttgart 30 Ansprüche

1. Flüssigkeitsreibungskupplung, insbesondere für ein Kühlgebläse einer Brennkraftmaschine, mit Füllungsregelung mit einem gegenüber einer Antriebswelle drehbaren Kupplungsgehäuse, das durch eine Trennwand in eine Vorrats- und eine Antriebskammer mit einer darin befindlichen Antriebsscheibe unterteilt ist, wobei sich in der Trennwand eine von einem Ventil verschließbare Öffnung befindet, welche die Vorrats- und Antriebskammer miteinander verbindet, mit einem an der Kupplungsstirnseite im Bereich der Vorratskammer koaxial zur Kupplung drehbar gelagerten, mit Gleichstrom gespeisten Elektromagneten, wobei die Erregung des Elektromagneten durch ein Signal eines Thermo-schalters gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ventilbetätigung durch den Elektromagnet (7) koaxial zur Kupplung auf dem Ventilhebel (4) ein Dauermagnet (6) mit zum Elektromagnet (7) entgegengesetztem Pol angebracht ist, und daß der Mindestabstand beider Magnete (6, 7) durch Anschlag des Ventilhebels (4) beispielsweise am Kupplungsgehäuse oder an der Trennwand (2) begrenzt ist.

9098 3 2/0271

ORIGINAL INSPECTED

_ ο —

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Magneten (6, 7) eine Abdichtplatte (14) vorgesehen ist.

3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (7) in die Vorratskammer (2a) hineinragt und daß zur Abdichtung gegenüber der Außenumgebung eine Dichtung (16) am Elektromagneten (7) vorgesehen ist.

909832/0271

ORIGINAL INSPECTED