DE2804859B2

DE2804859B2 - Flüssigkeitsreibungskupplung, insbesondere für ein Kühlgebläse einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2804859B2
Application number: DE2804859A
Authority: DE
Inventors: Werner 7050 Waiblingen Hummel; Manfred Dr.-Ing. 7141 Schwieberdingen 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: 1980-10-30
Also published as: DE2804859C3; GB2014282A; JPS54116528A; JPS6135412B2; DE2804859A1; US4270641A; GB2014282B

Description

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 im Bereich der Vorratskammer koaxial zur Kupplung angeordneten, mit Gleichstrom speisbaren Elektromagneten, wobei die bedarfsweise Erregung des Elektromagneten durch ein Signal eines Thermoschalter gesteuert wird.

Bei den Kühlanlage.) von Kraftfahrzeugen wird häufig die Lüfterdrehzahl dem jeweiligen Kühlbedarf durch Verwendung einer regelbaren Kupplung angepaßt. Dabei ist es üblich, die mit einem Lüfter versehene Kupplung mit der Warmluft des davor angeordneten Kühlers zu beaufschlagen. Der Temperaturfühler, in der Regel ein an der Kupplungsstirnseite angeordnetes Bimetallelement, regelt also die Kupplung über die Kühllufttemperatur, welche ein Maß für die Kühlwassertemperatur darstellt.

Bei neueren Entwicklungen auf dem Kraftfahrzeugsektor, beispielsweise bei Anordnungen eines Ladeluftkühlers vor dem Wasserkühler, Verwendung eines Ringkühlers mit Radiallüfter, drückender Lüfteranordnung bei Flachkühlern oder Gebläse für luftgekühlte Motoren, ist diese einfache Regelungsart nicht anwendbar.

In diesen Fällen wird nämlich die Kühlluft auch durch den Ladeluftkühler erwärmt, bzw. die Luftauf-

H) wärmung erfolgt 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 (US-PS 3880265), 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. Wesentlich billiger ist eine elektrische Signalübertragung.

Da bei Lüfterkupplungen oft ein schnelles Ansprechen auf Temperaturänderungen erforderlich ist, bietet sich eine Magnetsteuerung an. Eine derartige Steuerung, von der die Erfindung ausgeht, ist aus der DE-AS 1 270339 bekannt. Bei der aus dieser Druckschrift bekannten Flüssigkeitsreibungskupplung wird ein die Entleerung der Antriebskammer bewirkender

.κι 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

.15 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

4» ein erheblicher Kostenaufwand für den Magneten 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

5» möglichst geringen Magnetkraft auszukommen.

Aus der DE-AS 1233 673 ist ein Magnetkörper für eine magnetisch betätigte Scheibenreibungskupplung oder -Bremse mit einem zum Einrücken dienenden ringförmigen Dauermagneten und einem zum Ausrücken dienenden ringförmigen Elektromagneten, der dem Dauermagneten entgegenwirkt, bekannt. Dabei betätigt der Dauermagnet die Bremse entgegen der Kraft einer Rückstellfeder, während zum Ausrücken der Kupplung oder zum Lüften der Bremse der Elektromagnet vorgesehen ist, dessen magnetisches Kraftfeld dem des Dauermagneten entgegenwirkt.

Außerdem ist eine magnetische Reibungskupplung mit einem Dauermagneten bekannt (US-PS 2765 891), bei der eine höhere Lebensdauer erzielt und eine Entmagnetisierung des Dauermagneten vermieden werden soll, wenn die Vorrichtung zum Auswechseln des Reibungselementes demontiert wird. Dabei ist zum Lösen der Bremse ebenfalls eine Elek-

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tromagnet vorgesehen, dessen Kraftfeld das des Dau- tung und Lüfter,

ermagneten aufhebt. Fig. 2 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel

Eine weitere Reibungsbremse mit Dauermagneten einer erfindungsgemäßen Fliissigkeitsreibungsktipp-

und einem diesen entgegenwirkenden Hlektromagne- lung,

ten ist aus der US-PS 2656026 bekannt. Diese Vor- 5 Fig. 3 einen Schnitt durch ein weiteres Ausfüh-

richtung ist so ausgebildet, daß der Dauermagnet die rungsbeispiel mit Abdichtplatte zwischen Elektroma-

Reibungsbremse wirksam werden läßt, während der gnet und Vorratskammer.

Elektromagnet zum Lösen der Bremse dient In Fig. 1 ist schematisch eine Brennkraftmaschine

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine 20 mit einem Kühlmittelkreislauf dargestellt, bei der

Flüssigkeitsreibungskupplung der eingangs beschrie- in eine erfindungsgemäße Flüssigkeitsreibungskupplung

benen Art so auszubilden, daß sie mit einem kleinen Anwendung findet. Die Brennkraftmaschine 20 ist mit

Elektromagneten geringer Leistung und niedrigem einem Kühler 21 über Kühlmittelleitungen 24 und 25

Gewicht zuverlässig regelbar ist. Die Kupplung soll in an sich beliebiger Weise verbunden. Hinter dem

ferner aus Gründen der Betriebssicherheit bei einer Kühler und vor der Brennkraftmaschine ist ein mit

Störung der Stromversorgung zuschalten, wobei zur is der Flüssigkeitsreibungskupplung verbundener Lüfter

Erzielung eines ströungsfreien Arbeitens und eines 22 dargestellt, der in an sich bekannter Weise von

geringen Wartungsaufwandes von der Verwendung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 20 angetrie-

verschmutzungsempfindlicher und kostenspieliger ben wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel

Schleifringe der Stromversorgung des r.lektromagne- ist in der Kühlmittelrücklaufleitung 24 ein als elektri-

ten abgesehen wird. 211 scher Schalter ausgebildeter Thermofühler 23 an-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- geordnet, der ein elektrisches Signal zur Steuerung

löst, daß der Flüssigkeitsreibungskupplung abgibt. In Fig. 1 ist

a) der orstfeste Elektromagnet in der Kupplungs- auch schematisch ein zur Steuerung der Flüssigkeitsstirnwand gelagert ist, reibungskupplung dienender Elektromagnet 7 darge-

b) koaxial zur Kupplung auf dem Ventilhebel ein 25 stellt, der über eine Speiseleitung 19 mit dem Ther-Dauermagnet mit zum unter Spannung stehen- mofühler 23 verbunden ist.

den Elektromagneten entgegengesetzrer Polung In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfin-

angebracht ist, dungsgemäßen Flüssigkeitsreibungskupplung in gc-

c) der Mindestabstand beider Magnete durch An- genüber Fig. 1 vergrößertem Maßstab im Schnitt geschlag des Ventilhebels am Kupplungsgehäuse 3» zeigt.

oder an der Trennwand begrenzt ist. Die Flüssigkeitsreibungskupplungbesteht aus einer

Durch die Erfindung wird erreicht, daß der im Be- Kupplungsstirnsseite 1 an der Lüfterflügel 13 befereichder Vorratskammer gegenüber dem Kupplungs- stigt oder mit der Kupplungsstirnseite 1 einstückig gehäuse drehbar gelagerte, mit Gleichstrom speisbare ausgebildet sind. Eine Trennwand 2 trennt das Innere Elektromagnet im Zusammenwirken mit dem an dem 35 der mit einer Rückwand 12 versehenen Kupplung in den ölumlauf steuernden Ventilhebel angebrachten eine Vorratskammer la und eine Antriebskammer 10 Dauermagneten mit entgegengesetztem Pol den Ven- auf. In der Antriebskammer 10 ist eine Antriebstilhebel aufgrund der Abstoßwirkung beider Magnete scheibe 11 angeordnet. Die Trennwand 2 weist eine in Schließstellung bringt, wenn Strom zugeführt wird, ölzulaufbohrung 3 zur Antriebskammer 10 auf, die wobei die Kupplung abschaltet. Bei Stromwegnahme 411 durch ein Ventil mit einem Ventilhebel 4 geöffnet und öffnet das Ventil unter der Kraft einer Druckfeder, verschlossen wird. Zur Betätigung des Ventilhebels 4, die Kupplung füllt sich mit öl und der Lüfter erreicht der in einer Lagerung 5 verschwenkbar gelagert ist, seine Höchstdrehzahl. dient ein Elektromagnet 7 mit einer Spule 17, die mit

Die erfindungsgemäße Kombination eines Elek- Gleichstrom über eine Stromzufuhrleitung 8 speisbar tromagneten mit einem Dauermagneten gestattet eine 45 ist und koaxial zur Kupplung im Bereich der Vorratsberührungslose Kraftübertragung auf den sich gegen- kammer 2α gegenüber dem Kupplungsgehäuse drehüber dem Elektromagneten drehenden Ventilhebel, bar gelagert ist. Am Ventilhebel 4 ist ein Dauermawas den Aufbau der Steuerung wesentlich vereinfacht gnet 6 z. B. in Form einer Scheibe angebracht, der und die Betriebssicherheit erhöht. Durch die Fixie- gegenüber dem Elektromagneten 7 eine entgegengerung des Elektromagneten in der Kupplungs-Stirn- 5» setzte Polung aufweist. Wird der Elektromagnet 7 wand kann der Luftspalt zwischen den beiden Magne- über den Thermofühler 23 erregt, dann stoßen sich ten sehr klein gehalten werden, so daß eine relativ die Magnete 7 bzw. 6 ab. Da der Elektromagnet 7 gegeringe Magnetfeldstärke ausreicht, was sich günstig genüber dem Kupplungsgehäuse ortsfest, beispielsauf die Dimensionierung des Elektromagneten und weise mittels einer Abstützung 26, gelagert ist, wird damit auf den Bauaufwand, die Lagerbelastung und 55 der Ventilhebel 4 durch die Abstoßkräfte vom Elekden Stromverbrauch auswirkt. Der Öffnungsweg des tromagnet 7 weggedrückt und schließt die ölzulauf-Ventilshebels wird durch Anschlag am Kupplungsge- bohrung 3, so daß die Kupplung abschaltet. Wird der häuse oder an der Trennwand begrenzt. Elektromagnet 7 entregt, dann öffnet das Ventil unter

Zur Vermeidung von Ölverlusten ist es vorteilhaft, der Kraft einer Druckfeder 18 wieder, die Kupplung wenn zwischen den beiden Magneten eine Abdicht- mi füllt sich mit öl und der Lüfter erreicht seine Höchstplatte vorgesehen ist. drehzahl.

Nach bevorzugter Ausführung ragt der Elektroma- Zur Abdichtung der Vorratskammer 3a gegenüber

gnet in die Vorratskammer hinein und es ist zur den Elektromagneten 7, kann nach Fig. 3 eine aus

Adichtung gegenüber der Außenumgebung eine nicht magnetisierbarem Material bestehende Platte 14

Dichtung am Elektromagneten vorgesehen. M mit geringer Wandstärke gegenüber dem Elektroma-

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der gneten 7 angeordnet sein.

Erfindung schematisch darstellt. Es zeigt Bei geringeren Anforderungen an die Dichtheit

Fi e. 1 eine Brennkraftmaschine mit Kühlvorrich- kann der Elektromaenet 7 in die Vorratskammer la

hineinragen und zur Abdichtung gegenüber der Außenumgebung eine zwischen dem sich drehenden Kupplungsgehäuse 1 und dem feststehenden Elektromagneten 7 angeordnete Gleitringdichtung 16 dienen (Fig. 2).

Die Erregung des Elektromagneten 7 wird durch einen Thermofühler 23 gesteuert, welcher nach Fig. 1 in der Kühlmittel-Rücklaufleitung 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 Maschinenteil oder Fluid (Ladeluft, Kühlwasser, Schmiermittel) zu bringen.

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

L ; Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispicle beschränkt, insbesondere kann die Ausbildung der Flüssigkeitsreibungskupplung abweichend von dem dargstellten Ausführungsbeispiel gewählt sein. Wesentlich ist, daß die Betätigung des Ventils für die ölzulaufbohrung 3 in einer Trennwand zwischen einer Vorrats- und einer Antriebskammer durch den wahlweise erregbaren Elektromagneten 7 in Verbindung mit dem Dauermagneten 6 erfoigi.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

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 im Bereich der Vorratskammer koaxial zur Kupplung angeordneten, mit Gleichstrom speisbaren Elektromagneten, wobei die bedaifsweise Erregung des Elektromagneten aurch ein Sigual eines Thermo-Schalters gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der ortsfeste Elektromagnet (7) in der Kupplungsstirnwand (1) gelagert ist,

b) koaxial zur Kupplung auf dem Ventilhebel (4) ein Dauermagnet (6) mit zum unter Spannung stehenden Elektromagneten (7) entgegengesetzter Polung angebracht ist,

c) der Mindestabstand beider Magnete (6, 7) durch Anschlag des Ventilhebels (4) am Kupplungsgehäuse oder an der Trennwand (2) begrenzt ist.

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.