DE2804859C3

DE2804859C3 - Flüssigkeitsreibungskupplung, insbesondere für ein Kühlgebläse einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2804859C3
Application number: DE2804859A
Authority: DE
Inventors: Werner 7050 Waiblingen Hummel
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: 1981-08-13
Also published as: GB2014282A; US4270641A; DE2804859B2; JPS54116528A; DE2804859A1; JPS6135412B2; GB2014282B

Description

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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 sn 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 Thermoschaltcrs gesteuert wird.

Bei den Kühlanlagen von Kraftfahrzeugen wird häufig die Lüftei drehzahl dem jeweiligen Kühlbedarf fio 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 Flachkühieni oder Gebläse für luftgekühlte Motoren, ist diese einfache Regelungsgrt nicht anwendbar.

In diesen Fällen wird nämlich die Kühlluft auch durch den Ladeluftkühler erwärmt, bzw. die Luftaufwärmung 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 ausgelost und auf die Kupplung übertragen wird.

Als Übertragungsmedium kann Druckluft (US-PS 3880 265), Öl oder elektrischer Strom verwendet werden. Der Aufwand für die beiden erstgenannten Mittel ist jedoch wegen der zu verlegenden Leitungen sowie der erfordei liehen 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 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 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.

Aus der DE-AS 1 233673 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-

tromagnet vorgesehen, dessen Kraftfeld das des Dauermagneten aufhebt.

Eine weitere Reibungsbremse mit Dauermagneten und einem diesen entgegenwirkenden Elektromagneten ist aus der US-PS 2656026 bekannt. Diese Vorrichtung ist so ausgebildet, daß der Dauermagnet die Reibungsbremse wirksam werden läßt, während der Elektromagnet zum Lösen der Bremse dient.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkeitsreibungskupplung der eingangs beschiiebenen Art t,o auszubilden, daß sie mit einem kleinen Elektromagneten geringer Leistung und niedrigem Gewicht zuverlässig regelbar ist. 'Die Kupplung soll ferner aus Gründen der Betriebssicherheit bei einer Störung der Stromversorgung zuschalten, wobei zur Erzielung eines ströungsfreien Arbeitens und eines geringen Wartungsaufwandes von der Verwendung verschmutzungsempfindlicher und kostenspieliger Schleifringe der Stromversorgung des Elektromagneten abgesehen wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) der orstfeste Elektromagnet in der Kupplungsstirnwand gelagert ist,

b) koaxial zur Kupplung auf dem Ventilhebel ein Dauermagnet mit zum unter Spannung stehenden Elektromagneten entgegengesetzter Polunp angebracht ist,

c) der Mindestabstand beider Magnete durch Anschlag des Ventilhebels am Kupplungsgehäuse oder an der Trennwand begrenzt ist.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß der im Bereich der Vorratskammer gegenüber dem Kupplungsgehäuse drehbar gelagerte, mit Gleichstrom speisbare 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 in der Kupplungs-Stirnwand 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 Lagerbelastrng und den Stromverbrauch auswirkt. Der Öffnungsweg des Ventilshebels wird durch Anschlag am Kupplungsgehäuse oder an der Trennwand begrenzt.

Zur Vermeidung von Ölverlusten ist es vorteilhaft, wenn zwischen den beic'en Magneten eine Abdichtplatte vorgesehen ist.

Nach bevorzugter Ausführung ragt der Elektromagnet in die Vorratskammer hinein und es ist zur Adichtung gegenüber der Außenumgebung eine Dichtung am Elektromagneten vorgesehen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch darstellt. Es zeigt

Fi e. 1 eine Brennkraftmaschine mit Kühlvorrichtung und Lüfter,

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

Fig. 3 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 ίο eine erfindungsgemäße Flüssigkeitsreibungskupplung 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

is der 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 Küh'mittelrücklaufleitung 24 ein als elektrischer Schalte, ausgebildeter Thermofühler 23 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 über eine Speiseleitung 19 mit dem Thermofühler 23 verbunden ist.

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

Die Flüssigkeitsreibungskupplung besteht aus einer Kupplungsstirnsseitc 1 an der 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 2« und eine Antriebskammer 10 auf. In der Antriebskammer 10 ist eine Antriebsscheibe 11 angeordnet. Die Trennwand 2 weist eine Ölzulaufbohrung3 zur Antriebskammer 10 auf, die durch ein Ventil mit einem Ventilhebel 4 geöffnet und verschlossen wird. Zur Betätigung des Ventilhebcls 4, der in einer Lagerung 5 verschwenkbar gelagert ist, dient ein Elektromagnet 7 mit einer Spule 17, die mit Gleichstrom über eine Stromzufuhrleitung 8 speisbar ist und koaxial zur Kupplung im Bereich der Vorratskammer 2a gegenüber dem Kupplungsgehäuse drehbar gelagert ist. Am Ventilhebel 4 ist ein Dauermagnet 6 z. B. in Form einer Scheibe angebracht, der gegenüber dem Elektromagneten 7 eine entgegengesetzte Polung aufweist. Wird der Elektromagnet 7 über den Thermofühler 23 erregt, dann stoßen sich die Magnete 7 bzw. 6 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

so füllt sich mit Öl und der Lüfter erreicht seine Höchstdrehzahl.

Zur Abdichtung der Vorratskammer 3a gegenüber dem Elektromagneten 7, kann nach Fig. 3 eine aus nicht magnetisierbarem Material bestehende Platte 14 mit geringer Wandstärke gegenüber dem Elektromagneten 7 angeordnet sein.

Bei geringeren Anforderungen an die Dichtheit kann der Elektromagnet 7 in die Vorratskammer 2a

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 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.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele 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 ineinerTrennwand zwischen einer Vorrats-und einer Antriebskammer durch den wahlweise erregbaren Elektromagneten 7 in Verbindung mit dem Dauermagneten 6 erfolgt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Flüssigkeitsreibungskupplung, insbesondere für ein Kühlgebläse einer Brennkraftmaschine, s 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 in 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 is Elektromagneten, wobei die bedarfsweise Erregung des Elektromagneten durch ein Signal eines Thermo-Sohalters gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der ortsfeste Elektromagnet (7) in der Kupp- 2(i Iungsstirnwand (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.