DE2913515A1

DE2913515A1 - Elektromagnetische kupplung

Info

Publication number: DE2913515A1
Application number: DE19792913515
Authority: DE
Inventors: Allen Awyne Dejong
Original assignee: Canadian Fram Ltd
Current assignee: Canadian Fram Ltd
Priority date: 1978-04-28
Filing date: 1979-04-04
Publication date: 1979-11-08
Also published as: JPS624567B2; ES480031A1; FR2424444A1; SE7903739L; FR2424444B1; GB2020761B; GB2020761A; BR7902357A; AU4653579A; US4217976A; JPS54147346A; AU524489B2; CA1138733A

Description

Elektromagnetische Kupplung

ι ί

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Kupplung für das Kühl-

gebläse einas Motors.

Wie die Erfahrung gezeigt hat, braucht das Kühlgebläse eines Motors nur während eines relativ kleinen Anteiles der Zeit in Betrieb zu sein, während der sich der Motor in Betrieb befindet. Wenn das Gebläse betrieben wird, wenn es nicht erforderlich ist, wird die zum Antrieb des Gebläses benötigte Energie vergeudet und damit der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeuges erhöht. Es ist daher wünschenswert, eine Vorrichtung vorzusehen, die die Verbindung zum Gebläse während bestimmter Betriebsbedingungen des Motors unterbricht. Die bisher zur Steuerung des Betriebes von Kühlgebläsen für Motoren verwendeten Kupplungen waren drehmomentbegrenzende Flüssigkeitskupplungen, die auf die Temperatur der Umgebungsluft der Kupplung ansprachen. Kupplungen dieses Typs sind jedoch relativ schwer, teuer und wenig wirksam.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung für das Kühlgebläse eines Motors zu schaffen, die auf die Temperatur und/oder den Druck im Kühlsystem des Fahrzeugs anspricht, um den Betrieb des Kühlgebläses zu steuern. Diese Kupplung soll kostenmäßig mit den existierenden Flüssigkaitskupplungen vergleichbar sein und wesentlich weniger wiegen als derartige Flüssxgkeitskupplungen.

9098AS/0698

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektromagnetische Kupplung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ein Antriebselement und ein koaxiales angetriebenes Element aufweist, die relativ zueinander drehbar sind, wobei ein Element einen sich in Axialrichtung erstreckenden Abschnitt aufweist und das andere Element mit einer äußeren Umfangsflache versehen ist, die mit dem sich in Axialrichtung erstrekkenden Abschnitt zusammenwirkt und einen sich in Umfangsrichtung erstrskkenden Spalt bildet, einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Ring, der in dem Spalt angeordnet und mittels Befestigungsmitteln am ersten Element angebracht ist, sowie elektromagnetische Betätigungseinrichtungen, die von dem anderen Element getragen werden und zusammen mit diesem drehbar sind, um den Ring in Triebverbindung mit der äußeren Umfangsflache zu ziehen, wenn den elektromagnetischen Betätigungseinrichtungen elektrischer Strom zugeführt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Kupplung mit Gebläse gemäß der Erfindung; und

Fig. 2 einen Teilquerschnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Kupplungs/Gebläse-Einheit 10 umfaßt ein Antriebselement 12, das in einem Flansch 14 endet, der zum Anschließen

909845/0698

des Antriebselementes an den Fahrzeugmotor (nicht gezeigt) dient, so daB das Antriebseleraent 12 bei laufendem Motor rotiert. Das andere Ende des Antriebselementes 12 trägt eine Schleifringanordnung, die mit dem Bezugszeichen 15 versehen ist. Die Schleifringanordnung umfaßt ein Element 16, das am Antriebselement 12 befestigt ist und sich zusammen mit diesem dreht, sowie einen Schleifring 18, der so montiert ist, daß das Element 16 relativ zum Element 18 rotieren kann. Verbindungsdrähte 20,22 erstrecken sich jeweils von den Elementen 18 und 16_f so daß durch die Elemente 16 und 18 der Schleifringanordnung 15 eine elektrische Verbindung zwischen den Verbindungi^lrahten 20 und 22 hergestellt wird. Der Verbindungsdraht 20 ist an geeignete Temperatur-und/ oder Drucksensoren des Kühlsystems des Motors angeschlossen. Derartige Sensoren sind dem Fachmann bekannt, so daß sie an dieser Stelle nicht mehr im Detail beschrieben werden müssen. Der Verbindungsdraht 22 ist innerhalb eines Kanals 23 im Antriebselement 12 angeordnet.

Das Antriebselement 12 weist darüber hinaus einen sich in Umfangsrich- tung erstreckenden Arm 24 euf, der aus magnetischem Material hergestellt ist und so montiert ist, daß er zusammen mit dem Antriebselement 12 rotiert. Der Arm 24 weist zwei in Axialrichtung baabstandete, sich in Umfangsrichtung erstreckende Palstückabschnitte 26,28 auf, die das Antriebselement 12 umschreiben und zur Bildung eines Hohlraumes 30 zwischen beiden Elementen zusammenwirken. Eine elektromagnetische Spule ist mit Windungen 32 versehen, die in dem Hohlraum 30 angeordnet und in Umfangsrichtung um das Antriebselement 12 gewunden sind. DiB

909845/0698

Windungen 32 sind an den Verbindungsdraht 22 angeschlossen, so daß bei Leitung eines elektrischen Signales durch den Verbindungsdraht 20 elektrischer Strom über den Verbindungsdraht 20, den Schleifring 15 und den Verbindungsdraht 22 zur Spule 32 geführt wird»

Ein auf dem Antriebselement 12 zwischen dem Arm 24 und der Schleifringanordnung 15 montiertes Lager 34 trägt ein angetriebenes Element 36, das relativ zum Antriebselement 12 rotieren kann. Über Bolzen 38 sind Gebläseflügel 40 am angetriebenen Element 36 befestigt, so daß die Gebläseflügel 40 zusammen mit dem angetriebenen Element 36 rotieren. Es ist klar, daß zusätzliche Gebläseflügel 40 im Abstand um den Umfang des angetriebenen Elementes 36 herum angeordnet sind. Das angetriebene Element l 36 umfaßt des weiteren einen sich in Axialrichtung erstreckenden Ab- \

schnitt 42, der von dem angetriebenen Element 36 vorsteht und die Pol- \ stückabschnitte 26 und 28 des Armes 24 umschreibt. Die innere Umfangs- \ fläche 44 des Abschnittes 42 wirkt mit den äußeren Umfangskanten 46,48 der Polstückabschnitte 26 und 28 zusammen, so daß ein Spalt 50 dazwischen gebildet wird. In diesem Spalt 50 ist ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Ring 52 angeordnet. Das eine Ende des Ringes 52 ist an den sich in Axialrichtung erstreckenden Abschnitt 42 des angetriebenen Elementes 36 angeschlossen, und zwar über den Verbindungsmechanismus Der Ring 52 erstreckt sich vom Abschnitt 54 in einer solchen Richtung, daß er das Antriebselement 12 in der Richtung, in der dieses rotiert, umhüllt. Naturgemäß kann das Antriebselement 12 nur in einer einzigen Richtung rotieren, da es unmittelbar von dem Fahrzeugmotor* betrieben

wird. "^

909845/0698

ORJGiNAL INSPECTED

Der Ring ist wie die Polstückabschnitte 26,28 aus magnetischem Material hergestellt, so daß ein Magnetkreis gebildet wird, der aus den Polstückabschnitten 26,28 und dem Ring 50 besteht. Die äußeren Umfangsabschnitte 56,58 der radial inneren Kante des Ringes 52 können mit den äußeren Umfangskanten 46,48 der Polstückabschnitte 26,28 in Reibeingriff treten, wenn die Kupplung einrückt. Folglich überbrückt der Ring 52 den Hohlraum 30, in der die aus den Windungen 32 bestehende Magnetspule angeordnet ist.

Die vorstehend beschriebene elektromagnetische Kupplung funktioniert auf folgende Weise:

Die verschiedenen Teile der Kupplung 10 sind in der Zeichnung in der Position dargestellt, die sie einnehmen, wenn die Kupplung ausgerückt ist. In diesem Zustand rotiert das Antriebselement 12 durch den Motor, das angetriebene Element 36 wird jedoch durch das Antriebselement nicht angetrieben, da zwischen beiden keine Triebverbindung existiert. Durch die Anordnung des Lagers 34 kann das Antriebselement 12 so lange ohne Antrieb des angetriebenen Elementes 36 rotieren, bis die Kupplung einrückt. Wenn die vorstehend erwähnten Temperatur- und/oder Drucksensoren (nicht gezeigt) einen Betriebszustand des Motors anzeigen, in dem ein Betrieb des Kühlgebläses erforderlich ist, wird ein elektrisches Signal über die Verbindungsdrähte 20 und 22 zur Erregung der die Windungen 32 umfassenden Spule abgegeben. Wenn dies geschieht, wird in dem Magnetkreis der Polstückabschnitte 26,28 und des Ringes 52 ein Magnetfluß erzeugt, der eine Radialbewegung des Ringes (s. Fig. 1) in Richtung

— 9 —

J U S «Η ä f U O y? O

auf die PalstückabschnittE26,28 verursacht. Folglich werden die äußeren Umfangsabschnitte 56,58 der Innenkanten des Ringes 52 in Eingriff mit den äußeren Umfangskanten 46,48 der Polstückabschnitte 26,28 gebracht. Wenn dies geschieht, entsteht durch den Hülleffekt des Ringelementes ein dem Fachmann bekannter Servoeffekt, gemäß dem die relativ kleine Betätigungskraft, die durch die Windungen 32 erzeugt wird, durch den Hülleffekt des Ringes 52 multipliziert wird, so daß die Kupplung mit einer genügend großen Kraft, um eine Rotation des Antriebselementes mit dem angetriebenen Element 36 zu bewirken, in Eingriff gehalten wird. Auf diese Weise wird eine Triebverbindung erzeugt, die bewirkt, daß die Gebläseflügel 40 zusammen mit dem Antriebselement 12 rotieren. Wenn die Kupplung ausgerückt werden soll, wird der Strom für die Windungen 32 abgeschaltet, wodurch sich der Ring 52 von den Palstückabschnitten 26,28 trennen kann. Dadurch wird die Triebverbindung zwischen dem Antriebselement 12 und dem angetriebenen Element 36 unterbrochen.

9845/06:30

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Elektromagnetische Kupplung, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Antriebselement (i2) und ein koaxiales angetriebenes Element (3S) umfaßt, die relativ zueinander drehbar sind, wobei ein Element einen sich in Axialrichtung erstreckenden Abschnitt (42) aufweist und das andere Element mit einer äußeren UmfangsflSche (45,48) versehen ist, die zur Bildung eines sich in Umfangsrichtung erstreckenden Spaltes (50) mit dem sich in Axialrichtung erstrek— kenden Abschnitt zusammenwirkt, einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Ring (52), der in dem Spalt (50) angeordnet und Ober Befestigungsmittel (54) an dem ersten Element angebracht ist, und elektromagnetische Betätigungseinrichtungen (32), die von dem anderen Element getragen werden und zusammen mit diesem drehbar sind, um den Ring in Triebeingriff mit der äußeren Umfangsfläche zu ziehen, wenn elektrischer Strom den elektromagnetischen Betätigungseinrichtungen zugeführt wird.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Element zwei in Axialrichtung beabstandete, sich in Radialrichtung erstreckende Abschnitte (26,28) aufweist, die in sich in Umfangsrichtung erstreckenden äußeren Kanten (45,48) enden, weiche die äußere Umfangsfläche des anderen Elementes bilden.

909845/0698

ORIGINAL INSPECTED

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschnitte (26,28) einen axialen Hohlraum (30) bilden, der sich in Umfangsrichtung um das andere Element herum erstreckt, und daß die elektromagnetischen Betätigungseinrichtungen (32) eine Spule umfassen, die Windungen aufweist, welche um das andere Element in dem Hohlraum herum gewunden sind.

4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel (54) ein Ende des Ringes (52) an dem einen Element befestigen, so daß sich der Ring von dem einen Ende um die Rotationsachse in Rotationsrichtung des Antriebselementes (12) erstreckt, und daß die Befestigungsmittel eine Bewegung des Ringes innerhalb des Spaltes (50.) ermöglichen, so daß dieser mit der äußeren Umfangsfläche (46,48) des anderen Elementes in Eingriff treten kann.

5. Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring den Hohlraum (30) überbrückt und daß die gegenüberliegenden Umfangsabschnitte (56,58) der Kante des Ringes, die dem anderen Element gegenüberliegt, in Triebeingriff mit den Kanten gepreßt werden, wenn die Kupplung einruckt.

6. Kupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, "daß der Ring und die beiden Abschnitte aus magnetischem Material hergestellt sind, so daß ein Magnetkreis gebildet wird.

909845/0698

7. Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Schleifring (t5) aufweist, der an einem Ende des anderen Elementes montiert ist, sowie Verbindungsdrähte (22), die den Schleifring (15} mit den elektromagnetischen Betätigungseinrichtungen (32) und mit einer Stromquelle verbinden.

8. Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Element das angetriebene Element (36) und das andere Element das Antriebselement (12) ist.

90 9845/0698