DE3013893C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Reibungsschlupfkupplung nach der Gattung des Hauptanspruchs. In Kraftfahrzeugen wird eine Reihe von Aggregaten, beispielsweise der elektrische Generator, mit den stark variierenden Drehzahlen des Verbrennungsmotors angetrieben, obwohl für eine optimale Funktion dieser Aggregate nur eine konstante Dreh­ zahl erwünscht wäre.

Durch die DE-PS 20 53 263 und die DE-OS 28 22 638 sind Kupplungen bekanntgeworden, die mit Fliehgewichten arbeiten und beim Erreichen eines bestimmten oberen Drehzahlbe­ reiches den Kontakt vom antriebsseitigen Kupplungsteil zum abtriebs­ seitigen Kupplungsteil abschwächen und so verhindern, daß die Dreh­ zahl des abtriebsseitigen Kupplungsteils weiter zunimmt. Bei diesen bekannten Kupplungen sind die Übertragungsteile einem Abrieb unterworfen, dadurch tritt ein hoher Verschleiß und eine hohe Wärme­ belastung auf. Die Kupplungen sind dadurch störanfällig und müssen laufend gewartet werden.

Aus der GB-PS 11 90 793 ist auch schon eine Reibungsschlupfkupplung zur automatischen Regelung der Drehzahl eines Kühlungsventilators bekannt; die Regelung erfolgt bei einer solchen Kupplung über die Kühlflüssigkeitstemperatur, d. h., je wärmer diese Temperatur der Kühlflüssigkeit ist, um so schneller wird die Ventilator-Drehzahl. Die Kühlflüssigkeit wirkt dabei auf eine Membran, welche ihrerseits mehr oder weniger axial auf den Außenring eines Wälzlagers drückt und somit durch Verändern des Wälzlager-Rollwiderstandes eine schnellere bzw. langsamere Ventilator-Drehzahl nach sich zieht.

Bekannt ist auch bereits eine Reibungsschlupfkupplung (GB-PS 12 33 236), bei der ebenfalls das axiale Verspannen von koaxial zu­ einander angeordneten Wälzlager-Ringen ausgenutzt wird; die in dieser Druckschrift beschriebene Kupplung dient als Überlastsiche­ rung, bei der ein vorbestimmtes Reibungsmoment mittels einer Mutter eingestellt wird und bei der bei Erreichen des vorbestimmten Rei­ bungsmomentes das im wesentlichen mit konstanter Drehzahl laufende, antreibende Element von dem abtriebsseitigen Element getrennt wird.

In der DE-AS 12 20 211 ist eine Sicherheitsreibungskupplung be­ schrieben, bei der zwischen zwei senkrecht zur Antriebs- bzw. zur Abtriebswelle stehenden Kupplungsscheiben Rollen angeordnet sind; diese Rollen zwischen den beiden Kupplungsscheiben weichen von der radialen Lage ab. Infolge dieser Rollenanordnung werden die beiden Kupplungsscheiben durch Gleiten und Rollen miteinander verbunden. Eine ähnliche Sicherheitskupplung, die bei einer Vorrichtung zum Aufwickeln von empfindlichen Bändern Verwendung findet, ist auch aus der GB-PS 12 68 412 bekannt; bei dieser Vorrichtung finden Nadel­ lager Verwendung.

Bekannt ist außerdem ein Drehmomentbegrenzer (US-PS 34 57 733), bei dem ein Antriebszahnrad mit einer Abtriebsnabe über eine Reibungs­ kupplung verbunden ist; die Reibbeläge der Kupplung drücken dabei auf die Seitenflächen des scheibenförmigen Antriebszahnrades und lösen den Verbund bei Überlast.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, für den An­ trieb eines Kraftfahrzeug-Generators eine Reibungsschlupfkupplung zu schaffen, die trotz der vom Verbrennungsmotor ausgehenden, stark variierenden Drehzahl das abtriebsseitige Element nur bis zu einer vorbestimmten oberen Drehzahl im wesentlichen synchron mitdreht, dann jedoch bei weiter steigender Drehzahl des antriebsseitigen Ele­ mentes die Drehzahl des abtriebsseitigen Elementes bei der vorbe­ stimmten oberen Drehzahl beläßt. Eine solche Kupplung soll aber nicht teuer, jedoch für die Massenfertigung geeignet sein, darf nur wenig Raum beanspruchen und muß zuverlässig und wartungsarm sein.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs auf­ geführten Merkmale gelöst. Dabei ergibt sich zusätzlich infolge der Charakteristik der Reibungsschlupfkupplung eine Verringerung der er­ forderlichen Antriebsleistung und demzufolge ein verbesserter Wir­ kungsgrad. Außerdem wird mittels einer solchen Reibungsschlupf­ kupplung die Lebensdauer derartiger Aggregate erhöht und darüber hinaus auch noch eine nennenswerte Geräuschreduzierung erzielt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Reibungschlupfkupplung möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt die Erfindung in Verbindung mit einer Keilrie­ menscheibe und einem Lüfterrad eines Drehstromgenerators.

In der Zeichnungsfigur ist der Querschnitt durch eine erfindungsge­ mäße Reibungschlupfkupplung gezeigt, die auf der Läuferwelle 10 eines Drehstromgenerators für Kraftfahrzeuge angeordnet ist. Auf der Läuferwelle 10 sind, vom Generator-Inneren her aufgezählt, eine Reihe von Befestigungselementen angebracht. Den generatorseitigen Abschluß bildet ein Sperring 9, dann folgt ein Kugellager-Innenring 8, der ein Bestandteil des antriebsseitigen Lagers der Läuferwelle 10 ist, dann ein Distanzring 7, ein weiterer Distanzring 107, dann wieder ein Distanzring 14, eine Riemenscheibe 11, 12 und eine Unter­ legscheibe 15. Die Riemenscheibe 11, 12 ist im Ausführungsbeispiel aus Blech hergestellt, und zwar aus im Nabenbereich ausgekröpften Hälften, die mit Hilfe von Nieten 17 zusammengehalten sind. Die Läuferwelle 10 weist an ihrem Ende ein Gewinde 16 auf, auf das eine Mutter aufgeschraubt werden kann. Die Mutter auf dem Gewinde 16 hält die Anordnung aus den Befestigungselementen zusammen. Bei der ge­ schilderten Anordnung sitzen lediglich der Sperring 9 und der Kugel­ lager-Innenring 8 fest auf der Läuferwelle 10 auf, alle anderen Teile sind auf der Läuferwelle 10 wenigstens axial verschiebbar. Zwischen die Distanzringe 7 und 14 ist ein Lagerring 6 eingeklemmt. Der Lagerring 6 ist, wie im wesentlichen alle Bauteile der Reibungs­ schlupfkupplung, zur Mittelachse 110 der Läuferwelle 10 rotations­ symmetrisch angeordnet. Senkrecht zur Mittelachse 110 weist der Lagerring 6 einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt auf. Die Basis des Trapezes ist der Läuferwelle 10 zugewandt. Die beiden mit dem Bezugszeichen 106 versehenen Seitenlinien des Trapezes stellen die Lagerflächen des Lagerringes 6 dar und sind vorzugsweise gleichwinklig zueinander geneigt.

Auf die beiden Lagerflächen 106 ist ein Sinterlager 4, 13 aufge­ setzt, das in zwei ringförmige Teillager 4 und 13 aufgeteilt ist. Den Lagerflächen 106 stehen damit Lagerflächen 104 und 113 gegen­ über. Das eine Teillager 13 ist in ein Gehäuse 2 eingepreßt. Im Aus­ führungsbeispiel ist das Gehäuse 2 glockenförmig über den Lagerring 6 gestülpt. Auf der dem einen Teillager 13 gegenüberliegenden Seite des Lagerringes 6 ist das andere Teillager 4 des Sinterlagers in einer Führung 3 axial verschiebbar im Gehäuse 2 gelagert. An dem Ge­ häuse 2 ist auf der Seite des Generators ein Lüfterrad 1 befestigt. Das Gehäuse 2 und das Lüfterrad 1 sind zweckmäßigerweise durch Nieten, Schrauben oder Schweißpunkte 18 miteinander verbunden. Das Lüfterrad 1 reicht bis zum Distanzring 7, berührt diesen jedoch nicht. Zwischen dem Lüfterrad 1 und dem anderen Teillager 4 ist eine Wellfeder 5 eingesetzt, die als ein unter mechanischer Vorspannung stehendes Federelement dient. Die Wellfeder 5 stützt sich am anderen Teillager 4 ab, wobei die andere Lagerfläche 104 gegen die Lager­ fläche 106 gedrückt wird, und zieht so das eine Teillager 13 gegen den Lagerring 6, wobei die Lagerfläche 113 gegen die zugehörige Lagerfläche 106 gedrückt wird. Zweckmäßigerweise ist zwischen den beiden Teillagern 4 und 13 ein Fettdepot 19 in Form eines Filzringes angeordnet. Aus dem Fettdepot 19 kann während des Betriebs der Kupp­ lung Schmiermittel (z.B. Öl) zwischen die Lagerflächen 113/106 und 104/106 eintreten.

Die erfindungsgemäße Reibungsschlupfkupplung bewirkt, daß das Lüfterrad 1, das Kühlluft durch den Generator saugt, nicht direkt, sondern mit dem Reibungsmoment der geschmierten Lagerflächen 113/106 und 104/106 angetrieben wird. Wenn sich die Läuferwelle 10 zu drehen beginnt, fängt allmählich auch das Lüfterrad 1 an sich zu drehen. Bleibt die Drehzahl n _w der Läuferwelle 10 niedrig und konstant, erreicht das Lüfterrad 1 nach kurzer Zeit diese Drehzahl n _w der Läuferwelle 10. Bis zu einem Höchstwert n ₁, der im wesentlichen durch die Konstante der Wellfeder 5 vorgebbar ist, dreht sich das Lüfterrad dann synchron mit der Läuferwelle 10. Dieser Drehzahlwert n ₁ ist durch das im wesentlichen konstante Drehmoment M _K be­ stimmt, das zum Überwinden der Sinterlagerreibung benötigt wird. Wird nun die Drehzahl n _w der Läuferwelle 10 über den genannten vorgebbaren Wert n ₁ hinaus weiter erhöht, dann erhöht sich die Drehzahl n _L des Lüfterrads 1 nur noch unwesentlich.

Als Federelement kann anstatt der Wellfeder 5 beispielsweise auch eine Tellerfeder, eine Schraubenfeder oder ein ähnliches Element eingesetzt werden. Auch mit solchen Federelementen läßt sich durch die Wahl der Federkonstanten die Drehzahl mit festlegen, bis zu welcher das Lüfterrad 1 mit der Läuferwelle 10 synchron drehen soll. Da sich die Lagerflächen 104/106 und 113/106 bei einer konstanten Drehzahl der Läuferwelle 10 bis zu dem erwähnten Grenzwert relativ zueinander nicht bewegen und oberhalb dieses Grenzwertes die Dreh­ zahl des Lüfterrads 1 stets kleiner als die Drehzahl der Läuferwelle 10 ist, kann das Sinterlager 4, 13 und der Lagerring 6 der Bean­ spruchung, die durch die Reibungsverluste der Lager entsteht, stand­ halten.

Selbstverständlich kann der Lagerring 6 als Sinterlager und die Sinterlager 4, 13 als Lagerringe ausgebildet werden. Für diesen Fall ist der weitere Distanzring 107 vorgesehen (der beim ersten Ausfüh­ rungsbeispiel entfallen kann). Der weitere Lagerring 107 ist etwas länger als die Basisseite des Sinterlagers 6; das Sinterlager 6 ist dann auf dem weiteren Distanzring 107 festgelegt.

Claims (9)

1. Reibungsschlupfkupplung für den Antrieb eines elektrischen Kraft­ fahrzeug-Generators, insbesondere für ein Lüfterrad zur Kühlung des Generators, das mittels eines Lagers auf der Läuferwelle drehbar an­ geordnet ist, wobei das antriebsseitige Teillager oder das abtriebs­ seitige Teillager des Lüfterrad-Lagers auf der Läuferwelle axial verschiebbar ist und außerdem mindestens ein unter vorbestimmter mechanischer Vorspannung stehendes Federelement vorgesehen ist, das mit seinen parallel zur Läuferwelle wirkenden Druckkräften auf min­ destens ein Teillager des Lüfterrad-Lagers wirkt, nach Patent 29 42 737, dadurch gekennzeichnet, daß das Lüfterrad (1) auf der Läuferwelle (10) über ein Gleitlager (4, 6, 13) abgestützt ist, von dem entweder das antriebsseitige Teillager (6) oder das abtriebs­ seitige Teillager (4, 13) ein Sinterlager ist.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sinter­ lager (4, 13) in axialer Richtung in zwei Teillager aufgeteilt ist und daß die einander zugehörigen Lagerflächenpaare (104/106, 113/106) schräg gegeneinander geneigt angeordnet sind.

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lager­ ring (6) senkrecht zur Mittelachse (110) der Läuferwelle (10) einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweist und daß die Basis des Trapezes der Läuferwelle (10) zugewandt ist.

4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Federelement (5) eine Wellfeder ist.

5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das antriebsseitige Kupplungsteil (11, 12, 14, 107, 7) axial gegenüber dem abtriebsseitigen Kupplungsteil (1, 2) verschieb­ bar angeordnet ist.

6. Kupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen den beiden Teillagern (4, 13) ein Fettdepot (19) eingefügt ist.

7. Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fett­ depot (19) ein ölgetränkter Filzring ist.

8. Kupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß ein einteiliges Sinterlager anstelle des Lagerringes (6) und zwei Lagerring-Teile anstelle des Sinterlagers (4, 13) vorge­ sehen sind.

9. Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das eintei­ lige Sinterlager (6) mit einem weiteren Distanzring (107) unterlegt ist.