DE3506033A1

DE3506033A1 - Elektromagnetisch betaetigbare doppelreibungskupplung

Info

Publication number: DE3506033A1
Application number: DE19853506033
Authority: DE
Inventors: Heinz-Dieter Dr.-Ing. 4750 Unna Böhm; Johannes Dipl.-Ing. 5758 Fröndenberg Funk
Original assignee: Maschinenfabrik Stromag GmbH
Current assignee: Stromag GmbH
Priority date: 1985-02-21
Filing date: 1985-02-21
Publication date: 1986-08-21
Anticipated expiration: 2005-02-22
Also published as: DE3506033C2

Description

Elektromagnetisch betätigbare Doppelreibungskupplung
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigbare Doppelreibungskupplung, insbesondere für Lüfterantriebe von Nutzfahrzeugen, mit zwei konzentrisch in Ausnehmungen eines aus magnetischem Material bestehenden und mit Reibflächen versehenen Rotors liegenden Ringspulen und mit auf der den Reibflächen zugewandten Seite des Rotors koaxial angeordneten, axial bewegbaren Ankerscheiben, von denen jeweils eine jeder Ringspule zugeordnet und drehfest mit einem unabhängig von dem Rotor drehbaren Kupplungsteil verbunden ist.
Doppelreibungskupplungen dieser Art sind bekannt (DE-PS 23 41 208). Bei diesen Bauarten sind zwei axiale etwas versetzt zuzueinander angeordnete Riemenscheiben für je einen Keilriemen vorgesehen, die mit den axial beweglichen Ankerscheiben versehen sind, welche jeweils unabhängig voneinander bei Beaufschlagung der zugeordneten Spulen gegen die Reibflächen des Rotors gezogen werden können, der seinerseits drehfest mit einer Welle verbunden ist, auf der eine der Riemenscheiben drehbar gelagert ist. Die zweite Riemenscheibe sitzt auf einem zylindrischen Ansatz der ersten Riemenscheibe und ist ihrerseits drehbar gegenüber der letzteren durch ein Kugellager gehalten.
Nachteilig ist bei solchen Bauarten, daß solche Kupplungen nur für relativ kleine Leistungen einsetzbar sind, weil über den jeweils vorzusehenden einzelnen Keilriemen keine allzu großen Drehmomente übertragen werden können. Würden Riemenscheiben für mehrere Riemen vorgesehen, so ergäbe sich eine axial viel zu lange Bauart, weil die Riemenscheiben konstruktionsbedingt axial versetzt sein müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Doppelreibungskupplung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie für die Ubertragung großer Lüfterleistungen, wie sie beispielsweise für die Lüfterantriebe von Nutzfahrzeugen benötigt werden, einsetzbar ist, ohne jedoch in ihrem Raumbedarf zu groß zu werden.
Diese Aufgabe wird bei einer Doppelreibungskupplung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Rotor Teil einer Mehrfach-Riemenscheibe ist, die als Antriebsteil dient, und daß der Ankerring mit dem größeren Durchmesser unmittelbar und der Ankerring mit dem kleineren Durchmesser über ein Untersetzungsgetriebe mit dem als Lüfterrad ausgebildeten Abtriebsteil verbunden ist. Durch diese Ausgestaltung besteht weitgehend Freiheit bei der Auslegung des Antriebsteiles, so daß die Kraftübertragung durch Keilriemen entsprechend auslegbar ist. Das große Drehmoment für die maximale Lüfterleistung wird dabei unmittelbar von der Mehrfach-Riemenscheibe über einen großen Durchmesser auf das Lüfterrad übertragen, während für geringere Drehzahlen und demzufolge geringere Leistung die tibertragung durch den kleineren Ankerring auf ein Untersetzungsgetriebe erfolgt, das wegen der von ihm zu übertragenden geringeren Drehzahlen und der wesentlichen niedrigeren Leistung klein ausgebildet werden kann. Die Erfindung ermöglicht daher trotz der Anordnung eines Getriebes eine kompakte und für den rauhen Betrieb bei Nutzfahrzeugen geeignete Ausführung, die es aufgrund des Getriebes erlaubt, eine Anpassung an jede gewünschte Betriebsdrehzahl vorzunehmen. Denkbar wäre auch die Anordnung zusätzlicher Schaltkupplungen im Getriebe, so daß nicht nur eine niedrigere Drehzahl, sondern mehrere wahlweise und abhängig vom Kühlluftbedarf schaltbar sind.
Eine besonders kompakte und raumsparende Ausführungsform der Erfindung ergibt sich, wenn die Mehrfach-Riemenscheibe topfförmig ausgebildet und die Ringspulen radial innerhalb des von dieser gebildeten Ringraumes angeordnet sind. Die Ringspulen können dabei - in an sich bekannter Weise - ortsfest gelagert und von der offenen Seite her in die Mehrfach-Riemenscheibe hereinragen, die ihrerseits zweckmäßig drehbar auf einer Hohlwelle gelagert wird, die ein Criebsritzl für das C;et:riebe auiweist und drehfest mit dem kleineren Ankerring verbunden ist.
Durch diese Ausführung werden ein Großteil der wesentlichen Bauelemente konzentrisch zueinander angeordnet, so daß der Raumbedarf dieser Ausführung klein bleibt. Dies kann noch weiter verbessert werden, wenn die Hohlwelle ihrerseits wiederum drehbar auf der Abtriebswelle sitzt, an der das Lüfterrad befestigt ist. Dann kann die Abtriebswelle mit einem Ende drehbar in einem Lager gehalten sein, das in einem ortsfest anbringbaren Befestigungsflansch sitzt, der auch den Ringkörper zur Befestigung der Ring spulen tragen und eine Lagerstelle für die Hohlwelle aufweisen kann. Dieser Befestigungsflansch wird zweckmäßig als Teil des Gehäuses für das Untersetzungsgetriebe ausgebildet, so daß ein einfacher kompakter Aufbau gewährleistet ist.
Um zu vermeiden, daß das Getriebe bei Direktschaltung der Mehrfach-Riemenscheibe auf das Lüfterrad leer mitläuft und aufgrund von Reibungsverlusten eine an sich nicht erwünschte Belastung des Antriebes darstellt, kann vorgesehen werden, zwischen der Abtriebswelle und dem Untersetzungsgetriebe, einen Freilauf vorzusehen. Um schließlich einerseits das Gewicht der Gesamtanordnung so gering wie möglich zu halten und andererseits den gewünschten Verlauf der magnetischen Kraftlinien durch Rotor und Ankerscheiben zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, wenn die mit den Reibflächen versehene Scheibe der Mehrfach-Riemenscheibe mit zwei konzentrischen Ringen von kreisbogenförmigen, gegeneinander in Umfangsrichtung durch Stege getrennten Schlitzen versehen wird. Dadurch ergeben sich unmagnetische Ringbereiche, welche gewährleisten, daß die magnetischen Kraftlinien in der gewünschten Weise jeweils vom Rotor durch die Ankerringe laufen. Zur Verbesserung des Magnetfeldaufbaues kann innerhalb der Magnetriemenscheibe ein aus deren Material bestehender Ringsteg zur Unterteilung des Hohlraumes in zwei konzentrische Ringräume vorgesehen sein, in die dann jeweils eine Ringspule hereinragt.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel dargestellt und wird im folgenden beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgestaltete Doppelreibungskupplung, Fig. 2 die Ansicht der Kupplung in Richtung des Pfeiles II der Fig. 1 und Fig. 3 eine Teilansicht in Richtung der Linie III in Fig. 1, auf die den Ankerringen zugewandte Stirnseite der Mehrfach-Riemenscheibe, jedoch ohne deren Lagerung.
In den Fig. 1 und 2 ist eine Doppelreibungskupplung gezeigt, die zum Antrieb eines Lüfterrades zur Erzeugung von Kühlluft für den Motor eines Nutzfahrzeuges, beispielsweise eines Lastkraftwagens oder eines Busses dient. Das Lüfterrad 1 besteht aus einer fest auf einer Abtriebswelle 2 aufgesetzten Lüfterradscheibe 3 und aus an derem Umfang in bekannter Weise mit Schrauben 4 gleichmäßig befestigten Lüfterschaufeln 5, von denen nur eine angedeutet ist. Um dieses Lüfterrad 1 anzutreiben, sind zwei Möglichkeiten gegeben.
Zum einen ist die Lüfterradscheibe 3 mit einem dreh fest mit ihr verbundenen Ankerring 6 versehen, der in bekannter Weise über eine ihm eine gewisse Axialbewegung ermöglichende federnder Membran 7 drehfest mit dem Lüfterrad 3 verbunden ist, und zwar dadurch, daß er einerseits mit Schrauben 8 mit dem äußeren Teil der Membran 7 und mit Schrauben 9 fest mit der Lüfterradscheibe 3 verbunden ist. Der Ankerring 6 liegt der äußeren Reibfläche lOa einer Mehrfach-Riemenscheibe 10 gegenüber, die topfförmig ausgebildet ist und in ihrem Innenraum einen ringförmigen Steg 11 besitzt, der den Innenraum in zwei ringförmige Räume 12 und 13 unterteilt. Die Mehrfach-Riemenscheibe 10 sitzt mit einer Nabe 10c auf zwei Kugellagern 14, die ihrerseits auf einer Hohlwelle 15 aufliegen. Die Hohlwelle 15 ist über Nadellager 16 auf der Abtriebswelle 2 gelagert. Sie weist an ihrem rechten Ende ein Antriebsritzel 17 auf, das in noch näher zu beschreibender Weise mit dem ersten Zahnrad 18 eines Getriebes 19 in Eingriff steht, welches innerhalb des Getriebegehäuses 20 untergebracht ist. Das Getriebegehäuse 20 ist einerseits mit einem Befestigungsflansch 21 mit drei Bohrungen 22 zum Befestigen der gesamten Kupplung versehen.
Das Getriebegehäuse 20 weist andererseits aber noch einen Flansch 23 mit Bohrungen 24 für Schrauben 25 auf, mit denen ein ringförmiger Spulenträger 26 für zwei Ringspulen 27 und 28 am Getriebegehäuse 20 befestigt werden kann. Zuführleitungen 29 und 30 für die beiden Ringspulen 27 und 28 können so ortsfest verlegt werden. Die beiden Ringspulen 27 und 28 ragen von der offenen Seite der topfförmigen Mehrfach-Riemenscheibe 10 in die beiden Ringräume 12 bzw. 13 so herein, daß sie die Wände dieser Ringräume nicht berühren.
Fest mit der Hohlwelle 15 verbunden ist auf der linken Seite eine Flanschscheibe 31 und eine zwischen der Flanschscheibe 31 und einem die Lager 14 haltenden Distanzstück 32 eingespannte Membran 33, die an ihrem inneren Durchmesser durch die Schrauben 35 drehfest an der Hohlwelle 15 und am äußeren Umfang drehfest über die Schrauben 36 mit einem Ankerring 37 verbunden ist, welcher einer zweiten ringförmigen Reibfläche lOb der MehrfachRiemenscheibe 10 gegenüberliegt. Diese beiden Ringreibflächen lOa und lOb - siehe Fig. 3 - werden durch kreisbogenförmige Schlitze 38 unterbrochen, die jeweils durch die Stege 39 voneinander getrennt sind. Dadurch ergeben sich zwei ringförmige unmagnetische Bereiche, die in bekannter Weise dazu dienen, die magnetischen Kraftlinien jeweils bei Beaufschlagung der Spulen 27 oder 28 durch die zugeordneten Ankerringe zu lei-.
ten. Zu diesem Zweck sind die Schlitze 38, wie aus Fig. 1 hervorgeht, jeweils axial gegenüber den zugeordneten Ankerringen 6 bzw. 37 angeordnet, die wiederum axial zu den Ringspulen 27 und 28 ausgerichtet sind.
Die Hohlwelle 15 stützt sich an dem Getriebegehäuse 20 bzw. an dem Spulenträger 26 über ein Lager 40 ab. Ihr Ritzel 17, das mit dem ersten Zahnrad 18 des Getriebes 19 in Eingriff steht, treibt daher dann, wenn die Ringspule 28 beaufschlagt ist und der Ankerring 37 unter Reibfluß an der Reibfläche lOb der Mehrfach-Riemenscheibe 10 anliegt, die mit dem Zahnrad 18 verbundene Hohlwelle 41 an, die ihrerseits über ihren Zahnkranz 42 das Zahnrad 43 treibt, welches drehfest mit der Abtriebswelle 2 verbunden ist. Bei Beaufschlagung der Ringspule 28 wird daher die auf die Mehrfach-Riemenscheibe 10 über zwei nicht dargestellte Keilriemen eingeleitete Drehkraft über den Ankerring 37 und die Hohlwelle 15, von dort über das Getriebe 19 auf die Abtriebswelle 2 und auf das Lüfterrad 1 übertragen. Bei dem Getriebe 19 handelt es sich um ein Untersetzungsgetriebe, mit dem die auf die Mehrfach-Riemenscheibe 10 übertragene Drehzahl etwa im Verhältnis 1 : 2 erniedrigt wird. Die bei diesen niedrigen Drehzahlen wesentlich niedrigere Leistung macht es nicht erforderlich das Getriebe groß auszulegen.
Innerhalb des Getriebes 19 ist im übrigen vorgesehen, die Hohlwelle 41 über die Lager 44 und 45 auf einer Getriebewelle 46 zu lagern, die fest im Gehäuse 20 sitzt. Die Abtriebswelle 2 ist ebenfalls am Getriebegehäuse 20 durch ein Lager 47 abgestützt.
Diese Lagerstelle wird nach außen durch einen Deckel 48 abgeschlossen, der mit Schrauben 49 an dem Getriebegehäuse 20 befestigt ist. In üblicher Weise besitzt das Getriebegehäuse 20 eine Ölablaßschuaube 50.
Die neue Doppelreibungskupplung kann neben der bereits geschilderten Möglichkeit, das Gebläserad 1 mit niedriger Drehzahl zu betreiben, auch für die Übertragung der maximalen Antriebsleistung für das Lüfterrad 1 eingesetzt werden. In diesem Fall wird die Ringspule 27 beaufschlagt. Der Ankerring 6 wird gegen seine zugeordnete Reibfläche 10a gezogen und nimmt über die Membran 7 unmittelbar das Lüfterrad 1 mit.
Durch die neue Kupplung wird es daher möglich, zwei getrennte Lüfterraddrehzahlen vorzusehen. Durch die Wahl des im Durchmesser gröBeren Ankerringes 6 und die unmittelbare Kupplung des Lüfterrades 1 an die Mehrfach-Riemenscheibe 10, lassen sich problemlos große Lüfterleistungen, beispielsweise in der Größenordnung von 18 Kw übertragen, wie sie für die Kühlung von Nutzfahrzeugmotoren benötigt werden. Für die bei geringeren Drehzahlen geringere Leistungsübertragung wird das Getriebe eingesetzt. Es ist möglich, ein Mitlaufen des Getriebes für den Fall der direkten Kupplung des Lüfterrades 1 an die Mehrfach-Riemenscheibe 10 einen Freilauf, beispielsweise zwischen dem Zahnrad 43 und dem Getriebe 19, vorzusehen. Dies kann für Fälle vorteilhaft sein, in denen die Verlustleistung des leer mitlaufenden Getriebes unerwünscht ist. Natürlich ist es auch möglich, anstelle der gezeigten für zwei Keilriemen ausgelegten Mehrfach-Riemenscheibe 10, auch eine solche für mehrere Keilriemen vorzusehen. Die gewählte Konzeption der konzentrischen Anordnung von Ringspulen und Übertragungsteilen, wie zum Beispiel die Hohlwelle 15, läßt auch in diesem Fall eine raumsparende Bauweise zu.

Claims

Patent- und Schutzansprüche 1. Elektromagnetisch betätigbare Doppelreibungskupplung, insbesondere für Lüfterantriebe von Nutzfahrzeugen, mit zwei konzentrisch zueinander in Ausnehmungen eines aus magnetischem Material bestehenden und mit Reibflächen versehenen Rotors liegenden Ringspulen und mit auf der den Reibflächen zugewandten Seite des Rotors koaxial angeordneten, axial bewegbaren Ankerscheiben, von denen jeweils eine jeder Ringspule zugeordnet und drehfest mit einem unabhängig von dem Rotor drehbaren Kupplungsteil verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor Teil einer Mehrfach-Riemenscheibe (10) ist, die als Antriebsteil dient, und daß der Ankerring (6) mit dem größeren Durchmesser unmittelbar und der Ankerring .(37) mit dem kleineren Durchmesser über ein Untersetzungsgetriebe (19) mit dem als Lüfterrad (1) ausgebildeten Abtriebsteil verbunden ist.
2. Doppelreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrfach-Riemenscheibe (10) topfförmig ausgebildet und die Ringspulen (27, 28) radial innerhalb des von dieser gebildeten Ringraumes (12, 13) angeordnet sind.
3. Doppelreibungskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringspulen (27, 28) ortsfest gelagert und von der offenen Seite her in die Mehrfach-Riemenscheibe (10) hereinragen.
4. Doppelreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrfach-Riemenscheibe (10) drehbar auf einer Hohlwelle (15) gelagert ist, die ein Antriebsritzel (17) für das Getriebe (19) aufweist und drehfest mit dem kleineren Ankerring (37) verbunden ist.
5. Doppelreibungskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (15) drehbar auf einer Abtriebswelle (2) sitzt, an der das Lüfterrad (1) befestigt ist.
6. Doppelreibungskupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (2) mit einem Ende drehbar in einem Lager (47) gehalten ist, das in einem ortsfest anbringbaren Befestigungsflansch (21) sitzt, daß dieser Befestigungsflansch (21) auch den Ringkörper (26) zur Befestigung der Ringspulen (27, 28) trägt und eine Lagerstelle (40) für die Hohlwelle (2) aufweist.
7. Doppelreibungskupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsflansch (21) Teil des Getriebegehäuses (20) für das Untersetzungsgetriebe (19) ist.
8. Doppelreibungskupplung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Abtriebswelle (2) und dem Untersetzungsgetriebe (19) ein Freilauf vorgesehen ist.
9. Doppelreibungskupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit den Reibflächen (10a, lOb) versehene Teil der Mehrfach-Riemenscheibe (10) mit zwei konzentrischen Ringen von kreisbogenförmigen, gegeneinander in Umfangsrichtung durch Stege (39) getrennten Schlitzen (38) versehen ist.
10. Doppelreibungskupplung nach einem der vorhergehenden -Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Mehrfach-Riemenscheibe (10) ein aus deren Material bestehender Ringsteg (11) zur Unterteilung des Hohlraumes in zwei konzentrische Ringräume (12, 13) vorgesehen ist.