DE4401979A1

DE4401979A1 - Lüfterantrieb mit Flüssigkeitsreibungskupplung

Info

Publication number: DE4401979A1
Application number: DE4401979A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Ing Martin
Original assignee: Behr GmbH and Co KG; Mahle Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1994-01-25
Filing date: 1994-01-25
Publication date: 1995-07-27
Also published as: ES2126796T3; US5617817A; EP0664382B1; EP0664382A1; DE59504368D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lüfterantrieb mit einer Flüs sigkeitsreibungskupplung für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein derartiger Lüfterantrieb wurde durch die DE-C 33 22 779 der An melderin bekannt. Bei diesem Antrieb ist vorgesehen, daß der Lüfter bei niedriger Motordrehzahl und entsprechendem Kühlluftbedarf durch den Kühler und/oder den vorgeschalteten Kondensator einer Fahrzeug klimaanlage mit erhöhter Drehzahl läuft, damit die anfallende Wärme durch entsprechende Kühlluftförderung abgeführt werden kann. Bei dem bekannten Antrieb wird die Lüfterdrehzahl über ein mit der Flüssig keitsreibungskupplung integriertes Planetengetriebe durch Verände rung der Übersetzung erhöht. Ein solcher Antrieb hat sich jedoch nicht bewährt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Lüfterantrieb für Kraftfahrzeuge, insbesondere mit Klimaanlage, zu schaffen, bei welchem die Lüfterdrehzahl bei niedriger Motordrehzahl (im Leerlauf) mit einfachen Mitteln und mit geringer Leistung erhöht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Pa tentanspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird zu dem an sich bekannten Lüfterantrieb mit be kannter Flüssigkeitsreibungskupplung ein im Fahrzeug befestigter Elektromotor über einen Freilauf zugeschaltet. Die Zuschaltung er folgt in Abhängigkeit von einem geeigneten Parameter, beispielsweise von der Lüfterdrehzahl oder der Kühlmittel- oder Kältemitteltempera tur. Wenn dieser Schwellwert erreicht ist, schaltet der Elektromotor automatisch zu und überholt aufgrund des Freilaufes zwischen dem Elektromotor und dem Kupplungsgehäuse den motorseitigen Antrieb. Der Elektromotor wird über das Batterienetz des Fahrzeuges gespeist und treibt über einen Keilriemenantrieb direkt auf die Abtriebsseite der Kupplung, d. h. auf den Lüfter, so daß dieser mit relativ geringer Mehrleistung auf die gewünschte Drehzahl gebracht und auf dieser ge halten werden kann. Steigt die Motordrehzahl wieder an, kann der Elektromotor ausgeschaltet werden, und aufgrund des Freilaufes wird der Abtrieb des Elektromotors überholt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Un teransprüchen: So kann beispielsweise ein weiterer Freilauf im An triebsstrang zwischen Motor und Antriebsscheibe der Kupplung vorge sehen werden. Dieser zweite Freilauf kann entweder innerhalb der Kupplung oder außerhalb der Kupplung angeordnet sein. Ferner kann der erste Freilauf entweder auf der Abtriebswelle des Elektromotors, d. h. in der ersten Keilriemenscheibe, oder auf der Nabe der zweiten Keilriemenscheibe und innerhalb einer kupplungsseitigen Hohlnabe an gebracht sein. Der Freilauf selbst ist ein handelsübliches Teil, welches relativ klein baut und wenig kostet, so daß sich mit minima lem Kosten- und Bauaufwand eine Drehzahlsteigerung des Lüfterantrie bes in dem betreffenden Bedarfsfalle erreichen läßt. Der Elektromo tor kann beispielsweise am Motorblock befestigt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Sämtliche Figuren jeweils eine Flüssigkeitsreibungskupplung mit ei nem elektromotorischen Hilfsantrieb und unterschiedlicher Anordnung des oder der Freiläufe - so zeigen

Fig. 1 die Anordnung des Freilaufes zwischen Antriebswelle des Elektromotors und Nabe der Keilriemenscheibe,

Fig. 2 die Anordnung eines ersten Freilaufes wie in Fig. 1, jedoch mit einem zweiten Freilauf zwischen Antriebs welle und Antriebsscheibe,

Fig. 3 den Antrieb mit einem ersten Freilauf zwischen der kupplungsseitigen Keilriemenscheibe und der kupplungs seitigen Nabe und einen zweiten Freilauf zwischen An triebswelle und Antriebsscheibe der Kupplung,

Fig. 4 einen ersten Freilauf wie in Fig. 1 und 2 und einen zweiten Freilauf zwischen Antriebsflansch und An triebswelle der Kupplung,

Fig. 5 einen ersten Freilauf wie in Fig. 1 und 2 und 4 und einen zweiten Freilauf zwischen Antriebsflansch und Antriebswelle, im Prinzip wie Fig. 4, und

Fig. 6 einen Freilauf, detailliert.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine an sich bekannte Flüssigkeitsreibungskupplung, die antriebsseitig aus einem Antriebs flansch 1, einer Antriebswelle 2 und einer darauf befestigten An triebsscheibe 3 besteht. Auf der Antriebswelle 2 ist ein Kupplungs gehäuse 4 über eine Nabe 5 mittels eines Kugellagers 6 drehbar gela gert. Das Gehäuse 4 besteht wie üblich aus einer Arbeitskammer 7 und einer Vorratskammer 8, welche über eine Trennwand 9 voneinander ab geteilt sind, jedoch über nicht dargestellte Öffnungen bzw. Ventile miteinander in Strömungsverbindung stehen. Das Drehmoment von der Antriebsscheibe 3 wird durch Flüssigkeitsreibung eines viskosen Me diums auf das Gehäuse 4 übertragen, welches einen Lüfterkranz 10 trägt. Dieser Lüfter 10 fördert Kühlluft durch einen nicht darge stellten Wasserkühler und einen diesem vorgeschalteten Kondensator einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges. Der Antrieb der Kupplung über den Antriebsflansch 1 erfolgt durch die Brennkraftmaschine des Fahrzeuges. Erfindungsgemäß ist im Bereich der Kupplung ein Elektro motor 11 angeordnet, der fahrzeug- bzw. karosserieseitig befestigt ist und eine Abtriebswelle 12 aufweist. Über einen auf der Abtriebs welle 12 befestigten Freilauf 13 treibt der Elektromotor 11 über eine erste Keilriemenscheibe 14 und einen Keilriementrieb 15 auf eine zweite Keilriemenscheibe 16, welche mit dem Kupplungsgehäuse 4 bzw. dessen Nabe 5 befestigt ist. Zwischen beiden Keilriemenscheiben 14 und 16 besteht ein Übersetzungsverhältnis i_3/2. Der zwischen der Abtriebswelle 12 des Elektromotors 11 und der Nabe der ersten Keilriemenscheibe 14 angeordnete Freilauf 13 ist ein handelsüblicher sogenannter Hülsenfreilauf, wie er beispielsweise bei der Firma INA, Herzogenaurach, erhältlich ist. Dieser Freilauf 13 ist so auf der Antriebswelle 12 bzw. in der Nabe der Keilriemenscheibe 14 befe stigt, daß ein Antrieb vom Elektromotor 11 auf das Kupplungsgehäuse 4 nur dann erfolgt, wenn die Drehzahl n₃ der Abtriebswelle 12 größer als die der Keilriemenscheibe 14 ist - dann wird ein Drehmoment auf den Keilriementrieb 15 übertragen, und der Lüfter 10 wird dann zu sätzlich vom Elektromotor 11 angetrieben. Dieser Antrieb durch den Elektromotor 11 schaltet sich automatisch dann ein, wenn entweder der Lüfter 10 eine gewisse Mindestdrehzahl unterschreitet (und damit nicht mehr genügend Kühlluft fördert), oder wenn die Temperatur des Kältemittels in dem oben erwähnten Kondensator der Klimaanlage des Fahrzeuges eine bestimmte Temperatur überschreitet, d. h. wenn die Klimaanlage nicht mehr genügend Kälteleistung zur Kühlung des Fahr zeuginnenraums erbringt. Diese Situation tritt insbesondere beim Leerlauf des Fahrzeuges und entsprechend hohen Außentemperaturen auf. Dann wirkt der sich automatisch einschaltende Elektromotor quasi als Zusatzantrieb oder Booster zur Verstärkung des Antriebs durch die Brennkraftmaschine. Durch das Übersetzungsverhältnis i_3/2, d. h. der Drehzahlen n₃ von Elektromotor und n₂ des Lüfters mittels des Keilriementriebes 14, 15, 16 ist die Verwendung eines optimalen Elektromotors - hinsichtlich Drehzahl, Drehmoment und Gewicht - mög lich.

Fig. 2 zeigt eine weitere Variante, wobei hier gleiche Bezugszahlen für gleiche Teile gelten und daher nicht vollständig in der Zeich nung eingezeichnet sind. Zusätzlich zu dem Freilauf 13 ist ein zwei ter Freilauf 17 zwischen der Antriebswelle 2 der Kupplung und der Antriebsscheibe 3 vorgesehen. Wenn die Drehzahl der Antriebsscheibe 3 bzw. die Drehzahl des Lüfters n₂ größer wird als die Antriebsdreh zahl n₁ des Motors, dann wird die Antriebswelle 2 vom Kupplungsge häuse 4 überholt und kein Drehmoment mehr übertragen. Die Antriebs scheibe 3 wird dann vom Gehäuse lediglich mitgeschleppt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 dargestellt, wobei dort der Freilauf zwischen der Abtriebswelle 12 des Elektromotors 11 und der ersten Keilriemenscheibe 14 weggelassen und statt dessen als Freilauf 18 auf einer Nabe 19 der zweiten Keilriemenscheibe 16 ange ordnet ist und über eine kupplungsseitige Nabe 20 das Kupplungs gehäuse 4 antreibt. Der Freilauf 17 bleibt, wie beim Ausführungsbei spiel in Fig. 2, erhalten. Solange also die Keilriemenscheibe 16 nicht schneller dreht als das Kupplungsgehäuse mit der Drehzahl n₂, erfolgt der Antrieb mit der Antriebsdrehzahl n₁ über den Freilauf 17 auf das Kupplungsgehäuse.

Eine weitere Variante zeigt Fig. 4, wo - wie in Fig. 1 und 2 - wiederum ein erster Freilauf 13 zwischen Elektromotor und erster Keilriemenscheibe vorgesehen ist. Der Freilauf 17 entsprechend den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 und 3 ist hier aus dem Kupplungs gehäuse hinaus nach außen verlagert, und zwar als Freilauf 21, der auf einer inneren Trommel 23 vom motorseitigen Flansch 1 angetrieben wird und andererseits in einer äußeren Trommel 22 befestigt ist, die ihrerseits mit der Antriebswelle 2 verbunden ist. Die Funktion des motorseitigen Antriebes 1 auf die Antriebsscheibe 3 entspricht dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3, allerdings ist die Trennung des Antriebsstranges 1, 2 durch den Freilauf außerhalb der Kupplung an geordnet, d. h. innerhalb der Kupplung brauchen keine Veränderungen vorgenommen zu werden.

Ein letztes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 5 dargestellt, welches funktionell dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 entspricht - mit dem Unterschied, daß der Freilauf im motorseitigen Antriebsstrang konstruktiv anders gestaltet ist: Die Kupplungsnabe 5 ist axial um ein zylindrisches Nabenstück 26 verlängert, welches ein zusätzliches Lager 25 aufnimmt, in welchem der motorseitige Antriebswellenstummel 1a gelagert ist. Letzterer trägt auf der dem Antriebsflansch 1 entgegengesetzten Seite einen Freilauf 24, welcher in einer Hohlnabe 2a der Antriebswelle 2 befestigt ist. Der motorseitige Antrieb er folgt somit von dem Antriebswellenstummel 1a über den Freilauf 24 auf die Antriebswelle 2 und die Antriebsscheibe 3. Die Keilriemen scheibe 16 ist auf der Nabe 5 kupplungsseitig befestigt.

Fig. 6 zeigt eine detaillierte Darstellung des Freilaufes 13, wie er in den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1, 2, 4 und 5 vor gesehen ist. Dabei handelt es sich, wie bereits oben erwähnt, um einen sogenannten Hülsenfreilauf, wie er handelsüblich ist und bei spielsweise von der Firma INA, Herzogenaurauch, angeboten wird. Eine Hülse 27 nimmt auf den Umfang verteilt nadelförmige Wälz- bzw. Klemmkörper 28 auf, die auf die Abtriebswelle 12 des Elektromotors aufgeschoben werden. Die Hülse 27 wird in eine entsprechende Bohrung der Keilriemenscheibe 14 eingepreßt. Der Kraftfluß erfolgt von der Welle 12 auf die Keilriemenscheibe 14, wenn die Welle 12 schneller als die Keilriemenscheibe 14 zu drehen versucht - dann blockieren die Klemmkörper 28. Derartige Hülsenfreiläufe sind auch für die üb rigen Fälle mit den Bezugszahlen 17, 18, 21 und 24 vorgesehen.

Claims

1. Lüfterantrieb mit Flüssigkeitsreibungskupplung, bestehend aus einer Antriebswelle (2) mit Antriebsscheibe (3) und Kupplungs gehäuse (4), welches drehbar auf der Antriebswelle (2) gela gert ist und einen Lüfter (10) trägt, der über die Antriebs welle (2) vom Motor eines Kraftfahrzeuges angetrieben wird und der Förderung von Kühlluft durch den Kühler eines Kühlkreis laufes und/oder den Kondensator eines Kältemittelkreislaufes dient, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) der Flüs sigkeitsreibungskupplung bedarfsweise zur Erhöhung der Lüfter drehzahl über mindestens einen Freilauf (13) von einem fahr zeugseitig befestigten Elektromotor (11) angetrieben wird.

2. Lüfterantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb durch den Elektromotor (11) in Abhängigkeit von der Lüfterdrehzahl n₂ und/oder in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühl- oder Kältemittels erfolgt (ein- und ausgeschaltet wird).

3. Lüfterantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb vom Elektromotor (11) auf das Gehäuse (4) über einen Keilriementrieb (14, 15, 16) erfolgt.

4. Lüfterantrieb nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß ein erster Freilauf (13) im Kraftfluß zwischen Abtriebswelle (12) des Elektromotors (11) und Kupplungsgehäuse (4) angeordnet ist.

5. Lüfterantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Freilauf (13) zwischen der Abtriebswelle (12) und einer ersten Keilriemenscheibe (14) angeordnet ist.

6. Lüfterantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Freilauf (18) zwischen der Nabe (19) einer zweiten Keilriemen scheibe (16) und einem gehäuseseitigen Lagersitz (20) angeord net ist.

7. Lüfterantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Freilauf (17, 21, 24) im motorseitigen Antriebsstrang (1, 2, 3) angeordnet ist.

8. Lüfterantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Freilauf (21) zwischen einer inneren Trommel (23), die mit ei nem Antriebsflansch (1) verbunden ist, und einer äußeren Trom mel (22), die mit der Antriebswelle (2) verbunden ist, ange ordnet ist.

9. Lüfterantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsnabe (5) axial durch ein zylindrisches Nabenstück (26) verlängert ist, welches in sich über ein Kugellager (25) einen Antriebswellenstummel (1a) aufnimmt, der den zweiten Freilauf (24) trägt, welcher in einer Hohlnabe (2a) befestigt ist, die über die Antriebswelle (2) die Antriebsscheibe (3) antreibt.