EP0656990A1 - Vorrichtung zum antrieb eines nebenaggregats eines kraftfahrzeugs, insbesondere eines kühlerlüfters einer brennkraftmaschine. - Google Patents

Vorrichtung zum antrieb eines nebenaggregats eines kraftfahrzeugs, insbesondere eines kühlerlüfters einer brennkraftmaschine.

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EP0656990A1
EP0656990A1 EP93919186A EP93919186A EP0656990A1 EP 0656990 A1 EP0656990 A1 EP 0656990A1 EP 93919186 A EP93919186 A EP 93919186A EP 93919186 A EP93919186 A EP 93919186A EP 0656990 A1 EP0656990 A1 EP 0656990A1
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EP
European Patent Office
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gear
component
lubricant
components
radially
Prior art date
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EP93919186A
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Wolfgang Baier
Manfred Lutz
Reinhard Deppert
Walter Kurz
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ZF Sachs AG
Original Assignee
Fichtel and Sachs AG
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Application granted granted Critical
Publication of EP0656990B1 publication Critical patent/EP0656990B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/02—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air
    • F01P7/04—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio
    • F01P7/046—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio using mechanical drives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/02—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air
    • F01P7/04—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio
    • F01P7/042—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio using fluid couplings

Definitions

  • the invention relates generally to a device for driving an auxiliary unit of a motor vehicle and in particular to a device for driving a radiator fan of an internal combustion engine.
  • auxiliary units driven by the internal combustion engine are usually provided in a motor vehicle, such as, for example, an electrical generator, oil pumps, compressors for compressed air or air conditioning units, or a cooler fan or cooler fan.
  • Auxiliary units of this type are often driven from the internal combustion engine via a belt transmission.
  • the belt transmission which can be a transmission gear or a reduction gear, adjusts the speed of the internal combustion engine to the operating speed of the auxiliary unit.
  • Radiator fans are usually operated using liquid Controlled friction clutches depending on the temperature, as described for example in DE-A-38 07 109.
  • the fluid friction clutch turns the radiator fan off at low temperatures and on at high temperatures.
  • the cooling capacity requirement also depends on the driving speed and the resulting cooling of the wind.
  • the power that can be transferred from the fluid friction clutch to the radiator fan is also dependent on the engine speed. In order to be able to transmit a sufficiently large torque via the clutch at a low engine speed, it is often necessary to rapidly translate the engine speed for driving the radiator fan. On the other hand, it is desirable to reduce the speed at high speeds in order to save power.
  • the object of the invention is to provide a drive device for a radiator fan of a motor vehicle, the speed of which can be adapted better than before to the cooling requirements of the internal combustion engine of the motor vehicle.
  • the invention is based on a device for driving a radiator fan of an internal combustion engine of a motor vehicle, comprising: a transmission in the drive path of the radiator fan and a fluid friction clutch connected to the transmission for, in particular, temperature-dependent control of the operation of the radiator fan.
  • the device according to the invention is characterized in that a planetary gear is mounted on a central shaft and has three gear components which can be rotated relative to one another about a common axis of rotation, of which a first gear component is a sun gear, a second gear component has a ring gear enclosing the sun gear and a third gear component has a planet gear carrier with at least one planet gear meshing with both the sun gear and the ring gear such that controllable brake means are assigned to one of the gear components, in particular the first gear component this gear component exerts a changeable braking torque and that the internal combustion engine and the radiator fan are each connected to one of the two other gear components, in particular the internal combustion engine with the third gear component and the radiator fan with the second gear component.
  • the combination of the fluid friction clutch with a gearbox with changeable speed ratio allows the cooling capacity of the radiator fan to be better adapted to the current operating conditions of the motor vehicle, in particular its driving speed and engine speed, than before.
  • the fluid friction clutch is expediently controlled as a function of temperature, as was previously the case, the braking device can be controlled as a function of an engine speed threshold and / or a driving speed threshold by means of an electrical control, for example.
  • the coaxial structure of both the fluid friction clutch and the planetary gear allows both components to be arranged coaxially and, if necessary, to be connected directly to an output end of the crankshaft of the internal combustion engine.
  • the planetary gear can, however, also be offset against the crankshaft axis and can optionally be connected to the crankshaft via a belt transmission.
  • the braking means are designed as a controllable clutch, in particular as an electromagnetic clutch, by means of which the first transmission component can be blocked relative to a component that is stationary relative to the internal combustion engine.
  • the second gear component is connected to the third gear component via a one-way clutch and to the radiator fan via the fluid friction clutch.
  • a transmission gear can be built up with a sufficiently small installation space, which translates rapidly when the clutch is switched on, but allows the radiator fan to be driven directly at the engine speed when the clutch is in the open state via the additional one-way clutch. At low engine speeds, the fan speed can be increased in this way without having to accept increased drive losses.
  • the second gear component comprising the ring gear is preferably firmly connected to the fluid friction clutch. This applies in particular if the drive from the internal combustion engine is via the third gear component, i.e. the planet carrier.
  • the transmission ratio achievable in this configuration with a stationary sun gear is particularly well adapted to the operating speed range of the internal combustion engine on the one hand and of the radiator fan on the other hand.
  • the fluid friction clutch can be particularly easily with the second one that forms the ring gear.
  • Gear components are connected to a structural unit.
  • the central shaft can in particular also be connected coaxially and permanently directly to the crankshaft.
  • Planetary gears mounted directly on the crankshaft are exposed to comparatively high mechanical loads due to the irregularity of the crankshaft rotation. Last but not least, vibrations occur on the crankshaft both radially and axially, since the crankshaft is generally floating in slide bearings.
  • the electromagnetic clutch comprises an axially movable armature unit which is connected to the first gear component in a rotationally fixed manner and a magnetic winding unit which surrounds the central shaft in a ring shape and which directly or indirectly radially via at least one roller bearing on the central shaft is performed and a both axially and radially elastic Drehmo ⁇ management support on a component of the internal combustion engine " loft ⁇ out firmly.
  • the magnetic coil assembly can be followed in this way the axial and radial Schwingungsbewegun- gene of the crank shaft, yet is non-rotatably held on the internal combustion engine.
  • the torque arm is expediently a sheet metal part which is rigid in the circumferential direction and extends in a first section in the direction normal to the axis of rotation and in a second section in the direction of the axis of rotation.
  • the armature unit comprises at least one armature plate which is axially movably connected to the first gear component, for example riveted, by means of an axially elastic leaf spring arrangement. It has been shown that such a suspension of the anchor plate wears out little even with large vibrations of irregularity.
  • the fluid friction clutch also forms the controllable one Brake means and exerts a braking torque of variable magnitude on one of the transmission components.
  • the clutch torque of the fluid friction clutch allows not only to control the performance of the radiator fan, but also its drive speed.
  • the control is conventionally carried out by changing the degree of fluid filling in the shear slots of the fluid friction clutch, but preferably by means of external control means, such as pumps or valves, in order to be able to specify a certain temperature characteristic of the clutch operation, or additionally or alternatively the clutch operation to be able to vary depending on the engine speed or the driving speed.
  • the fluid friction clutch can be combined with the planetary gear in the manner explained above for an electromagnetic clutch, so that stationary feed lines can be used for the feed of the shear fluid.
  • the radiator fan is expediently in turn rotatably connected to the second gear component forming the ring gear, while the fluid friction clutch, depending on the gear component used for the drive, is connected to one of the two other gear components, but in particular to the first gear component forming the sun gear. connected is.
  • the fluid friction clutch which in this embodiment acts as a "fluid friction brake”
  • the fluid friction clutch can also exert its braking action between two of the transmission components, in order to block the planetary transmission as a whole and to provide a 1: 1 drive for the cooler. to reach lüfers.
  • the fluid friction clutch is preferably connected to a stationary component of the internal combustion engine in a rotational test.
  • a speed switch Stable planetary gear on an extension of the crankshaft of an internal combustion engine and use for the speed adjustment of an auxiliary unit of the motor vehicle.
  • the planetary gear is designed as a reduction gear and drives the sun gear ending in a pulley via its planet gear carrier, which is connected in a rotationally fixed manner to the extension of the crankshaft.
  • the ring gear of the planetary gear which meshes with the planet gears as well as the sun gear, can be blocked relative to the stationary motor housing via an electromagnetic clutch.
  • a one-way clutch connects the planet carrier with the ring gear for direct drive.
  • the ring gear and the sun gear are mounted on each other and on the extension of the crankshaft via conventional deep groove ball bearings.
  • the belt pulley forming the output element of the planetary gear mechanism simultaneously forms a housing enclosing the planetary gear mechanism and is filled with lubricant in order to be able to keep wear low even with a comparatively high drive power to be transmitted.
  • the housing Since the transmission rotates together with the crankshaft, the lubricant filling is exposed to centrifugal forces. In order to be able to reliably lubricate all ball bearings and the gears of the planetary gear, the housing would have to be completely filled with lubricant. This is undesirable in itself, since it increases the weight of the planetary gear and even small lubricant losses during operation lead to the dry running of the ball bearings arranged essentially radially on the inside in the housing.
  • the conveying device can be a pump or a scoop pipe, which is driven by the relative movement of the gear components of the planetary gear after the gears of the planetary gear only roll against one another in the reduction or step-up mode.
  • the invention is based on a device for driving an auxiliary unit of a motor vehicle, which comprises: a planetary gear held on a central shaft with three gear components rotatable relative to one another about a common axis of rotation, of which a first gear component is a sun gear, one a second gear component has a ring gear enclosing the sun gear and a third gear component has a planet gear carrier with at least one planet gear meshing with both the sun gear and the ring gear, controllable braking means being assigned to one of the gear components, which exert a changeable braking torque on this gear component and the internal combustion engine and the auxiliary unit are each connected to one of the two other gear components, and at least one of the gear components is mounted on at least one roller bearing, the roller body of which lies between a radially inner raceway and the like nd
  • the planetary gear has a lubricant chamber which is partially filled with lubricant and sealed to the outside and which encloses at least the sun gear, the ring gear and each planet gear, but within the lubricant chamber there is at least one that is only open radially inwards, but otherwise closed, ring-shaped lubricant pocket is divided, in which the outer and inner raceways of at least one roller bearing are essentially completely accommodated and that the planetary gear has a lubricant delivery device which moves the lubricant from a radially outer region of the lubricant chamber to a region radially inside the sun gear and each lubricant pocket.
  • the lubricant conveying device conveys the lubricant, which is expediently liquid lubricant, such as oil or the like, during the reduction or translation operation of the planetary gear in the region of the central shaft, from where it is by centrifugal force distributed over the surfaces to be lubricated. If necessary, additional channels are provided so that the lubricant can be distributed in a targeted manner.
  • the roller bearings run in a lubricant bath within the lubricant pockets.
  • the lubricant pockets which can partially empty when the transmission is at a standstill after they are open radially inwards, are filled with the first transmission or reduction operating phase of the planetary gear following the standstill. If necessary, provision can be made for the planetary gear to be switched on in certain operating situations, for example when the internal combustion engine is started, for example for a short period of time. In any case, however, the raceways of the rolling bearing are subsequently prevented from running dry and wearing out.
  • the second aspect of the invention is independent of this and for driving other auxiliary units, such as Example of an electrical generator, a pump of a hydraulic or pneumatic system, an air conditioner or the like is suitable.
  • the device according to the invention is This is particularly advantageous if the planetary gear is coupled directly to the crankshaft, ie is not driven from the crankshaft via a vibration-damping belt drive. However, drive via a belt drive is also possible.
  • separate lubricant pockets can be assigned to the individual roller bearings. However, more or less closely adjacent bearings or other components subject to wear can also be accommodated in a common lubricant pocket.
  • all of the rolling bearings provided for the storage of the individual gear components relative to one another are accommodated in lubricant pockets of the type described.
  • the lubricant pockets can be realized in a particularly simple manner in that a first component forming the outer raceway is firmly, in particular integrally, connected axially on one side of the rolling elements to an annular shoulder, which extends radially inward beyond the smallest diameter of that on a second Component provided inner race extends out.
  • These components can be bearing rings of conventional roller bearings, but the raceways are expediently integrally formed in components that are otherwise necessary for the function of the planetary gear, in order to provide space and additional means for fixing the Saving stock.
  • the annular shoulder and the first component forming the outer raceway can be connected to one another in one piece, but it can also be two separate but firmly connected parts, for example in a press fit.
  • the ring shoulder is preferred on that of the planet gears axially facing side of the outer raceway is provided, wherein the first component on the side axially facing away from the planet gears is either sealed with a sealing ring against the second component or is rotatably and tightly connected to a side wall of the lubricant chamber.
  • this type of sealing offers particular advantages if, as will be explained in more detail below, the construction is such that the rolling bearings provided for mounting the gear components are clamped axially to compensate for play.
  • the surfaces to be lubricated cover the annular shoulder in the direction of installation.
  • the annular shoulder has an annular flange made of elastic material, which protrudes radially inwards and engages in a peripheral recess of the second component.
  • Such an elastic ring flange can also be installed across undercuts. This is particularly advantageous when raceways or the like are to be integrally formed on the second component.
  • crankshaft of the internal combustion engine are exposed to particularly high vibrations and irregularities in the rotary movement. Since the crankshaft is normally mounted in plain bearings, ie "floats" on an oil film, this is due to the order of ignition. Non-uniformity or torsional vibration superimposed both radial and axial vibrations. This is especially true for diesel engines and here especially diesel engines for trucks.
  • the gear components on both sides of the area in which each planet gear rotates around the sun gear are rotatably mounted on roller bearings whose components forming the raceways together with components of at least one of the gear components in a common support force path between two in are axially spaced opposite stop members of the central shaft axially substantially free of play. It is hereby achieved that the gear components mounted on the roller bearings are essentially axially free of play with respect to one another and accordingly there is no impact load on the roller bearings due to the gear components moving axially or radially relative to one another. Preferably, all of the roller bearings involved in the mounting of the gear components are included in the common support path.
  • roller bearings are preferably shoulder bearings or angular contact bearings, ie roller bearings with at least one raceway which generally runs at an angle to the axis of rotation.
  • the advantage of these roller bearings is that their raceways, which run obliquely anyway, can be used to form the lubricant pocket.
  • the central shaft supporting the planetary gear can be a stationary shaft, in particular if the planetary gear is arranged separately from the crankshaft and is driven, for example, by a belt drive or the like.
  • the central shaft is arranged so as to be rotatable about the axis of rotation and that one of the gear components is connected via connecting means. tel, which allow axial movement, is non-rotatably connected to the central shaft, while the other two transmission components via roller bearings, the inner and outer raceways of which permit axial movement relative to one another, are rotatably guided relative to one another and to the central shaft, in the supporting force path.
  • the transmission components are in and of themselves loosely guided on the central shaft, and axial play is only compensated for by the axial support in the support force path.
  • a particularly simple variant for a translating planetary gear of the latter type is obtained when the third gear component is seated on the central shaft in a rotationally fixed manner and the first gear component is mounted on the central shaft with a first of the roller bearings, the second gear component being supported by a second one of the roller bearings the third gear component and a third of the roller bearings on the first gear component.
  • Such an embodiment is compact, can be easily installed and can be sealed without problems.
  • the lubricant delivery device can operate in the manner of a gear pump, the stator and rotor of which are each connected to different gear components, so that they rotate relative to one another in the gear unit's transmission mode.
  • the first gear component comprising the sun gear preferably carries the pump device so as to bring the lubricant particularly close to the central shaft.
  • the pump device can be, for example, a radially extending scoop tube, which skims the lubricant from the radially outer region during the relative rotation of the sun gear and the ring gear and conveys it radially inwards.
  • an axially extending lubricant channel for example in the form of an annular gap or at least one axially extending groove, is provided, which distributes the lubricant in the axial direction in the area of the individual lubrication points.
  • the axial lubricant channel expediently ends at one end in the lubricant pocket of the first rolling bearing.
  • the other end of the axial lubricant channel can be connected to an annular lubricant pocket of the third gear component which is closed radially outward and from which a radial channel leads radially within the region of each planet gear to the bearing of the planet gear.
  • the lubricant emerging from the axial lubricant duct can be distributed uniformly in the circumferential direction in a simple manner, while the radial ducts emanating from the lubricant pocket ensure targeted lubrication of the planet gear bearings.
  • Figure 1 is a partial representation of an axial longitudinal section of a drive assembly for a radiator fan of an internal combustion engine.
  • Fig. 2 is a schematic representation of the assembly
  • FIG. 3 shows a diagram showing the dependence of the drive power P of the radiator fan on the speed n of the radiator fan;
  • Fig. 4 is a schematic representation of a variant of a drive assembly for a radiator fan
  • FIG. 5 shows a partial illustration of an axial longitudinal section of a still further variant of a drive unit for a radiator fan.
  • 1 shows a drive unit for a radiator fan or radiator fan 1 of an internal combustion engine of a motor vehicle (not shown in more detail).
  • the cooler fan 1 is seated in a manner known per se on a housing 3 of a liquid friction clutch of a conventional type, generally designated 5, as will be explained in more detail with reference to FIG. 5.
  • the housing 3 is rotatably mounted on a pin 7 and, together with an armature disk 9 firmly held on the pin 7, forms shear gaps 11 which, when they are filled with a viscous shear fluid, on the Drive pin 7 acting drive torque transmitted to the housing 3 and thus the radiator fan 1.
  • the filling level in the shear gaps 11 determines the transmissible torque and is controlled in a temperature-dependent manner by a mechanical temperature control 13, for example a bimetal control, via a valve arrangement (not shown in more detail), as is described, for example, in DE-A-38 07 109.
  • a mechanical temperature control 13 for example a bimetal control
  • a valve arrangement (not shown in more detail), as is described, for example, in DE-A-38 07 109.
  • the shear fluid is dynamically pumped out of the shear gaps 11 due to the relative rotation between the rotor disk 9 and the housing 3, with which the cooler fan 1 is uncoupled from the driven pin 7, while the shear gap 11 is filled at high temperatures and the cooler fan 1 therewith is switched on.
  • the fluid friction clutch 5 is flanged directly to a crankshaft 17 of the internal combustion engine via a switchable planetary gear 15.
  • the planetary gear 15 is designed as a transmission gear and comprises an electromagnetic clutch 19, via which it can be switched on in the drive path between the crankshaft 17 and the drive pin 7 to increase the drive speed or can be bridged for the direct drive with the crankshaft speed .
  • the electromagnetic clutch The lung 19 is controlled by a controller 21 (FIG. 2), which in turn responds to further operating parameters of the motor vehicle, in particular the speed of the internal combustion engine detected by a speed sensor 23 and, if appropriate, the driving speed of the motor vehicle detected by a sensor 25 and optimizes the operation of the cooling fan 1 on the basis of these parameters.
  • FIG. 3 shows the power requirement P of the cooling fan 1 as a function of the fan speed n with the engine speed assumed to be constant.
  • Curve A shows the power requirement of cooler fan 1 alone, ie the drive power required for cooler fan 1 at the outlet of fluid friction clutch 5, while curves B and C show the drive power to be used for this purpose at the input of fluid friction clutch 5 at different output speeds represent.
  • Curve B shows the conditions for the direct drive with the engine speed, while curve C represents the conditions for speed transmission by the planetary gear 15.
  • the power difference indicated by hatching represents the power loss due to slippage in the fluid friction clutch 5. As shown in FIG.
  • the switchover speed n can have a predefined size; however, it can also be varied depending on the driving situation of the motor vehicle, for example depending on its driving speed and the resulting cooling power requirement of the internal combustion engine, for example by increasing the fan speed at a low driving speed and thus low airflow cooling, while reducing it at a high driving speed is gert.
  • the planetary gear 15 is guided radially and axially on a central shaft 29 which is coaxial with the axis of rotation 27 of the fluid friction clutch 5 and thus of the radiator fan 1.
  • the shaft 29 is coaxial with an end flange 31 and is directly attached to an end face of the crankshaft 17.
  • the planetary gear 15 comprises three gear components rotatable relative to one another about the axis of rotation 27, of which a first gear component comprises a sun gear 33 rotatable relative to the shaft 29, a second gear component, a ring gear 35 rotatable both about the shaft 29 and the sun gear 33, and a third Gear component is connected to shaft 29 in a rotationally fixed manner via a toothing 37, generally designated 39
  • Planetary carrier comprises, on which several, for example three, planet gears 43 are rotatably mounted axially parallel to the axis of rotation 27 via roller bearings 41. 1 shows, for the sake of simplicity, only one of the planet wheels 43 meshing with both the sun gear 33 and the ring gear 35.
  • the sun gear 33 is connected in a rotationally fixed manner to a double cone 47 via a clutch disc 45, which is toothed both radially on the inside and radially on the outside.
  • the double-cone 47 is radially mounted inside via a first rolling bearing 49 on the shaft 29 and supports seinerseit 's radially one is ten gehal ⁇ of two housing shells 53, 55, between which the ring gear 35 by screws 57 outside via a second rolling bearing 51st
  • the other housing shell 55 is, via a third roller bearing 59, on a ring part 61 of the planet gear carrier 39 which surrounds the shaft 29 and is coupled to the ring part 61 via the toothing 37.
  • a further ring part 67 is on the housing half 55 by a cover part 63 coaxial with the ring part 61 held non-rotatably via a toothing 65.
  • the ring parts 61, 67 form, on the one hand, the raceways of the roller bearing 59 and, on the other hand, the engagement surfaces of a one-way or freewheeling clutch 69 arranged axially between the roller bearing 59 and the planet gears 43.
  • the electromagnetic clutch 19 comprises a magnetic coil unit 71 which is concentric with the axis of rotation 29 and which is guided centered on the shaft 29 via a roller bearing 73.
  • a circumferentially rigid reaction torque support 75 for example in the form of a shaped sheet metal part, connects the electromagnet unit 71 in a rotationally fixed manner to a stationary component, for example the engine block of the internal combustion engine.
  • the reaction torque arm 75 extends around both axial and radial vibrations of the crankshaft 17
  • the electromagnet unit 71 is assigned an armature unit 81, which is held on the double cone 47 in a rotationally fixed but axially movable manner via a toothing 83. In speed-translated operation, the electromagnet unit 71 is excited, whereby the armature unit 81 is attracted and the sun gear 33 is braked against the stationary engine block.
  • the crankshaft 17 drives the planetary gear carrier 39 via the shaft 29, the planetary gears 43 of which are supported on the stationary sun gear 33 and drive the ring gear at the translated speed.
  • the fluid friction clutch 5 centrally attached to the cover part 63 with its drive pin 7 is thus driven via the ring gear 35.
  • the housing halves 53, 55 form a lubricant chamber 85, which is only partially filled with liquid lubricant, such as lubricating oil.
  • liquid lubricant such as lubricating oil.
  • the roller bearings 49, 51 arranged axially adjacent to the electromagnetic clutch 19 are sealed by ring seals 87, 89; for sealing on the axially other side of the planetary gear 15, the cover part 63 covers the free end face of the shaft 29.
  • a scoop leading from the radially outer region into the radially inner region promotes Pipe 91 the lubricant in the area of the shaft 29.
  • the scoop pipe 91 sits on the double cone 47, that is rotatably connected to the sun gear 33, and scoops the lubricant centrifuged into the outer region and rotating with the ring gear 35 or the housing halves 53, 55 relative to the sun gear 33 in the region of the shaft 29, where it is distributed over axial channels (not shown) and is centrifuged back in the area of the rolling bearings and gears.
  • FIG. 4 schematically shows a radiator fan 1 a, which in turn is driven from the crankshaft 17 a of the internal combustion engine via a planetary gear 15 a.
  • the planetary gear 15a in turn comprises a planet gear carrier 39a, which is non-rotatably connected to a central shaft 29a and has a plurality of planet gears 43a, each of which meshes with a sun gear 33a rotatably enclosing the shaft 29a and a ring gear 35a connected to a unit with housing halves 53a, 55a.
  • the radiator fan 1 a is connected in a rotationally fixed manner to the ring gear 35 a, and instead of the electromagnetic clutch 19, the fluid friction clutch 5 a is connected to the sun gear 33 a.
  • the fluid friction clutch 5a acts as a "brake", by means of which the sun gear can be braked against the engine block of the internal combustion engine via the reaction torque arm 75a with variable torque.
  • the braking torque is determined by the filling state of the shear gap 11a of the fluid friction clutch 5a.
  • the fluid friction clutch has a Shear fluid supply line 92 is connected to a fluid source 93 which, controlled by the electrical control 21a, changes the filling state of the shear gaps 11a.
  • the controller 21a not only responds to the engine speed and possibly the driving speed of the motor vehicle by means of the sensors 23a, 25a, but also to the coolant water temperature or the ambient temperature of the internal combustion engine by means of a temperature sensor 95.
  • An advantage of the variant of the structural unit shown in FIG. 4 is that the speed of the radiator fan 1 a can be varied continuously via the fluid friction clutch 5 a acting as a brake.
  • the operation of the radiator fan 1 a can be further optimized by means of suitable speed characteristic curves, for example implemented by characteristic curve fields of the control 21 a.
  • the freewheel clutch of the exemplary embodiment in FIGS. 1 and 2 is missing.
  • the cooler fan 1 a can be switched off when the shear gaps 11 a are completely empty, since the planet gears 43 a are no longer supported on the sun gear 33 a that then rotates freely can.
  • the maximum speed of the cooling fan la is reached at the maximum fill level of the shear gap la and thus essentially completely stationary braked sun gear 33a.
  • FIG. 5 shows a further variant of a drive unit for a radiator fan 1b.
  • the structural unit corresponds to the principle according to the variant of FIGS. 1 and 2, with the fluid friction clutch 5b being shown in further details.
  • FIG. 5 shows that the housing 3b, which is mounted with a bearing 97 on the drive pin 7b, through a partition 99 into a working chamber 101 which contains the rotor disk 9b and together with the rotor disk 9b forms the shear gap 11b
  • the partition 99 contains a valve hole 105, which is opened or closed in a temperature-dependent manner by a bimetal 109 controlled by a valve plate 107.
  • a valve hole 105 When the valve hole 105 is open, shear fluid flows into the shear gap 11b.
  • a pump element 111 which is effective due to the relative rotation between the rotor disk 9b and the housing 3b, pumps the shear fluid back into the reservoir 103 through an opening 113 of the partition 99 to shut off the fluid friction clutch 5b when the valve hole 105 is closed.
  • the planetary gear 15b forms a structural unit with the fluid friction clutch 5b and the radiator fan 1b. It is in turn mounted on a central shaft 29b, which is attached via its flange 31b to the crankshaft 17b coaxially with the axis of rotation 27b.
  • the sun gear 33b is connected via the double cone 47b in a rotationally fixed manner to the armature unit 81b of the electromagnetic clutch 19b, the ring-shaped electromagnet 71b surrounding the shaft 29b on the crankshaft side of the planetary gear 15b is guided radially relative to the shaft 29b by means of the ball bearing 73b.
  • the ball bearing 73b is not arranged axially next to the roller bearings 49b, 51b, which are arranged essentially radially one above the other, but also approximately radially over these camps. Similar to FIG.
  • the electromagnet unit 71b is assigned a reaction torque arm 75b which, in the circumferential direction, non-rotatably connects the electromagnet unit 71b to a stationary component of the internal combustion engine, for example the engine block, and likewise a radially extending, axially elastic section 77b and includes an axially extending, radially elastic portion 79b to accommodate axial and radial vibrations of the crankshaft 17b.
  • the electromagnetic clutch is in turn controlled by an electrical controller 21b which responds to the speed of the internal combustion engine by means of a speed sensor 23b and optionally to the driving speed of the motor vehicle with a further sensor 25b.
  • the sun gear is not connected to the armature unit 81b via positive toothed clutches or the like, since it has been found that the non-uniformity of the rotational movement of the crankshaft 17b and its axial and radial vibrations lead to excessive wear on the positive toothing to lead.
  • the sun gear 33b is therefore either in one piece or, as shown in FIG. 5, connected by a press fit connection 115 to the component passing between the two roller bearings 49b, 51b, here the double cone 47b.
  • the armature unit 81b has an annularly closed armature plate 117, which may be composed of several segments, which is fixedly mounted, for example riveted, to the double cone 47b by a leaf spring element 119, which may also be segmented.
  • the leaf spring element 119 connects the anchor plate 117 in a rotationally fixed but axially movable manner to the double cone 47b.
  • the ring gear 35b is between two according to FIG. 1 Housing halves 53b, 55b inserted and fastened with screws 57b, the housing halves 53b, 55b on the crankshaft side via the bearings 51b, 49b on the shaft 29b and on the side remote from the crankshaft via the bearing 59b on the plane seated on the shaft 29b Support the gear carrier 39b.
  • a one-way clutch 69b is again provided between the ring part 61b of the planet gear carrier 39b seated on the shaft 29b and a ring part 67b fastened by screws 121 to the housing half 55b.
  • the scoop tube 91b is connected via a radial bore 123 of the sun gear to an axially extending channel 125 formed radially between the sun gear 33b and the shaft 29b.
  • the channel 125 distributes the lubricant in the axial direction in the planetary gear 15b and, for this purpose, opens on the crankshaft side in an annular lubricant pocket 129 formed between the double cone 47 and a bearing ring 127 of the radially innermost roller bearing 49b, which is directed outwards through the Ring seal 87b is sealed.
  • the radially overlying roller bearing 51b also forms between the double cone 47b and an outer bearing ring 131b of the roller bearing 51b inserted axially from the outside into the housing half 53b, an annular lubricant pocket 133 which is sealed to the outside by the ring seal 89b and which is connected via an outlet 135 in radially inner region of the scoop tube 91b can also be supplied with lubricant.
  • the lubricant pockets 129, 133 are sealed radially outward and are only accessible from the radial inside.
  • the end of the channel 125 remote from the crankshaft 17b opens into an annular space 137 which serves to distribute the lubricant, from which in the annular part 61b a channel 139 leads into an annular lubricant pocket 141 located between the annular parts 61b, 67b.
  • the lubricant pocket contains the roller bearing 59b, including its inner bearing ring 143 placed on the ring 61b, and the one-way clutch 69b, the engagement surfaces of which are formed by regions of the ring parts 61b, 67b lying radially one above the other.
  • the lubricant pocket 141 is sealed by a sealing plate 145 held on the ring part 67b by the screws 121, which extends beyond the end of the shaft 29b remote from the crankshaft, but in the region of this end has an assembly and filling opening closed by a cover 147 .
  • annular sealing plate 149 is inserted between the ring part 57b and the housing half 55b, which has an annular sealing lip 151 on its inner circumference, which both over the inner ring 143 and over the radially inner engagement surface of the freewheel coupling 69b protrudes radially inwards and engages in a circumferential groove 153 of the ring part 61b, but does not touch it.
  • the lubricant pocket 141 divided in this way in the lubricant chamber 85b delimits a lubricant volume in a radially outwardly sealed manner, since all surfaces and components of the roller bearing 59b and the one-way clutch 69b that are at risk of wear are completely immersed. Even if the planetary gear 15b with the electromagnetic clutch 19b open in the
  • the roller bearings 49b, 51b are lubricated in an analogous manner even in the direct gear of the planetary gear 15b.
  • the lubricant pockets 129 and 133 are delimited on their sides adjacent to the planet gears 43b by ring shoulders which extend radially inward to the smallest diameter of the inner raceways of the roller bearings 49b, 51b. After initial filling, the lubricant pockets 129 and 133 thus store lubricant which cannot be centrifuged off even in the direct gear of the planetary gear 15b. In this way, running of the roller bearings 49b, 51b and 59b and the one-way clutch 69b is definitely avoided.
  • the controller 21b is assigned a timing element 155, which controls the planetary gear 15b either periodically or for certain operating situations of the motor vehicle, for example when starting the internal combustion engine, for a predetermined period of time independently shifts the cooling requirements into the gear in which lubricant is conveyed by the scoop pipe 91b.
  • the annular shoulders provided to form the lubricant pockets 129, 133 can, similar to the lubricant pocket 141, realized by additional sealing components; however, they can also be realized by end faces of components which are present anyway, such as an end face 157 of the sun gear in the case of the lubricant pocket 129 or by an annular shoulder 159 integrally formed on the bearing ring 131.
  • the needle bearings 41b of the planet gears 43b are also lubricated.
  • an inner circumferential groove 163 adjoins the distribution annular space 137 via an annular gap 161, from which a radial channel 165 leading to the needle bearing 41b branches off in the region of each planet gear 43b.
  • the sun gear 33b is lubricated through openings on the radially inner foot of the scoop tube 91b.
  • the ring gear 35b is immersed in the lubricant sump that collects during rotation in the radially outer region of the lubricant chambers 85b.
  • the bearing arrangement of the planetary gear 15b is such that all the gear components of the planetary gear 15b against each other and the shaft 29b bearing bearings 49b, 51b and 59b in a common supporting force path between a support shoulder 167 provided on the shaft 29b and a central one the end of the shaft 29b screwed on fastening nut 169 are arranged free of play.
  • the roller bearings 49b, 51b and 59b are all designed as shoulder bearings or inclined bearings, that is to say they generally have raceways which run at an angle to the axis of rotation 27b.
  • the supporting force path of the roller bearings 49b, 51b and 59b leads from the bearing ring 127 via the roller bearing 49b, the double cone 47b, the roller bearing 51b, the outer ring 131, the housing half 53b, the ring gear 35b, the housing half 55b, the ring part 67b, the roller bearing 59b, the inner ring 143 to form a support ring 171, which can be screwed against the annular shoulder 167 by means of the fastening nut 169.
  • the generally obliquely running raceways of the roller bearings 49b, 51b, 59b here extend axially on both sides of the revolving area of the planetary gear 43b obliquely outwards in order to be able to form the lubricant pockets 129, 133 and 141 explained above.
  • the planetary gear T5b shown in FIG. 5 forms, together with the fluid friction clutch 5b and the radiator fan, a structural unit which is mounted directly on the crankshaft 17b. It goes without saying that only the planetary gear 15b can be mounted on the crankshaft 17b, while the fluid friction clutch 5b including the radiator fan 1b can be arranged at another location.
  • the ring gear 35b can be connected to a separate output element, for example a pulley 173.
  • a separate belt drive can optionally also be provided between the shaft 29b and the crankshaft 17b.
  • the planetary gear 15b can also be used to drive other auxiliary units of a motor vehicle independently of a fluid friction clutch.
  • the planetary gear of FIG. 5 can also the electromagnetic clutch 19b is replaced by a fluid friction clutch.
  • the one-way clutch 69b may also be omitted.

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Abstract

Zum Antrieb eines Nebenaggregats eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zum Antrieb eines von einer Flüssigkeits-Reibungskupplung (5b) temperaturabhängig steuerbaren Kühlerlüfters (1b) einer Brennkraftmaschine wird ein Planetengetriebe (15b) vorgeschlagen, das auf einer mit der Kurbelwelle (17b) rotierenden zentralen Welle (29b) gelagert ist. Das Planetengetriebe umfaßt drei relativ zueinander um eine mit der Welle (29b) gemeinsame Drehachse (27b) relativ zueinander drehbare Getriebekomponenten, die ein Sonnenrad (33b), ein Hohlrad (35b) und einen mit Planetenrädern (43b) versehenen Planetenradträger (39b) bilden. Die Getriebekomponenten sind über Wälzlager (49b, 51b, 59b) relativ zueinander drehbar gelagert, wobei die Wälzlager zum Ausgleich axialen Spiels zusammen mit Teilen der Getriebekomponenten in einen gemeinsamen Abstützkraftweg zwischen Abstützorganen (167, 169) der Welle (29b) eingespannt sind. Dem Planetengetriebe (15b) sind Schmiermittelfördereinrichtungen (91b) zugeordnet, die bei Relativdrehung der Getriebekomponenten die Wälzlager (49b, 51b, 59b) mit flüssigem Schmiermittel versorgen. Das Planetengetriebe (15b) ist als drehzahlumschaltbares Getriebe ausgebildet und in einem direkten Gang blockiert. Um die im direkten Gang trotz der Blockierung der Ungleichförmigkeitsbewegung ausgesetzten Wälzlager (49b, 51b, 59b) schmieren zu können, sitzen die Wälzlager in ringförmigen, nach radial innen geöffneten, nach radial außen jedoch dichten Schmiermitteltaschen (129, 133, 141), die sich bis über die radial inneren Laufbahnen der Wälzlager hinaus erstrecken und beim Starten der Brennkraftmaschine durch kurzzeitiges Betreiben des Planetengetriebes (15b) im Übersetzungsbetrieb mit Schmiermittel gefüllt werden.

Description

VORRICHTUNG ZUM ANTRIEB EINES NEBENAGGREGATS EINES KRAFTFAHRZEUGS, INSBESONDERE EINES KÜHLERLÜFTERS EINER
BRENNKRAFTMASCHINE
Die Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung zum Antrieb eines Nebenaggregats eines Kraftfahrzeugs und insbesondere eine Vorrichtung zum Antrieb eines Kühler¬ lüfters einer Brennkraftmaschine.
Üblicherweise sind in einem Kraftfahrzeug eine Vielzahl von der Brennkraftmaschine aus angetriebenen Nebenaggre¬ gate vorgesehen, wie zum Beispiel ein elektrischer Gene¬ rator, Ölpu pen, Kompressoren für Druckluft oder Klimage¬ räte oder einen Kühlerventilator bzw. Kühlerlüfter. Nebenaggregate dieser Art werden vielfach über ein Rie¬ mengetriebe von der Brennkraftmaschine aus angetrieben. Das Riemengetriebe, bei dem es sich um ein Übersetzungs¬ getriebe oder ein Untersetzungsgetriebe handeln kann, paßt die Drehzahl der Brennkraftmaschine der Betriebs¬ drehzahl des Nebenaggregats an.
Kühlerlüfter werden üblicherweise über Flüssigkeits- Reibungskupplungen temperaturabhängig gesteuert, wie dies beispielsweise in der DE-A-38 07 109 beschrieben ist. Die Flüssigkeits-Reibungskupplung schaltet den Kühlerlüfter bei tiefen Temperaturen ab und bei hohen Temperaturen ein. Der Kühlleistungsbedarf hängt allerdings auch von der Fahrgeschwindigkeit und der sich damit ergebenden Fahrtwindkühlung ab. Die von der Flüssigkeits-Reibungs¬ kupplung auf den Kühlerlüfter übertragbare Leistung ist darüber hinaus von der Motordrehzahl abhängig. Um bei niedriger Motordrehzahl ein hinreichend großes Drehmoment über die Kupplung übertragen zu können, ist es vielfach erforderlich, die Motordrehzahl für den Antrieb des Kühlerlüfters ins Schnelle zu übersetzen. Andererseits ist es erwünscht, bei hohen Drehzahlen zur Leistungser¬ sparnis die Drehzahl zu verringern.
Unter einem ersten Aspekt ist es Aufgabe der Erfindung, eine Antriebsvorrichtung für einen Kühlerlüfter eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, dessen Drehzahl besser als bisher dem Kühlbedarf der Brennkraftmaschine des Kraft¬ fahrzeugs angepaßt werden kann.
Unter dem ersten Aspekt geht die Erfindung aus von einer Vorrichtung zum Antrieb eines Kühlerlüfters einer Brenn¬ kraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, umfassend: ein Getriebe im Antriebsweg des Kühlerlüfters und eine mit dem Getriebe verbundene Flüssigkeits-Reibungs¬ kupplung zur insbesondere temperaturabhängigen Steuerung des Betriebs des Kühlerlüfters.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeich¬ net, daß auf einer zentralen Welle ein Planetengetriebe gelagert ist, das drei um eine gemeinsame Drehachse relativ zueinander drehbare Getriebekomponenten aufweist, von denen eine erste Getriebekomponente ein Sonnenrad, eine zweite Getriebekomponente ein das Sonnenrad um¬ schließendes Hohlrad und eine dritte Getriebekomponente einen Planetenradträger mit wenigstens einem sowohl mit dem Sonnenrad als auch dem Hohlrad kämmenden Planetenrad aufweist, daß einer der Getriebekomponenten, insbesondere der ersten Getriebekomponente, steuerbare Bremsmittel zuge¬ ordnet sind, die auf diese Getriebekomponente ein änder¬ bares Bremsmoment ausüben und daß die Brennkraftmaschine und der Kühlerlüfter mit je einer der beiden anderen Getriebekomponenten, insbesonde¬ re die Brennkraftmaschine mit der dritten Getriebekompo¬ nente und der Kühlerlüfter mit der zweiten Getriebekompo¬ nente, verbunden sind.
Die Kombination der Flüssigkeits-Reibungskupplung mit einem Getriebe mit änderbarem Drehzahlverhältnis erlaubt es, die Kühlleistung des Kühlerventilators besser als bisher den momentanen Betriebsbedingungen des Kraftfahr¬ zeugs, insbesondere dessen Fahrgeschwindigkeit und Motor¬ drehzahl, anzupassen. Während die Flüssigkeits-Reibungs¬ kupplung zweckmäßigerweise wie bisher temperaturabhängig gesteuert wird, kann die Bremseinrichtung abhängig von einer Motordrehzahlschwelle und/oder einer Fahrgeschwin¬ digkeitsschwelle über eine beispielsweise elektrische Steuerung gesteuert werden. Der koaxiale Aufbau sowohl der Flüssigkeits-Reibungskupplung als auch des Planeten¬ getriebes erlaubt es, beide Komponenten gleichachsig anzuordnen und gegebenenfalls direkt mit einem Abtriebs¬ ende der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zu verbinden. Es versteht sich, daß das Planetengetriebe jedoch auch gegen die Kurbelwellenachse versetzt sein kann und gege¬ benenfalls über ein Riemengetriebe mit der Kurbelwelle verbunden sein kann. In einer ersten Variante sind die Bremsmittel als steuer¬ bare Kupplung, insbesondere als Elektromagnetkupplung ausgebildet, mittels der die erste Getriebekomponente relativ zu einem relativ zur Brennkraftmaschine stationä¬ ren Bauteil blockierbar ist. Die zweite Getriebekomponente ist über eine Freilaufkupplung mit der dritten Getriebe¬ komponente und über die Flüssigkeits-Reibungskupplung mit dem Kühlerlüfter verbunden. In dieser Ausgestaltung läßt sich bei hinreichend kleinem Bauraum ein Übersetzungsge¬ triebe aufbauen, das bei eingeschalteter Kupplung ins Schnelle übersetzt, bei in den Öffnungszustand gesteuer¬ ter Kupplung über die zusätzliche Freilaufkupplung jedoch den direkten Antrieb des Kühlerlüfters mit der Motordreh¬ zahl zuläßt. Bei niedrigen Motordrehzahlen kann auf diese Weise die Lüfterdrehzahl angehoben werden, ohne daß erhöhte Antriebsverluste in Kauf genommen werden müßten.
Bevorzugt ist die das Hohlrad umfassende zweite Getriebe¬ komponente fest mit der Flüssigkeits-Reibungskupplung verbunden. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Antrieb von der Brennkraftmaschine her über die dritte Getriebe¬ komponente, d.h. den Planetenradträger, erfolgt. Das in dieser Konfiguration bei stationärem Sonnenrad erreichba¬ re Übersetzungsverhältnis ist dem Betriebsdrehzahlbereich der Brennkraftmaschine einerseits und des Kühlerlüfters andererseits besonders gut angepaßt.
Speziell wenn die zentrale Welle in Drehantrieb mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine steht, kann die Flüs¬ sigkeits-Reibungskupplung besonders einfach mit der das Hohlrad bildenden zweiten. Getriebekomponente zu einer Baueinheit verbunden werden. Speziell kann die zentrale Welle in diesem Fall auch gleichachsig und fest direkt mit der Kurbelwelle verbunden sein. Unmittelbar an der Kurbelwelle angebaute Planetengetriebe sind vergleichsweise hohen mechanischen Belastungen aufgrund der Ungleichförmigkeit der Kurbelwellendrehung ausgesetzt. Vibrationen ergeben sich an der Kurbelwelle nicht zuletzt sowohl radial als auch axial, da die Kur¬ belwelle in der Regel schwimmend in Gleitlagern gelagert ist. Verschleißerscheinungen an der Elektromagnetkupplung lassen sich beträchtlich mindern, wenn die Elektromagnet¬ kupplung eine mit der ersten Getriebekomponente drehfest verbundene, axial bewegliche Ankereinheit und eine die zentrale Welle ringförmig umschließende Magnetwicklungs¬ einheit umfaßt, die über wenigstens ein Wälzlager an der zentralen Welle direkt oder indirekt radial geführt und über eine sowohl axial als auch radial elastische Drehmo¬ mentstütze an einem Bauteil der Brennkraftmaschine"dreh¬ fest geführt ist. Die Magnetwicklungseinheit kann auf diese Weise den axialen und radialen Schwingungsbewegun- gen der Kurbelwelle folgen und ist dennoch drehfest an der Brennkraftmaschine gehalten. Bei der Drehmomentstütze handelt es sich zweckmäßigerweise um ein in Umfangsrich- tung steifes Blechformteil, das sich in einem ersten Abschnitt achsnormal zur Drehachse und in einem zweiten Abschnitt in Richtung der Drehachse erstreckt.
Als besonders günstig hat es sich in diesem Zusammenhang erwiesen, wenn die Ankereinheit zumindest eine Ankerplat¬ te umfaßt, die mittels einer axial elastischen Blattfe¬ deranordnung axial beweglich mit der ersten Getriebekom¬ ponente fest verbunden ist, beispielsweise angenietet ist. Es hat sich gezeigt, daß eine solche Aufhängung der Ankerplatte auch bei großen Ungleichförmigkeitsvibratio- nen nur wenig verschleißt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bildet die Flüssigkeits-Reibungskupplung zugleich die steuerbaren Bremsmittel und übt auf eine der Getriebekomponenten ein Bremsmoment variabler Größe aus. Das Kupplungsmoment der Flussigkeits-Reibungskupplung erlaubt es nicht nur, die Leistung des Kühlerlüfters, sondern auch dessen Antriebs¬ drehzahl, zu steuern. Die Steuerung erfolgt herkömmlich durch Ändern des Flüssigkeitsfüllgrads in den Scherspal¬ ten der Flussigkeits-Reibungskupplung, vorzugsweise jedoch durch externe Steuermittel, wie zum Beispiel Pumpen oder Ventile, um eine bestimmte Temperaturcharak¬ teristik des Kupplungsbetriebs vorgeben zu können, oder aber zusätzlich oder alternativ den Kupplungsbetrieb abhängig von der Motordrehzahl oder der Fahrgeschwindig¬ keit variieren zu können. Die Flüssigkeits-Reibungskupp¬ lung kann in der vorstehend für eine Elektromagnetkupp¬ lung erläuterten Weise mit dem Planetengetriebe vereinigt sein, so daß für die Zuleitung der Scherflüssigkeit stationäre Zuleitungen verwendet werden können.
Der Kühlerlüfter ist zweckmäßigerweise wiederum mit der zweiten, das Hohlrad bildenden Getriebekomponente dreh¬ fest verbunden, während die Flüssigkeits-Reibungskupplung je nach der für den Antrieb ausgenutzten Getriebekompo¬ nente mit einer der beiden anderen Getriebekomponenten, insbesondere jedoch mit der das Sonnenrad bildenden ersten Getriebekomponente, verbunden ist. Es versteht sich, daß die Flüssigkeits-Reibungskupplung, die in dieser Ausführungsform als "Flüssigkeits-Reibungsbremse" wirkt, ihre Bremswirkung auch zwischen zwei der Getriebe¬ komponenten entfalten kann, um das Planetengetriebe insgesamt zu blockieren und einen l:l-Antrieb des Kühler- lüfers zu erreichen. Vorzugsweise ist die Flüssigkeits- Reibungskupplung jedoch mit einem stationären Bauteil der Brennkraftmaschine drehtest verbunden.
Aus DE-C-35 08 808 ist es bekannt, ein drehzahlumschalt- bares Planetengetriebe an einer Verlängerung der Kurbel¬ welle einer Brennkraftmaschine zu lagern und für die Drehzahlanpassung eines Nebenaggregats des Kraftfahrzeugs auszunutzen. Das Planetengetriebe ist als Untersetzungs¬ getriebe ausgebildet und treibt über seinen mit der Verlängerung der Kurbelwelle drehfest verbundenen Plane- tenradträger das in einer Riemenscheibe endende Sonnenrad an. Das ebenso wie das Sonnenrad mit den Planetenrädern kämmende Hohlrad des Planetengetriebes ist über eine elektromagnetische Kupplung relativ zum stationären Motorgehäuse blockierbar. Eine Einwegkupplung verbindet für den direkten Antrieb den Planetenradträger mit dem Hohlrad.
Bei dem bekannten Planetengetriebe sind das Hohlrad und das Sonnenrad über herkömmliche Rillenkugellager aneinan¬ der und an der Verlängerung der Kurbelwelle gelagert. Die das Abtriebsorgan des Planetengetriebes bildende Riemen¬ scheibe bildet zugleich ein das Planetengetriebe um¬ schließendes Gehäuse und ist mit Schmiermittel gefüllt, um den Verschleiß auch bei vergleichsweise hoher zu übertragender Antriebsleistung gering halten zu können.
Da das Getriebe zusammen mit der Kurbelwelle rotiert, ist die Schmiermittelfüllung Zentrifugalkräften ausgesetzt. Um dennoch sämtliche Kugellager und die Zahnräder des Planetengetriebes betriebssicher schmieren zu können, müßte das Gehäuse vollständig mit Schmiermittel gefüllt sein. Dies ist an sich unerwünscht, da es das Gewicht des Planetengetriebes erhöht und bereits geringe Schmiermit¬ telverluste im Betrieb zum Trockenlaufen der im wesentli¬ chen radial innen in dem Gehäuse angeordneten Kugellager führen.
Es wurde bereits vorgeschlagen, die das Planetengetriebe aufnehmende Schmiermittelkammer lediglich teilweise mit Schmiermittel, beispielsweise Öl, zu füllen und durch eine Fördereinrichtung das durch die Zentrifugalkräfte im Betrieb nach außen abgeschleuderte Schmiermittel wieder in den radial inneren Bereich der Schmiermittelkammer zurückzufordern. Bei der Fördereinrichtung kann es sich um eine Pumpe oder ein Schöpfrohr handeln, die durch die Relativbewegung der Getriebekomponenten des Planetenge¬ triebes angetrieben wird, nachdem die Zahnräder des Planetengetriebes lediglich im Untersetzungs- oder Über¬ setzungsbetrieb aneinander abwälzen.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß der vorstehend erläuterte Versuch, das Schmierproblem zu lösen, lediglich den Verschleiß im Untersetzungs- bzw. Übersetzungsbetrieb des Planetengetriebes mindern kann. Bei direktem Antrieb und überbrücktem Planetengetriebe laufen zwar die Planetenrä¬ der nicht kontinuierlich um, aber aufgrund der Ungleich- förmigkeit der Kurbelwellenbewegung schwingen die Getrie¬ bekomponenten relativ zueinander in einem begrenzten Drehwinkelbereich. Da aber bei überbrücktem Planetenge¬ triebe die Schmiermittelförderung aussetzt, wird das Schmiermittel abzentrifugiert, womit die außerhalb des Schmiermittelfüllpegels radial innen gelegenen Wälzlager und Getriebekomponenten zum Trockenlaufen neigen. Es hat sich gezeigt, daß insbesondere die inneren Laufbahnen der Wälzlager bereits nach kurzer Zeit verschlissen sind, wenn das Planetengetriebe über zu lange Perioden aus¬ schließlich in überbrücktem Zustand betrieben wird.
Unter einem zweiten Aspekt ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Antrieb eines Nebenaggregats eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, bei welcher lebensdauermin- dernder Verschleiß sehr gering ist. Unter dem zweiten Aspekt geht die Erfindung aus von einer Vorrichtung zum Antrieb eines Nebenaggregats eines Kraft¬ fahrzeugs, welche umfaßt: ein an einer zentralen Welle gehaltenes Planetengetriebe mit drei um eine gemeinsame Drehachse relativ zueinander drehbaren Getriebekomponenten, von denen eine erste Getriebekomponente ein Sonnenrad, eine zweite Getriebe¬ komponente ein das Sonnenrad umschließendes Hohlrad und eine dritte Getriebekomponente einen Planetenradträger mit wenigstens einem sowohl mit dem Sonnenrad als auch dem Hohlrad kämmenden Planetenrad aufweist, wobei einer der Getriebekomponenten steuerbare Bremsmittel zugeordnet sind, die auf diese Getriebekomponente ein änderbares Bremsmoment ausüben und die Brennkraftmaschine und das Nebenaggregat mit je einer der beiden anderen Getriebe¬ komponenten verbunden sind, und wobei wenigstens eine der Getriebekomponenten an zumindest einem Wälzlager gelagert ist, dessen Wälzkδrper zwischen einer radiaF inneren Laufbahn und einer radial äußeren Laufbahn geführt sind.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das Planetengetriebe eine teilweise mit Schmiermittel gefüllte, nach außen abgedichtete Schmiermittelkammer aufweist, die zumindest das Sonnenrad, das Hohlrad und jedes Planetenrad um¬ schließt, daß innerhalb der Schmiermittelkammer wenig¬ stens eine ausschließlich nach radial innen offene, im übrigen jedoch geschlossene, ringförmige Schmiermittel¬ tasche abgeteilt ist, in der die äußere und die innere Laufbahn zumindest des einen Wälzlagers im wesentlichen vollständig untergebracht sind und daß das Planetenge¬ triebe eine Schmiermittelfördereinrichtung aufweist, die das Schmiermittel von einem radial äußeren Bereich der Schmiermittelkammer in einen Bereich radial innerhalb des Sonnenrads und jeder Schmiermitteltasche fördert. Die Schmiermittelfördereinrichtung fördert das Schmier¬ mittel, bei dem es sich zweckmäßigerweise um flüssiges Schmiermittel, wie zum Beispiel Öl oder dergleichen, handelt, während des Untersetzungs- oder Übersetzungsbe¬ triebs des Planetengetriebes in dem Bereich der zentralen Welle, von wo aus es sich durch Zentrifugalkraft über die zu schmierenden Flächen verteilt. Gegebenenfalls sind zusätzliche Kanäle vorgesehen, um die Schmiermittelver¬ teilung gezielt vornehmen zu können. Um die bei über¬ brücktem Planetengetriebe, d.h. direktem Antrieb, beson¬ ders gefährdeten inneren Laufbahnen der Wälzlager auch in dieser Betriebssituation schmieren zu können, laufen die Wälzlager in einem Schmiermittelbad innerhalb der Schmiermitteltaschen. Die Schmiermitteltaschen, die sich beim Stillstand des Getriebes teilweise entleeren können, nachdem sie nach radial innen hin offen sind, werden mit der ersten, auf den Stillstand folgenden Übersetzungs¬ oder Untersetzungsbetriebsphase des Planetengetriebes gefüllt. Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, daß das Planetengetriebe in bestimmten Betriebssituationen, beispielsweise beim Start der Brennkraftmaschine, zwangs¬ weise beispielsweise für eine kurze Zeitspanne, einge¬ schaltet wird. In jedem Fall wird jedoch nachfolgend verhindert, daß die Laufbahnen des Wälzlagers trocken laufen und verschleißen.
Wenngleich sich das vorstehend erläuterte Planetengetrie¬ be speziell für den Antrieb des vorstehend unter dem ersten Aspekt der Erfindung erläuterten Kühlerlüfters eignet, so soll doch hervorgehoben werden, daß der zweite Aspekt der Erfindung hiervon unabhängige Bedeutung hat und für den Antrieb auch anderer Nebenaggregate, wie zum Beispiel eines elektrischen Generators, einer Pumpe einer Hydraulik- oder Pneumatikanlage, eines Klimageräts oder dergleichen eignet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist speziell dann von Vorteil, wenn das Planetengetriebe direkt mit der Kurbelwelle gekuppelt ist, also nicht über einen schwingungsdämpfenden Riemenantrieb von der Kurbel¬ welle aus angetrieben wird. Der Antrieb über einen Rie¬ menantrieb ist jedoch gleichfalls möglich. Es versteht sich, daß den einzelnen Wälzlagern jeweils gesonderte Schmiermitteltaschen zugeordnet sein können. Mehr oder weniger eng benachbarte Lager oder auch sonstige ver¬ schleißgef hrdete Komponenten können jedoch auch in einer gemeinsamen Schmiermitteltasche untergebracht sein. Vorzugsweise sind sämtliche zur Lagerung der einzelnen Getriebekomponenten relativ zueinander vorgesehenen Wälzlager in Schmiermitteltaschen der erläuterten Art untergebracht.
Die Schmiermitteltaschen lassen sich besonders einfach dadurch realisieren, daß ein die äußere Laufbahn bilden¬ des erstes Bauteil auf axial einer Seite der Wälzkörper mit einer Ringschulter fest, insbesondere integral, verbunden ist, die sich nach radial innen bis über den kleinsten Durchmesser der an einem zweiten Bauteil vorge¬ sehenen inneren Laufbahn hinaus erstreckt. Bei diesen Bauteilen kann es sich um Lagerringe herkömmlicher Wälz¬ lager handeln, zweckmäßigerweise werden jedoch die Lauf¬ bahnen in auch ansonsten für die Funktion des Planetenge¬ triebes erforderliche Komponenten integral mit einge¬ formt, um Bauraum und zusätzliche Mittel für die Fixie¬ rung der Lager einzusparen. Es versteht sich, daß die Ringschulter und das die äußere Laufbahn bildende erste Bauteil einteilig miteinander verbunden sein können, es sich aber auch um zwei gesonderte, jedoch fest, bei¬ spielsweise im Preßsitz, miteinander verbundene Teile handeln kann.
Die Ringschulter ist bevorzugt auf der den Planetenrädern axial zugewandten Seite der äußeren Laufbahn vorgesehen, wobei das erste Bauteil auf der den Planetenrädern axial abgewandten Seite entweder mittels eines Dichtrings gegenüber dem zweiten Bauteil abgedichtet ist oder mit einer Seitenwand der Schmiermittelkammer drehfest und dicht verbunden ist. Auf diese Weise können für die Abdichtung der Schmiermittelkammer ohnehin erforderliche Komponenten mit ausgenutzt werden. Diese Art der Abdich¬ tung bietet jedoch besondere Vorteile dann, wenn, wie nachfolgend noch näher erläutert wird, die Konstruktion so getroffen ist, daß die zur Lagerung der Getriebekompo¬ nenten vorgesehenen Wälzlager axial spielausgleichend verspannt werden.
Speziell wenn zusätzlich zu einem der Wälzlager auch noch weitere zu schmierende Komponenten, wie zum Beispiel eine Freilaufkupplung oder dergleichen, in einer der Schmier¬ mitteltaschen untergebracht werden soll, kann es zu Montageproblemen kommen, wenn die zu schmierenden Flächen die Ringschulter in Einbaurichtung überdecken. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist deshalb vorgesehen, daß die Ringschulter durch einen nach radial innen vorstehenden, in eine Umfangsaussparung des zweiten Bauteils eingrei¬ fenden Ringflansch aus elastischem Material aufweist. Ein solcher elastischer Ringflansch kann auch über Hinter- schneidungen hinweg eingebaut werden. Dies ist insbeson¬ dere dann von Vorteil, wenn Laufbahnen oder dergleichen integral an dem zweiten Bauteil angeformt werden sollen.
Insbesondere Auεführungsformen, die direkt an der Kurbel¬ welle der Brennkraftmaschine angebaut werden sollen, sind besonders hohen Vibrationen und Ungleichförmigkeiten der Drehbewegung ausgesetzt. Da die Kurbelwelle normalerweise in Gleitlagern gelagert ist, also auf einem Ölfilm "schwimmt", sind der durch die Zündreihenfolge hervorgeru- fenen Ungleichförmigkeit bzw. Drehschwingung sowohl radiale als auch axiale Schwingungen überlagert. Dies trifft insbesondere für Dieselmotore und hier speziell Dieselmotore von Lastkraftwagen zu. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Getriebekomponenten beiderseits des Bereichs, in welchem jedes Planetenrad um das Sonnenrad umläuft, an Wälzlagern relativ zueinander drehbar gelagert sind, deren die Laufbahnen bildende Bauteile zusammen mit Bauteilen zumindest einer der Getriebekomponenten in einem gemeinsamen Abstützkraftweg zwischen zwei in axialem Abstand sich gegenüberliegenden Anschlagorganen der zentralen Welle axial im wesentlichen spielfrei fixiert sind. Hierdurch wird erreicht, daß die an den Wälzlagern gelagerten Getriebekomponenten im wesentlichen axial spielfrei zueinander gelagert sind und dementsprechend keine Stoßbelastung der Wälzlager auf¬ grund relativ zueinander axial oder radial sich bewegen¬ der Getriebekomponenten auftreten. Vorzugsweise sind sämtliche an der Lagerung der Getriebekomponenten betei¬ ligten Wälzlager in den gemeinsamen Abstützweg einbezo¬ gen. Bei den Wälzlagern handelt es sich bevorzugt um Schulterlager oder Schräglager, d.h. Wälzlager mit wenig¬ stens einer generell schräg zur Drehachse verlaufenden Laufbahn. Vorteil dieser Wälzlager ist, daß ihre ohnehin schräg verlaufenden Laufbahnen zur Bildung der Schmier¬ mitteltasche ausgenutzt werden können.
Bei der das Planetengetriebe lagernden zentralen Welle kann es sich um eine stationäre Welle handeln, insbeson¬ dere wenn das Planetengetriebe gesondert von der Kurbel¬ welle angeordnet und beispielsweise über einen Riemenan¬ trieb oder dergleichen angetrieben wird. In einer zweck¬ mäßigen Ausgestaltung ist jedoch vorgesehen, daß die zentrale Welle um die Drehachse drehbar angeordnet ist und daß eine der Getriebekomponenten über Verbindungsmit- tel, die eine Axialbewegung zulassen, drehfest mit der zentralen Welle verbunden ist, während die beiden anderen Getriebekomponenten über Wälzlager, deren innere und äußere Laufbahnen eine Axialbewegung relativ zueinander zulassen, relativ zueinander und zur zentralen Welle drehbar geführt sind, in dem Abstützkraftweg angeordnet sind. Auf diese Weise sind die Getriebekomponenten an und für sich lose auf der zentralen Welle geführt, und erst durch die axiale Abstützung in dem Abstützkraftweg wird axiales Spiel ausgeglichen.
Eine besonders einfache Variante für ein übersetzendes Planetengetriebe der letztgenannten Art erhält man, wenn die dritte Getriebekomponente drehfest auf der zentralen Welle sitzt und die erste Getriebekomponente mit einem ersten der Wälzlager an der zentralen Welle gelagert ist, wobei die zweite Getriebekomponente über ein zweites der Wälzlager an der dritten Getriebekomponente und über ein drittes der Wälzlager an der ersten Getriebekomponente gelagert ist. Eine solche Ausgestaltung ist kompakt, läßt sich einfach montieren und problemlos abdichten.
Die Schmiermittelfördereinrichtung kann nach Art einer Zahnradpumpe arbeiten, deren Stator und Rotor mit jeweils verschiedenen Getriebekomponenten verbunden sind, so daß sie im Übersetzungsbetrieb des Getriebes relativ zueinan¬ der rotieren. Bevorzugt trägt die das Sonnenrad umfassen¬ de erste Getriebekomponente die Pumpvorrichtung, um so das Schmiermittel besonders nahe an die zentrale Welle heranzuführen. Bei der Pumpvorrichtung kann es sich beispielsweise um ein radial verlaufendes Schöpfrohr handeln, das bei der Relativdrehung von Sonnenrad und Hohlrad das Schmiermittel aus dem radial äußeren Bereich abschöpft und nach radial innen fördert. In dem radial inneren Bereich ist zweckmäßigerweise zwischen der ersten Getriebekomponente und der zentralen Welle ein axial verlaufender Schmiermittelkanal, beispielsweise in Form eines Ringspalts oder wenigstens einer axial verlaufenden Nut, vorgesehen, der das Schmiermittel in axialer Rich¬ tung in dem Bereich der einzelnen Schmierstellen ver¬ teilt. An seinem einen Ende endet der axiale Schmiermit¬ telkanal zweckmäßigerweise in der Schmiermitteltasche des ersten Wälzlagers. Das andere Ende des axialen Schmier¬ mittelkanals kann mit einer nach radial außen geschlosse¬ nen, ringförmigen Schmiermitteltasche der dritten Getrie¬ bekomponente verbunden sein, von der radial innerhalb des Bereichs jedes Planetenrads ein radialer Kanal zum Lager des Planetenrads führt. Mit Hilfe einer solchen Schmier¬ mitteltasche läßt sich das aus dem axialen Schmiermittel¬ kanal austretende Schmiermittel in U fangsrichtung auf einfache Weise gleichmäßig verteilen, während die von der Schmiermitteltasche ausgehenden radialen Kanäle für eine gezielte Schmierung der Planetenradlager sorgen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:
Fig. 1 eine Teildarstellung eines Axiallängsschnitts einer Antriebsbaueinheit für einen Kühlerlüfter einer Brennkraftmaschine;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Baueinheit;
Fig. 3 ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Antriebs¬ leistung P des Kühlerlüfters von der Drehzahl n des Kühlerlüfters zeigt;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Variante einer Antriebsbaueinheit für einen Kühlerlüfter und
Fig. 5 eine Teildarstellung eines Axiallängsschnitts einer noch weiteren Variante einer Antriebsbau¬ einheit für einen Kühlerlüfter. Fig. 1 zeigt eine Antriebsbaueinheit für einen Kühlerven¬ tilator bzw. Kühlerlüfter 1 einer nicht näher dargestell¬ ten Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Der Kühler¬ lüfter 1 sitzt in an sich bekannter Weise auf einem Gehäuse 3 einer allgemein mit 5 bezeichneten Flüssig¬ keits-Reibungskupplung herkömmlicher Bauart, wie sie anhand von Fig. 5 noch näher erläutert werden soll. Wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, ist das Gehäuse 3 an einem Zapfen 7 drehbar gelagert und bildet zusammen mit einer fest an dem Zapfen 7 gehaltenen Läuferscheibe 9 Scherspalte 11, die, wenn sie mit einem viskosen Scher- fluid gefüllt sind, das auf den Antriebszapfen 7 wirkende Antriebsmoment auf das Gehäuse 3 und damit den Kühlerlüf¬ ter 1 übertragen. Der Füllpegel in den Scherspalten 11 bestimmt das übertragbare Drehmoment und wird über eine nicht näher dargestellte Ventilanordnung von einer mecha¬ nischen Temperatursteuerung 13, beispielsweise einer Bimetallsteuerung, temperaturabhängig gesteuert, wie dies beispielsweise in der DE-A-38 07 109 beschrieben ist. Bei tiefen Temperaturen wird das Scherfluid aus den Scher¬ spalten 11 dynamisch aufgrund der Relativdrehung zwischen der Läuferscheibe 9 und dem Gehäuse 3 abgepumpt, womit der Kühlerlüfter 1 von dem Abtriebszapfen 7 abgekuppelt ist, während die Scherspalte 11 bei hohen Temperaturen gefüllt und der Kühlerlüfter 1 damit eingeschaltet ist.
Die Flüssigkeits-Reibungskupplung 5 ist über ein schalt¬ bares Planetengetriebe 15 direkt an einer Kurbelwelle 17 der Brennkraftmaschine angeflanscht. Das Planetengetriebe 15 ist als Übersetzungsgetriebe ausgebildet und umfaßt eine Elektromagnetkupplung 19, über die es in den An¬ triebsweg zwischen der Kurbelwelle 17 und dem Antriebs¬ zapfen 7 zur Erhöhung der Antriebsdrehzahl eingeschaltet oder aber für den direkten Antrieb mit der Kurbelwellen¬ drehzahl überbrückt werden kann. Die Elektromagnetkupp- lung 19 wird von einer Steuerung 21 (Fig. 2) gesteuert, die ihrerseits auf weitere Betriebsparameter des Kraft¬ fahrzeugs, insbesondere die mittels eines Drehzahlsensors 23 erfaßte Drehzahl der Brennkraftmaschine und gegebenen¬ falls die mittels eines Sensors 25 erfaßte Fahrgeschwin¬ digkeit des Kraftfahrzeugs anspricht und auf der Grund¬ lage dieser Parameter den Betrieb des Kühlerlüfters 1 optimiert.
Durch Überwachung der Motordrehzahl kann die Verlustlei¬ stung der Flüssigkeits-Reibungskupplung 5, gesehen über den gesamten Betriebsdrehzahlbereich, optimiert bzw. verringert werden. Fig. 3 zeigt den Leistungsbedarf P des Kühlerlüfters 1 in Abhängigkeit von der Lüfterdrehzahl n bei konstant angenommener Motordrehzahl. Die Kurve A zeigt hierbei den Leistungsbedarf des Kühlerlüfters 1 allein, d.h. die für den Kühlerlüfter 1 am Au_sgang der Flussigkeits-Reibungskupplung 5 erforderliche Antriebs- leistung, während die Kurven B und C die am Eingang der Flüssigkeits-Reibungskupplung 5 hierfür aufzuwendende Antriebsleistung bei unterschiedlichen Auεgangsdrehzahlen repräsentieren. Die Kurve B zeigt die Verhältnisse für den direkten Antrieb mit der Motordrehzahl, während die Kurve C die Verhältnisse bei Drehzahlübersetzung durch das Planetengetriebe 15 repräsentiert. Die durch Schraffur angedeutete Leistungsdifferenz repräsentiert den Lei¬ stungsverlust durch Schlupf in der Flüssigkeits-Reibungs¬ kupplung 5. Wie Fig. 3 zeigt, nimmt der Leistungsverlust und damit der Schlupf mit geringer werdender übertragba¬ rer Leistung zu und durchläuft ein Maximum. Der Lei¬ stungsverlust und sein Maximum ist proportional zur Wärmeentwicklung in der Flüssigkeits-Reibungskupplung. Durch geeignete Wahl der Umschaltdrehzahl n , bei der die Steuerung 21 über die Elektromagnetkupplung 19 das Plane¬ tengetriebe 15 vom direkten Gang in den übersetzten Gang schaltet und durch geeignete Anpassung der Flüssigkeits- Reibungskupplung 5 an die sich hierdurch ergebenden Drehzahlbereiche kann die Verlustleistung verkleinert werden. Die zum besseren Verständnis in den Bereich der Kurve B hinein verlängerte Kurve C zeigt deutlich die Verringerung der Verlustleistung gegenüber einem aus¬ schließlich drehzahlübersetzt den Kühlerlüfter antreiben¬ den Getriebe, wie es beispielsweise herkömmlich als Riemengetriebe für diesen Zweck eingesetzt wird.
Die Umschaltdrehzahl n kann eine fest vorgegebene Größe haben; sie kann aber auch abhängig von der Fahrsituation des Kraftfahrzeugs, beispielsweise abhängig von dessen Fahrgeschwindigkeit und dem daraus sich ergebenden Kühl¬ leistungsbedarf der Brennkraftmaschine variiert werden, beispielsweise indem bei geringer Fahrgeschwindigkeit und damit geringer Fahrtwindkühlung die Lüfterdrehzahl erhöht wird, während sie bei hoher Fahrgeschwindigkeit verrin¬ gert wird.
Fig. 1 zeigt konstruktive Einzelheiten der anhand der Fig. 2 prinzipiell erläuterten Antriebsbaueinheit. Das Planetengetriebe 15 ist auf einer zur Drehachse 27 der Flüssigkeits-Reibungskupplung 5 und damit des Kühlerlüf¬ ters 1 gleichachsigen, zentralen Welle 29 radial und axial geführt. Die Welle 29 ist mit einem Endflansch 31 gleichachsig und direkt an einem Stirnende der Kurbelwel¬ le 17 befestigt. Das Planetengetriebe 15 umfaßt drei relativ zueinander um die Drehachse 27 drehbare Getriebe¬ komponenten, von denen eine erste Getriebekomponente ein relativ zur Welle 29 drehbares Sonnenrad 33, eine zweite Getriebekomponente, ein sowohl zur Welle 29 als auch dem Sonnenrad 33 drehbares Hohlrad 35 und eine dritte Getrie¬ bekomponente einen über eine Verzahnung 37 drehfest mit der Welle 29 verbundenen, allgemein mit 39 bezeichneten Planetenradträger umfaßt, an welchem über Wälzlager 41 mehrere, beispielsweise drei, Planetenräder 43 achsparal¬ lel zur Drehachse 27 drehbar gelagert sind. Fig. 1 zeigt der Einfachheit halber lediglich eines der sowohl mit dem Sonnenrad 33 als auch dem Hohlrad 35 kämmenden Planeten¬ räder 43.
Das Sonnenrad 33 ist über eine sowohl radial innen als auch radial außen verzahnte Kupplungsscheibe 45 mit einem Doppelkonus 47 drehfest verbunden. Der Doppelkonus 47 ist radial innen über ein erstes Wälzlager 49 an der Welle 29 gelagert und lagert seinerseit's radial außen über ein zweites Wälzlager 51 eine von zwei Gehäuseschalen 53, 55, zwischen welchen das Hohlrad 35 durch Schrauben 57 gehal¬ ten ist. Die andere Gehäuseschale 55 ist über ein drittes Wälzlager 59 an einem die Welle 29 umschließenden, über die Verzahnung 37 mit dieser gekuppelten Ringteil 61 des Planetenradträgers 39. An der Gehäusehälfte 55 ist hier¬ bei durch ein Deckelteil 63 gleichachsig zum Ringteil 61 ein weiteres Ringteil 67 drehfest über eine Verzahnung 65 gehalten. Die Ringteile 61, 67 bilden einerseits die Laufbahnen des Wälzlagers 59 und andererseits die Eingriffsfl chen einer axial zwischen dem Wälzlager 59 und den Planetenrädern 43 angeordneten Einweg- oder Freilauf upplung 69.
Die Elektromagnetkupplung 19 umfaßt eine zur Drehachse 29 konzentrische Magnetspuleneinheit 71, die über ein Wälz¬ lager 73 an der Welle 29 zentriert geführt ist. Eine in Umfangsrichtung steife, beispielsweise als Blechformteil ausgebildete Reaktionsmomentstütze 75 verbindet die Ξlektromagneteinheit 71 drehfest mit einem stationären Bauteil, beispielsweise dem Motorblock der Brennkraftma¬ schine. Die Reaktionsmomentstütze 75 verläuft, um sowohl axiale als auch radiale Schwingungen der Kurbelwelle 17
ERSATZBLATT
ISA/EP aufnehmen zu können, in einem ersten Abschnitt 77 radial und in einem zweiten Abschnitt 79 axial. Der Elektroma¬ gneteinheit 71 ist eine Ankereinheit 81 zugeordnet, die über eine Verzahnung 83 drehfest, jedoch achsparallel beweglich an dem Doppelkonus 47 gehalten ist. Im dreh¬ zahlübersetzten Betrieb ist die Elektromagneteinheit 71 erregt, wodurch die Ankereinheit 81 angezogen und das Sonnenrad 33 gegen den stationären Motorblock gebremst wird. Die Kurbelwelle 17 treibt über die Welle 29 den Planetenradtr ger 39 an, dessen Planetenräder 43 sich an dem stationären Sonnenrad 33 abstützen und das Hohlrad mit übersetzter Drehzahl antreiben. Die mit ihrem An¬ triebszapfen 7 an dem Deckelteil 63 zentrisch befestigte Flussigkeits-Reibungskupplung 5 wird damit über das Hohlrad 35 angetrieben.
Bei nicht erregter Elektromagnetkupplung 19 ist das Sonnenrad freigegeben, und das Hohlrad 35 und damit die Flüssigkeits-Reibungskupplung 5 wird über die Freilauf¬ kupplung 69 direkt, d.h. im Drehzahlverhältnis 1:1 von der Welle 29 aus angetrieben.
Die Gehäusehälften 53, 55 bilden eine Schmiermittelkammer 85, die lediglich teilweise mit flüssigem Schmiermittel, wie zum Beispiel Schmieröl, gefüllt ist. Die auf der axial der Elektromagnetkupplung 19 benachbarten Seite angeordneten Wälzlager 49, 51 sind durch Ringdichtungen 87, 89 abgedichtet; zur Abdichtung auf der axial anderen Seite des Planetengetriebes 15 überdeckt der Deckelteil 63 das freie Stirnende der Welle 29. Um trotz teilweiser Füllung den radial inneren Bereich des Planetengetriebes 15 schmieren zu können, fördert ein vom radial äußeren Bereich in den radial inneren Bereich führendes Schöpf¬ rohr 91 das Schmiermittel in den Bereich der Welle 29. Das Schöpfrohr 91 sitzt auf dem Doppelkonus 47, ist also drehfest mit dem Sonnenrad 33 verbunden, und schöpft das in den Außenbereich zentrifugierte und mit dem Hohlrad 35 bzw. den Gehäusehälften 53, 55 relativ zum Sonnenrad 33 rotierende Schmiermittel in dem Bereich der Welle 29, wo es sich über nicht näher dargestellte axiale Kanäle verteilt und in dem Bereich der Wälzlager und Verzahnun¬ gen zurückzentrifugiert wird.
Im folgenden werden Varianten von Antriebsbaueinheiten für einen Kühlerlüfter erläutert. Gleichwirkende Kompo¬ nenten werden mit den Bezugszahlen vorangegangen erläu¬ terter Ausführungsbeispiele bezeichnet und zur Unter¬ scheidung mit einem Buchstaben versehen. Zur Erläuterung von Aufbau und Wirkungsweise wird auf die vorangegangene Beschreibung Bezug genommen.
Fig. 4 zeigt schematisch einen Kühlerlüfter la, der wiederum über ein Planetengetriebe 15a von der Kurbelwel¬ le 17a der Brennkraftmaschine aus angetrieben wird. Das Planetengetriebe 15a umfaßt wiederum einen drehfest mit einer zentralen Welle 29a verbundenen Planetenradtrager 39a mit mehreren Planetenrädern 43a, von denen jedes mit einem die Welle 29a drehbar umschließenden Sonnenrad 33a und einem zu einer Einheit mit Gehäusehälften 53a, 55a verbundenen Hohlrad 35a kämmt. Im Unterschied zur Bauein¬ heit der Fig. 1 und 2 ist der Kühlerlüfter la drehfest mit dem Hohlrad 35a verbunden, und anstelle der Elektro¬ magnetkupplung 19 ist die Flüssigkeits-Reibungskupplung 5a mit dem Sonnenrad 33a verbunden. Die Flüssigkeits- Reibungskupplung 5a wirkt als "Bremse", mittels der das Sonnenrad über die Reaktionsmomentstütze 75a mit variab¬ lem Drehmoment gegen den Motorblock der Brennkraftmaschi¬ ne gebremst werden kann. Das Bremsmoment wird durch den Füllzustand der Scherspalte 11a der Flüssigkeits-Rei¬ bungskupplung 5a bestimmt. Um den Füllzustand ändern zu können, ist die Flüssigkeits-Reibungskupplung über eine Scherfluidzuleitung 92 mit einer Fluidquelle 93 verbun¬ den, die, gesteuert von der elektrischen Steuerung 21a, den Füllzustand der Scherspalte 11a ändert. Die Steuerung 21a spricht nicht nur mittels der Sensoren 23a, 25a auf die Motordrehzahl und gegebenenfalls die Fahrgeschwindig¬ keit des Kraftfahrzeugs an, sondern mittels eines Tempe- ratursensors 95 auch auf die Kühlerwassertemperatur oder die Umgebungstemperatur der Brennkraftmaschine. Vorteil der in Fig. 4 dargestellten Variante der Baueinheit ist, daß über die als Bremse wirkende Flüssigkeits-Reibungs¬ kupplung 5a die Drehzahl des Kühlerlüfters la stufenlos variiert werden kann. Durch geeignete, beispielsweise durch Kennlinienfelder der Steuerung 21a realisierte Drehzahlkennlinien kann der Betrieb des Kühlerlüfters la weiter optimiert werden.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 fehlt die Freilaufkupp¬ lung des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 und 2. Auf diese Weise kann bei vollständig entleerten Scherspalten 11a der Kühlerlüfter la abgeschaltet werden, da sich die Planetenräder 43a nicht mehr an dem dann frei umlaufenden Sonnenrad 33a abstützen können. Die maximale Drehzahl des Kühlerlüfters la ist bei maximalem Füllstand der Scher¬ spalte la und damit im wesentlichen vollständig stationär gebremsten Sonnenrad 33a erreicht.
Fig. 5 zeigt eine weitere Variante einer Antriebsbauein¬ heit für einen Kühlerlüfter Ib. Die Baueinheit entspricht dem Prinzip nach der Variante der Fig. 1 und 2, wobei die Flussigkeits-Reibungskupplung 5b in weiteren Einzelheiten dargestellt ist. Insbesondere zeigt Fig. 5, daß das mit einem Lager 97 an dem Antriebszapfen 7b gelagerte Gehäuse 3b durch eine Trennwand 99 in eine die Läuferscheibe 9b enthaltende und zusammen mit der Läuferscheibe 9b die Scherspalte 11b bildende Arbeitskammer 101 einerseits und
ERSATZBLATT ISA/EP eine axial daneben angeordnete Vorratskammer 103 für das Scherfluid unterteilt ist. Die Trennwand 99 enthält ein Ventilloch 105, das von einer Ventilplatte 107 gesteuert von einem Bimetall 109 temperaturabhängig geöffnet bzw. geschlossen wird. Bei geöffnetem Ventilloch 105 strömt Scherfluid in die Scherspalte 11b. Ein aufgrund der Relativdrehung zwischen der Läuferscheibe 9b und dem Gehäuse 3b wirksames Pumpelement 111 pumpt das Scherfluid bei geschlossenem Ventilloch 105 über eine Öffnung 113 der Trennwand 99 zum Abschalten der Flüssigkeits-Reibungs¬ kupplung 5b zurück in den Vorratsraum 103.
Ähnlich dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 bildet das Planetengetriebe 15b eine Baueinheit mit der Flüssig¬ keits-Reibungskupplung 5b und dem Kühlerlüfter Ib. Es ist wiederum auf einer zentralen Welle 29b gelagert, die über ihren Flansch 31b an der Kurbelwelle 17b gleichachsig zur Drehachse 27b befestigt ist. Es umfaßt wiederum ein relativ zur Welle 29b drehbares Sonnenrad 33b, ein rela¬ tiv zum Sonnenrad 33b und der Welle 29b drehbares Hohlrad 35b und einen über die Verzahnung 37b drehfest mit der Welle 29b verbundenen Planetenradtrager 39b, an dem über Nadellager 41b mehrere mit dem Sonnenrad 33b und dem Hohlrad 35b kämmende Planetenräder 43b achsparallel zur Drehachse 27b gelagert sind.
Das Sonnenrad 33b ist über den Doppelkonus 47b drehfest mit der Ankereinheit 81b der Elektromagnetkupplung 19b verbunden, deren ringförmig die Welle 29b auf der Kurbel¬ wellenseite des Planetengetriebes 15b umschließender Elektromagnet 71b mittels des Kugellagers 73b relativ zur Welle 29b radial geführt ist. Das Kugellager 73b ist jedoch zur axialen Bauraumersparnis nicht axial neben den im wesentlichen radial übereinander angeordneten Wälzla¬ gern 49b, 51b angeordnet, sondern gleichfalls etwa radial über diesen Lagern. Der Elektromagneteinheit 71b ist ähnlich der Fig. 1 eine Reaktionsmomentstütze 75b zuge¬ ordnet, die zwar in Umfangsrichtung drehfest die Elektro¬ magneteinheit 71b mit einem stationären Bauteil der Brennkraftmaschine, beispielsweise dem Motorblock, ver¬ bindet und gleichfalls einen radial verlaufenden, axial elastischen Abschnitt 77b und einen axial verlaufenden, radial elastischen Abschnitt 79b umfaßt, um axiale und radiale Schwingungen der Kurbelwelle 17b aufnehmen zu können. Die Elektromagnetkupplung wird wiederum von einer elektrischen Steuerung 21b gesteuert, die mittels eines Drehzahlsensors 23b auf die Drehzahl der Brennkraftma¬ schine und gegebenenfalls mit einem weiteren Sensor 25b auf die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs anspricht.
Abweichend von der Ausführungsform der Fig. 1 ist das Sonnenrad nicht über formschlüssige Verzahnungskupplungen oder dergleichen mit der Ankereinheit 81b verbunden, da sich herausgestellt hat, daß die Ungleichförmigkeit der Drehbewegung der Kurbelwelle 17b und deren axiale und radiale Schwingungen zu hohem Verschleiß an den Form¬ schlußverzahnungen führen. Das Sonnenrad 33b ist deshalb entweder einteilig oder, wie in Fig. 5 dargestellt, durch eine Preßsitzverbindung 115 mit dem zwischen den beiden Wälzlagern 49b, 51b hindurchtretenden Bauteil, hier dem Doppelkonus 47b, verbunden. Die Ankereinheit 81b hat eine ringförmig geschlossene, jedoch gegebenenfalls aus mehre¬ ren Segmenten zusammengesetzte Ankerplatte 117, die durch ein gegebenenfalls auch segmentiertes Blattfederelement 119 an dem Doppelkonus 47b fest montiert, beispielsweise angenietet, ist. Das Blattfederelement 119 verbindet die Ankerplatte 117 drehfest, aber axial beweglich, mit dem Doppelkonus 47b.
Das Hohlrad 35b ist entsprechend Fig. 1 zwischen zwei Gehäusehälften 53b, 55b eingesetzt und mit Schrauben 57b befestigt, wobei sich die Gehäusehälften 53b, 55b auf der Kurbelwellenseite über die Lager 51b, 49b an der Welle 29b und auf der kurbelwellenfernen Seite über das Lager 59b an dem seinerseits auf der Welle 29b sitzenden Plane¬ tenradtrager 39b abstützen. Zwischen dem auf der Welle 29b sitzenden Ringteil 61b des Planetenradträgers 39b und einem über Schrauben 121 an der Gehäusehälfte 55b befe¬ stigten Ringteil 67b ist wiederum eine Freilaufkupplung 69b vorgesehen.
Die Gehäusehälften 53b, 55b umschließen zusammen mit dem Hohlrad 35b eine lediglich teilweise mit einem flüssigen Schmiermittel gefüllte Schmiermittelkammer 85b, in deren radial äußeren Bereich ein drehfest mit dem Sonnenrad 33b verbundenes Schöpfrohr 91b ragt, das durch Zentrifugal¬ kräfte nach außen getriebenes Schmiermittel zurück in den Bereich der Welle 29b schöpft, sofern sich das Hohlrad 35b im drehzahlübersetzenden Betrieb des Planetengetrie¬ bes 15b relativ zum Sonnenrad 33b bewegt. Das Schöpfrohr 91b ist über eine radiale Bohrung 123 des Sonnenrads mit einem radial zwischen dem Sonnenrad 33b und der Welle 29b ausgebildeten, axial verlaufenden Kanal 125 verbunden. Der Kanal 125 verteilt das Schmiermittel in axialer Richtung in dem Planetengetriebe 15b und mündet hierzu auf der Kurbelwellenseite in einer zwischen dem Doppelko¬ nus 47 und einem Lagerring 127 des radial innersten Wälzlagers 49b gebildeten, ringförmigen Schmiermittelta¬ sche 129, die nach außen hin durch die Ringdichtung 87b abgedichtet ist. Das radial darüberliegende Wälzlager 51b bildet zwischen dem Doppelkonus 47b und einem von axial außen her in die Gehäusehälfte 53b eingesetzten äußeren Lagerring 131 des Wälzlagers 51b gleichfalls eine durch die Ringdichtung 89b nach außen abgedichtete, ringförmige Schmiermitteltasche 133, der über einen Auslaß 135 im radial inneren Bereich des Schöpfrohrs 91b gleichfalls Schmiermittel zuführbar ist. Die Schmiermitteltaschen 129, 133 sind nach radial außen dicht und lediglich von radial innen her zugänglich.
Das der Kurbelwelle 17b ferne Ende des Kanals 125 münde in einem der Schmiermittelverteilung dienenden Ringraum 137, von dem in dem Ringteil 61b ein Kanal 139 in eine zwischen den Ringteilen 61b, 67b sich befindende ringför mige Schmiermitteltasche 141 führt. Die Schmiermittelta¬ sche enthält das Wälzlager 59b einschließlich seines auf den Ringtεil 61b aufgesetzten inneren Lagerrings 143 sowie die Einwegkupplung 69b, deren Eingriffsflächen durch radial übereinanderliegende Bereiche der Ringteile 61b, 67b gebildet v/erden. Auf der kurbelwellenfernen Seite wird die Schmiermitteltasche 141 durch ein mit: den Schrauben 121 am Ringteil 67b gehaltenes Dichtblech 145 abgedichtet, das sich über das kurbelwellenferne Ende de Welle 29b hinwegerstreckt, jedoch im Bereich dieses Ende eine durch einen Deckel 147 verschlossene Montage- und Füllöffnung hat. Auf der den Planetenrädern benachbarten Seite ist zwischen dem Ringteil 57b und der Gehäusehäl t 55b ein ringförmiges Dichtblech 149 eingesetzt, das an seinem Innenumfang eine ringförmige Dichtlippe 151 trägt die sowohl über den Innenring 143 als auch über die radial innere Eingriffs läche der Freilauf upplung 69b nach radial innen hin übersteht und in eine Umfangsnut 153 des Ringteils 61b eingreift, diese jedoch nicht berührt. Die auf diese Weise in der Schmiermittelkammer 85b abgeteilte Schmiermitteltasche 141 begrenzt nach radial außen abgedichtet ein Schmiermittelvolumen, in da sämtliche verschleißgefährdeten Flächen und Komponenten sowohl des Wälzlagers 59b als auch der Freilaufkupplung 69b vollständig eintauchen. Selbst wenn das Planetenge¬ triebe 15b bei geöffneter Ξlektromagnetkupplung 19b im
ERSATZBLÄΓT
ISA/EP direkten Gang betrieben wird, sorgt die Schmiermittelfül¬ lung der Schmiermitteltasche für eine ausreichende Schmierung. Schwingbewegungen aufgrund der Ungleichför- migkeit der Kurbelwellenbewegung können deshalb nicht zu einem Verschleiß der hierbei sich relativ zueinander bewegenden Komponenten führen.
Auch die Wälzlager 49b, 51b werden in analoger Weise selbst im direkten Gang des Planetengetriebes 15b ge¬ schmiert. Die Schmiermitteltaschen 129 und 133 sind auf ihren den Planetenrädern 43b benachbarten Seiten durch Ringschultern begrenzt, die sich radial bis über den kleinsten Durchmesser der jeweils inneren Laufbahnen der Wälzlager 49b, 51b nach innen erstrecken. Die Schmiermit¬ teltaschen 129 und 133 speichern damit nach anfänglicher Befüllung Schmiermittel, das auch im direkten Gang des Planetengetriebes 15b nicht abzentrifugiert werden kann. Trockenlaufen der Wälzlager 49b, 51b und 59b sowie der Freilaufkupplung 69b wird auf diese Weise mit Sicherheit vermieden.
Bei stillstehender Brennkraftmaschine entleeren sich die Schmiermitteltaschen 129, 133 und 141 schwerkraftbedingt zumindest teilweise. Um die Schmiermitteltaschen für den Betrieb des Planetengetriebes 15b erneut zu füllen, ist der Steuerung 21b ein Zeitglied 155 zugeordnet, das das Planetengetriebe 15b entweder periodisch oder aber zu bestimmten Betriebssituationen des Kraftfahrzeugs, bei¬ spielsweise beim Starten der Brennkraftmaschine, für eine vorbestimmte Zeitspanne unabhängig von den Kühlbedarfsan¬ forderungen in den übersetzten Gang schaltet, in welchem von dem Schöpfrohr 91b Schmiermittel gefördert wird.
Die zur Bildung der Schmiermitteltaschen 129, 133 vorge¬ sehenen Ringschultern können, ähnlich der Schmiermittel- tasche 141, durch zusätzliche Dichtungsbauteile reali¬ siert werden; sie können aber auch durch Stirnflächen ohnehin vorhandener Bauteile, wie zum Beispiel eine Stirnfläche 157 des Sonnenrads im Fall der Schmiermittel¬ tasche 129 oder durch eine integral an dem Lagerring 131 angeformte Ringschulter 159 realisiert sein.
Die Nadellager 41b der Planetenräder 43b werden gleich¬ falls geschmiert. Hierzu schließt an den Verteilungsring- raum 137 über einen Ringspalt 161 eine innere Umfangsnut 163 an, von der im Bereich jedes Planetenrads 43b ein radialer, zum Nadellager 41b führender Kanal 165 abzweigt.
Das Sonnenrad 33b wird einerseits über Öffnungen am radial inneren Fuß des Schöpfrohrs 91b geschmiert. Das Hohlrad 35b taucht in den bei Rotation im radial äußeren Bereich der Schmiermittelkämmer 85b sich sammelnden Schmiermittelsumpf ein.
Die Lageranordnung des Planetengetriebes 15b ist so getroffen, daß sämtliche die Getriebekomponenten des Planetengetriebes 15b aneinander und der Welle 29b la¬ gernden Wälzlager 49b, 51b und 59b in einem gemeinsamen Abstützkraftweg zwischen einer an der Welle 29b vorgese¬ henen Stützschulter 167 und einer zentralen, auf das kurbelwellenferne Ende der Welle 29b aufgeschraubten Befestigungsmutter 169 spielfrei angeordnet sind. Die Wälzlager 49b, 51b und 59b sind sämtlich als Schulterla¬ ger bzw. Schräglager ausgebildet, haben also generell schräg zur Drehachse 27b verlaufende Laufbahnen. Sämtli¬ che in dem Abstützkraftweg zwischen der Ringschulter 167 und der Befestigungsmutter 169 angeordneten Komponenten sind zum Spielausgleich axial lose und werden bei der Montage unter Ausgleich des Spiels gegeneinander gespannt. Der Abstützkraftweg der Wälzlager 49b, 51b und 59b führt vom Lagerring 127 über das Wälzlager 49b, den Doppelkonus 47b, das Wälzlager 51b, den Außenring 131, die Gehäuse¬ hälfte 53b, das Hohlrad 35b, die Gehäusehälfte 55b, den Ringteil 67b, das Wälzlager 59b, den Innenring 143 zu einem Stützring 171, der mittels der Befestigungsmutter 169 gegen die Ringschulter 167 schraubbar ist. Die gene¬ rell schräg verlaufenden Laufbahnen der Wälzlager 49b, 51b, 59b erstrecken sich hierbei axial beiderseits des Umlaufbereichs der Planetenr der 43b weggerichtet schräg nach radial außen, um die vorstehend erläuterten Schmier¬ mitteltaschen 129, 133 und 141 bilden zu können. Durch den Spielausgleich der Wälzlager 49b, 51b und 59b wird eine erhöhte Lebensdauer dieser Lager erreicht, selbst unter stärkerer Beanspruchung durch axiale und radiale Schwingungen der normalerweise in Gleitlagern gelagerten Kurbelwelle 17b.
Das in Fig. 5 dargestellte Planetengetriebe T5b bildet zusammen mit der Flüssigkeitsreibungskupplung 5b und dem Kühlerlüfter eine unmittelbar an der Kurbelwelle 17b montierte Baueinheit. Es versteht sich, daß auch nur das Planetengetriebe 15b an der Kurbelwelle 17b montiert sein kann, während die Flüssigkeits-Reibungskupplung 5b ein¬ schließlich des Kühlerlüfters lb an einer anderen Stelle angeordnet sein kann. Für die Verbindung kann das Hohlrad 35b mit einem gesonderten Abtriebsorgan, beispielsweise einer Riemenscheibe 173, verbunden sein. Ein gesonderter Riemenantrieb kann gegebenenfalls auch zwischen der Welle 29b und der Kurbelwelle 17b vorgesehen sein.
Es versteht sich ferner, daß das Planetengetriebe 15b unabhängig von einer Flüssigkeits-Reibungskupplung auch zum Antrieb anderer Nebenaggregate eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden kann. Analog zum Ausführungsbeispiel der Fig. 4 kann auch bei dem Planetengetriebe der Fig. 5 die Elektromagnetkupplung 19b durch eine Flussigkeits- Reibungskupplung ersetzt werden. In diesem Fall kann gegebenenfalls auch die Freilaufkupplung 69b entfallen.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zum Antrieb eines Kühlerlüfters einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Getriebe (15) im Antriebsweg des Kühlerlüfters (1) und eine mit dem Getriebe (15) verbundene Flussigkeits- Reibungskupplung (5) zur insbesondere temperaturabhän¬ gigen Steuerung des Betriebs des Kühlerlüfters (1) , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß auf einer zentralen Welle (29) ein Planetengetrie¬ be (15) gelagert ist, das drei um eine gemeinsame Drehachse (27) relativ zueinander drehbare Getriebe¬ komponenten aufweist, von denen eine erste Getriebe¬ komponente (33) ein Sonnenrad, eine zweite Getriebe¬ komponente (35) ein das Sonnenrad umschließendes •Hohlrad und eine dritte Getriebekomponente (39, 43) einen Planetenradtrager mit wenigstens einem sowohl mit dem Sonnenrad als auch dem Hohlrad kämmenden Planetenrad aufweist, daß einer der Getriebekomponenten (33, 35, 39, 43) , insbesondere der ersten Getriebekomponente (33) , steuerbare Bremsmittel (19; 5a) zugeordnet sind, die auf diese Getriebekomponente (33) ein änderbares Bremsmoment ausüben, und daß die Brennkraftmaschine und der Kühlerlüfter (1) mit je einer der beiden anderen Getriebekomponenten (35, 39, 43) , insbesondere die Brennkraftmaschine mit der dritten Getriebekompo¬ nente (39, 43) und der Kühlerlüfter (1) mit der zwei¬ ten Getriebekomponente (35) verbunden sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsmittel als steuerbare Kupplung (19) , insbesondere Elektromagnetkupplung, ausgebildet sind, mittels der die erste Getriebekomponente (33) relativ zu einem stationären Bauteil (75) der Brennkraftma¬ schine blockierbar ist, und daß die zweite Getriebe¬ komponente (35) über eine Freilaufkupplung (69) mit der dritten Getriebekomponente (39, 43) und über die Flussigkeits-Reibungskupplung (5) mit dem Kühlerlüfter (1) verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeits-Reibungskupplung (5) fest mit der zweiten Getriebekomponente (35) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die zentrale Welle (29) in Drehantrieb mit einer Kurbelwelle (17) der Brennkraftmaschine steht, insbesondere gleichachsig und fest mit der Kurbelwelle (17) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnetkupplung (19) eine mit der ersten Getriebekomponente (33) drehfest verbundene, axial bewegliche Ankereinheit (81) und eine die zentrale Welle ringförmig umschließende Magnetwicklungseinheit
(71) umfaßt, die über wenigstens ein Wälzlager (73) an der zentralen Welle (29) radial geführt und über eine sowohl axial als auch radial elastische Drehmoment¬ stütze (75) an einem Bauteil der Brennkraftmaschine drehfest geführt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankereinheit (81b) zumindest eine Ankerplatte (117) umfaßt, die mittels einer axial elastischen
Blattfederanordnung (119) axial beweglich mit der ersten Getriebekomponente (33b) fest verbunden ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeits-Reibungskupplung (5a) zugleich die steuerbaren Bremsmittel bildet und auf eine (33) der Getriebekomponenten ein Bremsmoment variabler Größe ausübt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlerlüfter (la) mit der zweiten Getriebekom¬ ponente (35a) drehfest verbunden ist und die Flussig¬ keits-Reibungskupplung (5a) das Bremsmoment auf eine der beiden anderen Getriebekomponenten (33a, 39a,
44a) , insbesondere die erste Getriebekomponente (39a, 44a) , ausübt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Flüssigkeits-Reibungskupplung (5a) mit einem stationären Bauteil der Brennkraftmaschine drehfest verbunden ist.
10. Vorrichtung zum Antrieb eines Nebenaggregats eines Kraftfahrzeugs, umfassend: ein an einer zentralen Welle (29b) gehaltenes Plane¬ tengetriebe (5b) mit drei um eine gemeinsame Drehach¬ se (27b) relativ zueinander drehbaren Getriebekompo¬ nenten (33b, 35b, 39b, 44b) , von denen eine erste Getriebekomponente (33b) ein Sonnenrad, eine zweite Getriebekomponente (35b) ein das Sonnenrad um¬ schließendes Hohlrad und eine dritte Getriebekompo¬ nente (39b, 49b) einen Planetenradtrager mit wenig¬ stens einem sowohl mit dem Sonnenrad als auch dem Hohlrad kämmenden Planetenrad aufweist, wobei einer (33b) der Getriebekomponenten steuerbare Bremsmittel (19b) zugeordnet sind, die auf diese Getriebekompo¬ nente (33b) ein änderbares Bremsmoment ausüben, und die Brennkraftmaschine und das Nebenaggregat (lb) mit je einer der beiden anderen Getriebekomponenten (35b, 39b, 43b) verbunden sind und wobei wenigstens eine (33b, 35b) der Getriebekom¬ ponenten an zumindest einem Wälzlager (49b, 51b, 59b) gelagert ist, dessen Wälzkörper zwischen einer radial inneren Laufbahn und einer radial äußeren Laufbahn geführt sind, insbesondere zum Antrieb eines Kühler¬ lüfters (lb) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Planetengetriebe (15b) eine teilweise mit Schmiermittel gefüllte, nach außen abgedichtete Schmiermittelkammer (85b) aufweist, die zumindest das Sonnenrad, das Hohlrad und jedes Planetenrad um¬ schließt, daß innerhalb der Schmiermittelkammer (85b) wenig¬ stens eine ausschließlich nach radial innen offene, im übrigen jedoch geschlossene, ringförmige Schmier¬ mitteltasche (129, 133, 141) abgeteilt ist, in der die äußere und die innere Laufbahn zumindest des einen Wälzlagers (49b, 51b, 59b) im wesentlichen vollständig untergebracht sind, und daß das Planetengetriebe (15b) eine Schmiermit- telfδrdereinrichtung (91b) aufweist, die das Schmier¬ mittel von einem radial äußeren Bereich der Schmier¬ mittelkammer (85b) in einen Bereich radial innerhalb des Sonnenrads und jeder Schmiermitteltasche (129, 133, 141) fördert.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein die äußere Laufbahn bildendes erstes Bauteil (47b, 121, 131) zumindest auf axial einer Seite der Wälzkörper mit einer Ringschulter (149, 157, 159) fest, insbesondere integral, verbunden ist, die sich nach radial innen bis über den kleinsten Durchmesser der an einem zweiten Bauteil (47b, 61b, 127, 143) vorgesehenen inneren Laufbahn hinaus erstreckt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringschulter (149, 157, 159) auf der den Planetenrädern (43b) axial zugewandten Seite der äußeren Laufbahn vorgesehen ist und daß das erste Bauteil (47b, 61b, 121, 131) auf der den Planetenrä¬ dern (43b) axial abgewandten Seite entweder mittels eines Dichtrings (87b, 89b) gegenüber dem zweiten Bauteil (47b, 127) abgedichtet ist oder mit einer Seitenwand (145) der Schmiermittelkammer (85b) dreh¬ fest und dicht verbunden ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Ringschulter (149) einen nach radial innen vorstehenden, in eine Umfangsaussparung (153) deε zweiten Bauteils (67b) eingreifenden Ring¬ flansch (151) aus elastischem Material aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den elastischen Ringflansch (151) begrenzte Schmiermitteltasche (141) zusätzlich zu den Laufbahnen des Wälzlagers (59b) noch eine Einwegkupp¬ lung (69b) enthält. f
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebekomponenten (33b, 35b, 39b, 43b) beiderseits des Bereichs, in welchem jedes Planetenrad um das Sonnenrad umläuft, an Wälzlagern (49b, 51b, 59b) relativ zueinander drehbar gelagert sind, deren die Laufbahnen bildende Bauteile (47b, 67b, 127, 131, 143) zusammen mit Bauteilen (35b, 53b, 55b) zumindest eines Teils der Getriebekomponenten in einem gemeinsamen Abstütz¬ kraftweg zwischen zwei in axialem Abstand sich gegen- überliegenden Anschlagorganen (167, 169) der zentra¬ len Welle (29b) im wesentlichen axial spielfrei fixiert sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der die Getriebekomponenten (33b, 35b, 39b, 43b) relativ zueinander drehbar führenden Wälzlager (49b, 51b, 59b) wenigstens eine generell schräg zur
Drehachse verlaufende Laufbahn hat und daß sich diese Laufbahn vom Umlaufbereich der Planetenräder weg generell schräg nach radial außen erstreckt.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die zentrale Welle (29b) um die Dreh¬ achse (27b) drehbar angeordnet ist und daß eine der Getriebekomponenten (39b, 43b) über Verbindungsmittel
(37b) , die eine Axialbewegung zulassen, drehfest mit der zentralen Welle (29b) verbunden ist, und die beiden anderen Getriebekomponenten (33b, 35b) über Wälzlager (49b, 51b, 59b) , deren innere und äußere Laufbahnen eine Axialbewegung relativ zueinander zulassen, relativ zueinander und zur zentralen Welle (29b) drehbar geführt sind, in dem Abstützkraftweg angeordnet sind.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Getriebekompo¬ nente (39b, 43b) drehfest auf der zentralen Welle
(29b) sitzt und die erste Getriebekomponente (33b) mit einem ersten (49b) der Wälzlager an der zentralen Welle (29b) gelagert ist und daß die zweite Getriebe¬ komponente (35b) über ein zweites (59b) der Wälzlager an der dritten Getriebekomponente (39b, 43b) und über ein drittes (51b) der Wälzlager an der ersten Getrie¬ bekomponente (33b) gelagert ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Getriebekomponente (33b) eine Pumpvor¬ richtung (91b) insbesondere in Form eines Schöpfrohrs trägt, die bei einer Relativdrehung zwischen der ersten (33b) und der zweiten (35b) Getriebekomponente das Schmiermittel aus dem radial äußeren Bereich der Schmiermittelkammer (85b) in einen axial verlaufenden Schmiermittelkanal (125) radial zwischen der ersten Getriebekomponente (33b) und der zentralen Welle
(29b) fördert.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Schmiermittelkanal (125) in der Schmiermitteltasche (129) des ersten Wälzlagers (49b) mündet.
21. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 20, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der axiale Schmiermittelkanal (125) auf der dem ersten Wälzlager (49b) axial abgewandten Seite mit einer nach radial außen geschlossenen, ringförmigen Schmiermitteltasche (163) der dritten Getriebekomponente (39b, 43b) verbunden ist, von der radial innerhalb des Bereichs jedes Planetenrads ein radialer Kanal (165) zum Lager (41b) des Planetenrads führt.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine die zentrale Welle (29b) antreibt, die Bremsmittel (19b) die erste Getriebekomponente (33b) bremsen und das Nebenaggregat (lb) mit der zweiten Getriebekompo¬ nente (35b) verbunden ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Nebenaggregat (lb) als Kühlerlüfter ausgebil- det und gleichachsig zur zentralen Welle (29b) an der zweiten Getriebekomponente (35b) gehalten ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß im Drehmomentweg von der dritten (39b, 43b) zur zweiten (35b) Getriebekompo¬ nente eine Einwegkupplung (69b) angeordnet ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwegkupplung (69b) axial zwischen dem zweiten Wälzlager (59b) und dem Umlaufbereich des Planetenrads angeordnet ist.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermittelförder¬ einrichtung (91b) eine lediglich bei einer Relativ¬ drehung zwischen den Getriebekomponenten (33b, 35b, 39b, 43b) wirksame Pumpeinrichtung umfaßt und daß der Bremseinrichtung (19b) eine Steuerung (21b) zugeord¬ net ist, die die Bremseinrichtung (19b) in vorbe¬ stimmten Betriebssituationen des Kraftfahrzeugs, insbesondere beim Starten seiner Brennkraftmaschine, in den die Relativdrehung bewirkenden Zustand schal¬ tet.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (21b) die Bremseinrichtung (19b) auf das Starten der Brennkraftmaschine hin für eine vorbestimmte Zeitspanne in den die Relativdrehung bewirkenden Zustand schaltet.
28. Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Planetengetriebe (15b) ein Überset¬ zungsgetriebe bildet und einen Kühlerlüfter (lb) antreibt.
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