EP1566547A2 - Flüssigkeitsreibekupplung für einen Kraftfahrzeuglüfter - Google Patents

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EP1566547A2
EP1566547A2 EP05002685A EP05002685A EP1566547A2 EP 1566547 A2 EP1566547 A2 EP 1566547A2 EP 05002685 A EP05002685 A EP 05002685A EP 05002685 A EP05002685 A EP 05002685A EP 1566547 A2 EP1566547 A2 EP 1566547A2
Authority
EP
European Patent Office
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friction clutch
fluid friction
particular according
fluid
fan
Prior art date
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EP05002685A
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English (en)
French (fr)
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EP1566547B1 (de
EP1566547A3 (de
Inventor
Kuno Lindauer
Gerold Dipl.-Ing. Schultheiss
Rudolf Stoklossa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP1566547A3 publication Critical patent/EP1566547A3/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/022—Units comprising pumps and their driving means comprising a yielding coupling, e.g. hydraulic

Definitions

  • the present invention relates to a fluid friction clutch for a Motor vehicle fan.
  • Such fluid friction clutches are known in the art and are used for radiator fans or as drives for such to provide adequate Heat dissipation of the example generated by a fuel motor To allow heat energy.
  • Such fan clutches are especially for medium power vehicles, such as Transporters, SUVs, light trucks and agricultural applications used.
  • Object of the present invention is known in the art Fan clutch to improve and in particular a cheaper To allow production of such a coupling.
  • the fluid friction clutch according to the invention for a motor vehicle ventilator has at least one rotatably mounted shaft, on which at least a rotatably mounted drive body and at least one rotatably mounted Output body is arranged. Between the drive and output body a coupling region is provided which receives a viscous fluid and thereby a torque between the drive body and the output body able to transfer.
  • the fluid friction clutch is thereby characterized in that a fan, in particular the fan blades of the fan by means of at least one, in particular at least partially Plastic existing or partially plastic-coated, to the axis of rotation concentric fastening ring with the outer region of the output body get connected.
  • a driven body are also at least partially profiled discs understood that cooperate with at least one drive body in the manner that directly or indirectly a predetermined torque of the drive body is transmitted to the output body.
  • a fastening ring in particular a metal ring understood with at least one predetermined area of the output body is connected and in a predetermined range is arranged on the fans or in the area of the fan blades.
  • the fastening ring is preferably made of metallic materials, However, according to a particularly preferred embodiment made of a plastic or a composite material, such as Plastic, carbon fiber composites and the like.
  • the fluid friction clutch at least a first and at least a second Flow path, softer at least one Fluldvoratsraum with at least connect a coupling area. Furthermore, at least one controllable Device provided, with which at least one flow path, but in particular the flow paths are opened and closed.
  • Flow paths become regions according to the present invention the fluid friction clutch understood that at least partially of the flowing through viscous fluid.
  • the fluid friction clutch extends at least one flow path in the radial direction as far as within the Drive body that the mouth of the flow path above the fluid level opens in the fluid reservoir of the fluid friction clutch.
  • a fluid storage room is according to a particularly preferred embodiment understood the space within the fluid friction clutch, which is radial within the flow path responsible for the influx of the viscous fluid in the coupling region is provided, and in the axial direction both by at least the drive and / or driven body and in the Housing of the fluid friction clutch is clamped.
  • a coating selected from a group of materials is what paints, natural or artificial plastics, resins, combinations from this and the like.
  • the fastening ring Openings which with respect to a given radius the axis of rotation are arranged. These openings have according to a another particularly preferred embodiment in a given Area and in the openings themselves no plastic casing, where is not excluded, a corrosion protection layer in these areas applied.
  • the fluid friction clutch a central connection accessible from the front.
  • the side of the fluid friction clutch understood, for example, by the air flow of the fan or by the wind of a motor vehicle, in particular is streamed frontal.
  • This can be, for example, the front that belongs to a radiator of the vehicle is aligned.
  • Cooling fins are on the to the front side facing the output body slats, in particular Cooling fins arranged. These extend according to a particularly preferred Embodiment of the radially outer regions of the drive body radially inwardly, in particular in the embodiment with a central connection, the area of the central connection itself recessed is. The same applies to the areas of the fastening ring, with which this is connected to the output body.
  • the fluid friction clutch is characterized in that the fastening ring with the output body is connected by a connection type which consists of a group of connection types is selected which force, positive and / or cohesive Compounds, such as rough connections, riveted joints, Adhesive bonds, soldering, welding joints, combinations thereof and have the like.
  • the Fiüsstechniksreibkupplung in the axial extension of a drive device of a motor vehicle such as a water pump of a motor vehicle arranged.
  • a drive device of a motor vehicle such as a water pump of a motor vehicle arranged.
  • This can be both a fixed connection, as well as a detachable Be connection, as z. B. by a central connection extending in the axial Direction extends in the rotation shaft.
  • the support of the output body is carried out according to another particular preferred embodiment by means of a driven-side bearing of Fluid friction clutch and another bearing that the drive device assigned.
  • the fluid friction clutch has according to a further particularly preferred Embodiment controllable devices for the flow paths which are controllable according to a particularly preferred embodiment Rocker arms are, preferably by means of an electromagnetic actuator in their position can be changed.
  • the electromagnetic actuator has, for example, magnetic coils, the according to a particularly preferred embodiment in the field of bearings the rotating axes and / or directly in the region of the housing of the drive device are arranged.
  • the magnetic flux of the electromagnetic actuator is according to a particular preferred embodiment at least via a ferromagnetic Hub and / or axis of the clutch, for example, an adjacent Component causes. Furthermore, the magnetic flux will over at least causes a ferromagnetic component, which preferably one, in a is not ferromagnetic pulley inserted sleeve, which itself is made of ferromagnetic material. Goal of this arrangement is to build a closed ring of the magnetic field, via which the controllable devices or the controllable device, such as a rocker arm, are reliably controlled can.
  • the electromagnetic actuator but also arranged on the front side of the clutch become.
  • the Coupling area of the fluid friction clutch for transmitting a Torque substantially profile structures, which at least one each Side of the output and drive body are arranged concentrically and interlock with a given distance.
  • the invention also includes an apparatus for operating a Ventilation system, in particular for a motor vehicle, which at least a fan, a power plant, a connecting element and at least a fluid friction clutch according to the present invention comprises. Also the use of a fluid friction clutch according to the invention for operating a ventilation system for a motor vehicle is within the meaning of present invention.
  • Fig. 1a shows a fluid friction clutch according to the invention in a cross-sectional view.
  • a drive body 2 is rotatably mounted, on the outer regions of a profile 4 is attached.
  • This Profile engages in a correspondingly staggered profile of the output body 3, which is rotatably mounted on the shaft by means of the bearing 9.
  • the Drive body 2 also has a flow path 13 which extends radially from the storage space 12 in the direction of the radialirries.des output body 3 extends and in fluid communication with the coupling portion between the profiles of the drive body 2 and the output body 3 is. According to the embodiment shown here, this flow path is used the supply of the viscous fluid in the coupling region. Adjacent to the flow path 13 is located in the storage space 12, in which under Others, a rocker arm 10 is received, the function of his Setting position, the opening of the flow path 13 opens or closes.
  • an actuator 11 which, according to the embodiment shown here a coil having a magnetic field via electrical lines can build up.
  • the output body 3 With the output body 3 is a ring 6 via a fastening screw 8 connected, which a fastening device for the fan blades. 5 represents.
  • the plastic casing 7 In the area of the fastening screw 8 is the plastic casing 7 so reduced that the mounting ring 6 largely flat the output body 3 up or rests and by means of fastening screws. 8 can be connected to the output body 3.
  • the Plastic sheath of the same material that makes up the fan blades 5 are made.
  • a fastening screw is shown, with it in mind
  • the present invention is a variety of mounting screws to use.
  • the pantry should 12 are carried out with a maximum diameter so that the centrifugal force-dependent back pressure of the return pump as low as possible remains.
  • This large diameter of the storage space 12 can, for example achieved by the one-sided waiver of the drive body profiling (4) become. Furthermore, this results in the possibility that on a forming technology resorted to cost-producible rear housing cover 14 can be.
  • Fig. 1b and 1c show the drive of Fig. 1a with an impeller in one Cross section and top view.
  • Femer is also the partially plastic-coated fastener 6 to recognize the according to the embodiment shown here, a fastening ring with given recesses is.
  • the reference numeral 15 is the axis of rotation or shaft of the drive.
  • Fig. 2 shows a sectional perspective view of the drive body 2 with a control device of Fig. 1a.
  • the drive body 2 and its profiling 4 of the flow path 13 the return opening 20 of another flow path, the reservoir 23 and to recognize the valve lever 24.
  • a magnet armature 22nd provided, in particular for transmitting the actuating force from the actuator on the valve lever is used.
  • the return hole 20 so far be extended to the inside, that the mouth above the liquid level is located in the storage room 23. This is especially important if very high drive speeds are required, as in these Cases of pressure on the fluid due to centrifugal force in the return bore 21 can dominate the starting pressure of the pump. This can cause that the clutch would partially switched inadvertently.
  • the larger Diameter of the screw connection to reduce the mechanical Tensions, due to the larger lever arm of the force on the Mounting area of the fan.
  • Fig. 3 shows an alternative embodiment of an inventive Fluid friction clutch in cross section, in particular one of the Front accessible central screw 34 is provided.
  • Fig. 4 shows an alternative embodiment of an inventive Fluid friction clutch in combination with a water pump or parts hereof.
  • the centrally bolted coupling is on a water pump mounted in the way that the shaft 15 for both Water pump as well as for the fluid friction clutch rotatably by means of Central fixing 34 are connected.
  • the drive according to this alternative embodiment is via pulley 30, which is rotatably connected to the shaft 15.
  • the actuator 11 for the actuation of the rocker arm 10 is according to this embodiment not over a ball bearing of the rotating shaft, but is mounted on the housing of the water pump 32.
  • the magnetic flux is passed over the steel hub of the pulley 30 to the armature 37 and causes the change in position of the rocker arm 10 when energized of the actuator 11 via the control lines 36.
  • Not magnetically conductive material, such as aluminum or alloys Hieron and / or the like is produced.
  • Another advantage of this alternative embodiment is that the number the necessary bearing for operating the water pump or the fluid friction clutch can be reduced, so that, as shown in Fig. 4, only two bearings 9 sufficient for fastening the components.
  • FIGS. 5 and 6 show further alternative embodiments of the invention Fluid friction clutch, in which compared to the previously described fluid friction clutches of the actuator on the front the coupling is attached.
  • Fig. 5 is a cross-sectional view of the outer housing of the actuator 11 and the control lines 36 to recognize.
  • the actuator is in operative connection with the rocker arm 10 of the liquid friction clutch.
  • the housing 14 at least closes the fluid friction clutch towards the front liquid-tight, wherein according to the embodiment shown here the drive body on both side surfaces a profiled section As a coupling region, which in correspondingly shaped profiles of the output body 27 engages. It is the flow path 13 and the storage space 12 to recognize the viscous fluid.
  • the driven pulley 27 is further supported on the shaft 15 via the bearing 9.
  • FIG. 6 shows a section of the fluid friction clutch from FIG. 5 in which a perspective cut view of the drive body included the actuator 11 and its connection means 36 is shown. To recognize the profiled portions of the drive body 28, wherein further the valve lever 24 for opening and closing the flow paths and its arrangement is shown with respect to the actuator.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsreibkupplung für einen Kraftfahrzeuglüfter, der wenigstens eine drehbar gelagerte Welle, einem auf der Welle drehfest gelagerten Antriebskörper und einen auf der Welle drehbar gelagerten Abtriebskörper aufweist. Die Antriebs- und Abtriebskörper bilden einen Kupplungsbereich, der ein viskoses Fluid aufnimmt. Die Flüssigkeitsreibkupplung ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass ein Lüfter, insbesondere die Lüfterschaufeln eines Lüfters mittels wenigstens eines teilweise kunststoffummantelten, zur Drehachse konzentrisch angeordneten Befestigungsrings mit dem äußeren Bereich des Abtriebskörpers verbunden werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsreibkupplung für einen Kraftfahrzeuglüfter.
Solche Flüssigkeitsreibkupplungen sind im Stand der Technik bekannt und werden für Kühlerlüfter oder als Antriebe für solche verwendet, um eine ausreichende Wärmeabfuhr der von beispielsweise einem Kraftstoffmotor erzeugten Wärmeenergie zu ermöglichen. Solche Lüfterkupplungen werden insbesondere für Fahrzeuge im mittleren Leistungsbereich, wie beispielsweise Transporter, Geländewagen, leichte LKW und Agraranwendungen verwendet.
Neben elektrisch angesteuerten Lüfterkupplungen finden auch bimetall angesteuerte Kupplungen Verwendung, die insbesondere bei der Verwendung von Flüssigkeitsreibkupplungen lediglich sekundärseitige Vorratsräume aufweisen. Diese Ausführung weist jedoch Steuerungsprobleme bei niedriger Drehzahl und einem raschen Zuschalten der Kupplung bzw. deren Anlaufscharakteristik auf. Insbesondere ist dies bei Fahrzeugen mit Benzinrotoren nachteilig, bei welchen das Verhältnis zwischen Nenndrehzahl und Leerlaufdrehzahl des Rotors verhältnismäßig große Werte annimmt.
Ferner sind sogenannte "fan boom" bzw. "morning sickness" Probleme bekannt. Diese werden insbesondere dadurch verursacht, dass der Übertragungsbereich der Kupplung bei Motorteeriauf (fan boom) oder bei abgestellten Motor (moming sickness) relativ stark mit Öl gefüllt ist und der Lüfter in Folge von höheren Motordrehzahlen und der damit verbundenen zugeschalteten Lüftungskupplung ein unnötiges und/oder unangenehmes Luftgeräusch verursacht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die im Stand der Technik bekannte Lüfterkupplung zu verbessem und insbesondere eine kostengünstigere Herstellung einer solchen Kupplung zu ermöglichen.
Die erfindungsgemäße Flüssigkeitsreibkupplung für einen Kraftfahrzeuglüfter weist wenigstens eine drehbar gelagerte Welle auf, auf welcher wenigstens ein drehfest gelagerter Antriebskörper und wenigstens ein drehbar gelagerter Abtriebskörper angeordnet ist. Zwischen dem Antriebs- und Abtriebskörper ist ein Kupplungsbereich vorgesehen, der ein viskoses Fluid aufnimmt und hierdurch ein Drehmoment zwischen dem Antriebskörper und dem Abtriebskörper zu übertragen vermag. Die Flüssigkeitsreibkupplung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Lüfter, insbesondere die Lüfterschaufeln des Lüfters mittels wenigstens einem, insbesondere wenigstens einem teilweise aus Kunststoff bestehenden oder teilweise kunststoffummantelten, zur Drehachse konzentrischen Befestigungsringes mit dem äußeren Bereich des Abtriebkörpers verbunden werden.
Als Antriebskörper der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibkupplung werden gemäß der vorliegenden Erfindung wenigstens teilweise profilierte Scheiben verstanden, die drehbar oder drehfest auf einer Welle gelagert sind und zur Übertragung eines vorgegebenen Drehmoments verwendet werden.
Als Abtriebskörper werden ebenfalls wenigstens teilweise profilierte Scheiben verstanden, die mit wenigstens einen Antriebskörper in der Art zusammenwirken, dass direkt oder indirekt ein vorgegebenes Drehmoment von dem Antriebskörper auf den Abtriebskörper übertragen wird.
Als Befestigungsring wird gemäß der vorliegenden Erfindung insbesondere ein Metallring verstanden, der mit wenigstens einem vorgegebenen Bereich des Abtriebskörpers verbunden ist und sich in einem vorgegebenen Bereich an den Lüftern bzw. im Bereich der Lüfterschaufeln angeordnet ist.
Der Befestigungsring ist bevorzugt aus metallischen Werkstoffen hergestellt, kann jedoch auch gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform aus einem Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff, wie beispielsweise Kunststoff, Kohlefaserverbundstoffen und dergleichen, hergestellt werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Flüssigkeitsreibkupplung wenigstens einen ersten und wenigstens einen zweiten Strömungspfad auf, weicher wenigstens einen Fluldvoratsraum mit wenigstens einem Kupplungsbereich verbinden. Ferner ist wenigstens eine steuerbare Einrichtung vorgesehen, mit welcher wenigstens ein Strömungspfad, insbesondere aber die Strömungspfade geöffnet und geschlossen werden.
Als Strömungspfade werden gemäß der vorliegenden Erfindung Bereiche der Flüssigkeitsreibkupplung verstanden, die wenigstens teilweise von dem viskosen Fluid durchströmt werden.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich wenigstens ein Strömungspfad in radialer Richtung soweit innerhalb des Antriebskörpers, dass die Mündung des Strömungspfades oberhalb des Fluidniveaus im Fluidvorratsraum der Flüssigkeitsreibkupplung mündet. Als Fluidvorratsraum wird gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Raum innerhalb der Flüssigkeitsreibkupplung verstanden, der sich radial innerhalb des Strömungspfades, der für den Zustrom des viskosen Fluids in den Kupplungsbereich vorgesehen ist, befindet und der in axialer Richtung sowohl durch wenigstens den Antriebs- und/oder Abtriebskörper und in dem Gehäuse der Flüssigkeitsreibkupplung aufgespannt wird.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Nabe des Lüfters durch den wenigstens teilweise kunststoffummantelten Befestigungsring gebildet.
Unter einer Kunststoffummantelung wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Beschichtung verstanden, die aus einer Gruppe von Materialien ausgewählt ist, welche Lacke, natürliche oder künstliche Kunststoffe, Harze, Kombinationen hieraus und dergleichen aufweist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Befestigungsring Öffnungen auf, welche auf einen vorgegebenen Radius bezüglich der Rotationsachse angeordnet sind. Diese Öffnungen weisen gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform in einem vorgegebenen Bereich und in den Öffnungen selbst keine Kunststoffummantelung auf, wobei nicht ausgeschlossen ist, eine Korrosionsschutzschicht in diesen Bereichen aufzubringen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Flüssigkeitsreibkupplung eine von der Frontseite zugängliche Zentralverbindung auf.
Als Frontseite wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Seite der Flüssigkeitsreibkupplung verstanden, die beispielsweise von dem Luftstrom des Lüfters bzw. durch den Fahrtwind eines Kraftfahrzeuges angeströmt, insbesondere frontal angeströmt wird. Dies kann beispielsweise die Front sein, die zu einem Kühler des Fahrzeuges ausgerichtet ist.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform sind auf der zur Front zugewandten Seite des Abtriebskörpers Lamellen, insbesondere Kühllamellen angeordnet. Diese erstrecken sich gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform von den radial äußeren Bereichen des Antriebskörpers radial nach innen, wobei insbesondere bei der Ausführungsform mit einer Zentralverbindung der Bereich der Zentralverbindung selbst ausgespart ist. Entsprechendes gilt auch für die Bereiche des Befestigungsringes, mit welchen dieser mit dem Abtriebskörper verbunden ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Flüssigkeitsreibkupplung dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsring mit dem Abtriebskörper durch eine Verbindungsart verbunden ist, welche aus einer Gruppe von Verbindungsarten ausgewählt ist, welche kraft-, form- und/oder stoffschlüssige Verbindungen, wie beispielsweise Rauverbindungen, Nietverbindungen, Klebverbindungen, Löt-, Schweissverbindungen, Kombinationen hieraus und dergleichen aufweisen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Fiüssigkeitsreibkupplung in axialer Verlängerung einer Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeuges, wie beispielsweise einer Wasserpumpe eines Kraftfahrzeuges angeordnet. Dies kann sowohl eine feste Verbindung, als auch eine lösbare Verbindung sein, wie dies z. B. durch eine Zentralverbindung, die sich in axialer Richtung in der Rotationswelle erstreckt.
Die Abstützung des Abtriebskörpers erfolgt gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform mittels eines abtriebsseitigen Lagers der Flüssigkeitsreibkupplung und eines weiteren Lagers, dass der Antriebseinrichtung zugeordnet ist.
Die Flüssigkeitsreibkupplung weist gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform steuerbare Einrichtungen für die Strömungspfade auf, die gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform steuerbare Kipphebel sind, die bevorzugt mittels eines elektromagnetischen Aktuators in ihrer Stellposition verändert werden können.
Der elektromagnetische Aktuator weist beispielsweise Magnetspulen auf, die gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform im Bereich der Lager der rotierenden Achsen und/oder direkt im Bereich des Gehäuses der Antriebseinrichtung angeordnet sind.
Der Magnetfluss des elektromagnetischen Aktuators wird gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wenigstens über eine ferromagnetische Nabe und/oder Achse der Kupplung beispielsweise eines angrenzenden Bauteils bewirkt. Femer wird der magnetische Fluss über wenigstens einen ferromagnetisches Bauteil bewirkt, welches bevorzugt eine, in einer nicht ferromagnetisch ausgeführten Riemenscheibe eingeführte Hülse ist, die selbst aus ferromagnetischen Material hergestellt wird. Ziel dieser Anordnung ist es, einen geschlossenen Ring des magnetischen Feldes aufzubauen, über welchen die steuerbaren Einrichtungen bzw. die steuerbare Einrichtung, wie beispielsweise ein Kipphebel, zuverlässig gesteuert werden kann.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform kann der elektromagnetische Aktuator aber auch auf der Frontseite der Kupplung angeordnet werden.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Kupplungsbereich der Flüssigkeitsreibkupplung zur Übertragung eines Drehmoments im wesentlichen Profilstrukturen auf, die an wenigstens je einer Seite des Abtriebs- und Antriebskörpers konzentrisch angeordnet sind und mit einem vorgegebenen Abstand ineinander greifen.
Die Erfindung umfasst ferner auch eine Vorrichtung zum Betreiben eines Lüftungssystems, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, welches wenigstens einen Lüfter, ein Antriebsaggregat, ein Verbindungselement und wenigstens eine Flüssigkeitsreibkupplung gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist. Auch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibkupplung zum Betreiben eines Lüftungssystems für ein Kraftfahrzeug liegt im Sinn der vorliegenden Erfindung.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsformen erläutert. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die dargestellten Ausführungsformen nicht den Umfang der Erfindung schmälern sollen, sondern vielmehr beispielhafte Ausführungsformen wiedergeben, die unter anderem dem Umfang der vorliegenden Erfindung entsprechen.
So zeigt:
Fig. 1a
eine Querschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibkupplung;
Fig. 1b
eine Querschnittsdarstellung des Antriebs nach Fig. 1a und einem Lüfterrad;
Fig. 1c
Draufsicht auf den Antrieb und das Lüfterrad nach Fig. 1b;
Fig. 2
eine geschnittene perspektivische Darstellung eines Antriebskörpers mit Steuereinrichtung;
Fig. 3
eine alternative Ausführungsform einer Flüssigkeitsreibkupplung im Querschnitt;
Fig. 4
eine weitere alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibkupplung in Kombination mit Teilen einer Wasserpumpe;
Fig. 5
einen Querschnitt durch eine weitere alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibkupplung;
Fig. 6
eine geschnittene perspektivische Darstellung eines zweiseitigen profilierten Antriebskörpers mit Steuereinrichtung gemäß der Flüssigkeitsreibkupplung aus Fig. 5.
Fig. 1a zeigt eine erfindungsgemäße Flüssigkeitsreibkupplung in einer Querschnittdarstellung. Auf der Welle 15 ist drehfest ein Antriebskörper 2 angeordnet, an dessen äußeren Bereichen ein Profil 4 angebracht ist. Dieses Profil greift in ein entsprechend versetzt angeordnetes Profil des Abtriebskörpers 3 ein, der auf der Welle mittels dem Lager 9 drehbar gelagert ist. Der Antriebskörper 2 weist ferner einen Strömungspfad 13 auf, der sich radial von dem Vorratsraum 12 in Richtung des radialen Abschlusses.des Abtriebskörpers 3 erstreckt und in Fluidverbindung mit dem Kupplungsbereich zwischen den Profilen des Antriebskörpers 2 und des Abtriebskörpers 3 ist. Gemäß der hier dargestellten Ausführungsform dient dieser Strömungspfad der Zuführung des viskosen Fluids in den Kupplungsbereich. Angrenzend an den Strömungspfad 13 befindet sich im Vorratsraum 12, in welchem unter anderem ein Kipphebel 10 aufgenommen ist, der in Abhängigkeit seiner Stellposition die Öffnung des Strömungspfades 13 öffnet oder verschließt.
Femer ist ein Aktuator 11 dargestellt, der gemäß der hier dargestellten Ausführungsförm eine Spule aufweist, die über elektrische Leitungen ein Magnetfeld aufbauen kann.
Mit dem Abtriebskörper 3 ist über eine Befestigungsschraube 8 ein Ring 6 verbunden, welcher eine Befestigungsvorrichtung für die Lüfterschaufeln 5 darstellt. Im Bereich der Befestigungsschraube 8 ist die Kunststoffummantelung 7 derart reduziert, dass der Befestigungsring 6 weitgehend eben auf dem Abtriebskörper 3 auf- bzw. anliegt und mittels Befestigungsschrauben 8 mit dem Abtriebskörper 3 verbunden werden kann. Bevorzugt besteht die Kunststoffummantelung aus dem selben Material, aus dem die Lüfterschaufeln 5 hergestellt sind.
In der Fig. 1 a ist eine Befestigungsschraube dargestellt, wobei es im Sinn der vorliegenden Erfindung liegt, eine Vielzahl von Befestigungsschrauben zu verwenden.
Durch die hier dargestellte Aufteilung der einzelnen Elemente der Flüssigkeitskupplung kann unter anderem eine sehr rasche Rückführung des Öls aus dem Kupplungsbereich in den Vorratsraum 17 erreicht werden, wodurch die im Stand der Technik bekannten negativen Erscheinungen, wie das sogenannte "fan boom" und "morning sickness" vermieden bzw. wenigstens reduziert werden können. So kann insbesondere durch den steuerbaren Rückfluss des Viskosefluids über einen Strömungspfad die Wirkung der Rückförderpumpe (nicht dargestellt) sehr stark erhöht werden, wodurch eine rasche Entleerung des Kupplungsbereiches ermöglicht wird.
Die Funktion und Ausführung einer solchen Kupplung ist in der DE 102 38 739.7 beschrieben und wird unter Bezugnahme Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Um diese Funktion der Kupplung weiter zu verbessern, sollte der Vorratsraum 12 mit einem größtmöglichen Durchmesser ausgeführt werden, damit der fliehkraftabhängige Gegendruck der Rückförderpumpe möglichst gering bleibt. Dieser große Durchmesser des Vorratsraumes 12 kann beispielsweise durch den einseitigen Verzicht der Antriebskörperprofilierung (4) erreicht werden. Ferner ergibt sich hierdurch die Möglichkeit, dass auf einen umformtechnisch kostengünstiger herstellbaren rückseitigen Gehäusedeckel 14 zurückgegriffen werden kann.
Fig. 1b und 1c zeigen den Antrieb aus Fig. 1a mit einem Laufrad in einem Querschnitt und Draufsicht.
Hierbei ist der Lüfterring 37, die Lüfterschraube 36, die Befestigungselemente 8 und die Kühllamellen der Lüftemabe 35 dargestellt. Femer ist auch die teilweise kunststoffummantelte Befestigungseinrichtung 6 zu erkennen, die gemäss des hier dargestellten Ausführungsbeispiels ein Befestigungsring mit vorgegebenen Aussparungen ist.
Mit dem Bezugszeichen 15 ist die Rotationsachse beziehungsweise Welle des Antriebs gekennzeichnet.
Fig. 2 zeigt eine geschnittene perspektivische Darstellung des Antriebskörpers 2 mit einer Steuereinrichtung aus Fig. 1a. Hierbei sind neben dem Antriebskörper 2 und dessen Profilierung 4 der Strömungspfad 13, die Rücklauföffnung 20 eines weiteren Strömungspfades, der Vorratsraum 23 und der Ventilhebel 24 zu erkennen. An dem Ventilhebel ist ein Magnetanker 22 vorgesehen, der insbesondere zur Übertragung der Stellkraft vom Aktuator auf den Ventilhebel dient.
Zur Vermeidung eines unerwünschten Anstiegs der Leerlaufdrehzahl des Lüfters bei abgeschalteter Kupplung kann die Rücklaufbohrung 20 so weit nach innen verlängert werden, dass sich die Mündung oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Vorratsraum 23 befindet. Dies ist insbesondere dann wesentlich, wenn sehr hohe Antriebsdrehzahlen erforderlich sind, da in diesen Fällen der Druck auf das Fluid der infolge der Fliehkraft in der Rückflussbohrung 21 den Startdruck der Pumpe dominieren kann. Dies kann dazu führen, dass die Kupplung teilweise unbeabsichtigt zugeschaltet würde.
Um ferner eine Verbesserung der Wärmeabfuhr der Flüssigkeitsreibkupplung zu bewirken, wird angestrebt einen möglichst großen Durchmesser der Frontseite bereitzustellen. Hierdurch kann die vorderseitige Gehäusehälfte der Flüssigkeitsreibkupplung wirkungsvoll mit Kühlrippen ausgestattet werden. Gegen eine zu große Lüftemabe spricht hingegen eine möglichst gleichmäßige Durchströmung des Kühlemetzes eines Kraftfahrzeuges mit Kühlluft, die bei einem groß ausgeführten Nabendurchmesser in dem hierin liegenden Bereich nicht ermöglicht würde.
Aus diesem Grund wird gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Verschraubungsbereich der Lüftemabe auf einen relativ großen Durchmesser gelegt, wobei im Verbindungsbereich die Kunststoffummantelung zumindest für die Befestigungsschrauben und deren Durchgangsöffnungen ausgespart wird. Neben dem verbesserten Wärmetransport führt der größere Durchmesser der Verschraubung zu einer Reduzierung der mechanischen Spannungen, aufgrund des größeren Hebelarmes der Krafteinleitung am Befestigungsbereich des Lüfters.
Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibkupplung im Querschnitt, bei der insbesondere eine von der Frontseite zugängliche Zentralverschraubung 34 vorgesehen ist.
Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibkupplung in Kombination mit einer Wasserpumpe bzw. Teilen hiervon. In dieser Ausführungsform ist die zentral verschraubte Kupplung auf eine Wasserpumpe in der Art montiert, dass die Welle 15 sowohl für die Wasserpumpe als auch für die Flüssigkeitsreibkupplung drehfest mittels der Zentralbefestigung 34 verbunden sind.
Es sei jedoch angemerkt, dass es auch im Sinn der vorliegenden Erfindung liegt, eine andere Verbindungsart für die Welle der Wasserpumpe und der Fliehkraftkupplung zu verwenden, wie dies beispielsweise mittels einer einstückigen Welle oder einem zwischengeschalteten Getriebe.
Der Antrieb gemäß dieser altemativen Ausführungsform erfolgt über Riemenscheibe 30, die drehfest mit der Welle 15 verbunden ist. Der Aktuator 11 für die Betätigung des Kipphebels 10 befindet sich gemäß diesem Ausführungsbeispiels nicht über einem Kugellager der rotierenden Welle, sondern ist auf dem Gehäuse der Wasserpumpe 32 befestigt. Der Magnetfluss wird über die stählerne Nabe der Riemenscheibe 30 zum Magnetanker 37 geleitet und bewirkt die Positionsveränderung des Kipphebels 10 bei Bestromung des Aktuators 11 über die Steuerungsleitungen 36. Der magnetische Rückfluß erfolgt über die in die Riemenscheibe eingefügte stähleme Hülse 31, wobei gemäß eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels die Riemenscheibe in diesem Fall aus einem nicht ferromagnetischen, d. h. nicht magnetisch leitenden Werkstoff, wie beispielsweise Aluminium oder Legierungen hieron und/oder dergleichen hergestellt wird.
Ein weiterer Vorteil dieser alternativen Ausführungsform ist, dass die Zahl der notwendigen Lager zum Betreiben der Wasserpumpe bzw. der Flüssigkeitsreibkupplung reduziert werden kann, so dass, wie in Fig. 4 dargestellt, lediglich zwei Lager 9 zur Befestigung der Bauteile ausreichen.
Wie auch in den anderen Fig. Bereits dargestellt, sind in Fig. 4 die Lüfterschaufeln 5, die Kühllamellen 35, die Befestigungsschraube 8 und der Metallring 6 zu erkennen.
Die Fig. 5 und 6 zeigen weitere alternative Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibkupplung, bei welcher im Vergleich zu den zuvor dargestellten Flüssigkeitsreibkupplungen der Aktuator auf der Frontseite der Kupplung angebracht ist.
In Fig. 5 ist in einer Querschnittdarstellung das äußere Gehäuse des Aktuators 11 und die Steuerungsleitungen 36 zu erkennen. Über die Aussparungen im Rotationszentrum der Kühllamellen 35 ist der Aktuator in Wirkverbindung mit dem Kipphebel 10 der Flüssigkeitisreibkupplung.
Das Gehäuse 14 schließt die Flüssigkeitsreibkupplung zur Front hin wenigstens flüssigkeitsdicht ab, wobei gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Antriebskörper auf beiden Seitenflächen einen profilierten Abschnitt als Kupplungsbereich aufweist, der in entsprechend gestaltete Profile des Abtriebskörpers 27 eingreift. Es ist der Strömungspfad 13 und der Vorratsraum 12 für das Viskosefluid zu erkennen. Die Abtriebsscheibe 27 ist ferner über das Lager 9 auf der Welle 15 abgestützt.
Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt der Flüssigkeitsreibkupplung aus Fig. 5, in der eine perspektivisch geschnittene Darstellung des Antriebskörpers inklusive des Aktuators 11 und seinen Anschlusseinrichtungen 36 dargestellt ist. Zu erkennen sind die profilierten Bereiche des Antriebskörpers 28, wobei ferner der Ventilhebel 24 zum Öffnen bzw. zum Schließen der Strömungspfade und dessen Anordnung in Bezug auf den Aktuator dargestellt ist.

Claims (20)

  1. Flüssigkeitsreibkupplung für einen Kraftfahrzeuglüfter, mit einer drehbar gelagerten Welle 15, einem auf der Welle drehfest gelagerten Antriebskörper 2, einem auf der Welle drehbar gelagerten Abtriebskörper 3 und einem zwischen dem Antriebs- und Abtriebskörper angeordneten, ein viskoses Fluid aufnehmenden Kupplungsbereich,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein Lüfter, insbesondere die Lüfterschaufeln 5 mittels eines Befestigungselements mit dem äußeren Bereich des Abtriebkörpers 3 verbunden werden, wobei das Befestigungselement wenigstens teilweise aus Kunststoff besteht oder kunststoffummantelt ist.
  2. Flüssigkeitsreibkupplung insbesondere gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Befestigungselement wenigstens ein Ringsegment und/oder ein strukturierter Ring und/oder ein Ring mit vorgegebenen Aussparungen ist.
  3. Flüssigkeitsreibkupplung insbesondere gemäß wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens ein erster und wenigstens ein zweiter Strömungspfad vorvorgesehen sind, welche einen Fluidvorratsraum 12 mit dem Kupplungsbereich verbinden und die Strömungspfade wenigstens eine steuerbare Einrichtung 10 vorgesehen ist, mit welcher die Strömungspfade geöffnet und geschlossen werden.
  4. Flüssigkeitsreibkupplung insbesondere gemäß wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens ein Strömungspfad sich in radialer Richtung soweit innerhalb des Antriebkörpers erstreckt, dass der Strömungspfad oberhalb des Fluidniveaus im Fluidvorratsraum 12 mündet.
  5. Flüssigkeitsreibkupplung insbesondere gemäß wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Nabe des Lüfters durch den wenigstens teilweise kunststoffummantelten Befestigungsring 6 gebildet wird.
  6. Flüssigkeitsreibkupplung insbesondere gemäß wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Befestigungsring Öffnungen aufweist, welche auf einem vorgegebenen Radius bezüglich der Rotationsachse angeordnet sind.
  7. Flüssigkeitsreibkupplung insbesondere gemäß wenigstens Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
    in den Öffnungen und in einem vorgegebenen Bereich um die Öffnung herum keine Kunststoffummantelung 7 vorgesehen ist.
  8. Flüssigkeitsreibkupplung insbesondere gemäß wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Flüssigkeitsreibkupplung eine von der Frontseite zugängliche Zentralverbindung 34 aufweist.
  9. Flüssigkeitsreibkupplung insbesondere gemäß wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Befestigungsring 6 mit dem Abtriebskörper 3 durch eine Verbindungsart verbunden ist, welche aus einer Gruppe von Verbindungsarten ausgewählt ist, welche kraft-, form- und/oder stoffschlüssig Verbindungen, wie beispielsweise Schraubverbindungen, Nietverbindungen, Klebverbindungen, Löt-, Schweißverbindungen, Kombinationen hieraus und dergleichen aufweist.
  10. Flüssigkeitsreibkupplung insbesondere gemäß wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    auf der zur Front zugewandten Seite des Abtriebskörpers Lamellen, insbesondere Kühllamellen 35 angeordnet sind.
  11. Flüssigkeitsreibkupplung insbesondere gemäß wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kupplung in axialer Verlängerung einer Antriebseinrichtung, insbesondere einer Wasserpumpe eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist.
  12. Flüssigkeitsreibkupplung insbesondere gemäß wenigstens Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass
    die drehbewegliche Abstützung der Kupplung mittels eines abtriebseitigen Lagers 9 der Flüssigkeftsreibkupplung und eines Lagers der Antriebseinrichtung erfolgt.
  13. Flüssigkeitsreibkupplung insbesondere gemäß wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    die steuerbare Einrichtung 10 für die Strömungspfade insbesondere wenigstens ein steuerbarer Kipphebel ist, welcher bevorzugt mittels eines elektromagnetischen Aktuators 11 in seiner Stellposition verändert wird.
  14. Flüssigkeitsreibkupplung insbesondere gemäß wenigstens Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass
    der elektromagnetische Aktuator 11 Magnetspulen aufweist, welche im Bereich der Lager der rotierenden Achse und/oder direkt im Bereich des Gehäuses der Antriebseinrichtung angeordnet sind.
  15. , Flüssigkeitsreibkupplung insbesondere gemäß wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Magnetfluss des elektromagnetischen Aktuators wenigstens über eine ferromagnetische Nabe und/oder Achse der Kupplung erfolgt.
  16. Flüssigkeitsreibkupplung insbesondere gemäß wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    der magnetische Fluss über ein ferromagnetisches Bauteil, welches bevorzugt eine, in einer nicht ferromagnetisch ausgeführte Riemenscheibe eingefügte-Hülse 31 aus ferromagnetischem Material ist.
  17. Flüssigkeitsreibkupplung insbesondere gemäß wenigstens Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass
    der elektromagnetische Aktuator 11 auf der Frontseite der Kupplung angeordnet ist.
  18. Flüssigkeitsreibkupplung insbesondere gemäß wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Kupplungsbereich zur Übertragung eines Drehmoments im Wesentlichen durch ineinandergreifende, konzentrische Profilstrukturen 4 an wenigstens je einer Seite des Abtrieb- 2 und Antriebkörpers 3 gebildet wird.
  19. Vorrichtung zum Betreiben eines Lüftungssystems für ein Kraftfahrzeug, welches wenigstens einen Lüfter, ein Antriebsaggregat, ein Verbindungselement und wenigstens eine Flüssigkeitsreibkupplung gemäß wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche aufweist.
  20. Verwendung einer Flüssigkeitsreibkupptung gemäß wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche zum Betreiben eines Lüftungssystems für ein Kraftfahrzeug.
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