DE102005062666A1 - Drive for fan in motor vehicle has two drive trains in parallel and fan able to be driven via switching clutch or regulating clutch - Google Patents

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Abstract

The drive is for a fan (2) in a motor vehicle. The power comes from the engine via two drive trains. Each has a regulating clutch and a switching clutch. The two drive trains (14, 15) are in parallel and the fan can be driven either via the switching clutch (12) or via the regulating clutch (8). The two drive trains have different transmission ratios.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antreiben einer Strömungsmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und 15.The The invention relates to a device for driving a turbomachine according to the preamble of claim 1 and 15.

Eine derartige Antriebsvorrichtung für einen Lüfter eines Kraftfahrzeuges wurde durch die DE 103 24 314 A1 der Anmelderin bekannt. Der bekannte Lüfterantrieb sieht zwei Antriebsstränge vor, die wahlweise – je nach Drehzahlanforderung des Lüfters bzw. Kühlbedarf für einen Kühlmittelkühler – nutzbar sind. Bei Wahl des ersten Antriebsstranges treibt die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors den Lüfter direkt über eine temperaturgeregelte Flüssigkeitsreibungskupplung (Regelkupplung) an. Bei einem höheren Kühlbedarf wird der zweite Antriebsstrang über eine Schaltkupplung zugeschaltet und treibt jetzt – anstelle der Kurbelwelle, welche durch einen Freilauf überholt wird – die Eingangswelle oder das Gehäuse der Flüssigkeitsreibungskupplung an, und zwar mit einer höheren Drehzahl (so genannter Hochtrieb). Beide Antriebsstränge sind dabei hintereinander geschaltet, da sowohl die Schaltkupplung als auch die Flüssigkeitsreibungskupplung im Antriebsstrang des Hochtriebes liegen. Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass die Flüssigkeitsreibungskupplung insbesondere beim Hochtrieb mit einer hohen Eingangsdrehzahl bei einem hohen Lastmoment des Lüfters betrieben wird, so dass sich eine relativ hohe Schlupf- bzw. Verlustleistung ergibt. Bei größeren Lüftern, insbesondere im NKW-Bereich ergeben sich bei einem derartigen Antrieb Probleme hinsichtlich der Wärmeabfuhr der Kupplung.Such a drive device for a fan of a motor vehicle was by the DE 103 24 314 A1 the applicant known. The well-known fan drive provides two drive trains, which are optionally - depending on the speed requirement of the fan or cooling demand for a coolant radiator - available. When the first drive train is selected, the crankshaft of the internal combustion engine drives the fan directly via a temperature-controlled fluid friction clutch (control clutch). At a higher cooling demand of the second drive train is switched on via a clutch and now drives - instead of the crankshaft, which is overhauled by a freewheel - the input shaft or the housing of the fluid friction clutch, and at a higher speed (so-called high-drive). Both drive trains are connected in series, since both the clutch and the fluid friction clutch in the drive train of the high-drive are. A disadvantage of this solution is that the fluid friction clutch is operated in particular at high input with a high input speed at a high load torque of the fan, so that there is a relatively high slip or power loss. With larger fans, especially in the commercial vehicle sector arise in such a drive problems in terms of heat dissipation of the clutch.

Eine andere Lösung für einen Lüfterantrieb mit Hochtrieb wurde durch die DE 44 01 979 A1 der Anmelderin bekannt, wobei bedarfsweise ein Elektromotor mit höherer Drehzahl zugeschaltet wird, welcher die Eingangsdrehzahl für die Kupplung zum Antrieb des Lüfters erhöht. Auch hier liegt die Flüssigkeitsreibungskupplung beim Hochtrieb im Antriebsstrang des Lüfters und ist daher ebenfalls thermisch stark belastet.Another solution for a fan drive with high drive was through the DE 44 01 979 A1 the applicant known, wherein, if necessary, an electric motor is switched on at a higher speed, which increases the input speed for the clutch to drive the fan. Again, the fluid friction clutch is the high-drive in the drive train of the fan and is therefore also thermally heavily loaded.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Vorrichtung zum Antrieb einer Strömungsmaschine der eingangs genannten Art die thermische Belastung der Regelkupplung zu reduzieren und somit auch den Wirkungsgrad der Antriebsvorrichtung zu erhöhen.It Object of the present invention, in a device for Drive a turbomachine of the type mentioned the thermal load of the control clutch to reduce and thus the efficiency of the drive device to increase.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich zunächst aus den Merkmalen des Patentanspruches 1. Erfindungsgemäß sind zwei parallel geschaltete Antriebsstränge vorgesehen, wobei ein Antriebsstrang eine Schaltkupplung und der andere Antriebsstrang eine Regelkupplung enthält. Die Strömungsmaschine, insbesondere ein Lüfter eines Kraftfahrzeuges wird dabei entweder über die Schaltkupplung, d. h. schlupffrei oder über die Regelkupplung (mit Schlupf) angetrieben. Mit der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung wird der Vorteil erreicht, dass der Lüfter bei hohen Lüfterdrehzahlen über den Antriebsstrang mit Schaltkupplung, d. h. schlupffrei und ohne Entstehung von Verlustwärme angetrieben werden kann, während bei geringeren Lüfterdrehzahlen, also einem geringerem Kühlbedarf der zweite Antriebsstrang mit Regelkupplung gewählt wird. Damit erniedrigt sich auch – gegenüber dem Stand der Technik – die Eingangsdrehzahl der Regelkupplung und deren Lastmoment, welches mit der zweiten Potenz der Drehzahl abnimmt, so dass eine wesentlich geringere Verlustleistung infolge Schlupfes an der Regelkupplung anfällt. Der erfindungsgemäße Antrieb ist für alle Arten von Strömungsmaschinen, die den bekannten Strömungsgesetzen unterliegen, anwendbar, d. h. für mit Schaufeln bestückte Rotoren, die von einem Fluid, gasförmig oder flüssig, kontinuierlich überströmt werden, wobei die Schau feln Arbeit an das Fluid abgeben und an der Rotorwelle Energie zugeführt wird.The solution this task arises first from the features of claim 1. According to the invention are two parallel drive trains provided, wherein a drive train is a clutch and the other drive train contains a control clutch. The turbomachine, in particular a fan a motor vehicle is thereby either via the clutch, d. H. slip-free or over the control clutch (with slip) driven. With the drive device according to the invention the advantage is achieved that the fan at high fan speeds on the Powertrain with clutch, d. H. slip-free and without emergence from waste heat can be driven while at lower fan speeds, So a lower cooling requirement the second drive train with control clutch is selected. Thus humiliated yourself too - compared to the State of the art - the Input speed of the control clutch and its load torque, which decreases with the second power of the speed, making a significant lower power loss due to slip on the control clutch accrues. The drive according to the invention is for all Types of turbomachines, the known flow laws subject, applicable, d. H. For equipped with shovels Rotors which are continuously overflowed by a fluid, gaseous or liquid, the blades give off work on the fluid and on the rotor shaft Energy supplied becomes.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Der die Schaltkupplung enthaltende erste Antriebsstrang weist vorteilhaft die schnellere Übersetzung auf, d. h. i1 > i2, vorzugsweise i1 = 1,3; i2 = 0,9 auf. Der die Regelkupplung enthaltende zweite Antriebsstrang weist somit die langsamere Übersetzung auf. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ergibt sich für die Regelkupplung gegenüber dem Stand der Technik eine Reduzierung der Schlupfleistung und damit der Verlustwärme von ca. 50 %. Während Regelkupplungen nach dem Stand der Technik – wie oben ausgeführt – beim Hochtrieb mit hohen Eingangsdrehzahlen und hohen Abtriebsdrehzahlen, d. h. hohen Lastmomenten betrieben werden, trifft dies für die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung nicht zu.Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims. The first drive train containing the clutch advantageously has the faster gear ratio, ie i 1 > i 2 , preferably i 1 = 1.3; i 2 = 0.9. The second drive train containing the control clutch thus has the slower ratio. In this preferred embodiment results for the control clutch over the prior art, a reduction of the slip performance and thus the heat loss of about 50%. While control clutches according to the prior art - as stated above - in high-drive with high input speeds and high output speeds, ie high load torques are operated, this is not true for the drive device according to the invention.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Übersetzungen im ersten und zweiten Antriebsstrang auch getauscht werden, so dass der Antriebsstrang mit der Regelkupplung die schnellere Übersetzung und der Antriebsstrang mit der Schaltkupplung die langsamere Übersetzung aufweisen. Die Vorteile dieser Übersetzungskombination bestehen u. a. darin, dass eine Begrenzung der maximalen Lüfterdrehzahlen (Überdrehzahlen) möglich ist.To In a further advantageous embodiment of the invention, the translations in the first and second powertrain also be swapped, so that the powertrain with the control clutch the faster translation and the powertrain with the clutch the slower translation exhibit. The advantages of this translation combination exist u. a. in that a limitation of the maximum fan speeds (Overspeed) possible is.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein Antriebsstrang als zweiachsiger, form- oder kraftschlüssiger Trieb ausgebildet. Kraftschlüssige Triebe können Riementriebe, insbesondere Keilriementriebe, formschlüssige Triebe können Zahnriementriebe, Kettentriebe, Zahnradgetriebe oder dergleichen sein.In Another advantageous embodiment of the invention is at least a drive train as a biaxial, positive or non-positive drive educated. Frictional Shoots can Belt drives, in particular V-belt drives, form-locking drives can Timing belt drives, chain drives, gear transmission or the like be.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung fällt die erste Achse des zweiachsigen Triebes mit der Achse der Kurbelwelle zusammen, während die zweite Achse durch eine zur Kurbelwelle parallele Achse mit Befestigung vorzugsweise am Motorblock gebildet wird.In a further advantageous embodiment of Invention, the first axis of the biaxial drive coincides with the axis of the crankshaft, while the second axis is preferably formed by an axis parallel to the crankshaft with attachment to the engine block.

Nach einer bevorzugten Anordnung ist die Regelkupplung auf der Achse der Kurbelwelle und die Schaltkupplung auf der parallelen Achse angeordnet.To a preferred arrangement is the control coupling on the axis the crankshaft and the clutch on the parallel axis arranged.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann auch diese Anordnung von Regel- und Schaltkupplung dahingehend getauscht werden, dass die Regelkupplung auf der zweiten achsparallelen Achse angeordnet und die Schaltkupplung auf der Kurbelwellenachse angeordnet ist.To a further advantageous embodiment of the invention can also this arrangement of control and clutch are exchanged to that the control clutch is arranged on the second axis parallel to the axis and the clutch is disposed on the crankshaft axis.

Vorzugsweise ist die Regelkupplung als drehmomentgeregelte Flüssigkeitsreibungskupplung ausgebildet. Die Schaltkupplung kann als Magnetkupplung (Elektromagnetkupplung) mit Magnetspule und Ankerscheibe ausgebildet sein.Preferably the control clutch is designed as a torque-controlled fluid friction clutch. The clutch can be used as magnetic clutch (electromagnetic clutch) be formed with magnetic coil and armature disc.

Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch die Merkmale des Patentanspruches 15 gelöst. Danach ist vorgesehen, dass der erste Antriebsstrang als Durchtrieb mit Schaltkupplung, d. h. koaxial und mit einer Übersetzung von i1 = 1 ausgebildet ist, während der zweite Antriebsstrang zwei hintereinander geschaltete form- oder kraftschlüssige Triebe mit der Regelkupplung enthält, wobei das Übersetzungsverhältnis i2 > 1 ist. Vorteilhaft bei dieser nebengeordneten Lösung ist, dass die Regelkupplung im Abluftstrom des Lüfters liegt und somit gut gekühlt wird.The object of the invention is also achieved by the features of claim 15. Thereafter, it is provided that the first drive train is formed as a through drive with clutch, ie coaxially and with a ratio of i 1 = 1, while the second drive train contains two successive positive or non-positive drives with the control clutch, the gear ratio i 2 > 1 is. An advantage of this sibling solution is that the control clutch is located in the exhaust air flow of the fan and thus is well cooled.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigenembodiments The invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail below. Show it

1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lüfterantriebes, 1 A first embodiment of a fan drive according to the invention,

2 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lüfterantriebes, 2 a second embodiment of the fan drive according to the invention,

3 ein Drehzahldiagramm für die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lüfterantriebes mit einer Übersetzung ins Schnelle für die Schaltkupplung und 3 a speed diagram for the first embodiment of the fan drive according to the invention with a speed-up for the clutch and

4 ein Drehzahldiagramm des erfindungsgemäßen Lüfterantriebes mit einer Übersetzung ins Schnelle für die Regelkupplung (getauschte Übersetzungen). 4 a speed diagram of the fan drive according to the invention with a translation into fast for the control clutch (exchanged translations).

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Lüfterantrieb 1 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges. Eine als Axiallüfter 2 ausgebildete Strömungsmaschine weist eine Axialbeschaufelung 3 und eine Lüfterantriebswelle 4 auf. Der Lüfter 2 fördert Kühlluft durch einen nicht dargestellten Kühlmittelkühler für einen Verbrennungsmotor, von dem lediglich eine Motorstirnwand 5 mit einer nach außen ragenden Kurbelwelle 6 und deren Achse 6a dargestellt sind. Die als Flanschwelle 6 verlängerte Kurbelwelle trägt einerseits eine erste Riemenscheibe 7 und andererseits eine auf einem Zapfen 6b drehbar gelagerte Regelkupplung 8, welche als drehmomentgeregelte Flüssigkeitsreibungskupplung ausgebildet ist. Die erste Riemenscheibe 7 ist über einen ersten Riementrieb 9 mit einer zweiten Riemenscheibe 10 verbunden, welche über einen an der Motorblockstimwand 5 befestigten Lagerzapfen 11 drehbar gelagert ist. Die Lüfterwelle 4 ist teilweise als Hohlwelle 4a ausgebildet, welche auf dem Lagerzapfen 11 drehbar gelagert ist, und weist stirnseitig eine Ankerscheibe 4b auf, welche Teil einer Schaltkupplung 12 ist. Weiterer Teil der Schaltkupplung 12 ist eine innerhalb der zweiten Riemenscheibe 10 angeordnete Magnetspule 13, welche bei Bestromung die Ankerplatte 4b anzieht und reibschlüssig mit der zweiten Riemenscheibe 10 verbindet. Damit verfügt der Lüfterantrieb 1 über einen ersten Antriebsstrang 14 von der Kurbelwelle 6 bis zur Lüfterwelle 4. Parallel zu dem ersten Antriebsstrang 14 ist ein zweiter Antriebsstrang 15 vorgesehen, welcher aus der Regelkupplung 8, einer mit dieser verbundenen dritten Riemenscheibe 16, einem zweiten Riementrieb 17, einer vierten Riemenscheibe 18 sowie einem Freilauf 19 besteht. Die vierte Riemenscheibe 18 ist über den Freilauf 19 mit der Lüfterwelle 4 verbunden. 1 shows a fan drive according to the invention 1 a motor vehicle, not shown. One as axial fan 2 Trained turbomachine has an axial blading 3 and a fan drive shaft 4 on. The fan 2 promotes cooling air through a coolant radiator, not shown, for an internal combustion engine, of which only a motor end wall 5 with an outwardly projecting crankshaft 6 and their axis 6a are shown. The as a flange threshold 6 extended crankshaft carries on the one hand a first pulley 7 and on the other hand one on a pin 6b rotatably mounted control clutch 8th , which is designed as a torque-controlled fluid friction clutch. The first pulley 7 is about a first belt drive 9 with a second pulley 10 connected, which has a on the engine block wall 5 attached bearing journals 11 is rotatably mounted. The fan shaft 4 is partly as a hollow shaft 4a formed, which on the journal 11 is rotatably mounted, and has an armature disc on the front side 4b on which part of a clutch 12 is. Another part of the clutch 12 is one inside the second pulley 10 arranged magnetic coil 13 which, when energized, the anchor plate 4b attracts and frictionally engages the second pulley 10 combines. Thus, the fan drive 1 via a first drive train 14 from the crankshaft 6 up to the fan shaft 4 , Parallel to the first drive train 14 is a second powertrain 15 provided, which from the control clutch 8th , a third pulley connected thereto 16 , a second belt drive 17 , a fourth pulley 18 as well as a freewheel 19 consists. The fourth pulley 18 is over the freewheel 19 with the fan shaft 4 connected.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Übersetzung des ersten Riementriebes 9 mit i1 = 1,3 gewählt, d. h. es liegt eine Übersetzung von der Kurbelwelle 6 zum Lüfter 4 ins Schnelle vor. Für den zweiten Riementrieb 17 ist ein Übersetzungsverhältnis i2 = 0,9, also eine Übersetzung ins Langsame gewählt. Die Funktion des Lüfterantriebes 1 mit den gewählten Übersetzungsverhältnissen – die auch im Drehzahldiagramm gemäß 3 dargestellt ist – ist Folgende: Bei einem hohen Kühlbedarf und Kurbelwellendrehzahlen bis etwa 2000 U/min wird die Übersetzung ins Schnelle gewählt, d. h. die Schaltkupplung 12 wird durch Bestromung der Magnetspule 13 eingerückt, so dass die zweite Riemenscheibe 10 kraftschlüssig mit der Ankerplatte 4b und damit mit der Lüfterwelle 4 verbunden ist. Die Kurbelwellendrehzahl wird dann schlupffrei mit dem Übersetzungsverhältnis i1 = 1,3 ins Schnelle übersetzt. Bei geringerem Kühlluftbedarf und/oder bei einer Kurbelwellendrehzahl über 2000 U/min wird der zweite Antriebsstrang gewählt, d. h. die Schaltkupplung 12 ist ausgerückt, die Magnetspule 13 ist stromlos. Die Kurbelwelle 6 treibt dann über die Regelkupplung 8 und den zweiten Riementrieb 17 den Lüfter 2 mit einer Übersetzung von i2 = 0,9, d. h. ins Langsame an. Über die Flüssigkeitsreibungskupplung 8 kann deren Drehzahl stufenlos zwischen der minimalen und der maximalen Drehzahl der Regelkupplung variiert werden. Aufgrund der Anordnung der Regelkupplung 8 auf der Achse 6a der Kurbelwelle und der achsparallelen Versetzung der Lüfterwelle 4 wird die Regelkupplung 8 nicht mit dem vollen Lastmoment des Lüfters 2 beaufschlagt; darüber hinaus sind die Lüfterabtriebsdrehzahlen infolge der Übersetzung ins Langsame niedriger. Da das Lastmoment bei Strömungsmaschinen entsprechend den Strömungsgesetzen mit der zweiten Potenz der Drehzahl steigt bzw. fällt, ergibt sich eine überproportionale Reduzierung der Schlupfleistung und damit der Wärmeentwicklung in der Flüssigkeitsreibungskupplung 8. Bei den gewählten Übersetzungsverhältnissen beträgt die Verringerung der Wärmeverluste etwa 50 %. Durch die reduzierte Schlupfleistung ergibt sich für die Regelkupplung 8 ein höherer Wirkungsgrad, d. h. eine geringere Leistungsaufnahme an der Kurbelwelle 6. Der Wirkungsgrad des gesamten Lüfterantriebes 1 wird damit erhöht, zumal wie oben erwähnt, der Antrieb über den ersten Antriebsstrang mit Schaltkupplung schlupffrei, d. h. nur mit minimalen Verlusten, bedingt durch den Riementrieb 9 arbeitet.In a preferred embodiment, the translation of the first belt drive is 9 with i 1 = 1.3 selected, ie there is a translation of the crankshaft 6 to the fan 4 fast forward. For the second belt drive 17 is a gear ratio i 2 = 0.9, that is, a translation chosen to slow. The function of the fan drive 1 with the selected gear ratios - which also in the speed diagram according to 3 is shown - is the following: With a high cooling demand and crankshaft speeds up to about 2000 rev / min, the ratio is chosen quickly, ie the clutch 12 is by energizing the solenoid 13 engaged, leaving the second pulley 10 non-positively with the anchor plate 4b and thus with the fan shaft 4 connected is. The crankshaft speed is then translated without slip with the gear ratio i 1 = 1.3 into the fast. At a lower cooling air requirement and / or at a crankshaft speed above 2000 U / min, the second drive train is selected, ie the clutch 12 is disengaged, the solenoid 13 is de-energized. The crankshaft 6 then drives over the control clutch 8th and the second belt drive 17 the fan 2 with a translation of i 2 = 0.9, ie slow. About the fluid friction clutch 8th whose speed can be infinitely varied between the minimum and the maximum speed of the control clutch can be varied. Due to the arrangement of the control coupling 8th on the axis 6a the crankshaft and the axis-parallel displacement of the fan shaft 4 becomes the control clutch 8th not with the full load torque of the fan 2 applied; moreover, the fan output speeds are lower due to the slow gear ratio. Since the load torque in turbomachines increases or decreases in accordance with the flow laws with the second power of the speed, there is a disproportionate reduction of the slip power and thus the heat development in the fluid friction clutch 8th , At the selected ratios, the reduction in heat loss is about 50%. Due to the reduced slip performance results for the control clutch 8th a higher efficiency, ie a lower power consumption at the crankshaft 6 , The efficiency of the entire fan drive 1 is thus increased, especially as mentioned above, the drive over the first drive train with clutch slipless, ie only with minimal losses, due to the belt drive 9 is working.

2 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Lüfterantrieb 20, bei welchem für gleiche Teile gleiche Bezugsziffern wie in 1 verwendet werden. Der Lüfter 2 ist mit seiner Lüfterwelle 4 koaxial zur Kurbelwelle 6 bzw. deren Achse 6a angeordnet und über die Hohlwelle 4a auf dem Zapfen 6b der Flanschwelle 6 gelagert. Eine Schaltkupplung 21 ist im Bereich einer ersten Riemenscheibe 22 angeordnet, die mit der Flanschwelle 6 verbunden ist, und weist eine ortsfeste Magnetspule 24 sowie eine Anker scheibe 25 auf, welche über einen Freilauf 26 gegenüber der Hohlwelle 4a abgestützt ist. Die koaxial angeordneten Komponenten 21, 25, 26 und 4a bilden den ersten Antriebsstrang 27, welcher einen Durchtrieb von der Kurbelwelle 6 auf die Lüfterwelle 4a darstellt und somit ein Übersetzungsverhältnis von i1 = 1 aufweist. Der zweite Antriebsstrang 28 verläuft von der ersten Riemenscheibe 22 auf der ersten Achse 6a über eine zweite Achse 29a eines Lagerzapfers 29 zurück auf die Lüfterwelle 4. In dem Antriebsstrang 28 sind ein erster Riementrieb 30 auf eine zweite Riemenscheibe 31 sowie ein zweiter Riementrieb 32 von einer dritten Riemenscheibe 33 auf eine vierte Riemenscheibe 34 sowie ein Freilauf 35 vorgesehen. Die zweite Riemenscheibe 31 ist über eine Flanschwelle 36 und eine Eingangswelle 36a mit der Regelkupplung 8 verbunden, welche auf ihrem Gehäuse die dritte Riemenscheibe 33 trägt. Damit sind im zweiten Abtriebsstrang 28 zwei Riementriebe 30, 32 hintereinander geschaltet, deren Gesamtübersetzung iges = i1 × i2 = 0,9 ist. Somit ergäbe der zweite Antriebsstrang 28 eine Übersetzung ins Langsame, wobei die Abtriebsdrehzahl aufgrund der Flüssigkeitsreibungskupplung 8 stufenlos regelbar ist. Der erste Antriebsstrang 27, der als Durchtrieb schlupf- und damit verlustfrei arbeitet, gilt dann als Übersetzung ins „Schnelle". Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Gesamtübersetzung im zweiten Antriebsstrang 28 insgesamt größer 1 gewählt, um einen Hochtrieb der Lüfterdrehzahl gegenüber der Kurbelwellendrehzahl zu erreichen. Die Gesamtübersetzung des zweiten Antriebsstranges 28 ist das Produkt der Übersetzung des ersten und zweiten Riementriebes 30, 32. Bei dieser Anordnung gewährleistet der Freilauf 26, dass der zweite Antriebsstrang 28 mit der Regelkupplung 8 den starren Durchtrieb des ersten Antriebsstranges 27 überholen kann. Der Freilauf 35 ermöglicht das Überholen des ersten Antriebsstranges 27 für den Fall, dass die Drehzahl des zweiten Antriebsstranges 28 über die Regelkupplung 8 höher ist. 2 shows a second embodiment of the invention, a fan drive 20 in which the same reference numerals as in FIG 1 be used. The fan 2 is with its fan shaft 4 coaxial to the crankshaft 6 or their axis 6a arranged and over the hollow shaft 4a on the cone 6b the flange threshold 6 stored. A clutch 21 is in the range of a first pulley 22 arranged with the flange shaft 6 is connected, and has a stationary solenoid 24 and an anchor disc 25 on which one over a freewheel 26 opposite the hollow shaft 4a is supported. The coaxially arranged components 21 . 25 . 26 and 4a make up the first powertrain 27 , which has a drive-through from the crankshaft 6 on the fan shaft 4a represents and thus has a transmission ratio of i 1 = 1. The second drive train 28 runs from the first pulley 22 on the first axis 6a over a second axis 29a a camp tap 29 back to the fan shaft 4 , In the drive train 28 are a first belt drive 30 on a second pulley 31 and a second belt drive 32 from a third pulley 33 on a fourth pulley 34 as well as a freewheel 35 intended. The second pulley 31 is over a flange threshold 36 and an input shaft 36a with the control clutch 8th connected, which on its housing the third pulley 33 wearing. So that's in the second output line 28 two belt drives 30 . 32 connected in series whose total ratio i ges = i 1 × i 2 = 0.9. Thus, the second drive train would result 28 a translation into slow, the output speed due to the fluid friction clutch 8th is infinitely variable. The first powertrain 27 , which operates slip-through as through-drive and thus loss-free, then counts as a translation into "fast." According to a preferred embodiment, the overall ratio is in the second drive train 28 chosen to be greater than 1 in order to achieve an increase in the fan speed with respect to the crankshaft speed. The total ratio of the second drive train 28 is the product of the translation of the first and second belt drive 30 . 32 , With this arrangement, the freewheel ensures 26 that the second drivetrain 28 with the control clutch 8th the rigid drive of the first drive train 27 can overtake. The freewheel 35 allows the overtaking of the first drive train 27 in the event that the speed of the second drive train 28 via the control clutch 8th is higher.

Die unterschiedlichen Achspositionen von Regelkupplung 8 und Lüfter 4 bei beiden Lüfterantrieben sind günstig für die Abfuhr der schlupfbedingten Wärme der Regelkupplung 8. Wenn die Regelkupplung 8 von den Lüfterschaufeln 3 überstrichen wird, befindet sich das für die Wärmeabfuhr verantwortliche Kupplungsgehäuse im Abstrom des Luftstromes, was eine besonders große Kühlung zur Folge hat. Da die Schaltkupplungen 12 und 21 nahezu schlupffrei ein- und auskuppeln, ist die Wärmeableitung hierbei kein Kriterium.The different axis positions of control coupling 8th and fans 4 in both fan drives are favorable for the removal of the slip-induced heat of the control clutch 8th , When the control clutch 8th from the fan blades 3 is swept, is responsible for the heat dissipation clutch housing in the outflow of the air flow, which has a particularly large cooling result. Because the clutches 12 and 21 Coupling and disengaging almost without slippage, heat dissipation is not a criterion here.

3 zeigt – wie bereits erwähnt – ein Drehzahldiagramm für das Ausführungsbeispiel gemäß 1, wobei die Drehzahl des Lüfters 2 aufgetragen ist über der Drehzahl der Kurbelwelle 6. Läuft der Antrieb des Lüfters 2 über den ersten Antriebsstrang 14, bei eingerückter Schaltkupplung 12, so liegen die Lüfterdrehzahlen in Abhängigkeit von der jeweiligen Kurbelwellendrehzahl auf einer Geraden g1. Die Übersetzung i1 = 1,3 bedeutet Hochtrieb der Lüfterdrehzahl. Zum Vergleich ist eine Gerade g2 mit Übersetzung i=1 eingezeichnet. Der Antrieb über den ersten Antriebsstrang 14 erfolgt schlupffrei. Wird der zweite Abtriebsstrang 15 gewählt, so wird die Übersetzung i2 = 0,9 wirksam, welche durch eine Gerade g3 dargestellt ist – die Lüfterdrehzahlen liegen jedoch auf einer unterhalb g3 liegenden Kurve g'3, welche sich aufgrund des Schlupfes der Regelkupplung 8 ergibt (die Abtriebsdrehzahl der Regelkupplung 8, vorzugsweise eine Flüssigkeitsreibungskupplung, ist immer niedriger als die jeweilige Antriebsdrehzahl). Der Regelbereich der Regelkupplung 8 liegt unterhalb der Kurve g'3 und ist als schraffiertes Feld I dargestellt, aus welchem ein Feld II für einen thermisch unzulässigen Bereich der Regelkupplung ausgespart ist. Der Bereich II ist durch eine hohe Wärmeentwicklung aufgrund einer hohen Differenzdrehzahl (Schlupf) und einer starken Belastung (Lastmoment) des Lüfters gekennzeichnet, wobei das Lastmoment – wie eingangs erwähnt – mit der zweiten Potenz über der Drehzahl ansteigt. 3 shows - as already mentioned - a speed diagram for the embodiment according to 1 where the speed of the fan 2 is plotted over the speed of the crankshaft 6 , Runs the drive of the fan 2 over the first drive train 14 , with engaged clutch 12 , so are the fan speeds depending on the respective crankshaft speed on a straight line g1. The translation i 1 = 1.3 means high speed fan speed. For comparison, a straight line g2 with a translation i = 1 is drawn. The drive over the first drive train 14 takes place without slip. Will be the second output line 15 is selected, then the translation i 2 = 0.9 is effective, which is represented by a straight line g3 - the fan speeds are, however, on a lying below g3 curve g'3, which is due to the slip of the control clutch 8th gives (the output speed of the control clutch 8th , preferably a fluid friction clutch, is always lower than the respective drive speed). The control range of the control clutch 8th lies below the curve g'3 and is shown as hatched field I, from which a field II is left out for a thermally impermissible region of the control coupling. The area II is characterized by a high heat development due to a high differential speed (slip) and a heavy load (load torque) of the fan, the load torque - as mentioned above - increases with the second power above the speed.

4 zeigt ein weiteres Drehzahldiagramm, wobei wiederum die Lüfterdrehzahl über der Kurbelwellendrehzahl aufgetragen ist, und zwar für den Lüfterantrieb gemäß 1, allerdings mit vertauschter Übersetzung, so dass der erste Antriebsstrang 14 eine Übersetzung i1 = 0,9 (ins Langsame) und der zweite Antriebsstrang 15 eine Übersetzung i2 = 1,3 (in Schnelle) erhält. Bei eingerückter Schaltkupplung 12 liegen die Lüfterdrehzahlen auf der Geraden g4 (zum Vergleich ist die Übersetzung i = 1 wiederum durch die Gerade g2 dargestellt). Die Übersetzung ins Langsame erfolgt schlupffrei; Überdrehzahlen für den Lüfter 2 können vermieden werden. Die Regelkupplung 8 würde aufgrund der Übersetzung ins Schnelle den Lüfter 2 mit einer hohen Dreh zahl antreiben, was zu einer starken thermischen Belastung der regelbaren Flüssigkeitsreibungskupplung 8 führen würde. Der thermisch unzulässige Bereich, wiederum mit II gekennzeichnet, ist daher gegenüber 3 erheblich vergrößert zu Ungunsten eines verkleinerten Regelbereiches I für die Regelkupplung. Diese Ausführungsform mit dem stark eingeschränkten Regelbereich I ist daher nur bedingt anwendbar – sie wäre dann vorteilhaft, wenn aufgrund der Anforderungen der Motorkühlung sehr häufig der erste Antriebsstrang mit der Schaltkupplung 12 betätigt werden müsste. In diesem Falle kann der Lüfter 2 schlupffrei und damit verlustarm angetrieben werden. Im zweiten Antriebsstrang 15 mit der Regelkupplung 8 sind die Verluste bei dieser Auslegung generell größer. Diese Auslegung erfordert zudem einen weiteren Freilauf, da die Abtriebsdrehzahl der Regelkupplung sowohl größer als auch kleiner als die Drehzahl der eingerückten Schaltkupplung sein kann. Bei eingerückter Schaltkupplung muss also ein erster Freilauf gewährleisten, dass die gegebenenfalls langsamer laufende Regelkupplung überholt werden kann. Ein zweiter Freilauf muss ermöglichen, dass die gegebenenfalls schneller laufende Regelkupplung die Drehmomentübertragung der Schaltkupplung überholen kann. Ohne diese Freiläufe würde die Schaltkupplung der Regelkupplung die Drehzahl aufzwingen, was zu einer Überlastung beider Kupplungen und zu unnötigen Energieverlusten führen würde. Ohne die Freiläufe würde die Schaltkupplung nur bei abgeschalteter Regelkupplung aktiviert werden, was je nach Bauart der Regelkupplung nicht immer zu gewährleisten ist. 4 shows another speed diagram, in turn, the fan speed is plotted against the crankshaft speed, for the fan drive according to 1 However, with interchangeable translation, so the first drivetrain 14 a translation i 1 = 0.9 (slow) and the second drive train 15 a translation i 2 = 1.3 (in fast) receives. With engaged clutch 12 the fan speeds lie on the straight line g4 (for comparison, the ratio i = 1 is again represented by the straight line g2). The translation into slow is slip-free; Overspeed for the fan 2 can be avoided. The control clutch 8th due to the translation into fast the fan 2 drive with a high speed, resulting in a strong thermal load on the controllable fluid friction clutch 8th would lead. The thermally impermissible area, again marked II, is therefore opposite 3 considerably increased to the detriment of a reduced control range I for the control clutch. This embodiment with the severely limited control range I is therefore only conditionally applicable - it would be advantageous if due to the requirements of the engine cooling very often the first drive train with the clutch 12 would have to be pressed. In this case, the fan can 2 slip-free and thus driven loss. In the second drive train 15 with the control clutch 8th the losses in this design are generally greater. This design also requires a further freewheel, since the output speed of the control clutch can be both larger and smaller than the speed of the engaged clutch. When the clutch is engaged, therefore, a first freewheel must ensure that the optionally slower-running control clutch can be overhauled. A second freewheel must make it possible for the optionally faster-running control clutch to overtake the torque transmission of the clutch. Without these freewheels the clutch of the control clutch would force the speed, which would lead to an overload of both clutches and unnecessary energy losses. Without the freewheels, the clutch would be activated only when disconnected control clutch, which is not always guaranteed depending on the design of the control clutch.

Die beiden in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele für einen erfindungsgemäßen Lüfterantrieb sind nur zwei von weiteren Ausführungsvarianten mit zweiachsiger Bauweise und zwei parallel geschalteten Antriebssträngen. Grundsätzlich ergeben sich für die Anordnung der Regelkupplung, der Schaltkupplung und des Lüfters auf der ersten und/oder auf der zweiten Achse acht Varianten, von denen zwei hier dargestellt sind. Der Lüfter stellt ebenfalls nur ein Ausführungsbeispiel für eine Strömungsmaschine dar. Der erfindungsgemäße Lüfterantrieb könnte ebenso für einen anderen mit Schaufeln bestückten Rotor, der Arbeit an ein kontinuierlich strömendes Fluid abgibt und dem an seiner Rotorwelle Energie zugeführt wird, verwendet werden. Neben dem dargestellten Axiallüfter ist daher ebenso ein Radiallüf ter, Radialverdichter, ein Axialpumpenrad oder ein Radialpumpenrad als Strömungsmaschine vorstellbar und im Rahmen der Erfindung liegend. Darüber hinaus sind die dargestellten Riementriebe zwischen der Achse der Kurbelwelle und der Achse des Lagerzapfens durch andere gleichwertige formschlüssige oder reibschlüssige Triebe substituierbar, beispielsweise durch Zahnriementriebe, Kettentriebe oder Zahnradgetriebe. Schließlich sind für die bevorzugt als drehmomentgeregelte Flüssigkeitsreibungskupplung ausgebildete Regelkupplung andere gleichwertige Varianten möglich.The two in 1 and 2 illustrated embodiments of a fan drive according to the invention are only two of other variants with biaxial design and two parallel drive trains. Basically arise for the arrangement of the control clutch, the clutch and the fan on the first and / or on the second axis eight variants, two of which are shown here. The fan also represents only one exemplary embodiment of a turbomachine. The fan drive according to the invention could also be used for another rotor equipped with blades, which delivers work to a continuously flowing fluid and to which energy is supplied at its rotor shaft. In addition to the illustrated axial fan is therefore also a Radialüf ter, radial compressor, a Axialpumpenrad or a Radialpumpenrad conceivable as a turbomachine and lying within the scope of the invention. In addition, the belt drives shown between the axis of the crankshaft and the axis of the journal can be substituted by other equivalent positive or frictional drives, for example, by timing belt drives, chain drives or gear transmission. Finally, other equivalent variants are possible for the preferably designed as a torque-controlled fluid friction clutch control clutch.

Claims (13)

Vorrichtung zum Antreiben einer Strömungsmaschine, insbesondere eines Lüfters (2) eines Kraftfahrzeuges durch einen Verbrennungsmotor, wobei die Strömungsmaschine von dem Verbrennungsmotor über zwei Antriebsstränge mit je einer Regelkupplung und einer Schaltkupplung antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass beide Antriebsstränge (14, 15; 27, 28) parallel geschaltet sind und dass die Strömungsmaschine (2) entweder über die Schaltkupplung (12, 21) oder über die Regelkupplung (8) antreibbar ist, wobei die beiden Antriebsstränge vorzugsweise ungleiche Übersetzungen i1, i2 aufweisen (i1≠ i2).Device for driving a turbomachine, in particular a fan ( 2 ) of a motor vehicle by an internal combustion engine, wherein the turbomachine of the internal combustion engine via two drive trains, each having a control clutch and a clutch is driven, characterized in that both drive trains ( 14 . 15 ; 27 . 28 ) are connected in parallel and that the turbomachine ( 2 ) either via the clutch ( 12 . 21 ) or via the control coupling ( 8th ), wherein the two drive trains preferably have unequal translations i 1 , i 2 (i 1 ≠ i 2 ). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Antriebsstrang (14) die Schaltkupplung (12) und die schnellere Übersetzung (i1 > i2) aufweist.Device according to claim 1, characterized in that the first drive train ( 14 ) the clutch ( 12 ) and the faster translation (i 1 > i 2 ). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Antriebsstrang (14) die Schaltkupplung (12) und die langsamere Übersetzung (i1 < i2) aufweist.Device according to claim 1, characterized in that the first drive train ( 14 ) the clutch ( 12 ) and the slower translation (i 1 <i 2 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der beiden Antriebsstränge (14, 15; 27, 28) als zwei Achsen (6a, 11a, 6a, 29a) enthaltender form- oder kraftschlüssiger Trieb, vorzugsweise als Riementrieb (9, 17; 30 32) ausgebildet ist.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one of the two drive trains ( 14 . 15 ; 27 . 28 ) as two axes ( 6a . 11a . 6a . 29a ) containing positive or non-positive drive, preferably as a belt drive ( 9 . 17 ; 30 32 ) is trained. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Achse durch die Achse (6a) der Kurbelwelle (6) des Verbrennungsmotors gebildet wird.Apparatus according to claim 4, characterized in that the first axis through the axis ( 6a ) of the crankshaft ( 6 ) of the internal combustion engine is formed. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Achse (11a, 29a) parallel zur Achse (6a) der Kurbelwelle (6) angeordnet ist.Device according to claim 4 or 5, characterized in that the second axis ( 11a . 29a ) parallel to the axis ( 6a ) of the crankshaft ( 6 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelkupplung (8) auf der ersten Achse (6a), der Kurbelwellenachse, angeordnet ist.Apparatus according to claim 4, 5 or 6, characterized in that the control coupling ( 8th ) on the first axis ( 6a ), the crankshaft axis is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelkupplung (8) auf der zweiten Achse (11a, 29a) angeordnet ist.Apparatus according to claim 4, 5 or 6, characterized in that the control coupling ( 8th ) on the second axis ( 11a . 29a ) is arranged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkupplung (12) auf der zweiten Achse (11a) angeordnet ist.Device according to one of claims 4 to 8, characterized in that the clutch ( 12 ) on the second axis ( 11a ) is arranged. Vorrichtung nach einem der Anspruch 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkupplung (21) auf der ersten Achse, der Achse (6a) der Kurbelwelle (6), angeordnet ist.Device according to one of claims 4 to 8, characterized in that the clutch ( 21 ) on the first axis, the axis ( 6a ) of the crankshaft ( 6 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelkupplung als drehmomentgeregelte Flüssigkeitsreibungskupplung (8) ausgebildet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the control clutch as a torque-controlled fluid friction clutch ( 8th ) is trained. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkupplung (12, 21) als Elektromagnetkupplung ausgebildet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the clutch ( 12 . 21 ) is designed as an electromagnetic clutch. Vorrichtung zum Antreiben einer Strömungsmaschine, insbesondere eines Lüfters (2) eines Kraftfahrzeuges durch einen Verbrennungsmotor, wobei die Strömungsmaschine von dem Verbrennungsmotor über zwei Antriebsstränge mit je einer Regelkupplung und einer Schaltkupplung antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Antriebsstrang (27) als Durchtrieb mit einer Schaltkupplung (21) ausgebildet ist und dass der zweite Antriebsstrang (28) zwei form- oder kraftschlüssige, hintereinander geschaltete Triebe, insbesondere zwei Riementriebe (30, 32) und eine Regelkupplung (8) enthält.Device for driving a turbomachine, in particular a fan ( 2 ) of a motor vehicle by an internal combustion engine, wherein the turbomachine of the internal combustion engine via two drive trains, each with a control clutch and a clutch is driven, characterized in that the first drive train ( 27 ) as a through drive with a clutch ( 21 ) is formed and that the second drive train ( 28 ) two positive or non-positive, consecutively connected drives, in particular two belt drives ( 30 . 32 ) and a control coupling ( 8th ) contains.
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