DE102008049618A1 - Antriebseinheit und elektromagnetisch betätigbare Reibscheibenkupplung - Google Patents

Antriebseinheit und elektromagnetisch betätigbare Reibscheibenkupplung Download PDF

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Abstract

Es wird eine Antriebseinheit für einen Lüfter (2) eines Fahrzeuges und eine Reibscheibenkupplung mit einem Antriebselement (3) und einem anzutreibenden Element (14) vorgeschlagen, wobei eine Wirbelstromkupplung (5) und eine schaltbare Elektromagnetanordnung (16) vorgesehen sind, um bei drehendem Antriebselement (3) das anzutreibende Element (14) in verschiedene Drehzahlenstufen bringen zu können. Erfindungsgemäß sind das anzutreibende Element (14) und ein Permanentmagnetteil (9, 10, 12, 13) der Wirbelstromkupplung (5) über mit der Elektromagnetanordnung (16) verbundene Reibscheibenabschnitte (20, 14a, 22, 14b) miteinander drehfest koppelbar. Die Kupplung lässt sich auch mit pneumatischen - oder hydraulischen Kupplungssystemen realisieren.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Reibscheibenkupplung nach Anspruch 1 und eine Antriebseinheit nach Anspruch 13.
  • Reibscheibenkupplungen mit Nutzung des Wirbelstromprinzips bzw. Antriebseinheiten, in denen solche Reibscheibenkupplungen integriert sind, werden beispielsweise im Fahrzeugbereich für den Antrieb von Nebenaggregaten genutzt. Insbesondere lassen sich damit unterschiedliche Leistungsstufen bzw. Betriebszustände zuverlässig einrichten. Dabei haben sich Elektromagnetanordnungen bewährt, um entsprechende Schaltvorgänge vornehmen zu können. So ist es möglich, ein anzutreibendes Element des Nebenaggregates wie beispielsweise eine Lüfterradnabe einer Lüfteranordnung in einem Fahrzeug über den Fahrzeugmotor anzutreiben, wobei unterschiedlichen Drehzahlstufen eingerichtet werden können.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Anordnungen zum drehzahlvariablen Antrieb eines anzutreibenden Elementes im Hinblick auf eine vorteilhafte Abstufung von Schaltzuständen bzw. eine kompakte Bauweise zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch die Ansprüche 1 und 13 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Varianten der Erfindung.
  • Die Erfindung geht zunächst aus von einer elektromagnetisch betätigbaren Reibscheibenkupplung mit einem Antriebselement und einem gegenüber dem Antriebselement drehbar gelagerten anzutreibendem Element, wobei eine Wirbelstromkupplung mit einem Wirbelstromteil und einem gegenüber dem Wirbelstromteil beweglichen Permanentmagnetteil vorhanden ist, so dass bei drehendem Wirbelstromteil der Permanentmagnetteil in Drehung versetzt wird, und wobei eine schaltbare Elektromagnetanordnung zum Verbinden von Reibscheibenabschnitten vorgesehen ist, um bei drehendem Antriebselement das anzutreibende Element in verschiedene Drehzahlstufen bringen zu können. Dabei wird der Permanentmagnetteil gemäß dem Wirbelstromkupplungsprinzip in Drehung versetzt, wobei sich die Drehzahl des Wirbelstromteils von der Drehzahl des Permanentmagnetteils unterscheidet. Das Antriebselement, welches auf das anzutreibende Element antriebsseitig wirkt, kann z. B. ein Antriebsrad, eine Welle oder ein rotierbarer Abschnitt eines getriebenen Bauteils sein, wobei das Antriebselement selbst ebenfalls eine Antriebswirkung durch einen Antriebsmotor insbesondere einen Verbrennungsmotor erfährt.
  • Der Kern der Erfindung liegt darin, dass das anzutreibende Element und der Permanentmagnetteil über die mit der Elektromagnetanordnung verbundenen Reibscheibenabschnitte miteinander drehfest koppelbar sind. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Lüfterkupplung für ein Kraftfahrzeug, mit welcher vorteilhafterweise mehrere unterschiedliche Drehzahlstufen einrichtbar sind. So kann jederzeit eine momentan nötige Lüfterleistung, die sich jeweils für verschiedene mögliche Betriebszustände z. B. der übergeordneten Einheit zum Beispiel des Fahrzeugs unterscheiden kann, angepasst bzw. eingestellt werden. Insbesondere kann eine eins-zu-eins-Übersetzung ausgeschlossen werden, was bei hohen bzw. maximalen Drehzahlen des Antriebselements bzw. eines Antriebsmotors zu unerwünschten, weil entsprechend höchsten Drehzahlen z. B. des Lüfterrades führen würde.
  • Das anzutreibende Element kann außerdem insbesondere in seiner Gestaltung losgelöst von der Anordnung der Wirbelstromkupplung sein, insbesondere frei von Wirbelstrom- bzw. Permanentmagnetabschnitten und/oder beweglichen Teilen der Reibscheibenabschnitte. Damit kann das anzutreibende Teil insbesondere besonders platzsparend und einfach aufgebaut sein.
  • Der abtriebsseitig liegende Teil der Wirbelstromkupplung bzw. hier der Permanentmagnetteil wird nach dem Wirbelstromprinzip in einer zum antriebsseitigen Wirbelstromteil geringeren Drehzahl bzw. Schleppdrehzahl mitbewegt.
  • Im Hinblick auf eine verbesserte Montagefreundlichkeit kann die Reibscheibenkupplung als auf einer Antriebswelle aufgenommene Baueinheit über einen vorhandenen Anschlussflansch mit einer Gegenseite beispielsweise einer Abtriebsseite bzw. -welle eines Antriebsmotors verbunden werden. Die Reibscheibenkupplung ist gegebenenfalls somit als Zusatzelement vorteilhaft separat montier- bzw. demontierbar.
  • Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Wirbelstromkupplung einen ersten und einen zweiten Permanentmagnetteil umfasst, die zueinander beweglich sind. Insbesondere umfassen die beiden Permanentmagnetteil getrennte Bauteile, welche benachbart aber jeweils drehbar gelagert sind. Insbesondere liegen die beiden Permanentmagnetteile radial versetzt bzw. auf verschiedenen Durchmessern aber auf zumindest nahezu gleicher axialer Höhe im Hinblick z. B. auf eine Längsachse der Reibscheibenkupplung bzw. eine Drehachse des Antriebselements. Dies trägt zur kompakten Bauweise der Reibscheibenkupplung bei. Die beiden Permanentmagnetteile sind insbesondere wälzkörpergelagert.
  • Bevorzugt wirken die beiden Permanentmagnetteile mit einem gemeinsamen bzw. einem einzigen Wirbelstromteil der Wirbelstromkupplung zusammen, z. B. einem als Rippenrad ausgebildeten Aluminiumgussteil mit eingegossenem Ring aus ferromagnetischem Material. Die Permanentmagnetteile sind gegenüber dem Wirbelstromteil mit einzelnen Dauermagneten bestückt, die auf der zum Wirbelstromteil liegenden Seite mit Magnetpolen in abwechselnder Polarität zum Wirbelstromteil hin gerichtet sind. In axialer Richtung sind die Dauermagnete über einen Spalt gering beabstandet zu dem Wirbelstromteil bzw. Rippenrad, an dessen zum Spalt angrenzenden Seite der ferromagnetische Ring etwas überdeckt von eingegossenen ist. Es ist prinzipiell nicht ausgeschlossen, dass für jeden Permanentmagnetteil ein gesonderter Wirbelstromteil vorgesehen ist bzw. z. B. jeweils ein ferromagnetischer Ring vorhanden ist.
  • Vorteilhaft ist der Wirbelstromteil drehfest mit dem Antriebselement verbunden. Damit wird die durch Wirbelströme im Wirbelstrombauteil entstehende Wärme immer abgeführt, da mit dem Antriebselement zwangsweise auch das Wirbelstromteil dreht. Es ist also ausgeschlossen, dass bei Drehung des Permanentmagnetteils der Wirbelstromteil stillsteht und so ein Wärmestau stattfindet. Denn durch die Rotation des Wirbelstromteils wird eine Luftkühlwirkung erzielt bzw. ist immer für eine ausreichend hohe Wärmeabfuhr weg vom Wirbelstromteil gesorgt.
  • Vorteilhafterweise sind der erste und der zweite Permanentmagnetteil über ein Dreiringlager drehbar gelagert. Mit einem Dreiringlager ist eine optimierte Nutzung eines zur Verfügung stehenden Bauraums möglich bzw. eine einfachere Montage der Anordnung möglich. Insbesondere können damit die beiden Permanentmagnetteile in einem gemeinsamen axialen Abschnitt aber radial versetzt zueinander positioniert werden, wobei in axialer Richtung der benötigte Bauraum die axiale Abmessung des Dreiringlagers nur unwesentlich überschreitet.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes umfasst die Elektromagnetanordnung einen ersten Elektromagneten zum drehfesten Koppeln von ersten Reibscheibenabschnitten und einen zweiten Elektromagneten zum drehfesten Koppeln von zweiten Reibscheibenabschnitten. Die Reibscheibenabschnitte sind insbesondere Abschnitte, welche zueinender in Anlage bringbar sind und dann kraftschlüssig verbunden sind und wieder außer Anlage bringbar sind, z. B. eine in axialer Richtung federnd auslenkbare Ankerscheibe, die gegen einen in axialer Richtung feststehenden Abschnitt elektromagnetisch herangezogen werden kann. Mit den schaltbaren Koppelmöglichkeiten lassen sich unterschiedliche Betriebszustände zuverlässig realisieren. Die Anordnung von zwei Elektromagneten kann vorteilhaft erfolgen, zum Beispiel wenn diese radial versetzt zueinander auf axial gleicher Höhe im Hinblick auf eine Achse des Antriebselements positioniert sind. Die Elektromagnete können teils umgeben von Abschnitten zum Führen von Magnetkraftlinien angeordnet sein, welche beispielsweise durch Scheibenabschnitte und dazu quer verlaufende bzw. axial sich erstreckende Stegabschnitte des Antriebselements gebildet werden.
  • Vorteilhafterweise lassen sich die beiden Elektromagneten sowohl einzeln ansteuern bzw. bestromen als auch gemeinsam bzw. gleichzeitig.
  • Es ist überdies vorteilhaft, dass der erste Elektromagnet derart ausgebildet ist, im bestromten Zustand eine erste Ankerscheibe, die einer Permanentmagnetaufnahme des ersten Permanentmagnetteils zugeordnet ist, axial zu versetzen und mit einem Reibabschnitt am anzutreibenden Element drehfest zu koppeln. Die drehfeste Kopplung wird bei Aufhebung der Bestromung wieder selbsttätig durch Rückstellkräfte z. B. mit einer an der ersten Ankerscheibe wirkenden Federscheibe gelöst. Damit kann gezielt der erste Permanentmagnetteil der Wirbelstromanordnung angesteuert und über diesen das anzutreibende Element angetrieben werden.
  • Es ist außerdem vorteilhaft, dass der zweite Elektromagnet ausgebildet ist, im bestromten Zustand eine zweite Ankerscheibe, die einer Permanentmagnetaufnahme des zweiten Permanentmagnetteils zugeordnet ist, axial zu versetzten und mit einen Reibabschnitt am anzutreibenden Element drehfest zu koppeln. Somit wird entsprechend zum ersten Elektromagneten eine vorteilhafte Wirkungsweise erreicht, womit die beiden Permanentmagnetteile der Wirbelstromkupplung einzeln bzw. jeweils für sich für den Antrieb des anzutreibenden Elements zuschaltbar sind. Dabei ist es von Vorteil, wenn die beiden Permanentmagnetteile bei einer betrachteten Drehzahl des Antriebselements beziehungsweise damit auch des Wirbelstromteils unterschiedlich schnell drehen bzw. unterschiedliche Drehzahlen aufweisen. Dies ist einstellbar und z. B. abhängig von der jeweiligen Spaltbreite zwischen Wirbelstrom- und Permanentmagnetteil bzw. Anzahl der Dauermagnete bzw. deren radialer Position am Permanentmagnetteil. Die Reibabschnitte am anzutreibenden Element liegen insbesondere in einer Ebene am Antriebselement. Das anzutreibende Element kann erfindungsgemäß vergleichsweise einfach ausgestaltet sein, zum Beispiel als flache ggf. einstückige Scheibe aus einem metallischen Werkstoff mit quer abstehenden Stegabschnitten auf der zur Reibseite gegenüberliegenden Seite, die zur Lagerung des anzutreibenden Elements bzw. zur Umgreifung der Elektromagnete dienen.
  • Vorteilhaft ist außerdem, dass die beiden Permanentmagnetteile bei Bewegung des Antriebselements unter der Wirbelstromwirkung immer rotieren, was nach deren Zuschaltung ein nahezu verzögerungsfreies Antreiben ermöglicht.
  • Weiter wird vorgeschlagen, dass bei gleichzeitiger Bestromung des ersten und zweiten Elektromagneten sich eine Drehzahl des anzutreibenden Elements einstellt, welche sich von der jeweiligen Drehzahl des anzutreibenden Elements unterscheidet, wenn nur einer der beiden Elektromagneten bestromt ist. Dabei wird es sich zunutze gemacht, dass eine Überlagerung der Antriebswirkung bzw. Addition der einzeln mit den geschalteten Reibscheibenkupplungen übertragbaren Drehmomente bei gleichzeitiger Stromversorgung der beiden Elektromagnete möglich ist. Es ist damit neben den beiden unterschiedlich hohen übertragbaren Drehmomenten bei jeweils einzeln geschalteten Elektromagneten eine weitere bzw. erhöhte Antriebsstufe bzw. Schaltsituation mit der Elektromagnetanordnung verfügbar.
  • Vorteilhafterweise sind die erste Ankerscheibe und die Permanentmagnetaufnahme des ersten Permanentmagnetteils über einen Mittelring des Dreiringlagers miteinander verbunden, insbesondere an axial gegenüberliegenden Seiten des Mittelrings angeordnet. Damit kann eine platzsparende Anordnung realisiert werden. Außerdem kann über den Mittelring eine Durchleitung von Antriebskräften bzw. Bewegungszuständen über das Dreiringlager in einem radial achsnahen bzw. zur Achse des Antriebselements innenliegenden Bereich erfolgen. Von der einen axial betrachteten Seite des Dreiringlagers, also wirbelstromseitig, können somit Antriebskräfte und Bewegungen der betreffenden Permanentmagnetaufnahme auf das anzutreibende Element übertragen werden.
  • Weiter wird vorgeschlagen, dass die zweite Ankerscheibe radial zur ersten Ankerscheibe versetzt und/oder an der Permanentmagnetaufnahme des zweiten Permanentmagnetteils befestigt ist. Auch damit wird eine kompakte Bauweise möglich, insbesondere wird eine axiale Breite der Reibscheibenkupplung vergleichsweise gering gehalten.
  • Es ist außerdem von Vorteil, dass das anzutreibende Element über ein Wälzkörperlager gegenüber dem Antriebselement gelagert ist und bei nicht bestromtem ersten und zweiten Elektromagneten beim drehenden Antriebselement durch Lagerreibung in dem Wälzkörperlager des anzutreibenden Elements in eine niedrige Drehzahl bringbar ist. So lässt sich besonders einfach eine erste bzw. niedrigste Drehzahl für das anzutreibende Element beispielsweise eine Lüfterradnabe realisiert werden. Diese Drehzahl ist deutlich niedriger als die Drehzahl des Antriebselements und insbesondere über die Wahl der Art des Wälzlagers beeinflussbar. Vorteilhafterweise ist für diese Rotationsstufe des anzutreibenden Elements keine Bestromung der Elektromagnete notwendig, so dass eine immer herrschende Grunddrehzahl beispielsweise eines Lüfterrads möglich ist.
  • Grundsätzlich vorteilhaft ist es, dass auch dann, wenn die Wirbelstromkupplung nicht zum Antrieb des anzutreibenden Elements in einer Schleppdrehzahl herangezogen wird, der Wirbelstromteil immer mitdreht und damit ständig eine Wärmeabfuhr der durch Wirbelströme entstehenden Wärme gegeben ist. Eine Überhitzung der Kupplung bzw. angrenzender Bauteile wird vermieden.
  • In einer modifizierten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist in axialer Richtung der erste und der zweite Permanentmagnetteil zwischen dem Wirbelstromteil und dem anzutreibenden Element positioniert. Dabei ist hier unter dem Wirbelstromteil der Abschnitt zu verstehen, in welchem sich die Wirbelströme ausbilden können, z. B. ein Rippenrad mit Stahlring, und auch ein Verbindungsabschnitt zwischen dem Antriebselement und diesem Abschnitt der Wirbelstromausbildung. Vorteilhaft ist das anzutreibende Element nicht Teil der Wirbelstromkupplung. Die Erfindung betrifft außerdem eine Antriebseinheit für einen Lüfter eines Fahrzeugs, insbesondere mit Verbrennungsmotor, wobei eine der oben ausgeführten Reibscheibenkupplungen vorhanden ist. Damit lassen sich für eine Antriebseinheit eines Lüfters die oben genannten Vorteile erzielen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der einzigen Figur näher erläutert.
  • Dabei zeigt die Figur schematisiert im Schnitt eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer elektromagnetisch betätigbaren Reibscheibenkupplung.
  • In der Figur ist eine Antriebseinheit mit einer Reibschaltkupplung bzw. Reibscheibenkupplung 1 abgebildet, hier als Lüfterkupplung für ein Lüfterrad 2 ausgestaltet. Die Reibscheibenkupplung 1 umfasst eine Kupplungswelle 3, welche endseitig einen Anschlussflansch 4 aufweist, um die Reibscheibenkupplung 1 beispielsweise an einer Abtriebswelle eines Verbrennungsmotors zum Antrieb der Kupplungswelle 3 anflanschen zu können. Gegebenenfalls kann die Reibscheibenkupplung 1 an einem Lagerbock angeflanscht werden.
  • Am vom Anschlussflansch 4 gegenüberliegenden Ende der Kupplungswelle 3 ist fest mit dieser über Verbindungsabschnitte verbunden ein Wirbelstromteil 6 einer Wirbelstromkupplung 5 angebracht. Das Wirbelstromteil 6 weist einen Kühlrippenring 7 mit einer Rippenstruktur aus einem Aluminiumgussmaterial auf, wobei im Kühlrippenring 7 ein Stahlring 8 eingegossen ist. Die Wirbelstromkupplung 5 umfasst axial über einen Spalt beabstandet zum Wirbelstromteil 6 einen radial äußeren Permanentmagnetteil, welcher kreisringförmig angeordnet äußere Permanentmagnete 9 in nebeneinander anwechselnder Polarität aufweist. Die äußeren Permanentmagnete 9 sind an einem äußeren Permanentmagnetträger 10 aufgenommen, welcher über ein Dreiringwälzlager 11 an dessen äußeren Lagerring drehbar gegenüber der Kupplungswelle 3 gelagert ist.
  • Radial weiter innen und in etwa fluchtend zu den äußeren Permanentmagneten 9 und zu diesen etwas kleiner dimensioniert sind innenliegende Permanentmagnete 12 an einem Permanentmagnetträger 13 positioniert. Der innere Permanentmagnetträger 13 ist ebenfalls über das Dreiringwälzlager 11 jedoch über dessen Mittelring 11a drehfest gegenüber der Kupplungswelle 3 gelagert. Der Mittelring 11a ist gegenüber der äußeren drehbaren Lagerschale bzw. einer inneren Lagerschale des Dreiringwälzlagers 11 rotierbar.
  • Außerdem ist ein von der Reibscheibenkupplung 1 anzutreibendes Element, hier ein Rotor 14, der die Funktion einer Lüfterradnabe erfüllt, über ein weiteres Wälzkörperlager 15 drehbar gelagert.
  • Eine Elektromagnetanordnung 16 ist positionsfest über ein weiteres Wälzkörperlager 17 gegenüber der Kupplungswelle 3 aufgenommen. Die Elektromagnetanordnung 16 umfasst einen inneren Elektromagneten 18 und einen äußeren Elektromagneten 19 in bekannter Ausführung mit entsprechendem Spulenanordnung und Stromzuführung.
  • Zur drehfesten Kopplung mit dem Rotor 14 sind die bei rotierender Kupplungswelle 3 mitgeschleppten Permanentmagnetträger 10 und 13 über entsprechende Reibkupplungen, welche durch die Elektromagnetanordnung 16 schaltbar sind, einzeln oder gemeinsam kraftschlüssig mit dem Rotor 14 verbindbar. Hierzu ist am äußeren Permanentmagnetträger 10 eine äußere ringförmige Ankerscheibe 20 auf der zum Rotor 14 zugewandten Seite des Permanentmagnetträgers 10 vorgesehen. Die Ankerscheibe 20 ist über Federmittel beispielsweise eine Ringfeder 21, welche eine axiale Beweglichkeit der Ankerscheibe 20 ermöglicht, durch Verschraubung am Permanentmagnetträger 10 aufgenommen. Bei Bestromung des Elektromagneten 19 wird die Ankerscheibe 20 elektromagnetisch an einen Reibflächenabschnitt 14a des Rotors 14 kraftschlüssig angezogen, so dass der Rotor 14 mit der Drehzahl des Permanentmagnetträgers 10 rotiert. Bei nicht stromdurchflossenem Elektromagneten 19 wird durch die Rückstellkraft der Ringfeder 21 die Ankerscheibe 20 außer Kontakt mit dem Reibflächenabschnitt 14a gebracht, so dass zwischen Reibflächenabschnitt 14a und Ankerscheibe 20 ein definierter Spalt herrscht.
  • Entsprechend kann mit dem bestromten Elektromagneten 18 eine weitere Ankerscheibe 22, welche über eine Ringfeder 23 fest mit dem Mittelring 11a des Dreiringwälzlagers 11 verschraubt ist, kraftschlüssig mit einem weiteren Reibflächenabschnitt 14b des Rotors 14 verbunden werden. Dabei wird, vorausgesetzt die Ankerscheibe 20 ist nicht in Kontakt mit dem Reibflächenabschnitt 14a, der Rotor 14 mit der gleichen Drehzahl wie der Permanentmagnetträger 13 angetrieben. Bei nicht bestromtem Elektromagneten 18 wird auch hier die Ankerscheibe 22 mittels der Ringfeder 23 rückgestellt und über einen Luftspalt beabstandet zum Reibflächenabschnitt 14b gebracht, so dass Rotor 14 und die Ankerscheibe 22 gegeneinander frei rotierbar sind.
  • Mit der erfindungsgemäßen Reibscheibenkupplung 1 kann der Rotor 14 bzw. damit das Lüfterrad 2 bei rotierender Kupplungswelle 3 in vier unterschiedlichen Drehzahlstufen betrieben werden. Eine gleiche Drehzahl zwischen Kupplungswelle 3 und Rotor 14 bzw. eine eins-zu-eins-Übersetzung ist vorteilhaft jedoch nicht vorgesehen. In einer ersten Stufe bei nicht bestromten Elektromagneten 18 und 19 wird bei rotierender Kupplungswelle 3 der Rotor 14 über die Lagerreibung des Wälzkörperlagers 15 in eine erste niedrige Drehzahl versetzt, vorausgesetzt die Reibungskräfte reichen dazu aus bzw. das Lüfterrad ist nicht zu schwer.
  • Prinzipiell ist in diesem Zustand außerdem eine zusätzliche Drehzahlerhöhung durch eine nicht dargestellte weitere Wirbelstromkupplung denkbar, mit Permanentmagneten am Permanentmagnetträger 10 auf der zur Seite mit den Permanentmagneten 9 bestückten rückwärtigen Seite, die mit einem axial gegenüberliegenden nicht gezeigten Wirbelstromabschnitt am Rotor 14 zusammenwirkt.
  • In einer zweiten Stufe kann die innenliegende Kupplungsanordnung bzw. Reibscheibenkupplung 1 durch Bestromung des inneren Elektromagneten 18 geschaltete werden. Dabei wird der sich drehende Permanentmagnetträger 13 über die kraftschlüssige Verbindung der Ankerscheibe 22 mit dem Reibflächenabschnitt 14b verbunden, so dass der Rotor 14 mit einer etwas höheren Drehzahl als in der ersten Stufe rotiert.
  • In einer dritten Stufe, in welcher der innere Elektromagnet 18 nicht bestromt aber der äußere Elektromagnet 19 bestromt ist und die Ankerscheibe 20 an dem Reibflächenabschnitt 14a kraftschlüssig verbunden anliegt, wird der Rotor 14 über den Permanentmagnetträger 10 angetrieben, wodurch der Rotor 14 in einer höheren Drehzahl dreht, als die Drehzahl gemäß der zweiten Stufe.
  • In einer vierten Schaltstufe bzw. in einer höchsten Drehzahlstufe des Rotors 14, welche mit der Reibscheibenkupplung 1 realisierbar ist, sind beide Elektromagneten 18 und 19 bestromt, wodurch der Rotor 14 entsprechend mit höherem Antriebsdrehmoment angetrieben schneller als in der dritten Stufe rotiert. So lassen sich zum Beispiel in der zweiten Stufe Antriebsdrehmomente von ca. 20 bis 30 Newtonmeter (Nm) bzw. in der dritten Stufe von ca. 60 bis 90 Nm bzw. in der vierten Stufe von ca. 80 bis 120 Nm auf den Rotor übertragen.
  • Eine Verlustleistung durch die gezeigte erfindungsgemäße Reibscheibenkupplung 1 kann vergleichsweise gering gehalten werden, beispielsweise im Vergleich zu bisher eingesetzten Anordnungen wie beispielsweise mit Viskositätskupplungen zur Realisierung von zwei oder drei unterschiedlichen Drehzahlstufen.
  • L
    Reibscheibenkupplung
    2
    Lüfterrad
    3
    Kupplungswelle
    4
    Anschlussflansch
    5
    Wirbelstromkupplung
    6
    Wirbelstromteil
    7
    Kühlrippenring
    8
    Stahlring
    9
    Permanentmagnet
    10
    Permanentmagnetträger
    11
    Dreiringwälzlager
    11a
    Mittelring
    12
    Permanentmagnet
    13
    Permanentmagnetträger
    14
    Rotor
    14a
    Reibflächenabschnitt
    14b
    Reibflächenabschnitt
    15
    Wälzkörperlager
    16
    Elektromagnetanordnung
    17
    Wälzkörperlager
    18
    Elektromagnet
    19
    Elektromagnet
    20
    Ankerscheibe
    21
    Ringfeder
    22
    Ankerscheibe
    23
    Ringfeder

Claims (13)

  1. Elektromagnetisch betätigbare Reibscheibenkupplung (1) mit einem Antriebselement (3) und einem gegenüber dem Antriebselement (3) drehbar gelagerten anzutreibendem Element (14), wobei eine Wirbelstromkupplung (5) mit einem Wirbelstromteil (6) und einem gegenüber dem Wirbelstromteil (6) beweglichen Permanentmagnetteil (9, 10, 12, 13) vorhanden ist, so dass bei drehendem Wirbelstromteil (6) der Permanentmagnetteil (9, 10, 12, 13) in Drehung versetzt wird, und wobei eine schaltbare Elektromagnetanordnung (16) zum Verbinden von Reibscheibenabschnitten (20, 14a, 22, 14b) vorgesehen ist, um bei drehendem Antriebselement (3) das anzutreibende Element (14) in verschiedene Drehzahlstufen bringen zu können, dadurch gekennzeichnet, dass das anzutreibende Element (14) und der Permanentmagnetteil (9, 10, 12, 13) über die mit der Elektromagnetanordnung (16) verbundenen Reibscheibenabschnitte (20, 14a, 22, 14b) miteinander drehfest koppelbar sind.
  2. Reibscheibenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelstromkupplung (5) einen ersten (12, 13) und einen zweiten Permanentmagnetteil (9, 10) umfasst, die zueinander beweglich sind.
  3. Reibscheibenkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirbelstromteil (6) drehfest mit dem Antriebselement (3) verbunden ist.
  4. Reibscheibenkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (12, 13) und der zweite Permanentmagnetteil (9, 10) über ein Dreiringlager (11) drehbar gelagert sind.
  5. Reibscheibenkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagnetanordnung (16) einen ersten Elektromagneten (18) zum drehfesten Koppeln von ersten Reibscheibenabschnitten (22, 14b) und einen zweiten Elektromagneten (19) zum drehfesten Koppeln von zweiten Reibscheibenabschnitten (20, 14a) umfasst.
  6. Reibscheibenkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Elektromagnet (18) derart ausgebildet ist, im bestromten Zustand eine erste Ankerscheibe (22), die einer Permanentmagnetaufnahme (13) des ersten Permanentmagnetteils zugeordnet ist, axial zu versetzen und mit einem Reibabschnitt (14b) am anzutreibenden Element (14) drehfest zu koppeln.
  7. Reibscheibenkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Elektromagnet (19) ausgebildet ist, im bestromten Zustand eine zweite Ankerscheibe (20), die einer Permanentmagnetaufnahme (10) des zweiten Permanentmagnetteils zugeordnet ist, axial zu versetzen und mit einem Reibabschnitt (14a) am anzutreibenden Element (14) drehfest zu koppeln.
  8. Reibscheibenkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei gleichzeitiger Bestromung des ersten (18) und zweiten Elektromagneten (19) sich eine Drehzahl des anzutreibenden Elements (14) einstellt, welche sich von der jeweiligen Drehzahl unterscheidet, wenn nur einer der beiden Elektromagneten (18, 19) bestromt ist.
  9. Reibscheibenkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ankerscheibe (22) und die Permanentmagnetaufnahme (13) über einen Mittelring (11a) des Dreiringlagers (11) miteinander verbunden sind.
  10. Reibscheibenkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite (20) Ankerscheibe radial zur ersten Ankerscheibe (22) versetzt und/oder an der Permanentmagnetaufnahme (10) des zweiten Permanentmagnetteils befestigt ist.
  11. Reibscheibenkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das anzutreibende Element (14) über ein Wälzkörperlager (15) gegenüber dem Antriebselement (3) gelagert ist und bei nicht bestromtem ersten (18) und zweiten Elektromagneten (19) bei drehendem Antriebselement (3) durch Lagerreibung in dem Wälzkörperlager (15) des anzutreibenden Elements (14) in eine niedrige Drehzahl bringbar ist.
  12. Reibscheibenkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung der erste (12, 13) und der zweite Permanentmagnetteil (9, 10) zwischen dem Wirbelstromteil (6) und dem anzutreibenden Element (14) positioniert ist.
  13. Antriebseinheit für einen Lüfter (2) eines Fahrzeuges mit einer Reibscheibenkupplung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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