DE102011050948A1 - Elektromagnetisch betätigbare Reibschaltkupplung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigbare Reibschaltkupplung (10), mit einem auf einem drehbaren Antriebselement (11) mittels einer Lagereinrichtung (50) drehbar gelagerten Lüfterrad (1), einem mittels einer weiteren Lagereinrichtung (16) auf dem Antriebselement (11) gegenüber der Umgebung starr angeordneten Trägerelement (17) für eine Elektromagnetanordnung (15), die zwei voneinander unabhängig bestrombare Spulen (29, 30) trägt, wobei die eine Spule (30) zum Schalten einer Reibscheibenkupplung (57, 58) und die andere Spule (20) zum Schalten einer Wirbelstromkupplung (45) dient, und wobei ein erstes Element (43) der Wirbelstromkupplung (45) auf einem mittels einer zusätzlichen Lagereinrichtung (35) drehbar auf dem Antriebselement (11) gelagerten Träger (42) befestigt sind, die mit am Lüfterrad (1) zumindest mittelbar befestigten zweiten Elementen (47) zusammenwirken. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die beiden Spulen (29, 30) in Bezug auf die Längsachse (27) des Antriebselements (11) axial hintereinander angeordnet sind.
Description
- Stand der Technik
- Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigbare Reibschaltkupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Eine derartige Reibschaltkupplung ist aus der
DE 197 41 553 A1 bekannt. Die bekannte Reibschaltkupplung ist als Bestandteil des Lüfterantriebs für ein Lüfterrad für einen Kühler in einem Kraftfahrzeug vorgesehen. Hierbei weist die Reibschaltkupplung eine Elektromagnetanordnung mit zwei konzentrisch zueinander angeordneten Spulen auf, von denen die eine Spule zur Aktivierung einer Wirbelstromkupplung dient, während die andere Spule der eigentlichen Betätigung der Reibschaltkupplung dient. Die stationär angeordneten Spulen sind gemeinsam mit dem Lüfterrad sowie den Permanentmagnetelementen der Wirbelstromkupplung mittels eines Drei-Ring-Lagers auf einem Antriebselement gelagert. Nachteilig bei der bekannten Lösung ist, dass durch die konzentrische Anordnung der beiden Spulen ein im Durchmesser relativ großer Bauraum für die Reibschaltkupplung benötigt wird. Darüber hinaus ist das verwendete Drei-Ring-Lager relativ komplex im Aufbau und teuer in der Herstellung. - Offenbarung der Erfindung
- Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetisch betätigbare Reibschaltkupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass deren radialer Bauraum gegenüber dem Stand der Technik deutlich verringert ist. Diese Aufgabe bei einer Reibschaltkupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die beiden Spule in Bezug auf die Längsachse des Antriebselements axial hintereinander angeordnet sind.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen elektromagnetisch betätigbaren Reibschaltkupplung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
- Um im Aufbau sowie in den Herstellkosten nachteilige Drei-Ring-Lager zu vermeiden, wird in einer bevorzugten konstruktiven Ausbildung der Lagereinrichtung für die Wirbelstromkupplung vorgeschlagen, diese auf dem Außenumfang eines (radial umlaufenden) Wandabschnitts des Trägerelements anzuordnen und als 2-Ring-Lager auszubilden.
- Zusätzlich ist es erfindungsgemäß bei einer weiteren Variante der Erfindung vorgesehen, dass auch die anderen beiden Lagereinrichtungen jeweils als 2-Ring-Lager ausgebildet sind. Dadurch lassen sich die Herstellkosten der erfindungsgemäßen Reibschaltkupplung zusätzlich verringern.
- Eine besonders kompakte Anordnung der beiden Spulen wird erzielt, wenn die beiden Spulen durch eine Trennwand des Trägerelements axial voneinander getrennt sind, und wenn die beiden Spulen radial in etwa denselben Außendurchmesser aufweisen. Eine derartige Lösung hat darüber hinaus den Vorteil, dass der zur Verfügung stehende radiale Bauraum für die Spulen größtmöglich ausgenutzt wird.
- Um die Funktionalität bei der Betätigung der Elektromagnetanordnung der beiden Spulen zu optimieren, ist es darüber hinaus vorgesehen, dass das Lüfterrad und der Träger auf gegenüberliegenden Seiten des Trägerelements angeordnet sind.
- Um die Größe der beiden Spulen insgesamt zu minimieren wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass zum Schalten der Reibscheibenkupplung die beiden Spulen zunächst gemeinsam bestromt werden, und dass nach dem Schalten der Reibscheibenkupplung die der Wirbelstromkupplung zugeordnete Spule anschließend abgeschaltet wird. Dadurch kann insbesondere die Baugröße der der Reibscheibenkupplung zugeordneten Spule minimiert werden.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
- Diese zeigt in der einzigen Figur eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen elektromagnetisch betätigbaren Reibschaltkupplung, wobei lediglich die oberhalb der Symmetrielinie angeordnete Kupplungshälfte dargestellt ist.
- In der einzigen Figur ist eine erfindungsgemäße elektromagnetisch betätigbare Reibschaltkupplung
10 als Bestandteil eines Lüfterantriebs100 dargestellt. Mittels des Lüfterantriebs100 wird ein Lüfterrad1 angetrieben, dessen Luftstrom auf einen nicht dargestellten Lüfter wirkt, der wiederum der Kühlung einer Brennkraftmaschine dient. - Der Lüfterantrieb
100 umfasst eine Antriebswelle11 , die zumindest mittelbar von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben bzw. gedreht wird. Auf der Antriebswelle11 ist eine Elektromagnetanordnung15 mittels eines ersten Lagers16 ortsfest gelagert. Hierzu weist die Elektromagnetanordnung15 ein Trägerelement17 auf, das mittels einer Drehmomentstütze18 zum Beispiel zu der Karosserie des Kraftfahrzeugs abgestützt ist. - Das erste Lager
16 umfasst einen Innenring19 , einen Außenring20 sowie zwischen dem Innenring19 und dem Außenring20 angeordnete Lagerkörper21 . Das erste Lager16 ist somit als konventionelles Standardbauteil bzw. Standardkugellager ausgebildet. Der Außenring20 des ersten Lagers16 ist radial von einem ersten, radial umlaufenden Wandabschnitt22 des Trägerelements17 umfasst, der in einen flanschförmig umlaufenden Bereich23 übergeht. Auf der dem ersten Wandabschnitt22 des Bereichs23 gegenüberliegenden Seite schließt sich ein zweiter, ringförmig umlaufender zweiter Wandabschnitt24 an. Der Bereich23 geht in einen Spulenträgerbereich25 über, der mittels einer senkrecht zur Längsachse27 der Antriebswelle11 angeordneten Trennwand28 in zwei Aufnahmebereiche aufgeteilt ist. - Die beiden, auf gegenüberliegenden Seiten der Trennwand
28 angeordneten Aufnahmebereiche dienen der Aufnahme einer ersten Spule29 bzw. einer zweiten Spule30 , die somit in Bezug auf die Längsachse27 der Antriebswelle11 axial hintereinander angeordnet sind. Die beiden einen in etwa einen gleichen Außendurchmesser aufweisenden Spulen29 ,30 werden mittels Anschlussleitungen31 ,32 separat voneinander bestromt, wobei die beiden Anschlussleitungen31 ,32 das Trägerelement17 in Durchgangsbohrungen33 ,34 verlaufen, die im Bereich des Bereichs23 bzw. des zweiten Wandabschnitts24 ausgebildet sind. - Der zweite Wandabschnitt
24 des Trägerelements17 ist radial von einem zweiten Lager35 umfasst. Das zweite Lager35 ist ebenfalls als Standardkugellager ausgebildet und weist einen Innenring36 , einen Außenring37 , sowie zwischen dem Innenring36 und dem Außenring37 angeordnete Lagerkörper38 auf. Das zweite Lager35 dient der drehbaren Lagerung einer Ankerscheibe39 sowie eines Kühlrippenrings40 , die beide an einem flanschartig ausgebildeten Träger42 angeordnet bzw. befestigt sind. Im Bereich des Kühlrippenrings40 ist auf der dem Lüfterrad1 zugewandten Seite eine insbesondere aus Stahl ausgebildete Scheibe43 angeordnet. Die Scheibe43 ist Bestandteil einer Wirbelstromkupplung45 . Die Wirbelstromkupplung45 ist über die erste Spule29 schaltbar, die bei einer Bestromung die Ankerscheibe39 anzieht und somit die Drehzahl, übertragen durch den Reibschluss, auf den Kühlrippenring40 überträgt, so dass der Kühlrippenring40 mit den Permanentmagnetelementen47 und deren Rückschlussscheibe63 einen Wirbelstrom erzeugt, dessen Moment das Lüfterrad1 über eine Stütze62 und einen Lüfterradträger55 überträgt, so dass sich eine reduzierte Drehzahl einstellt. - Das Lüfterrad
1 ist mittels eines dritten Lagers50 im Bereich des einen Wellenendes51 der Antriebswelle11 drehbar gelagert. Hierzu weist das dritte Lager50 , das ebenfalls als Standardkugellager ausgebildet ist, einen Innenring52 , einen Außenring53 sowie zwischen dem Innenring52 und dem Außenring53 angeordnete Lagerkörper54 auf. Der Außenring53 ist mit dem Lüfterradträger55 verbunden, an dem wiederum das Lüfterrad1 befestigt ist. Darüber hinaus dient der Lüfterradträger55 der Befestigung einer Ankerscheibe57 , die mit der zweiten Spule30 zusammenwirkt. Hierzu ist die Ankerscheibe57 in Wirkverbindung mit einer Rotorscheibe58 angeordnet, die im axialen Zwischenraum zwischen der Ankerscheibe57 und der zweiten Spule30 mittels eines Halters60 über eine Passfeder61 mit der Antriebswelle11 drehfest befestigt ist. Weiterhin ist an dem Lüfterradträger55 über die Stütze62 die insbesondere aus Stahl bestehende Rückschlussscheibe63 befestigt, die auf der der Ankerscheibe39 abgewandten Seite der Permanentmagnetelemente47 angeordnet ist. - Der soweit beschriebene Lüfterantrieb
100 bzw. die Reibschaltkupplung10 arbeitet wie folgt: Werden die beiden Spulen29 und30 nicht bestromt, so haben die beiden Ankerscheiben39 und57 keine Verbindung mit der Rotorscheibe58 , das bedeutet, dass das Lüfterrad1 entweder steht, oder infolge der Lagerreibung bei einer Drehung der Antriebswelle11 sich mit geringer Drehzahl mit dreht. Gegebenenfalls wird durch die Anordnung der Permanentmagnetelemente47 bzw. der Scheibe43 eine kleine Schleppdrehzahl des Lüfterrads1 erzeugt. Bei einer Bestromung der ersten Spule29 gelangt die Ankerscheibe39 in Wirkverbindung mit der Rotorscheibe58 , so dass die Wirbelstromkupplung45 aktiviert wird. Dadurch wird das Lüfterrad1 mit einer ersten Betriebsdrehzahl gedreht. Zum Aktivieren der direkten Verbindung zwischen der Ankerscheibe57 und der Rotorscheibe58 , damit das Lüfterrad1 mit der gleichen Drehzahl gedreht wird wie die Antriebswelle11 , ist es bevorzugt vorgesehen, dass beide Spulen29 ,30 zunächst bestromt werden, wodurch sich deren elektromagnetische Wirkung auf die Ankerscheibe57 verstärkt, so dass die Ankerscheibe57 in Anlagekontakt mit der Rotorscheibe58 gelangt. Sobald dies geschehen ist kann die Bestromung der ersten Spule29 abgeschaltet werden, um Energie zu sparen. - Der soweit beschriebene Lüfterantrieb
100 bzw. die Reibschaltkupplung10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. So ist es zum Beispeil denkbar, dass die beiden Lager16 und50 als zweireihige (Schräg-)Kugellager ausgebildet sind. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Lüfterrad
- 10
- Reibschaltkupplung
- 11
- Antriebswelle
- 15
- Elektromagnetanordnung
- 16
- erstes Lager
- 17
- Trägerelement
- 18
- Drehmomentstütze
- 19
- Innenring
- 20
- Außenring
- 21
- Lagerkörper
- 22
- erster Wandabschnitt
- 23
- Bereich
- 24
- zweiter Wandabschnitt
- 25
- Spulenträgerbereich
- 27
- Längsachse
- 28
- Trennwand
- 29
- erste Spule
- 30
- zweite Spule
- 31
- Anschlussleitung
- 32
- Anschlussleitung
- 33
- Durchgangsbohrung
- 34
- Durchgangsbohrung
- 35
- zweites Lager
- 36
- Innenring
- 37
- Außenring
- 38
- Lagerkörper
- 39
- Ankerscheibe
- 40
- Kühlrippenring
- 42
- Träger
- 43
- Scheibe
- 45
- Wirbelstromkupplung
- 47
- Permanentmagnetelement
- 50
- drittes Lager
- 51
- Wellenende
- 52
- Innenring
- 53
- Außenring
- 54
- Lagerkörper
- 55
- Lüfterradträger
- 57
- Ankerscheibe
- 58
- Rotorscheibe
- 60
- Halter
- 61
- Passfeder
- 62
- Stütze
- 63
- Rückschlussscheibe
- 100
- Lüfterantrieb
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 19741553 A1 [0002]
Claims (7)
- Elektromagnetisch betätigbare Reibschaltkupplung (
10 ), mit einem auf einem drehbaren Antriebselement (11 ) mittels einer Lagereinrichtung (50 ) drehbar gelagerten Lüfterrad (1 ), einem mittels einer weiteren Lagereinrichtung (16 ) auf dem Antriebselement (11 ) gegenüber der Umgebung starr angeordneten Trägerelement (17 ) für eine Elektromagnetanordnung (15 ), die zwei voneinander unabhängig bestrombare Spulen (29 ,30 ) trägt, wobei die eine Spule (30 ) zum Schalten einer Reibscheibenkupplung (57 ,58 ) und die andere Spule (20 ) zum Schalten einer Wirbelstromkupplung (45 ) dient, und wobei ein erstes Element (43 ) der Wirbelstromkupplung (45 ) auf einem mittels einer zusätzlichen Lagereinrichtung (35 ) drehbar auf dem Antriebselement (11 ) gelagerten Träger (42 ) befestigt sind, die mit am Lüfterrad (1 ) zumindest mittelbar befestigten zweiten Elementen (47 ) zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Spulen (29 ,30 ) in Bezug auf die Längsachse (27 ) des Antriebselements (11 ) axial hintereinander angeordnet sind. - Reibschaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Lagereinrichtung (
35 ) auf dem Außenumfang eines Wandabschnitts (24 ) des Trägerelements (17 ) angeordnet und als 2-Ring-Lager mit lediglich einem Innenring (36 ), einem Außenring (37 ) sowie zwischen dem Innenring (36 ) und dem Außenring (37 ) angeordneten Lagerkörpern (38 ) ausgebildet ist. - Reibschaltkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Lagereinrichtung (
50 ) und die weitere Lagereinrichtung (16 ) jeweils als 2-Ring-Lager ausgebildet sind. - Reibschaltkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Spulen (
29 ,30 ) durch eine Trennwand (28 ) des Trägerelements (17 ) axial voneinander getrennt sind, und dass die beiden Spulen (29 ,30 ) in etwa denselben Außendurchmesser aufweisen. - Reibschaltkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Lüfterrad (
1 ) und der Träger (42 ) auf gegenüberliegenden Seiten des Trägerelements (17 ) angeordnet sind. - Reibschaltkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (
17 ) zur Durchführung von Anschlussleitungen (31 ,32 ) für die beiden Spulen (29 ,30 ) Durchbrüche (33 ,34 ) aufweist. - Reibschaltkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schalten der Reibscheibenkupplung (
57 ,58 ) die beiden Spulen (29 ,30 ) zunächst gemeinsam bestromt werden, und dass nach dem Schalten der Reibscheibenkupplung (57 ,58 ) die der Wirbelstromkupplung (45 ) zugeordnete Spule (29 ) anschließend abgeschaltet wird.
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DE112012002403A5 (de) | 2014-03-06 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R118 | Application deemed withdrawn due to claim for domestic priority |
Effective date: 20120605 |