DE1066384B

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Publication number: DE1066384B
Application number: DENDAT1066384D
Authority: DE
Publication date: 1959-10-01

Description

öibliotheek fctir. Ind. Eigeadomö Bibliothekek fctir. Ind. Eigeadom

2 δ J AH. 19502 δ J AH. 1950

DEUTSCHESGERMAN

D24347Ia/46c⁴ D24347Ia / 46c ⁴

ANMELDETAG: 24. november 1956REGISTRATION DATE: November 24, 1956

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DERNOTICE THE REGISTRATION AND ISSUE OF THE

AUSLEGESCHRIFT: 1. o kto b e r 1959EDITORIAL: October 1, 1959

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für Hilfsaggregate von Brennkraftmaschinen, wobei der Antrieb zweistufig über einen Freilauf und eine schaltbare Kupplung erfolgt. Sie hat insbesondere Bedeutung für den Antrieb des Kühlerventilators bei Kraftfahrzeugen. The invention relates to a drive for auxiliary units of internal combustion engines, the drive takes place in two stages via a freewheel and a switchable clutch. It is particularly important for driving the radiator fan in motor vehicles.

Bei Brennkraftmaschinen gibt es eine Reihe von Hilfsaggregaten, die vom Motor her angetrieben werden. Sie haben dadurch zwangläufig ein festes Verhältnis zur Motordrehzahl, ohne daß ihre Arbeitsbedingungen dies erforderlich machen würden. So wird z. B. beim Antrieb des Kühlerventilators eine hohe Drehzahl nur selten bei Spitzenbeanspruchungen benötigt, während bei normalem Betrieb eine kleinere Ventilatordrehzahl völlig ausreichen würde. Das dauernde Mitschleppen des Ventilators mit hoher Drehzahl ist wegen des dadurch auftretenden hohen Leistungsbedarfs höchst unerwünscht.In internal combustion engines there are a number of auxiliary units that are driven by the engine. As a result, you inevitably have a fixed ratio to the engine speed without affecting your working conditions would make this necessary. So z. B. when driving the radiator fan a high speed is rarely required for peak loads, while a lower speed is required for normal operation Fan speed would be completely sufficient. The constant dragging of the fan with high Speed is highly undesirable because of the resulting high power requirement.

Es ist bereits bekannt, Hilfsaggregate in der eingangs erwähnten Art auszubilden. Eine bekannte Anordnung dieser Art verwendet für ein Ladegebläse ein Vorgelegegetriebe mit einer mechanisch schaltbaren Lamellenreibungskupplung. Die bekannte Anordnung ist nachteilig wegen des hohen Platzbedarfes und der umständlichen Schaltung. Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, die obigen Nachteile zu vermeiden und einen Antrieb zu schaffen, der im Aufbau einfach, betriebssicher und raumsparend ist. Nach der Erfindung wird diese Aufgabe bei den eingangs erwähnten Antrieben dadurch gelöst, daß ein stationärer Magnetträger einer schleifringlosen, elektromagnetischen Reibungskupplung konzentrisch in sich in an sich bekannter Weise eine Welle und außerdem eine Hohlwelle aufnimmt und der Antrieb der schnelleren Getriebestufe über die Hohlwelle und Kupplungsscheiben mit dem Aggregat, z. B. dem Ventilator, verbunden ist und der Antrieb der langsameren Getriebestufe über die Welle und den Freilauf mit dem Aggregat in Verbindung steht.It is already known to design auxiliary units of the type mentioned at the beginning. A well-known arrangement This type uses a countershaft transmission with a mechanically switchable one for a supercharger Multi-disc friction clutch. The known arrangement is disadvantageous because of the large amount of space required and the cumbersome circuit. The invention has set itself the task of avoiding the above disadvantages and to create a drive that is simple in construction, reliable and space-saving. To the invention, this object is achieved in the aforementioned drives in that a stationary Magnet carrier of an electromagnetic friction clutch without slip rings, concentric in itself in a manner known per se a shaft and also a hollow shaft and the drive of the faster Gear stage via the hollow shaft and clutch disks with the unit, e.g. B. the fan, is connected and the drive of the slower gear stage via the shaft and the freewheel with the Aggregate is in communication.

Der erfindungsgemäße Antrieb vermeidet den komplizierten Aufbau stufenlos regelbarer Antriebe oder regelbarer, hydraulischer Kupplungen. Er ermöglicht aber eine schnelle und einfache Schaltung auf verschiedene Übersetzungen. Dabei kann man auch noch den Schaltvorgang selbst dem Fahrer abnehmen und diesen selbsttätig durch ein Steuerorgan, z. B. einen Thermostaten, auslösen lassen. Die erfindungsgemäße elektromagnetische Reibungskupplung zeigt einen besonders einfachen, raumsparenden und betriebssicheren Aufbau.The drive according to the invention avoids the complicated structure of continuously variable drives or adjustable hydraulic clutches. However, it enables quick and easy switching to various Translations. You can also relieve the driver of the shifting process yourself and this automatically by a control unit, z. B. a thermostat, trigger. The inventive electromagnetic friction clutch shows a particularly simple, space-saving and operationally reliable Construction.

. Weitere Merkmale der Erfindung und die sich daraus ergebenden Vorteile können der nachstehenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles entnommen werden. Als Ausfüh-Antrieb für Hilfsaggregate
von Brennkraftmaschinen,
insbesondere für Kühlerventilatoren
bei Kraftfahrzeugen. Further features of the invention and the advantages resulting therefrom can be found in the following description of the exemplary embodiment shown in the drawing. As an execution drive for auxiliary units
of internal combustion engines,
especially for radiator fans
in motor vehicles

Anmelder:Applicant:

Daimler-Benz Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Untertürkheim, Mercedesstr. 136Daimler-Benz Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Untertürkheim, Mercedesstr. 136

Dr.-Ing. Hans-Joachim Förster, Stuttgart-Bad Cannstatt, ist als Erfinder genannt wordenDr.-Ing. Hans-Joachim Förster, Stuttgart-Bad Cannstatt, has been named as the inventor

rungsbeispiel ist ein Antrieb für einen Kühlerventilator dargestellt. Die Erfindung kann nach dem gleichen Prinzip auch auf den Antrieb von Lichtmaschinen, Hydraulikpumpen oder anderen Hilfsaggregaten oder gleichzeitig für zwei oder mehrere davon angewendet werden.A drive for a radiator fan is shown as an example. The invention can do the same The principle also applies to the drive of alternators, hydraulic pumps or other auxiliary units or applied simultaneously to two or more of them.

Nach der Zeichnung sind für den Antrieb des Kühlerventilators 1 zwei ständig im Eingriff stehende Getriebestufen vorgesehen. Sie werden durch Keilriemenscheiben 2 und 3 gebildet, die verschiedene Durchmesser aufweisen und die mit entsprechenden Keilriemenscheiben am Antriebsmotor in ständiger Verbindung stehen. Die den langsameren Antrieb des Hilfsaggregates ergebende Getriebestufe, nämlich die Keilriemenscheibe 3, ist über einen Freilauf 4 mit dem Ventilator 1 verbunden, während die schnellere Getriebestufe durch eine schaltbare Kupplung 5 mit dem Ventilator 1 kuppelbar ist. Als schaltbare Kupplung 5 dient eine elektromagnetisch zu betätigende Reibungskupplung. Diese ist schleifringlos ausgeführt und mit den Schrauben 6 an einem stationären Tragarm 7 befestigt. According to the drawing, two are constantly in engagement for driving the cooling fan 1 Gear stages provided. They are formed by V-belt pulleys 2 and 3, which are different Have diameter and the corresponding V-belt pulleys on the drive motor in constant Connected. The gear stage resulting in the slower drive of the auxiliary unit, namely the V-belt pulley 3 is connected to the fan 1 via a freewheel 4, while the faster gear stage can be coupled to the fan 1 by a switchable coupling 5. As a switchable clutch 5 an electromagnetically operated friction clutch is used. This is designed without slip rings and with the screws 6 attached to a stationary support arm 7.

Die elektromagnetische Kupplung 5 besteht aus einem den magnetischen Anker bildenden Reibring 8, der am Ventilator 1 befestigt ist. Mit dem Reibring 8 wirkt der Magnetteil 9 zusammen, der die Wicklung 10 aufnimmt und seinerseits wieder aus einer stationär festgelegten Hohlnabe 11 und einem umlaufenden Rotor 12 besteht. Die Hohlnabe 11 wird von einer Ringwicklung 10 umschlossen und weist einen radialen Flansch 13 auf. Einen Flansch 14 etwa gleicher Größe weist auch der Rotor 12 auf, der als Hohlwelle 15The electromagnetic clutch 5 consists of a friction ring 8 forming the magnetic armature, which is attached to the fan 1. With the friction ring 8, the magnetic part 9 cooperates, which the winding 10 receives and in turn from a stationary fixed hollow hub 11 and a rotating one Rotor 12 is made. The hollow hub 11 is enclosed by a ring winding 10 and has a radial one Flange 13. The rotor 12 also has a flange 14 of approximately the same size, which is designed as a hollow shaft 15

Claims

ausgebildet, in der Hohlnabe 11 über das Kugellager 16 und das Nadellager 17 drehbar und axial unverschiebbar gelagert und durch die Stifte 28 mit dem Flansch 14 verbunden ist. Auf der Hohlwelle 15 ist als Antriebsglied für die schnellere Getriebestufe die Keilriemenscheibe 2 befestigt, z. B. aufgekeilt. Der Flansch 14 hat eine dem Reibring 8 entsprechende Reibfläche 31 und ist durch eine etwa in deren Mitte liegende unmagnetische Zwischenschicht 30, z. B. einen Bronzering, geteilt. Der Flansch 14 umfaßt mit einem kurzen äußeren Zylinderstück 18 den Flansch 13 des stationären Magnetteiles. Er dient gewissermaßen als rotierender Polschuh für den Magneten, der aus Hohlnabe 11 mit Flansch 13 durch die Magnetisierung beim Stromdurchgang durch die Spule 10 gebildet wird. Für den Übergang des Magnetflusses sind die beiden Spalte 19 zwischen beiden Teilen so gering wie möglich bemessen, um die magnetischen Spaltverluste klein zu halten. Innerhalb der Hohlwelle 15 ist über das Kugellager 20 und das Nadellager 21 die Welle 22 drehbar und axial unverschiebbar gelagert, die einerseits die Keilriemenscheibe 3 als Antriebsglied für die langsamere Getriebestufe und andererseits über den Freilauf 4 den Ventilator 1 trägt. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß beide Keilriemenscheiben 2 und 3 auf der gleichen Seite des Magnetteiles 9 angeordnet sind. Der als Anker dienende Reibring 8 ist mit der Nabe 23 des Ventilators 1 über einen kegelstumpfförmigen Blechpreßteil 24 verbunden. Der Spalt 25 zwischen ihm und dem Flansch 14 des Rotors am Magnetteil 9 wird ebenfalls so klein wie möglich bemessen, um ein gutes Anziehen des Ankers zu gewährleisten. Um dieses Anziehen zu ermöglichen, muß die Befestigung des Reibringes 8 an dem kegelstumpfförmigen Blechpreßteil 24 axial federnd erfolgen. Dazu dient ein federnder Zwischenring 26, der an zueinander versetzten Stellen z. B. mit Hohlnieten 27 wechselweise am Reibring 8 bzw. am Blechpreßteil 24 festgelegt ist. Für die Geräuschdämpfung ist eine Beilage 29 aus Gummi oder einem technisch gleichwertigen Stoff vorgesehen, die gegebenenfalls auch mit dem federnden Zwischenring 26 zu einem einheitlichen Bauteil zusammengefaßt werden kann. Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Bei normalem Betrieb ist die elektromagnetische Reibungskupplung 5 stromlos. Der Antrieb erfolgt dann über die langsame Getriebestufe, von der Keilriemenscheibe 3 über die Welle 22 auf den Kühlerventilator 1. Die schneller rotierende Keilriemenscheibe 2 hat mit dem Ventilator keine Verbindung, da der Reibring 8 nicht am Flansch 14 des Rotors 12 anliegt. Sie läuft leer mit. Ist nunmehr, z. B. beim Befahren von Steigungen, eine intensivere Kühlung erforderlich, so wird der Stromkreis für die Magnetwicklung 10 durch einen zweckmäßigerweise am Armaturenbrett des Fahrzeuges liegenden Schalter oder in Abhängigkeit von einer Regelgröße, z. B. von der Kühlmitteltemperatur, durch einen Thermostaten selbsttätig geschlossen. Dadurch wird der Rotor 12 des Magnetteiles magnetisch und zieht den Reibring 8 an, so daß dieser in Reibungsschluß mit dem Rotor 12 kommt. Dieses An· ziehen erfolgt gegen die federnde Wirkung des Zwischenringes 26. Infolge der Reibung zwischen dem Reibring 8 und der Reibfläche 31 an dem Flansch 14 des Rotors 12 wird nunmehr der Ventilator 1 mit der schnelleren Drehzahl der Keilriemenscheibe 2 ange- trieben. Durch den Freilauf 4 kann er die langsamer rotierende Welle 22 überholen. Patentansprüche:is formed in the hollow hub 11 via the ball bearing 16 and the needle bearing 17 rotatably and axially immovable and is connected to the flange 14 by the pins 28. On the hollow shaft 15, the V-belt pulley 2 is attached as a drive member for the faster gear stage, for. B. wedged. The flange 14 has a friction surface 31 corresponding to the friction ring 8 and is surrounded by a non-magnetic intermediate layer 30, e.g. B. a bronze ring, divided. The flange 14 includes with a short outer cylinder piece 18 the flange 13 of the stationary magnet part. To a certain extent, it serves as a rotating pole piece for the magnet, which is formed from the hollow hub 11 with flange 13 due to the magnetization during the passage of current through the coil 10. For the transition of the magnetic flux, the two gaps 19 between the two parts are dimensioned as small as possible in order to keep the magnetic gap losses small. Inside the hollow shaft 15, the shaft 22 is rotatably and axially immovably mounted via the ball bearing 20 and the needle bearing 21, which on the one hand carries the V-belt pulley 3 as a drive element for the slower gear stage and on the other hand carries the fan 1 via the freewheel 4. The arrangement is such that both V-belt pulleys 2 and 3 are arranged on the same side of the magnetic part 9. The friction ring 8 serving as an anchor is connected to the hub 23 of the fan 1 via a frustoconical pressed sheet metal part 24. The gap 25 between it and the flange 14 of the rotor on the magnetic part 9 is also dimensioned as small as possible in order to ensure good tightening of the armature. In order to enable this tightening, the fastening of the friction ring 8 to the frustoconical pressed sheet metal part 24 must be carried out in an axially resilient manner. For this purpose, a resilient intermediate ring 26 is used, which z. B. is fixed with hollow rivets 27 alternately on the friction ring 8 and on the pressed sheet metal part 24. A supplement 29 made of rubber or a technically equivalent material is provided for noise damping, which, if necessary, can also be combined with the resilient intermediate ring 26 to form a single component. The mode of operation of the arrangement is as follows: During normal operation, the electromagnetic friction clutch 5 is de-energized. The drive then takes place via the slow gear stage, from the V-belt pulley 3 via the shaft 22 to the cooling fan 1. She runs along with nothing. Is now, z. B. when driving up slopes, a more intensive cooling is required, the circuit for the magnet winding 10 by an expediently located on the dashboard of the vehicle switch or depending on a controlled variable, z. B. from the coolant temperature, automatically closed by a thermostat. As a result, the rotor 12 of the magnetic part becomes magnetic and attracts the friction ring 8 so that it comes into frictional engagement with the rotor 12. This tightening takes place against the resilient effect of the intermediate ring 26. As a result of the friction between the friction ring 8 and the friction surface 31 on the flange 14 of the rotor 12, the fan 1 is now driven at the faster speed of the V-belt pulley 2. The freewheel 4 enables it to overtake the slower rotating shaft 22. Patent claims:

1. Antrieb für Hilfsaggregate von Brennkraftmaschinen, insbesondere für Kühlerventilatoren bei Kraftfahrzeugen, wobei der Antrieb zweistufig über einen Freilauf und eine schaltbare Kupplung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß ein stationärer Magnetteil (9) einer schleifringlosen, elektromagnetischen Reibungskupplung (5) konzentrisch in sich in an sich bekannter Weise eine Welle (22) und außerdem eine Hohlwelle (15) aufnimmt und der Antrieb (2) der schnelleren Getriebestufe über die Hohlwelle (15) und Kupplungsscheiben (8, 31) mit dem Aggregat, z. B. dem Ventilator (1), verbunden ist und der Antrieb (3) der langsameren Getriebestufe über die Welle (22) und den Freilauf (4) mit dem Aggregat in Verbindung steht.1. Drive for auxiliary units of internal combustion engines, in particular for radiator fans in motor vehicles, the drive takes place in two stages via a freewheel and a switchable clutch, characterized in that a stationary magnetic part (9) of a slip ring-free, electromagnetic friction clutch (5) concentrically in on known way a shaft (22) and also a hollow shaft (15) receives and the drive (2) of the faster gear stage via the hollow shaft (15) and clutch disks (8, 31) with the unit, for. B. the fan (1) is connected and the drive (3) of the slower gear stage is connected to the unit via the shaft (22) and the freewheel (4) .

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Reibungskupplung (5) aus einem am Hilfsaggregat, z. B. dem Kühlerventilator (1) befestigten Reibring (8) als Anker und dem stationären Magnetteil (9) mit einem sich radial erstreckenden Flansch (13) sowie einem umlaufenden, ebenfalls mit einem radialen Flansch (14) versehenen Rotor (12) besteht.2. Drive according to claim 1, characterized in that the electromagnetic friction clutch (5) consists of one on the auxiliary unit, for. B. the cooling fan (1) attached friction ring (8) as an armature and the stationary magnet part (9) with a radially extending flange (13) and a rotating rotor (12) also provided with a radial flange (14) .

3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (12) die Hohlwelle (15) bildet bzw. mit dieser verbunden ist und im Nabenteil (11) des stationären Magnetteils (9) axial unverschieblich gelagert ist, wobei der Rotorflansch (14) eine dem Reibring (8) zugewandte und in der Größe entsprechende Reibfläche (31) aufweist.3. Drive according to claim 2, characterized in that the rotor (12) forms the hollow shaft (15) or is connected to it and is axially immovable in the hub part (11) of the stationary magnet part (9) , the rotor flange (14 ) has a friction surface (31) facing the friction ring (8) and corresponding in size.

4. Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rotor-Hohlwelle (15) an dem dem Flansch (14) gegenüberliegenden Ende das die schnellere Getriebestufe bildende Antriebsglied, z. B. eine Keilriemenscheibe (2), befestigt ist.4. Drive according to claim 3, characterized in that on the rotor hollow shaft (15) at the end opposite the flange (14) the drive member forming the faster gear stage, for. B. a V-belt pulley (2) is attached.

5. Antrieb nach einem der vorstehenden An- ■ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Rotor-Hohlwelle (15) drehbar und axial unverschiebbar gelagerte Welle (22) an dem gleichen Ende wie die Hohlwelle (15) mit dem die langsame Getriebestufe bildenden Antriebsglied, z. B. einer Keilriemenscheibe (3), und am entgegengesetzten Ende über den Freilauf (4) mit dem Hilfs· aggregat, z. B. dem Kühlerventilator (1), verbunden ist.5. Drive according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft (22) rotatably and axially immovably mounted in the hollow rotor shaft (15 ) is at the same end as the hollow shaft (15) with which the slow gear stage forms Drive member, e.g. B. a V-belt pulley (3), and at the opposite end via the freewheel (4) with the auxiliary unit, e.g. B. the radiator fan (1) connected.

6. Antrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der den Anker bildende Reibring (8) am Hilfsaggregat, z. B. am Kühlerventilator (1), axial federnd befestigt ist, z. B. über einem federnden Zwischenring (26), der an zueinander versetzten Stellen wechselweise am Reibring (8) bzw. am Hilfsaggregat, z. B. durch Nieten (27), festgelegt ist.6. Drive according to one of the preceding claims, characterized in that the friction ring forming the armature (8) on the auxiliary unit, for. B. on the radiator fan (1), axially resiliently attached, for. B. via a resilient intermediate ring (26), which at mutually offset points alternately on the friction ring (8) or on the auxiliary unit, z. B. is set by rivets (27) .

7. Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Nabenteil (23) des Hilfsaggregates, z. B. des Kühlerventilators (1), ein kegelstumpfförmiger Blechpreßteil (24) befestigt ist, mit dessen äußerem Flansch der federnde Zwischenring (26) gegebenenfalls über eine geräuschdämpfende Beilage (29), z. B. aus Gummi, verbunden ist.7. Drive according to claim 6, characterized in that the hub part (23) of the auxiliary unit, for. B. the radiator fan (1), a frustoconical pressed sheet metal part (24) is attached, with the outer flange of the resilient intermediate ring (26) optionally via a noise-damping shim (29), for. B. made of rubber.

8. Antrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor-8. Drive according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor

flansch (14) in der Mitte der Reibfläche (31) in an sich bekannter Weise durch eine nichtmagnetisierbare Zwischenschicht (30) geteilt ist und am äußeren Umfang einen den Statorflansch (13) übergreifenden Zylinderring (18) aufweist. Flange (14) in the middle of the friction surface (31) is divided in a manner known per se by a non-magnetizable intermediate layer (30) and on the outer circumference has a cylinder ring (18) extending over the stator flange (13).

9. Antrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die schaltbare Kupplung (5) in Abhängigkeit von einer Regelgröße, z. B. von der Kühlmitteltemperatur,9. Drive according to one of the preceding claims, characterized in that the switchable Coupling (5) as a function of a controlled variable, e.g. B. on the coolant temperature,

durch einen Thermostaten selbsttätig durch Einbzw. Ausschalten der Erregerwicklung (10) des stationären Magnetteils (9) schaltbar ist.by a thermostat automatically by einzw. Switching off the excitation winding (10) of the stationary magnetic part (9) is switchable.

In Betracht gezogene Druckschriften:Considered publications:

Britische Patentschriften Nr. 195 781, 726 487; USA.-Patentschrift Nr. 2 452 264; VDI-Zeitschrift, 1941, S. 983.British Patent Nos. 195,781, 726,487; U.S. Patent No. 2,452,264; VDI magazine, 1941, p. 983.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

& 909 630/90 9.59& 909 630/90 9.59