DE19821097A1 - Antriebseinrichtung für den Kühllüfter eines Kraftfahrzeugmotors - Google Patents

Abstract

Bekannte Antriebseinrichtungen, bei denen das Lüfterrad eines Kühllüfter über einen Riemenantriebsstrang mit zwei verschiedenen Geschwindigkeiten angetrieben werden kann, reichen nicht aus, um den Kühlluftbedarf bei mit Klimaanlagen ausgerüsteten Kraftfahrzeugen jeweils optimal anpassen zu können. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, bei einer Antriebseinrichtung mit zwei Arbeitssträngen mit unterschiedlichem Übersetzungsverhältnis, die auf das Lüfterrad einwirken und abhängig von einer Schaltkupplung wählbar sind, das Lüfterrad über eine Flüssigkeitsreibungskupplung anzutreiben, die ihrerseit, abhängig von frei wählbaren Parametern, elektrisch ansteuerbar und in ihrer Drehzahl veränderbar ist. DOLLAR A Verwendung für Kühllüfter von Kraftfahrzeugmotoren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für den Kühl­ lüfter eines Kraftfahrzeugmotors mit einem Lüfterrad, das über einen Riementrieb antreibbar ist, der mit einer ersten Riemenscheibe, die über einen Freilauf mit der Motorwelle verbunden ist und mit einer zweiten Riemenscheibe versehen ist, die in einem Antriebsstrang mit einem größeren Überset­ zungsverhältnis zum Lüfterrad liegt und über eine elektroma­ gnetische Schaltkupplung mit der Motorwelle kuppelbar ist, wobei der Freilauf der ersten Riemenscheibe bei der dann hö­ heren Drehzahl des Riementriebes wirksam wird und die erste Riemenscheibe vom Antrieb durch die Motorwelle trennt.

Eine Antriebseinrichtung dieser Art ist aus der DE-OS 20 55 404 bekannt. Dort hat man, um die Drehzahl des Kühlluftgeblä­ ses so zu steuern, daß bei hohen Motordrehzahlen keine unnö­ tigen Leistungen durch den Betrieb des Kühlluftgebläses ver­ loren gehen, das Kühlluftgebläse jeweils mit einem Riemen­ trieb koppelbar gestaltet, der mit zwei unterschiedlichen An­ triebsdrehzahlen betrieben werden kann. Dabei hat man einen zweistufigen Antrieb für das Kühlluftgebläse geschaffen, bei dem in einer unteren Stufe der langsamere Antrieb über die eine Riemenscheibe mit der Freilaufkupplung erfolgt und die Schaltkupplung ausgerückt ist. Der schnellere Antrieb des Kühlluftgebläses erfolgt bei eingerückter Schaltkupplung über die andere Riemenscheibe, wobei die Einschaltung der Schalt­ kupplung in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur des Mo­ tors bei erhöhtem Wärmeanfall erfolgt.

Bekannt sind auch Lüfterantriebe (GB-Patent 1 163 393), bei denen man zwei Antriebsstränge jeweils mit Riementrieben vor­ gesehen hat, mit denen unterschiedliche Drehzahlen des Lüf­ terrades erreicht werden können. Einem dieser Riemenantriebe ist dabei eine auf der Motorwelle angeordnete Flüssigkeits­ reibungskupplung zugeordnet, die bei niedrigen Motordrehzah­ len über ein größeres Übersetzungsverhältnis für den schnel­ leren Antrieb des Lüfterrades sorgt. Bei höheren Motordreh­ zahlen wird diese Flüssigkeitsreibungskupplung über ein Fliehkraftventil abgeschaltet, so daß dann der Antrieb mit einer kleineren Übersetzung erfolgt.

Bei beiden eben genannten Antriebseinrichtungen liegen daher bauartbedingt ganz bestimmte Betriebsverhältnisse vor, bei denen die Umschaltung des Gebläserades bewirkt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei modernen Kraftfahrzeugen, insbe­ sondere bei Personenkraftwagen, die mit einer Klimaanlage ausgestattet sind, in bestimmten Fahrzuständen die Kühllei­ stung für den Motor nicht ausreichend ist, was beispielsweise bei Bergfahrten der Fall sein kann. Andererseits soll aber auch der Geräuschpegel des Kühllüfters nach Möglichkeit in Grenzen gehalten werden, was aber durch Antriebseinrichtungen der eingangs genannten Art, die nur auf die eine oder andere Antriebsstufe schalten können, nicht erreicht werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art so aus zu­ bilden, daß abhängig von unterschiedlichen Betriebsparametern eine möglichst gute Anpassung der Lüfterleistung und der Drehzahl des Kühllüfters an die jeweils Fahrbedingungen er­ reicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art vorgesehen, daß mit dem Lüfterrad eine Flüssigkeitsreibungskupplung verbunden ist, die vom Rie­ mentrieb beaufschlagt und elektrisch von außen steuerbar ist. Diese steuerbare Flüssigkeitsreibungskupplung erlaubt nun, abhängig von verschiedenen Parametern eine Anpassung der Lüf­ terdrehzahl die, gepaart mit der Umschaltmöglichkeit auf zwei verschiedene Antriebsdrehzahlen, eine nahezu stufenlose An­ passung an die jeweils gewünschte oder erforderliche Kühllei­ stung möglich macht.

In Weiterbildung der Erfindung kann eine mit der ersten Rie­ menscheibe im Antriebsstrang liegende Riemenscheibe und der Freilauf koaxial zur Achse der Flüssigkeitsreibungskupplung angeordnet sein, und es kann der Primärteil der Flüssigkeits­ reibungskupplung auf einer Antriebswelle angeordnet sein, die außer mit dem Freilauf und der im ersten Antriebsstrang lie­ genden Riemenscheibe auch noch mit einer Riemenscheibe dreh­ fest verbunden ist, die in einem zweiten Antriebsstrang zur zweiten Riemenscheibe liegt.

In Weiterbildung der Erfindung können die erste und die zwei­ te Riemenscheibe koaxial auf der Motorwelle gelagert sein, und es kann die erste Riemenscheibe mit einer Anlagefläche für eine drehfest mit der zweiten Riemenscheibe verbundene Ankerscheibe versehen sein, die unter der Wirkung eines Elek­ tromagneten gegen die Anlagefläche der ersten Riemenscheibe drückbar ist.

In Weiterbildung der Erfindung kann die Steuerung der Flüs­ sigkeitsreibungskupplung, die in an sich bekannter Weise über die Steuerung des Ventilhebels zur Flüssigkeitszu- oder -abfuhr in oder aus der Arbeitskammer erfolgt, über einen außerhalb der Kupplung vorgesehenen Elektromagnet geschehen. Dieser Elektromagnet kann in Weiterbildung der Erfindung am Kühler­ netz vor der mit dem Ventilhebel ausgestatteten Vorratskammer der Flüssigkeitsreibungskupplung oder auch zwischen der An­ triebsscheibe für den Primärteil und dem Gehäuse des Sekun­ därteils angeordnet sein. Im letzteren Fall wird er in bekann­ ter Weise über eine Halterung ortsfest gegenüber der sich drehenden Kupplung gehalten.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Antriebseinrich­ tung nach der Erfindung anhand eines Längsschnittes,

Fig. 2 eine vergrößerte Teildarstellung der bei der An­ triebseinrichtung der Fig. 1 eingesetzten Flüssig­ keitsreibungskupplung und ihrer Steuerung, und

Fig. 3 die Darstellung einer Flüssigkeitsreibungskupplung ähnlich Fig. 2, jedoch mit einem Elektromagneten zur Steuerung, der zwischen dem Antriebsriemenrad für die Flüssigkeitsreibungskupplung und deren Gehäuse vorgesehen ist.

Fig. 1 zeigt, daß auf dem aus dem nur angedeuteten Motorblock 1 herausragenden Ende der Motorwelle 2 eine erste Riemen­ scheibe 3 drehfest aufgesetzt ist, die über einen Riementrieb 4 mit einer Riemenscheibe 5 in Verbindung steht, deren Durch­ messer beim Ausführungsbeispiel größer als jener der Riemen­ scheibe 3 ist. Diese Riemenscheibe 5 ist über einen Freilauf 6, der nur schematisch angedeutet ist, mit der Antriebswelle 7 einer Flüssigkeitsreibungskupplung 8 in Antriebsverbindung, und auf dieser Antriebswelle 7, die in nicht näher darge­ stellter Weise am Motorblock 1 gelagert sein kann, drehbar gelagert. Der Antrieb der Primärscheibe 9 der Flüssigkeits­ reibungskupplung 8 erfolgt daher über die Motorwelle 2, die erste Riemenscheibe 3 und den Riementrieb 4.

Die Flüssigkeitsreibungskupplung 8 besitzt als Sekundärteil ein drehbar auf der Antriebswelle 7 gelagertes Gehäuse 10, das außen mit Lüfterschaufeln 11 bestückt ist. Die Flüssig­ keitsreibungskupplung ist innerhalb des Gehäuses 10 mit einer Vorratskammer 12 für eine Scherflüssigkeit ausgestattet, die in bekannter Weise durch eine Trennwand 13 mit einer Öffnung 14 von der Arbeitskammer 15 getrennt ist, in der die Primär­ scheibe 9 umläuft. In bekannter Weise kann der Zufluß von Scherflüssigkeit aus der Vorratskammer 12 in die Arbeitskam­ mer 15 über die Öffnung 14 durch einen schwenkbaren Ventilhe­ bel 16 gesteuert werden, der die Öffnung 14 verschließt oder freigibt. Der Rücklauf von Scherflüssigkeit aus der Arbeits­ kammer 15 in die Vorratskammer 12 erfolgt in bekannter Weise durch am Umfang der Arbeitskammer 15 angeordnete, nicht ge­ zeigte Rückpumpkörper.

Der Ventilhebel 16 ist mit einem Permanentmagneten 17 ausge­ rüstet, dem gegenüber ein Elektromagnet 18 außerhalb des Ge­ häuses 10 der Flüssigkeitsreibungskupplung 8 angeordnet ist. Der Elektromagnet 18 ist beim Ausführungsbeispiel an dem nur schematisch angedeuteten Kühlernetz 19 befestigt und kann ab­ hängig von Motorparametern oder auch abhängig von anderen be­ liebigen Parametern mit Strom beaufschlagt werden, so daß da­ durch die Arbeitsweise der Flüssigkeitsreibungskupplung 8 ge­ steuert werden kann.

Auf der Motorwelle 2 ist achsgleich zu der ersten Riemen­ scheibe 3 eine zweite Riemenscheibe 20 drehbar gelagert, die gegenüber der ersten Riemenscheibe 3 einen deutlich größeren Durchmesser aufweist. Die Riemenscheibe 20 steht nun über ei­ nen zweiten Riementrieb 21 mit einer Riemenscheibe 22 kleine­ ren Durchmessers in Verbindung, die fest mit der Antriebswel­ le 7 für die Flüssigkeitsreibungskupplung 8 verbunden ist. Der zweiten Riemenscheibe 20 ist dabei eine Ankerscheibe 23 einer Elektromagnetkupplung zugeordnet, die bei Strombeauf­ schlagung eines Elektromagneten 24 gegen eine entsprechende Fläche der ersten Riemenscheibe 3 gedrückt werden kann, so daß bei eingeschalteter Magnetkupplung 23, 24 die zweite Rie­ menscheibe 20 drehfest mit der Motorwelle 2 verbunden ist und über den Riementrieb 21 und die Riemenscheibe 22 den Primär­ teil 9 der Flüssigkeitsreibungskupplung 8 treibt. Da dies we­ gen der gewählten Übersetzungsverhältnisse - die Riemenschei­ be 20 besitzt einen größeren Durchmesser als die Riemenschei­ be 3, und die Riemenscheibe 22 ist kleiner als die Riemen­ scheibe 5 - dazu führt, daß die Flüssigkeitsreibungskupplung 8 mit einer wesentlich größeren Drehzahl als vorher angetrie­ ben wird, wird der Antriebsstrang über die Riemenscheibe 3, den Riementrieb 4 und die Riemenscheibe 5 aufgrund der Wir­ kung des Freilaufes 6 ausgeschaltet. Die Antriebseinrichtung nach Fig. 1 für das aus der Flüssigkeitsreibungskupplung 8 und den Lüfterschaufeln 11 bestehende Lüfterrad 25 kann daher je nach Einschalt- oder Abschaltzustand der Magnetkupplung 23, 24 mit zwei verschiedenen Antriebsgeschwindigkeiten ar­ beiten. Weil die Flüssigkeitsreibungskupplung 8 selbst aber auch noch durch die Beaufschlagung des Elektromagneten 18 steuerbar ist, kann in den beiden Antriebsdrehzahlbereichen auch noch jeweils eine Anpassung der Lüfterdrehzahl erreicht werden, die so gewählt werden kann, daß sich die Drehzahlbe­ reiche beider Antriebsstränge bis zur Überlappung regeln las­ sen. Durch diese Ausgestaltung wird es daher möglich, eine nahezu stufenlose Regelung der Drehzahl des Lüfterrades 25 über einen großen Antriebsdrehzahlbereich zu ermöglichen.

Die Fig. 2 verdeutlicht die Möglichkeit einer praktischen Ausführung der Flüssigkeitsreibungskupplung 8. Es ist zu er­ kennen, daß das Gehäuse 10 der Flüssigkeitsreibungskupplung über ein Kugellager 26 drehbar auf die Antriebswelle 7 aufge­ setzt ist, die ihrerseits mit dem Freilauf 6 mit einer An­ schlußmuffe 27 zum Anbringen der Riemenscheibe 5 versehen ist. Fig. 2 läßt auch erkennen, daß die Primärscheibe 9 im äußeren Bereich der Arbeitskammer 15 mit umlaufenden Rippen 28 versehen ist, welche zusammen mit korrespondierenden Rip­ pen 29 des Kupplungsgehäuses 10 in bekannter Weise die Ober­ fläche des Scherspaltes zwischen Primärscheibe 9 und Sekun­ därteil 10 erhöhen.

Die Fig. 3 zeigt eine Abwandlung der Flüssigkeitsreibungs­ kupplung 8 nach den Fig. 1 und 2 lediglich bezüglich der An­ ordnung des zur Steuerung vorgesehenen Elektromagneten 180, der hier im Bereich zwischen der Riemenscheibe 22 und dem Ge­ häuse 10 der Flüssigkeitsreibungskupplung 8 im Abstand zu der Antriebswelle 7 angeordnet und über eine ortsfeste Halterung 30 unverdrehbar gehalten ist. Eine magnetisch wirksamer Ring 31 ist fest mit dem Gehäuse 10 verbunden und schließt sich mit geringem Spalt an eine aus magnetisch wirksamen Material bestehende Haube 32 des Elektromagneten 180 an, um die magne­ tischen Feldlinien zum Permanentmagneten 17 hin und zurück über die aus magnetischem Material hergestellte Antriebswelle 7 und einen Magnetansatz 33 zu schließen, wenn der Elektroma­ gnet 180 strombeaufschlagt ist. Diese letztere Ausführungs­ form ist kompakt und macht die getrennte Anordnung eines Elektromagneten am Kühlernetz überflüssig. Die Wirkungsweise eines mit einer Flüssigkeitsreibungskupplung nach Fig. 3 aus­ gerüsteten Lüfterantriebs ist die gleiche wie die anhand der Fig. 1 und 2 geschilderte Arbeitsweise.

Claims (8)

1. Antriebseinrichtung für den Kühllüfter eines Kraft­ fahrzeugmotors mit einem Lüfterrad (25), das über einen Rie­ mentrieb antreibbar ist, der über eine erste Riemenscheibe (3) und einen Freilauf (6) von der Motorwelle (2) angetrieben und mit einer zweiten Riemenscheibe (20) versehen ist, die einen zweiten Antriebsstrang (21) mit einem größeren Überset­ zungsverhältnis zum Lüfterrad (25) bildet und über eine elek­ tromagnetische Schaltkupplung (23, 24) mit der Motorwelle kuppelbar ist, wobei der Freilauf der ersten Riemenscheibe bei der dann höheren Drehzahl des Riementriebes wirksam wird und den Antriebsstrang von der ersten Riemenscheibe (3) zur Motorwelle trennt, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Lüfterrad (25) eine Flüssigkeitsreibungskupplung (8) verbunden ist, die vom Riementrieb (21) beaufschlagt und elektrisch von außen steuerbar ist.

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine mit der ersten Riemenscheibe (3) im An­ triebsstrang (4) liegende Riemenscheibe (5) und der Freilauf (6) koaxial zu der Achse (7) der Flüssigkeitsreibungskupplung angeordnet sind.

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärteil (9) der Flüssigkeitsrei­ bungskupplung (8) auf einer Antriebswelle (7) angeordnet ist, die außer mit dem Freilauf (6) und der im ersten Antriebs­ strang (4) liegenden Riemenscheibe (5) auch noch mit einer Riemenscheibe (22) drehfest verbunden ist, die in einem zwei­ ten Antriebsstrang (21) zur zweiten Riemenscheibe (20) liegt.

4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste (3) und die zweite Riemenscheibe (20) koaxial auf der Motorwelle (2) gelagert sind und daß die er­ ste Riemenscheibe (3) mit einer Anlagefläche für eine dreh­ fest mit der zweiten Riemenscheibe (20) verbundene Anker­ scheibe (23) versehen ist, die unter der Wirkung eines Elek­ tromagneten (24) bei dessen Strombeaufschlagung gegen die er­ ste Riemenscheibe (3) drückbar ist.

5. Antriebseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Elektromagnet (24) innerhalb der ersten Riemenscheibe (3) ortsfest angeordnet ist.

6. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Ven­ tilhebels (16) der Flüssigkeitsreibungskupplung (8) über ei­ nen außerhalb des Kupplungsgehäuses (10) angeordneten Elek­ tromagneten (18) erfolgt.

7. Antriebseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Elektromagnet (18) am Kühlernetz (19) vor der Vorratskammer (12) der Flüssigkeitsreibungskupplung ange­ ordnet ist und daß der Ventilhebel (16) mit einem Magnetteil (17) versehen ist.

8. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (180) zwischen der Antriebsscheibe (22) für den Primärteil (9) der Flüssig­ keitsreibungskupplung (8) und dem Gehäuse (10) des Sekundär­ teiles angeordnet, aber ortsfest über eine Halterung (30) an­ gebracht ist.