WO2012168220A1 - Elektromagnetisch betätigbare reibschaltkupplung - Google Patents

Elektromagnetisch betätigbare reibschaltkupplung Download PDF

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WO2012168220A1
WO2012168220A1 PCT/EP2012/060568 EP2012060568W WO2012168220A1 WO 2012168220 A1 WO2012168220 A1 WO 2012168220A1 EP 2012060568 W EP2012060568 W EP 2012060568W WO 2012168220 A1 WO2012168220 A1 WO 2012168220A1
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bearing
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clutch according
ring
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PCT/EP2012/060568
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Inventor
Manfred Gebhart
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Kendrion Linnig Gmbh
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D27/00—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor
    • F16D27/10—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with an electromagnet not rotating with a clutching member, i.e. without collecting rings
    • F16D27/108—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with an electromagnet not rotating with a clutching member, i.e. without collecting rings with axially movable clutching members
    • F16D27/112—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with an electromagnet not rotating with a clutching member, i.e. without collecting rings with axially movable clutching members with flat friction surfaces, e.g. discs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/02—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air
    • F01P7/08—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by cutting in or out of pumps
    • F01P7/081—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by cutting in or out of pumps using clutches, e.g. electro-magnetic or induction clutches
    • F01P7/082—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by cutting in or out of pumps using clutches, e.g. electro-magnetic or induction clutches using friction clutches
    • F01P7/084—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by cutting in or out of pumps using clutches, e.g. electro-magnetic or induction clutches using friction clutches actuated electromagnetically

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetically actuated friction clutch, preferably with a shaft portion comprehensive, directly with a crankshaft rotatably connectable drive element according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to an internal combustion engine according to claim 1 1.
  • the fan is rotatably arranged via a bearing device on a drive element, such as a drive shaft.
  • a drive element such as a drive shaft.
  • the inner ring of the bearing device is fastened rotationally fixed directly on the drive element, while the outer ring of the bearing device is operatively connected to the fan.
  • the electromagnetically actuated friction clutch can be designed to drive the fan a frictional engagement, so that the fan rotates at the same speed as the drive element.
  • the coil of Reibschaltkupplung is stationary by means of a support member and a bearing on the drive element relative to the environment.
  • Friction disk clutches which are driven by a pulley are described, for example, in US 2006/0086585 A1, EP 1 108 913 A2, WO 2010/148507 A1, US 2005/0205374 A1, EP 1 400 697 A1, DE 603 14 934 T2 and DE 3 443 523 C2.
  • the present invention seeks to further develop an electromagnetically actuated Reibschalt- coupling according to the preamble of claim 1 such that the load on the bearing device, which serves to support the fan wheel, is lowered so that it does not the mentioned standstill marks on the storage facility comes. Furthermore, the object is to provide an internal combustion engine with a correspondingly improved, can be driven via the crankshaft of the internal combustion engine friction disc clutch.
  • the drive element preferably comprises an end-side flange for direct fixing to the crankshaft of an internal combustion engine.
  • the coupling according to the invention has a drive shaft and is preferably not driven by a pulley.
  • the drive shaft preferably forms the center of the clutch around which the other components are arranged.
  • the friction disk clutch according to the invention is equipped exclusively with standard bearings, ie two-ring bearings. Also advantageous is the short overall length of the coupling, wherein it is particularly advantageous that the fan is space-saving from the axial direction from the rear mounted. Another advantage is that the clutch wear is sucked by the air flow of the cooling fin ring. It is also advantageous that the air gap of the armature disk to the rotor can be measured by the cooling fin ring.
  • the coupling according to the invention is particularly suitable for crankshaft assembly.
  • the electromagnet arrangement is arranged in a magnetic coil carrier region on the carrier element, and / or that an annular receiving region is formed between the magnet coil carrier region and the extension section, and / or that the second bearing device is at least partially inside the carrier Receiving area is arranged.
  • the electromagnet assembly is associated with a torque arm for securing against rotation.
  • the arrangement according to the invention of the second bearing device on an extension section of the carrier element makes it possible in a preferred variant in particular that the second bearing device is designed as a double-row ball bearing. In such a ball bearing is a relatively inexpensive standard ball bearing, so that such a friction clutch is less expensive to produce.
  • the electromagnetically actuated friction clutch is used to couple the fan with friction clutch active by frictional engagement with the drive element, so that the maximum cooling capacity of the fan is achieved.
  • an eddy current coupling is provided with the fan at least indirectly connected permanent magnet elements and at least one with the permanent magnet elements cooperating counter element, in particular in the form of a steel ring, wherein the at least one counter element is rotatably connected to the drive element.
  • the carrier element is mounted only on the first bearing device on a shaft portion of the drive element, it is provided to provide a double-row ball bearing for generating or receiving the required bearing forces.
  • Such a design has the advantage of a particularly compact in axial length design of the friction clutch.
  • the coupling element is also possible for the coupling element to be connected to the extension section by means of a third bearing device and to support it radially, wherein the third bearing device is arranged on the side of the second bearing device facing away from the first bearing device.
  • Such mounting of the support element by means of two storage devices has the advantage of a particularly stiff, i. mechanically robust design. This makes it possible, for example, to mount the friction clutch directly on a crankshaft.
  • the first and the third bearing means are each formed as a single-row ball bearing.
  • FIG. 1 shows a detail of a Reibschaltkupplung invention in a partially sectioned side view at a section through the center line of the drive shaft and Fig. 2 a comparison with the Fig. 1 modified Reibschaltkupplung, also in a partially sectioned side view.
  • a first invention, electromagnetically actuated friction clutch 10 is shown.
  • the friction clutch 10 is used to drive a in Fig. 1 only partially shown fan wheel 1, which provides an air flow rate for cooling a radiator, which in turn serves the cooling of an internal combustion engine.
  • the friction clutch 10 is part of a drive system 100 having a drive element in the form of a drive flange 1 1, which is arranged at its one end face, for example at the end of a crankshaft of the internal combustion engine or connected thereto.
  • the first bearing device 13 On the crankshaft side facing a first bearing portion 13 is disposed on a first shaft portion 12 with a relatively large diameter.
  • the first bearing device 13 comprises an inner ring 14, an outer ring 15 and two rows of bearing bodies 16, which are arranged between the inner ring 14 and the outer ring 15 axially in the direction of the longitudinal axis of the shaft portion 12 in a row.
  • the first bearing device 13 is thus designed as a double-row ball bearing.
  • the first bearing device 13 serves for the stationary mounting of a carrier element 20.
  • the rotationally symmetrical carrier element 20 has, in a radially outer section, a magnet coil carrier region 21 which is U-shaped in cross-section and in which a coil 22 is arranged, which can be supplied with current via an electrical connection line 23.
  • a magnet coil carrier region 21 which is U-shaped in cross-section and in which a coil 22 is arranged, which can be supplied with current via an electrical connection line 23.
  • the carrier element 20 On the side facing away from the first bearing device 13, the carrier element 20 has an extension section 25 which radially surrounds a second shaft section 26, wherein the further (second) shaft section 26 has a smaller diameter than the shaft section 12.
  • the extension section 25 is substantially sleeve-shaped and protrudes beyond the one end side of the magnet coil support portion 21. Between the extension section 25 and the magnetic coil carrier region 21, an annular receiving region 27 is formed.
  • a second bearing device 30 is arranged on the outer circumference of the extension section 25, a second bearing device 30 is arranged.
  • the second bearing device 30 is designed substantially analogously to the first bearing device 13. It has an inner ring 31 and an outer ring 32. Between the inner ring 32 and the outer ring 32 two rows of bearing bodies 33 are arranged axially one behind the other, so that the second bearing means 30 is also formed as a double-row ball bearing. The second bearing device 30 is arranged axially partially within the receiving region 27 of the carrier element 20. The second bearing device 30 serves for the rotatable mounting of a fan ring 35.
  • the Lüfterradring 35 has an annular portion 36 which is rotatably connected to the outer ring 32 of the second bearing means 30 and also partially protrudes into the receiving area 27. From the annular portion 36 projects from a flange-shaped circumferential friction ring portion 37, which in turn in a second, annular portion 38 ü- passes, which engages around the magnetic coil support portion 21 radially.
  • the second annular portion 38 is adjoined by a flange-shaped carrier region 39, to which the fan impeller 1 is fastened, and which also carries a plurality of permanent magnet elements 41 which are arranged at regular angular intervals relative to one another and form part of an eddy current coupling 40.
  • annular coupling element 42 On the side of the drive flange 1 1 facing away from the first bearing device 13, an annular coupling element 42 is non-rotatably connected to the drive flange 11.
  • annular coupling plate 43 On the coil 22 opposite side of the friction ring portion 37 of the support member 20, an annular coupling plate 43 is attached to the coupling element 42 which comes into energization of the coil 22 in operative connection with the friction ring portion 37 of the support member 20 and this entrains, such that the fan 1 is rotated at the same speed as the drive flange 1 1.
  • a cooling rib ring 44 Arranged on a radially outer region of the coupling element 42 is a cooling rib ring 44 which, on the side facing the permanent magnet elements 41, has a counter element in the form of a steel ring 45 cooperating therewith.
  • the steel ring 45 is thus also part of the eddy current coupling 40 and serves to unwinded coil 22, the fan 1 with a certain speed, the so-called drag speed, with turn to provide a certain minimum cooling.
  • the second bearing means 30 is rotatably mounted with its inner ring 31 on the extension portion 25 of the support member 20, it is ensured that regardless of the operating state of the friction clutch 10 between the inner ring 31 and the outer ring 32 always has a relative speed, so that it especially not for Training so-called standstill markings on the second bearing means 30 may come.
  • the friction clutch 10a shown in FIG. 2 differs from the friction clutch 10 of FIG. 1 in that the coupling element 42a is provided with a radially encircling bearing portion 48 which radially surrounds a third bearing device 50.
  • the third bearing device 50 has an inner ring 51 and an outer ring 52. Between the inner ring 51 and the outer ring 52 a number of bearing bodies 53 is arranged.
  • the third bearing device 50 thus forms a single-row ball bearing.
  • the inner ring 51 is mounted on the extension portion 25a of the support member 20a, wherein the extension portion 25a extends axially into the region of the bearing portion 48, that is, in contrast to the extension portion 25 is formed axially extended.
  • the extension section 25a is radially supported or fixed, so that bending stresses are absorbed by the first bearing device 13a and the third bearing device 50. It is essential that the first bearing 13a, in contrast to the bearing device 13 of the Reibschalt- coupling 10 may also be formed as a single-row ball bearing and thus axially has a smaller overall length.
  • the third bearing device 50 between the extension portion 25a and the bearing portion 48 of the coupling 42a may also be provided to arrange the third bearing means 50 directly on the drive flange 1 1, so that the third bearing means 50, the extension portion 25a from its inside surrounds and thus supports.
  • the third bearing device 50 is preferably designed as a needle bearing.
  • the friction clutch 10, 10a described so far I can be varied or modified in many ways, without departing from the spirit.
  • the drive flange 1 1 is not coupled or connected directly to the crankshaft of the internal combustion engine, but spaced from this and arranged, for example, by means of a toothed belt or the like is driven.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigbare Reibschaltkupplung (10; 10a), mit einem drehbar angeordneten Antriebselement (11), mit einer an einem Trägerelement (20; 20a) angeordneten Elektromagnetanordnung (22), wobei das Trägerelement (20; 20a) mittels einer ersten Lagereinrichtung (13; 13a) auf einem Wellenabschnitt (12) des Antriebselementes (11) gelagert und gegenüber der Umgebung festlegbar ist, und mit einer zweiten Lagereinrichtung (30), die einen inneren Lagerring (31), einen äußeren Lagerring (32) sowie zwischen den beiden Lagerringen (31, 32) angeordnete Lagerkörper (33) umfasst, wobei die zweite Lagereinrichtung (30) der drehbaren Lagerung eines Lüfterrads (1) auf einem Wellenabschnitt (26) des Abtriebselementes (11) dient. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das Trägerelement (20; 20a) einen zumindest bis in den Bereich der zweiten Lagereinrichtung (30) reichenden, den Wellenabschnitt (26) des Abtriebselement (11) radial umgebenden Verlängerungsabschnitt (25; 25a) aufweist, und dass der Innenring (31) der zweiten Lagereinrichtung (30) auf dem Verlängerungsabschnitt (25; 25a) angeordnet ist.

Description

Beschreibung
Elektromagnetisch betätiqbare Reibschaltkupplunq
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigbare Reibschaltkupplung vorzugsweise mit einem einen Wellenabschnitt umfassenden, direkt mit einer Kurbelwelle drehfest verbindbaren Antriebselement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Ferner betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 1 .
Bei einer derartigen, aus der Praxis bekannten Reibschaltkupplung ist das Lüfterrad über eine Lagereinrichtung auf einem Antriebselement, beispielsweise einer Antriebswelle, drehbeweglich angeordnet. Dabei ist der Innenring der Lagereinrichtung unmittelbar auf dem Antriebselement drehfest befestigt, während der Außenring der Lagereinrichtung mit dem Lüfterrad wirkverbunden ist. Mittels der elektromagnetisch betätigbaren Reib- Schaltkupplung kann zum Antreiben des Lüfterrads ein Reibschluss ausgebildet werden, so dass sich das Lüfterrad mit derselben Drehzahl dreht wie das Antriebselement. Die Spule der Reibschaltkupplung ist dabei mittels eines Trägerelements und eines Lagers auf dem Antriebselement gegenüber der Umgebung ortsfest angeordnet. Nachteilig dabei ist, dass es durch die Drehung zu sogenannten Stillstandsmarkierungen an der Lagereinrichtung kommen kann, da zwischen dem Innenring und dem Außenring der Lagereinrichtung kein Drehzahlunterschied vorhanden ist. Dies kann bei der bekannten Konstruktion der Reibschaltkupplung nur durch die Verwendung relativ hochwertiger und somit kostenintensiver Lagereinrichtungen vermieden werden. Neben der gattungsgemäßen Reibscheibenkupplung, die eine Antriebswelle umfasst, sind Reibscheibenkupplungen bekannt, die über eine Riemenscheibe angetrieben werden. Hieraus ergibt sich bei derartigen be- kannten Reibscheibenkupplungen ein völlig unterschiedlicher Aufbau. Reibscheibenkupplungen, die über eine Riemenscheibe angetrieben werden, sind beispielsweise in der US 2006/0086585 A1 , der EP 1 108 913 A2, der WO 2010/148507 A1 , der US 2005/0205374 A1 , der EP 1 400 697 A1 , der DE 603 14 934 T2 sowie der DE 3 443 523 C2 beschrieben.
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetisch betätigbare Reibschalt- kupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass die Belastung der Lagereinrichtung, die zur Lagerung des Lüfterrades dient, derart herabgesetzt wird, dass es nicht zu den angesprochenen Stillstandsmarkierungen an der Lagereinrichtung kommt. Ferner besteht die Aufgabe darin, eine Brennkraftmaschine mit einer entsprechend ver- besserten, über die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine antreibbaren Reibscheibenkupplung anzugeben.
Diese Aufgabe wird bei einer elektromagnetisch betätigbaren Reibschaltkupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Trägerelement einen entlang eines Wellenabschnittes des Antriebselementes zumindest bis in Höhe der Lagereinrichtung für das Lüfterrad verlängerten, den Wellenabschnitt des Abtriebselementes radial außen umgebenen Verlängerungsabschnitt aufweist, und dass der Innenring der Lagereinrichtung für das Lüfterrad auf dem Verlängerungsab- schnitt gelagert ist. Dadurch wird erfindungsgemäß bei einer Betätigung der Reibscheibenkupplung, bei der sich das Lüfterrad mit derselben Drehzahl dreht wie das Antriebselement, eine Relativbewegung zwischen dem Innenring und dem Außenring der Lagereinrichtung für das Lüfterrad erzeugt, da das Träger- element, das mit dem der Innenring verbunden ist, stets ortsfest angeordnet ist, d. h. sich nicht dreht. Bevorzugt umfasst das Antriebselement neben dem Wellenabschnitt einen endseitigen Flansch zur unmittelbaren Fixierung an der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine. Die erfindungsgemäße Kupplung weist eine Antriebswelle auf und wird bevorzugt nicht über eine Riemenscheibe angetrieben. Die Antriebswelle bildet bevorzugt das Zentrum der Kupplung, um das die weiteren Bestandteile herum angeordnet sind. Vorteilhafte Weiterbildungen der elektromagnetisch betätigbaren Reibschaltkupplung sind in den Unteransprüchen aufgeführt. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die erfindungsgemäße Reibscheibenkupplung ausschließlich mit Standardlagern, d.h. Zweiringlagern ausgestattet ist. Vorteilhaft ist auch die kurze Baulänge der Kupplung, wobei es besonders vorteilhaft ist, dass das Lüfterrad platzsparend aus axialer Richtung von hinten montierbar ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Kupplungsabrieb durch den Luftstrom des Kühlrippenrings abgesogen wird. Auch ist vorteilhaft, dass sich der Luftspalt der Ankerscheibe zum Rotor durch den Kühlrippenring messen lässt. Die erfindungsgemäße Kupplung eignet sich besonders für die Kurbelwellenmontage. In konstruktiv besonders kompakter Ausbildung des Trägerelements wird vorgeschlagen, dass die Elektromagnetanordnung in einem Magnetspu- lenträgerbereich am Trägerelement angeordnet ist, und/oder dass zwischen dem Magnetspulenträgerbereich und dem Verlängerungsabschnitt ein ringförmiger Aufnahmebereich ausgebildet ist, und/oder dass die zweite Lagereinrichtung zumindest teilweise innerhalb des Aufnahmebereichs angeordnet ist. Bevorzugt ist der Elektromagnetanordnung eine Drehmomentstütze zur Sicherung gegen ein Verdrehen zugeordnet. Die erfindungsgemäße Anordnung der zweiten Lagereinrichtung auf einem Verlängerungsabschnitt des Trägerelements ermöglicht es in einer bevorzugten Variante insbesondere, dass die zweite Lagereinrichtung als zweireihiges Kugellager ausgebildet ist. Bei einem derartigen Kugellager handelt es sich um ein relativ preiswertes Standardkugellager, so dass eine derartige Reibschaltkupplung kostengünstiger herstellbar ist.
Die elektromagnetisch betätigbare Reibschaltkupplung dient dazu, das Lüfterrad bei aktiver Reibschaltkupplung durch Reibschluss mit dem Antriebselement zu koppeln, damit die maximale Kühlleistung des Lüfterrads erzielt wird. Um bei nicht betätigter Reibschaltkupplung eine gewisse Grundkühlung durch Drehen des Lüfterrads zu ermöglichen, wird in einer weiteren Variante der Erfindung vorgeschlagen, dass zur Erzeugung einer ersten Drehzahl des Lüfterrads eine Wirbelstromkupplung vorgesehen ist, die mit dem Lüfterrad zumindest mittelbar verbundene Permanentmagnet- elemente und wenigstens ein mit den Permanentmagnetelementen zusammenwirkendes Gegenelement, insbesondere in Form eines Stahlrings, aufweist, wobei das wenigstens ein Gegenelement drehfest mit dem Antriebselement verbunden ist. Durch die Wirbelstromkupplung wird somit eine Schleppdrehzahl des Lüfterrads erzielt, so dass dadurch eine Min- destkühlung durch das Lüfterrad ermöglicht wird. In einer konstruktiven Variante der Erfindung, bei der das Trägerelement lediglich über die erste Lagereinrichtung auf einem Wellenabschnitt des Antriebselementes gelagert ist, ist es vorgesehen, zur Erzeugung bzw. Aufnahme der erforderlichen Lagerkräfte ein zweireihiges Kugellager vor- zusehen. Eine derartige Ausbildung hat den Vorteil einer in axialer Länge besonders kompakten Ausführung der Reibschaltkupplung.
Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass das Kupplungselement mittels einer dritten Lagereinrichtung mit dem Verlängerungsabschnitt verbunden ist und diesen radial abstützt, wobei die dritte Lagereinrichtung auf der der ersten Lagereinrichtung abgewandten Seite der zweiten Lagereinrichtung angeordnet ist. Eine derartige Lagerung des Trägerelements mittels zweier Lagereinrichtungen hat den Vorteil einer besonders steifen, d.h. mechanisch robusten Auslegung. Dadurch ist es zum Beispiel möglich, die Reibschaltkupplung direkt auf einer Kurbelwelle zu montieren.
Um trotz der beiden Lagereinrichtungen für das Trägerelement einen relativ preiswerten, und in der Baulänge kompakte Aufbau zu ermöglichen, kann es vorgesehen sein, dass die erste und die dritte Lagereinrichtung jeweils als einreihiges Kugellager ausgebildet sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
Diese zeigt in:
Fig. 1 Einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Reibschaltkupplung in einer teilweisen geschnittenen Seitenansicht bei ei- nem Schnitt durch die Mittellinie der Antriebswelle und Fig. 2 Eine gegenüber der Fig. 1 modifizierte Reibschaltkupplung, ebenfalls in teilweise geschnittener Seitenansicht.
Gleiche Bauteile bzw. Bauteile mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
In der Fig. 1 ist eine erste erfindungsgemäße, elektromagnetisch betätigbare Reibschaltkupplung 10 dargestellt. Die Reibschaltkupplung 10 dient dem Antrieb eines in der Fig. 1 lediglich ausschnittsweise dargestellten Lüfterrades 1 , das einen Luftvolumenstrom zur Kühlung eines Kühlers bereitstellt, der wiederum der Kühlung einer Brennkraftmaschine dient.
Die Reibschaltkupplung 10 ist Bestandteil eines Antriebssystems 100, das ein Antriebselement in Form eines Antriebflansches 1 1 aufweist, der an seiner einen Stirnseite beispielsweise an dem Ende einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angeordnet bzw. mit dieser verbunden ist.
Auf der der Kurbelwelle zugewandten Seite ist auf einem ersten Wellenabschnitt 12 mit relativ großem Durchmesser eine erste Lagereinrichtung 13 angeordnet. Die erste Lagereinrichtung 13 umfasst einen Innenring 14, einen Außenring 15 sowie zwei Reihen von Lagerkörpern 16, die zwischen dem Innenring 14 und dem Außenring 15 axial in Richtung der Längsachse des Wellenabschnitts 12 hintereinander angeordnet sind. Die erste Lagereinrichtung 13 ist somit als zweireihiges Kugellager ausgebil- det. Die erste Lagerreinrichtung 13 dient der ortsfesten Lagerung eines Trägerelementes 20.
Das rotationssymmetrisch ausgebildete Trägerelement 20 weist in einem radial äußeren Abschnitt einen im Querschnitt U-förmigen Magnetspulen- trägerbereich 21 auf, in dem eine Spule 22 angeordnet ist, die über eine elektrische Anschlussleitung 23 bestrombar ist. Mittels einer in der Fig. 1 lediglich angedeuteten Drehmomentstütze 24 ist das Trägerelement 20, beispielsweise zur Karosserie des Kraftfahrzeugs, abgestützt, so dass das Trägerelement 20 ortsfest angeordnet ist, und über die erste Lagereinrichtung 13 eine Drehung des Antriebsflansches 1 1 ermöglicht wird.
Auf der der ersten Lagereinrichtung 13 abgewandten Seite weist das Trägerelement 20 einen Verlängerungsabschnitt 25 auf, der einen zweiten Wellenabschnitt 26 radial umgibt, wobei der weitere (zweite) Wellenabschnitt 26 einen geringeren Durchmesser aufweist als der Wellenabschnitt 12. Der Verlängerungsabschnitt 25 ist im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildet und ragt über die eine Stirnseite des Magnetspulenträgerbereichs 21 hinaus. Zwischen dem Verlängerungsabschnitt 25 und dem Magnet- spulenträgerbereich 21 ist ein ringförmiger Aufnahmebereich 27 ausgebildet. Auf dem Außenumfang des Verlängerungsabschnitts 25 ist eine zwei- te Lagereinrichtung 30 angeordnet.
Die zweite Lagereinrichtung 30 ist im Wesentlichen analog zur ersten Lagereinrichtung 13 ausgebildet. Sie weist einen Innenring 31 und einen Außenring 32 auf. Zwischen dem Innenring 32 und dem Außenring 32 sind zwei Reihen von Lagerkörpern 33 axial hintereinander angeordnet, so dass die zweite Lagereinrichtung 30 ebenfalls als zweireihiges Kugellager ausgebildet ist. Die zweite Lagereinrichtung 30 ist axial teilweise innerhalb des Aufnahmebereichs 27 des Trägerelements 20 angeordnet. Die zweite Lagereinrichtung 30 dient der drehbaren Lagerung eines Lüfterradrings 35.
Der Lüfterradring 35 weist einen ringförmigen Abschnitt 36 auf, der mit dem Außenring 32 der zweiten Lagereinrichtung 30 drehfest verbunden ist und ebenfalls teilweise in den Aufnahmebereich 27 hineinragt. Von dem ringförmigen Abschnitt 36 ragt ein flanschförmig umlaufender Reibringbereich 37 ab, der wiederum in einen zweiten, ringförmigen Abschnitt 38 ü- bergeht, der den Magnetspulenträgerbereich 21 radial umgreift. An den zweiten ringförmigen Abschnitt 38 schließt sich ein flanschförmiger Trägerbereich 39 an, an dem das Lüfterrad 1 befestigt ist, und das darüber hinaus mehrere, in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander angeord- nete Permanentmagnetelemente 41 trägt, die Bestandteil einer Wirbelstromkupplung 40 sind.
Auf der der ersten Lagereinrichtung 13 abgewandten Seite des Antriebs- flanschs 1 1 ist ein ringförmiges Kupplungselement 42 drehfest mit dem Antriebsflansch 1 1 verbunden. Auf der der Spule 22 gegenüberliegenden Seite des Reibringbereichs 37 des Trägerelements 20 ist an dem Kupplungselement 42 eine ringförmige Kupplungsscheibe 43 befestigt, die bei einer Bestromung der Spule 22 in Wirkverbindung mit dem Reibringbereich 37 des Trägerelements 20 gelangt und diesen mitnimmt, derart, dass das Lüfterrad 1 mit derselben Drehzahl gedreht wird wie der Antriebsflansch 1 1 .
An einem radial äußeren Bereich des Kupplungselements 42 ist ein Kühlrippenring 44 angeordnet, der auf der den Permanentmagnetelementen 41 zugewandten Seite ein mit diesen zusammenwirkendes Gegenelement in Form eines Stahlrings 45 aufweist. Der Stahlring 45 ist somit ebenfalls Bestandteil der Wirbelstromkupplung 40 und dient dazu, bei unbestromter Spule 22 das Lüfterrad 1 mit einer gewissen Drehzahl, der sogenannten Schleppdrehzahl, mit zudrehen, um eine gewisse Mindestkühlung bereit zu stellen.
Dadurch, dass die zweite Lagereinrichtung 30 mit ihrem Innenring 31 drehfest auf dem Verlängerungsabschnitt 25 des Trägerelements 20 gelagert ist, ist sichergestellt, dass unabhängig vom Betriebszustand der Reib- Schaltkupplung 10 zwischen dem Innenring 31 und dem Außenring 32 stets eine Relativdrehzahl herrscht, so dass es insbesondere nicht zur Ausbildung von sogenannten Stillstandsmarkierungen an der zweiten Lagereinrichtung 30 kommen kann.
Die in der Fig. 2 dargestellte Reibschaltkupplung 10 a unterscheidet sich von der Reibschaltkupplung 10 der Fig. 1 dadurch, dass das Kupplungselement 42a mit einem radial umlaufenden Lagerabschnitt 48 versehen ist, der eine dritte Lagereinrichtung 50 radial umgreift. Die dritte Lagereinrichtung 50 weist einen Innenring 51 und einen Außenring 52 auf. Zwischen dem Innenring 51 und dem Außenring 52 ist eine Reihe von Lager- körpern 53 angeordnet. Die dritte Lagereinrichtung 50 bildet somit einreihiges Kugellager aus. Der Innenring 51 ist auf dem Verlängerungsabschnitt 25a des Trägerelements 20a gelagert, wobei der Verlängerungsabschnitt 25a axial bis in den Bereich des Lagerabschnitts 48 reicht, das heißt im Gegensatz zum Verlängerungsabschnitt 25 axial verlängert aus- gebildet ist. Mittels der dritten Lagereinrichtung 50 wird der Verlängerungsabschnitt 25a radial abgestützt bzw. fixiert, so dass Biegebeanspruchungen von der ersten Lagereinrichtung 13a und der dritten Lagereinrichtung 50 aufgenommen werden. Wesentlich dabei ist, dass die erste Lagereinrichtung 13a, im Gegensatz zur Lagereinrichtung 13 der Reibschalt- kupplung 10, ebenfalls als einreihiges Kugellager ausgebildet sein kann und somit axial eine geringere Baulänge aufweist.
In alternativer Anordnung der dritten Lagereinrichtung 50 zwischen dem Verlängerungsabschnitt 25a und dem Lagerabschnitt 48 des Kupplungs- elements 42a kann es auch vorgesehen sein, die dritte Lagereinrichtung 50 direkt auf dem Antriebsflansch 1 1 anzuordnen, so dass die dritte Lagereinrichtung 50 den Verlängerungsabschnitt 25a von seiner Innenseite her umgibt und somit abstützt. In diesem Fall ist die dritte Lagereinrichtung 50 jedoch vorzugsweise als Nadellager ausgebildet. Die soweit beschriebene Reibschaltkupplung 10, 10a kann ich vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Insbesondere kann es auch vorgesehen sein, dass der Antriebsflansch 1 1 nicht unmittelbar mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekoppelt bzw. verbunden ist, sondern beabstandet von dieser angeordnet und beispielsweise mittels eines Zahnriemens oder ähnlichem angetrieben wird.
Bezugszeichenliste
1 Lüfterrad
10,10a Reibschaltkupplung
1 1 Antriebsflansch
12 erster Wellenabschnitt
13,13a erste Lagereinrichtung
14 Innenring
15 Außenring
16 Lagerkörper
20,20a Trägerelement
21 Magnetspulenträgerbereich
22 Spule
23 Anschlussleitung
24 Drehmomentstütze
25,25a Verlängerungsabschnitt
26 zweiter Wellenabschnitt
27 Aufnahmebereich
30 zweite Lagereinrichtung
31 Innenring
32 Außenring
33 Lagerkörper
35 Lüfterradring
36 ringförmiger Abschnitt
37 Reibringbereich
38 ringförmiger Abschnitt
39 Trägerbereich
40 Wirbelstromkupplung
41 Permanentmagnetelement
42,42a Kupplungselement Kupplungsscheibe
Kühlrippenring
Stahlring
Lagerabschnitt dritte Lagereinrichtung
Innenring
Außenring
Lagerkörper
Antriebssystem

Claims

Ansprüche
1 . Elektromagnetisch betätigbare Reibschaltkupplung (10; 10a), mit einem drehbar angeordneten Antriebselement (1 1 ), mit einer an einem Trägerelement (20; 20a) angeordneten Elektromagnetanordnung (22), wobei das Trägerelement (20; 20a) mittels einer ersten Lagereinrichtung (13; 13a) auf einem Wellenabschnitt (12) des Antriebselementes (1 1 ) gelagert und gegenüber der Umgebung festlegbar ist, und mit einer zweiten Lagereinrichtung (30), die einen inneren Lagerring (31 ), einen äußeren Lagerring (32) sowie zwischen den beiden Lagerringen (31 , 32) angeordnete Lagerkörper (33) um- fasst, wobei die zweite Lagereinrichtung (30) der drehbaren Lagerung eines Lüfterrads (1 ) auf einem Wellenabschnitt (26) des Abtriebselementes (1 1 ) dient, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (20; 20a) einen zumindest bis in den Bereich der zweiten Lagereinrichtung (30) reichenden, den Wellenabschnitt (26) des Abtriebselementes (1 1 ) radial umgebenden Verlängerungsabschnitt (25; 25a) aufweist, und dass der Innenring (31 ) der zweiten Lagereinrichtung (30) auf dem Verlängerungsabschnitt (25; 25a) angeordnet ist.
2. Reibschaltkupplung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Elektromagnetanordnung (22) in einem Magnetspulenträ- gerbereich (21 ) am Trägerelement (20; 20a) angeordnet ist und/oder dass zwischen dem Magnetspulenträgerbereich (21 ) und dem Ver- längerungsabschnitt (25; 25a) ein ringförmiger Aufnahmebereich (27) ausgebildet ist, und/oder dass die zweite Lagereinrichtung (30) zumindest teilweise innerhalb des Aufnahmebereichs (27) angeordnet ist.
Reibschaltkupplung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zweite Lagereinrichtung (30) als zweireihiges Kugellager ausgebildet ist.
Reibschaltkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Erzeugung einer ersten Drehzahl des Lüfterrads (1 ) eine Wirbelstromkupplung (40) vorgesehen ist, die mit dem Lüfterrad (1 ) zumindest mittelbar verbundene Permanentmagnetelemente (41 ) und wenigstens ein mit den Permanentmagnetelementen (41 ) zusammenwirkendes Gegenelement (45), insbesondere in Form eines Stahlrings, aufweist, wobei das wenigstens eine Gegenelement (45) drehfest mit dem Antriebselement (1 1 ) verbunden ist.
Reibschaltkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Lagereinrichtung (13) als zweireihiges Kugellager ausgebildet ist.
Reibschaltkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Kupplungselement (42; 42a) drehfest mit dem Antriebselement (1 1 ) verbunden ist, das eine mit der Elektromagnetanordnung (22) zusammenwirkende Kupplungsscheibe (43) und ggf. zusätzlich das wenigstens eine Gegenelement (45) trägt.
Reibschaltkupplung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kupplungselement (42a) mittels einer dritten Lagereinrichtung (50) mit dem Verlängerungsabschnitt (25a) verbunden ist und diesen radial abstützt, wobei die dritte Lagereinrichtung (50) auf der der ersten Lagereinrichtung (13) abgewandten Seite der zweiten Lagereinrichtung (30) angeordnet ist.
Reibschaltkupplung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die dritte Lagereinrichtung (50) den Verlängerungsabschnitt (25a) radial umfasst, und dass die erste und die dritte Lagereinrichtung (13, 50) jeweils als einreihiges Kugellager ausgebildet sind.
9. Reibschaltkupplung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die dritte Lagereinrichtung radial zwischen dem Antriebselement (1 1 ) und dem Verlängerungsabschnitt (25a) angeordnet ist.
10. Reibschaltkupplung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die dritte Lagereinrichtung als Nadellager und/oder die erste Lagereinrichtung als einreihiges Kugellager ausgebildet ist.
1 1 . Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle, die drehfest mit dem Antriebselement (1 1 ) der Reibscheibenkupplung nach einem der vorgehenden Ansprüche verbunden ist.
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