DE10005425A1 - Lüfterantrieb mit veränderlicher Drehzahl - Google Patents
Lüfterantrieb mit veränderlicher DrehzahlInfo
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Abstract
Ein Lüftungsantriebssystem (30) besteht aus einer Pumpenanordnung (32), mittels welcher Flüssigkeit zu einem Hydraulikmotor (14) gefördert wird, um einen Lüfter (18) anzutreiben. Die Pumpenanordnung (32) weist mindestens zwei parallel geschaltete Pumpen auf, die unterschiedliche Kapazitäten besitzen. Durch die Steuervorrichtung in Verbindung mit Regelventilen sind vier unterschiedliche Betriebsweisen und damit vier verschiedene Drehzahlstufen für den Hydraulikmotor (14) möglich. Keine Förderung, Förderung nur durch die erste Pumpe, Förderung nur durch die zweite Pumpe und Förderung durch beide Pumpen. Ein solcher hydrostatischer Lüfterantrieb kann insbesondere zur Kühlung von Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen hydrostatischen Lüfterantrieb,
insbesondere für ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor, bestehend aus
einem Hydraulikmotor, einem mit dem Hydraulikmotor verbundenen Lüfter
einer Pumpenanordnung, die über eine Leitung in Fluidverbindung mit dem
Hydraulikmotor steht und Fluid zum Hydraulikmotor fördert.
Lüfter für Kühler von Kraftfahrzeugen wurden bisher direkt durch eine
mechanische Verbindung zwischen dem Lüfter und der Kurbelwelle des
Motors angetrieben. Typische bekannte Systeme betreffen Antriebe über
Getriebe und/oder Riemenantriebe mit Riemenscheiben. Das Getriebe oder
Riemenscheibensystem sieht ein festes Verhältnis zwischen Motordrehzahl
und Lüfterdrehzahl vor. Die daraus resultierende Proporzionalität zwischen
Lüfterdrehzahl und Motordrehzahl mag bei niedrigen Motordrehzahlen
wünschenswert sein (z. B. unterhalb von 3000 UpM), aber diese
Proporzionalität ist bei hohen Motordrehzahlen nicht wünschenswert. Bei
höheren Motordrehzahlen ist ein zusätzlicher Luftstrom durch den Kühler
nicht mehr notwendig, er verbraucht unnötige Leistung des Motors, erhöht
den Kraftstoffverbrauch und bewirkt einen erhöhten Lärmpegel.
In jüngster Zeit sind Lüfterantriebe mit Flüssigkeitsreibungskupplungen
entwickelt worden, die die oben genannten Probleme von erhöhter
Lüfterdrehzahl bei hohen Motordrehzahlen vermeiden. Solche bekannten
Lüfterantriebe besitzen eine drehmomentbegrenzte Charakteristik, d. h. die
Lüfterdrehzahl ist im allgemeinen der Motordrehzahl bis zu einer bestimmten
Drehzahl von etwa 2500 UpM proportional. Oberhalb von 2500 UpM regelt
sich die Lüfterdrehzahl ab und bleibt im allgemeinen konstant, wenn die
Motordrehzahl und das Moment weiter ansteigen. Das daraus resultierende
Diagramm der Lüfterdrehzahl über der Motordrehzahl ist bekannt geworden
als sog. "Visco-Kurve", und der Betrieb eines Lüfterantriebssystemes in
Übereinstimmung mit einer spezifischen "Visco-Kurve" ist heute im
allgemeinen eine notwendige Anforderung an Lüfterantriebssysteme. Die
oben erwähnten bekannten Lüfterantriebssysteme können nur bei
herkömmlichen längs eingebauten Motoren mit axial angeordneter
Kurbelwelle (sog. Nord-Süd-Anordnung) eingesetzt werden. In den
vergangenen Jahren jedoch wurden von den Automobilherstellern vermehrt
quer eingebaute Maschinen oder Motoren eingesetzt (sog. Ost-West-
Anordnung). Diese quer eingebauten Motoren erleichtern den Übergang
zum Frontantrieb von heutigen Automobilen. Lüfterantriebssysteme für diese
quer eingebauten Motoren weisen mechanische Getriebe auf,
Elektromotoren und flexible Wellen.
Ein anderer bedeutender Lösungsansatz für die Kühlung von quer
eingebauten Motoren ist die Verwendung von Hydrauliksystemen mit
hydraulischen Pumpen, die vom Fahrzeugmotor angetrieben werden, und
mit einem hydraulischen Motor, der mit dem Lüfter verbunden ist. Obwohl
diese hydraulischen Systeme entwickelt wurden, um die
Lüfterantriebssysteme für quer eingebaute Anwendungen zu vereinfachen,
sind sie auch geeignet, die Lüfterantriebssysteme für längs eingebaute
Anwendungen zu verbessern. Solche Versuche zur Schaffung eines
zufriedenstellenden hydraulischen Lüfterantriebssystemes hatten zum Ziel,
eine bestehende Lenkhilfe-Druckquelle wie die Lenkungsservopumpe zu
benutzen und dieses Druckmedium durch den Lüftermotor zu leiten, wobei
ein kompliziertes Ventilsystem benutzt wurde. Das Ventilsystem regelt den
Durchsatz des Druckmediums, der durch den Lüftermotor geschickt wurde,
basierend auf verschiedenen Betriebsparametern des Fahrzeuges.
Typischerweise wird die höchste Lüfterdrehzahl dann benötigt, wenn das
Fahrzeug sich mit geringer Geschwindigkeit bewegt. Diese niedrige
Fahrzeuggeschwindigkeit kann auch einen hohen Bedarf an Druckmedium
für das Lenksystem bedeuten wie für das Lenken während eines
Parkmanövers. So kann es schwierig sein, den Bedarf für beide Systeme zu
befriedigen, ohne die Kapazität der Pumpe zu vergrößern, was sowohl
Kosten verursacht als auch den Energiewirkungsgrad bei allen anderen
Betriebsdrehzahlen des Motors verschlechtert.
Schließlich hat man auch bei anderen hydraulischen Lüfterantriebssystemen
versucht, hydraulische Pumpen mit veränderlicher Verdrängung zu
verwenden, die dem Lüftermotor zugeordnet waren. Indem das
Verdrängungsvolumen der Pumpe im Verhältnis zu verschiedenen
Betriebsbedingungen des Fahrzeuges geregelt wurde, konnte die optimale
Lüfterdrehzahl jederzeit erreicht werden. Die Nachteile dieser hydraulischen
Pumpen mit variabler Verdrängung sind die Kosten, die mit solchen Pumpen
verbunden sind. Daher war die fortlaufende Entwicklung der hydraulischen
Lüfterantriebssysteme darauf gerichtet, die Gesamtkosten dieser Systeme
herabzusetzen, während man die Eignung zur variablen Drehzahlregelung
zwecks Leistungsoptimierung beibehalten wollte.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen
kostengünstigen Lüfterantrieb zu schaffen, der eine hinreichende
Drehzahlregelung erlaubt. Insbesondere soll dieser Lüfterantrieb für die
Verwendung im Kraftfahrzeug zur Kühlung des Fahrzeugmotors geeignet
sein. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen der
Ansprüche 1 und 13 und betrifft einen hydrostatsichen Lüfterantrieb mit
variabler Drehzahl, der eine Vielzahl von parallel geschalteten
hydraulischen Pumpen mit konstanter Verdrängung aufweist. Aufgrund eines
besonderen Ventilsystems ist es möglich, in einem Bereich zwischen "keine
Pumpe" und "alle Pumpen" zu wählen und so ein Antriebssystem mit einer
stufenförmigen Drehzahlregelung zu schaffen. Vorteilhafte Weiterbildungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 ein bekanntes hydraulisches Antriebssystem, welches
Druckmedium einer Lenkungsservopumpe benutzt;
Fig. 2 ein bekanntes hydraulisches Antriebssystem, welches eine
hydraulische Pumpe mit veränderbarer Drehzahl verwendet;
Fig. 3 ein hydraulisches Antriebssystem mit stufenförmiger
Drehzahlregelung entsprechend der Erfindung;
Fig. 4 eine Seitenansicht des in Fig. 3 dargestellten Systems, wobei das
System im Fahrzeug eingebaut ist;
Fig. 5 eine Darstellung des hydraulischen Kreislaufs für das
Antriebssystem gem. Fig. 3;
Fig. 6 einen Querschnitt durch die hydraulische Pumpe für das in Fig. 3
dargestellte System gemäß Schnittverlauf 6-6 in Fig. 7;
Fig. 7 einen Längsschnitt durch die hydraulische Pumpe für das System
in Fig. 3;
Fig. 8 eine Ansicht von oben auf die hydraulische Pumpe, dargestellt in
Fig. 3;
Fig. 9 einen Querschnitt durch den hydraulischen Lüftermotor für das
Antriebssystem, dargestellt in Fig. 3, und
Fig. 10 einen Längsschnitt durch den hydraulischen Lüftermotor für das
Antriebssystem dargestellt in Fig. 3.
In Fig. 1 ist ein bekannter hydrostatischer Lüfterantrieb dargestellt und
allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Im folgenden werden gleiche
Bezugsziffern für gleiche Teile verwendet. Das Antriebssystem 10 weist eine
Lenkungsservopumpe 12 auf, einen Hydraulikmotor 14, Hydraulikleitungen
16, einen Lüfter 18 für den Fahrzeugmotor (nicht dargestellt) und ein
Strömungsregelventil 20. Ein veränderliches elektronisches Signal wird an
das Regelventil 20 geschickt, um den Durchsatz des Druckmediums
(Hydraulikflüssigkeit) zu steuern, welches von der Lenkungsservopumpe 12
zum Hydraulikmotor 14 gefördert wird. Der Flüssigkeitsdurchsatz und damit
die Drehzahl des Lüfters 18 werden in Abhängigkeit von verschiedenen
Betriebsbedingungen des Fahrzeuges gesteuert, die die Motordrehzahl
beinhalten, allerdings nicht auf diese beschränkt sind, die
Fahrzeuggeschwindigkeit und die Kühlmitteltemperatur. Die
Hydraulikflüssigkeit wird von der Lenkungsservopumpe 12 zum Motor 14
gefördert, um den Lüfter 18 in Drehung zu versetzen, und wird dann zum
Reservoir 22 zurückgeleitet, nachdem sie einen Kühler 24 durchströmt hat.
Obwohl dieses bekannte System gute Leistungen erbringt, wenn das
Lenksystem einen hohen Bedarf an Druckmedium hat und der Motor 14
einen hohen Bedarf an Druckmedium hat, wird die typische
Servolenkungspumpe 12 keinen genügenden Durchsatz an Druckmedium
verfügbar haben.
Fig. 2 zeigt ein bekanntes hydrostatisches Lüfterantriebssystem, welches im
allgemeinen mit der Bezugsziffer 26 bezeichnet ist. Dieses Antriebssystem
26 weist eine Pumpe 28 mit konstanter Antriebsdrehzahl und veränderlicher
Verdrängung auf, einen Hydraulikmotor 14, hydraulische Leitungen 16 und
einen Lüfter 18. Ein veränderliches elektronisches Signal wird an die Pumpe
28 geschickt, um deren Verdrängung in Abhängigkeit von verschiedenen
Betriebsbedingungen des Fahrzeuges zu steuern, u. a. in Abhängigkeit von
der Motordrehzahl, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der
Kühlmitteltemperatur. Die Hydraulikflüssigkeit wird durch den Motor 14 über
Leitungen 16 geleitet, um den Motorlüfter 18 in Drehung zu versetzen, und
wird dann zu der Pumpe 28 durch die Leitung 16 zurückgeführt. Obwohl
dieses bekannte System zufriedenstellend arbeitet, haben die mit dieser
Pumpe 28 veränderlicher Verdrängung verbundenen Kosten eine weite
Akzeptanz als mögliche Alternative bei den Fahrzeugherstellern verhindert.
Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes hydrostatisches Lüfterantriebssystem,
welches mit der Bezugsziffer 30 bezeichnet ist. Das Antriebssystem 30 weist
eine Pumpe bzw. eine Pumpenanordnung 32 mit einer stufenförmigen
variablen Verdrängung auf, einen Hydraulikmotor 14, Hydraulikleitungen 16
und einen Lüfter 18. Ein elektronisches Signal wird an die Pumpe 32
geschickt, um ihre Ausgangsleistung für eine von verschiedenen
Leistungsstufen zu regeln. Ähnlich zu den bekannten Systemen 10 und 26
wird das elektronische Signal bestimmt durch verschiedene
Betriebsbedingungen des Fahrzeuges, d. h. die Motordrehzahl (nicht
ausschließlich), die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Kühlmitteltemperatur.
Die hydraulische Flüssigkeit wird durch die Leitung 16 zum Motor 14
geleitet, um den Lüfter 18 in Drehung zu versetzen, und wird dann zur
Pumpe 32 durch die Leitung 16 zurückgeführt. Die Pumpe 32 mit
stufenförmiger Verdrängung erlaubt den Antrieb des Lüfters 18 bei
verschiedenen Drehzahlstufen, die Drehzahlstufe Null eingeschlossen.
Fig. 4 zeigt das Antriebssystem 30, eingebaut in einem Fahrzeug,
insbesondere in einem Kraftfahrzeug. Die Pumpe 32 wird vom
Fahrzeugmotor 34 angetrieben. Eine Drehmomentstütze 36 erstreckt sich
zwischen der Pumpe 32 und dem Motor 34, um eine Drehbewegung des
Statorteils der Pumpe 32 zu verhindern. Der Hydraulikmotor 14 ist an einer
Lüfterhaube 38 befestigt, die ihrerseits an einem stationären Teil der
Fahrzeugkarosserie oder an einem nicht dargestellten Kühler für das
Kühlmittel des Fahrzeugmotors 34 befestigt ist. Der Lüfter 18 ist mit dem
Motor 14 verbunden und erstreckt sich innerhalb der Lüfterhaube 38, um die
Luftströmung durch den Fahrzeugkühler (nicht dargestellt) zu fördern. Eine
Leitung 16 erstreckt sich zwischen der Pumpe 32 und dem Motor 14.
Vorzugsweise ist die Leitung 16 aus einem flexiblen Schlauch hergestellt,
um Relativbewegungen zwischen Pumpe 32 und Motor 14 zu erlauben, was
in Folge der Bewegungen des Fahrzeugmotors 34 notwendig ist.
Wie in Fig. 4 dargestellt, sind Motor 14 und Lüfter 18 mit der Lüfterhaube 38
verbunden und daher völlig unabhängig von dem Fahrzeugmotor 34. Bei
den bekannten Systemen, wo der Lüfter 18 in irgendeiner Weise mit dem
Motor 34 verbunden war, bewegte sich der Lüfter 18 mit dem Motor, wenn
der Motor 34 sich innerhalb des Motorraumes auf seinen Lagern bewegte.
Dies bedeutete ein erhebliches Spiel zwischen dem Lüfter 18 und der
Lüfterhaube 38 in Folge der Relativbewegung des Motors 34. Das Spiel
zwischen Lüfter 18 und Lüfterhaube 38 konnte ein Inch (2,54 mm) oder mehr
sein, und dieses Spiel hat den Wirkungsgrad des Lüfters 18 erheblich
beeinträchtigt. Bei der vorliegenden Erfindung ist der Lüfter 18 an der
Lüfterhaube 38 befestigt, dadurch bewegen sich die beiden Komponenten
gemeinsam miteinander. Weil der Lüfter 18 und die Lüfterhaube 38 sich
gemeinsam bewegen, kann das Spiel zwischen den beiden Komponenten
minimiert werden. So kann das Spiel zwischen Lüfter 18 und Lüfterhaube 38
bis auf 0,25 Inch verringert werden, was den Wirkungsgrad des Lüfters 18
erheblich verbessert. Der verbesserte Wirkungsgrad des Lüfters 18 erlaubt
es, die Größe des Lüfters 18 zu reduzieren oder seine Drehzahl. Vom
Erfinder durchgeführte Versuche zeigen, das dieselbe Luftströmung, d. h.
derselbe Luftdurchsatz bei einer Lüfterdrehzahl von ca. 75% der Drehzahl
erreicht werden kann, wie sie für motorfeste Lüfterantriebe bekannt ist.
Fig. 5 zeigt ein hydraulisches Schema (Schaltbild) für das Antriebssystem
30. Das Antriebssystem 30 besteht aus einer Pumpe 32, einem Motor 14,
Leitungen 16 und einem Reservoir 22, welches mit einer Rücklaufleitung 16
verbunden ist, die die Flüssigkeit vom Motor 14 zur Pumpe 32 leitet. Die
Pumpe 32 mit der stufenförmigen variablen Verdrängung besteht aus einer
ersten Pumpe 40, einem ersten Ventil 42, einer zweiten Pumpe 44 und aus
einem zweiten Ventil 46. Die erste Pumpe 40 hat ein von der zweiten Pumpe
44 verschiedenes Verdrängungsvolumen. Bei dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel, beträgt das Verdrängungsvolumen der ersten Pumpe
40 die Hälfte des Verdrängungsvolumens der zweiten Pumpe 44. Wenn die
Ventile 42 und 46, wie in Fig. 5 dargestellt, geschaltet sind, wird der Motor
14 mit seiner maximalen Drehzahl angetrieben. Druckmedium wird von
beiden Pumpen 40 und 44 durch die Leitung 16 gefördert, um den Motor 14
anzutreiben und den Lüfter 18 in Drehung zu versetzen. Eine erste
Drehzahlreduktion kann dadurch erreicht werden, daß das erste Ventil 42 in
seine Rezirkulationsstellung geschaltet wird, während das zweite Ventil 46
in seiner Offen-Stellung (Durchgang) belassen wird. In dieser Ventilstellung
wird die Flüssigkeit, die von der ersten Pumpe 40 gefördert wird, zum Einlaß
der Pumpe 40 zurückgefördert und nicht dem Motor 14 zugeführt. Der Motor
14 wird nur durch das Druckmedium der zweiten Pumpe 44 antrieben. Die
Rezirkulation der Flüssigkeit durch die erste Pumpe 40 trägt dazu bei, die
Belastung, die für die Rotation der ersten Pumpe 40 erforderlich ist, zu
minimieren. Die Drehzahl des Lüfters 18 wird ungefähr zwei Drittel seiner
vollen Drehzahl betragen, vorausgesetzt, daß die zweite Pumpe 44 die
zweifache Größe der ersten Pumpe 40 hat. Eine zweite Drehzahlreduktion
kann durch Umschalten des ersten Ventils 42 in seine Offen-Stellung
erreicht werden und durch Umschalten des zweiten Ventils 46 in seine
Rezirkulationsstellung. Bei dieser Konfiguration wird der Motor 14 nur von
der ersten Pumpe 40 angetrieben, und die zweite Pumpe 44 fördert die
Flüssigkeit kontinuierlich durch die zweite Pumpe 44 zurück (Rezirkulation).
Diese Rezirkulation der Flüssigkeit durch die zweite Pumpe 44 trägt dazu
bei, die Belastung beizubehalten, die erforderlich ist, um die zweite Pumpe
44 in Rotation zu versetzen. Die Drehzahl des Lüfters 18 wird ungefähr ein
Drittel seiner vollen Drehzahl sein, vorausgesetzt, daß die zweite Pumpe 44
die zweifache Größe der ersten Pumpe 40 hat. Schließlich können beide
Ventile, das erste Ventil 42 und das zweite Ventil 46, in ihre
Rezirkulationsstellungen umgeschaltet werden. In dieser Konfiguration wird
der Motor 14 nicht durch die Pumpe 32 angetrieben. Dadurch wird
offensichtlich ein Antriebssystem mit vier Drehzahlstufen geschaffen,
welches eine erste Pumpe 40 und eine zweite Pumpe 44 aufweist. Das
Antriebssystem kann von einer Nullstellung (Drehzahl 0) über Ein-Drittel-
Antrieb, über Zwei-Drittel-Antrieb bis zum vollen Antrieb geschaltet werden.
Selbstverständlich kann man zusätzliche Drehzahlen und Drehzahlstufen für
den Antriebsmotor 14 durch eine entsprechende Auslegung vorsehen, in
dem man zusätzliche Pumpen (drei oder mehr) vorsieht und eine geeignete
Größe bzw. Stufung zwischen den einzelnen Pumpen wählt.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Verminderung
des Spiels zwischen dem Lüfter 18 und der Lüfterhaube 38 wie oben
ausgeführt. Wenn der Lüfter 18 denselben Durchmesser wie bei den
bekannten Systemen beibehält, bedeutet dies bei der der Null-, Ein-Drittel-,
Zwei-Drittel- und Drei-Drittel-Antriebsstellung einen Luftstrom von 0,50%,
100% und 150% im Vergleich mit der Luftströmung von bekannten
Systemen (bei einem angenommenen Schlupf von ungefähr 10%). Indem
man diese 150%-Luftströmung erreicht, erhält man den sehr wichtigen
Vorteil daß man eine bessere Klimatisierung für die Fahrzeugluft bei
niedriger Motordrehzahl (im wesentlichen bei Leerlauf) erreicht.
In den Fig. 6-8 ist die Pumpe 32 genauer dargestellt. Die Pumpe 32
besteht aus einem vorderen Gehäuse 50, einem mittleren Gehäuse 52 und
einem hinteren Gehäuse 54. Die Gehäuse 50, 52 und 54 sind, wie in den
Fig. 6-8 dargestellt, zusammengebaut und durch eine Vielzahl von
Schraubbolzen 56 miteinander verbunden. Die Gehäuse 50, 52 und 54
begrenzen eine erste Pumpkammer 58, eine zweite Pumpkammer 60, einen
Einlaß 62, einen ersten Auslaß 64, einen zweiten Auslaß 66, einen ersten
Bypasskanal 68 und einen zweiten Bypasskanal 70.
Die erste Pumpe 40 ist innerhalb der ersten Pumpkammer 58 angeordnet
und besteht aus einer Antriebswelle 72, einer Abtriebswelle 74 und einem
Zahnradpaar 76. Die Antriebswelle 72 ist drehbar gegenüber den Gehäusen
50, 52 und 54 über ein Paar von Lagern 78 gelagert. Ein Ende der
Antriebswelle 72 erstreckt sich durch eine Bohrung 80, die durch das
Vordergehäuse 50 begrenzt wird, und ist für eine Drehverbindung mit dem
Motor 34 ausgebildet. Die Abtriebswelle 74 ist drehbar in den Gehäusen 50,
52 und 54 durch ein Paar von Lagern 82 gelagert. Ein Zahnrad 76 ist auf der
Antriebswelle 72 befestigt, und ein Zahnrad 76 ist auf der Abtriebswelle 74
befestigt. Zwei Zahnräder 76 kämmen miteinander und bilden eine
Zahnradpumpe innerhalb der ersten Pumpkammer 58, wie es durch den
Stand der Technik bekannt ist. Die erste Pumpe 40 saugt Flüssigkeit durch
den Einlaß 62 an und pumpt diese Flüssigkeit durch den ersten Auslaß 64.
Die zweite Pumpe 44 ist innerhalb der zweiten Pumpkammer 60 angeordnet
und besteht aus einer Antriebswelle 72 und einem Zahnradpaar 86. Ein
Zahnrad 86 ist auf der Antriebswelle 72 befestigt, und ein Zahnrad 86 ist auf
der Abtriebswelle 74 befestigt. Die beiden Zahnräder 86 kämmen
miteinander, um eine Zahnradpumpe innerhalb der zweiten Pumpkammer 60
zu bilden, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Die zweite Pumpe 44
saugt Flüssigkeit durch den Einlaß 62 an und fördert diese Flüssigkeit durch
den zweiten Auslaß 66. Somit werden die erste und die zweite Pumpe 40
und 44 gleichzeitig vom Fahrzeugmotor 34 angetrieben. Die Zahnräder 76
sind identisch mit den Zahnrädern 86 mit Ausnahme der Zahnbreite. Die
Breite der Zähne bzw. Zahnräder bestimmt das Verdrängungsvolumen jeder
einzelnen Pumpe. Durch die Auslegung der Zahnräder 76 der ersten Pumpe
40 auf die halbe Breite der Zahnräder 86 der zweiten Pumpe 44 weist die
erste Pumpe 40 die Hälfte der Kapazität der zweiten Pumpe 44 auf. Es ist
offensichtlich, daß im Falle der Hinzufügung von weiteren Pumpen das
Verdrängungsvolumen der Pumpen durch deren Zahnbreite beeinflußt
werden kann.
Das erste Ventil 42 ist an dem Gehäuse 50, 52 und 54 befestigt, und zwar
mittels einer Vielzahl von nicht dargestellten Bolzen. Das erste Ventil 42
besteht aus einem Einlaß 90, einem Auslaß 92 und einem Bypasskanal 94.
Wenn die Fördermenge das erste Ventil 42 sich in seiner Offen-Stellung
befindet, erhält das erste Ventil 42 Flüssigkeit vom ersten Auslaß 64 und
fördert diese Flüssigkeit zum Auslaß 92. Der Auslaß 92 ist mit dem Motor 14
durch die Leitung 16 verbunden. Wenn das erste Ventil 42 sich in seiner
Rezirkulations-Stellung befindet, erhält das erste Ventil 42 die Flüssigkeit
vom ersten Auslaß 64 und fördert diese Flüssigkeit zum Bypasskanal 94.
Der Bypasskanal 94 steht in Verbindung mit dem ersten Bypasskanal 68,
welcher seinerseits in Verbindung mit dem Einlaß 62 steht.
Das zweite Ventil 46 ist an dem Gehäuse 50, 52 und 54 durch mehrere nicht
dargestellte Bolzen befestigt. Das zweite Ventil 46 besteht aus einem Einlaß
100, einem Auslaß 102 und einem Bypasskanal 104. Wenn das zweite
Ventil 46 sich in seiner Offen-Stellung befindet, erhält das zweite Ventil 46
die Flüssigkeit von dem zweiten Auslaß 66 und fördert diese Flüssigkeit zum
Auslaß 102. Auslaß 102 ist mit dem Motor 14 durch die Leitung 16
verbunden. Wenn das zweite Ventil 46 sich in seiner Rezirkulationsstellung
befindet, erhält das zweite Ventil 46 die Flüssigkeit vom zweiten Auslaß 66
und fördert diese Flüssigkeit zum Bypasskanal 104. Der Bypasskanal 104
steht in Verbindung mit dem zweiten Bypasskanal 70, der seinerseits in
Verbindung mit dem Einlaß 62 steht. Wie in den Fig. 6-8 dargestellt, bilden
der zweite Bypasskanal 70 und der Bypasskanal 104 jeweils zwei Kanäle,
die beide groß genug sind, um die Fördermenge der zweiten Pumpe 44 zu
schlucken. Selbstverständlich kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung
dieses Kanalpaar durch einen Kanal entsprechender Größe ersetzt werden,
falls dies gewünscht wird.
Die Fig. 9 und 10 zeigen den Hydraulikmotor 14 in detaillierter Darstellung.
Der Motor 14 besteht aus einem vorderem Gehäuse 110, einem hinteren
Gehäuse 112, einer Abtriebswelle 114, einer Antriebswelle 116 und einem
Paar von Zahnrädern 118. Die Gehäuse 110 und 112 sind, wie in den Fig. 9
und 10 gezeigt, zusammengebaut und durch eine Vielzahl von nicht
dargestellten Bolzen miteinander verbunden. Die Gehäuse 110 und 112
begrenzen eine Motorkammer 120, einen Einlaß 122 und einen Auslaß 124.
Die Abtriebswelle 114 ist drehbar in den Gehäusen 110 und 112 durch ein
Paar von Lagern 126 gelagert. Die Antriebswelle 116 ist drehbar in den
Gehäusen 110 und 112 durch ein Paar von Lagern 128 gelagert. Ein Ende
der Antriebswelle 116 erstreckt sich durch eine Bohrung 130, die durch das
Vordergehäuse 110 gebildet wird, und ist für eine Drehverbindung mit dem
Lüfter 18 ausgebildet. Die Zahnräder 118 sind innerhalb der Motorkammer
120 angeordnet. Ein Zahnrad 118 ist auf der Abtriebswelle 114 und ein
Zahnrad 118 ist auf der Antriebswelle 116 befestigt. Die beiden Zahnräder
118 kämmen miteinander, um einen hydrostatischen Motor innerhalb der
Motorkammer 120 zu bilden, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Der
Einlaß 122 erhält die Flüssigkeit von der ersten und der zweiten Pumpe 40
und 44 durch die Leitung 16. Die Druckflüssigkeit treibt den Motor 14 und
dadurch den Lüfter 18 und strömt durch den Auslaß 124 über die Leitung 16
zurück zu den Pumpen 40 und 44.
Das oben beschriebene hydrostatische Lüfterantriebssystem 30 mit
stufenförmiger Drehzahlregelung bildet eine einfache preisgünstige
Alternative für ein Lüfterantriebssystem mit variabler Drehzahl.
Claims (23)
1. Lüfterantriebssystem, bestehend aus einen Hydraulikmotor (14), einem
Lüfter (18), welcher mit dem Hydraulikmotor (14) verbunden ist, einer
Pumpenanordnung (32), die mit dem Hydraulikmotor (14) über eine
Hydraulikleitung (16) in Fluidverbindung steht, dadurch
gekennzeichnet, daß die Pumpenanordnung (32) folgende
Komponenten umfaßt:
- - eine erste Pumpe (40) mit einer ersten Kapazität,
- - ein erstes Regelventil (42), welches zwischen der ersten Pumpe (40) und dem Hydraulikmotor (14) angeordnet ist,
- - eine zweite Pumpe (44) mit einer zweiten Kapazität,
- - ein zweites Regelventil (46), welches zwischen der zweiten Pumpe (44) und dem Hydraulikmotor (14) angeordnet ist,
- - eine Steuervorrichtung zur Auswahl einer ersten Betriebsweise, in welcher die erste Pumpe (40) Fluid zum Hydraulikmotor (14) fördert oder einer zweiten Betriebsweise, in welcher die zweite Pumpe (44) Fluid zum Hydraulikmotor (14) fördert.
2. Lüfterantriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die erste Kapazität von der zweiten Kapazität verschieden ist.
3. Lüfterantriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die erste Kapazität ungefähr die Hälfte der zweiten Kapazität beträgt.
4. Lüfterantriebssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste und zweite Pumpe (40, 44)
Zahnradpumpen (76, 86) sind.
5. Lüfterantriebssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Zahnrad (76) der ersten Pumpe (40) kleiner ist als ein Zahnrad (86)
der zweiten Pumpe (44).
6. Lüfterantriebssystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Zahnrad (76) der ersten Pumpe (40) eine
geringere Breite als das Zahnrad (86) der zweiten Pumpe (44)
aufweist.
7. Lüfterantriebssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Breite des Zahnrades (76) der ersten Pumpe (40) ungefähr 50%
der Breite des Zahnrades (76) der zweiten Pumpe (44) beträgt.
8. Lüfterantriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das erste Regelventil (42) wahlweise schaltbar ist zwischen einer
Offen-Stellung, in der die erste Pumpe (40) Fluid zum Motor (14)
fördert, und einer Rezirkulationsstellung, in welcher die erste Pumpe
(40) das Fluid rezirkuliert.
9. Lüfterantriebssystem nach Anspruch 1 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das zweite Regelventil (46) wahlweise schaltbar
ist zwischen einer Offen-Stellung, in welcher die zweite Pumpe (44)
das Fluid zum Motor (14) fördert, und einer Rezirkulationsstellung, in
welcher die zweite Pumpe (44) das Fluid rezirkuliert.
10. Lüfterantriebssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Pumpenanordnung (32), vom Motor (34) eines Kraftfahrzeuges
antreibbar ist und daß der Lüfter (18) für die Förderung von Kühlluft
bestimmt ist.
11. Lüfterantriebssystem nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung eine dritte Betriebsweise
ermöglicht, in welcher die erste und die zweite Pumpe (40, 44) Fluid
zum Motor (14) fördern.
12. Lüfterantriebssystem nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch
gekennzeichnet, daß der Lüfter (18) innerhalb einer Lüfterhaube (38)
angeordnet und daß der Motor (14) an der Lüfterhaube (38) befestigt
ist.
13. Hydrostatischer Lüfterantrieb, insbesondere für ein Fahrzeug mit
Verbrennungsmotor, bestehend aus einem Hydraulikmotor (14), einem
mit dem Hydraulikmotor (14) verbundenen Lüfter (18), einer
Pumpenanordnung (32), die über eine Leitung (16) in Fluidverbindung
mit dem Hydraulikmotor (14) steht und Fluid zum Motor (14) fördert,
dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenanordnung (32) aus
folgenden Komponenten besteht:
- - ein Gehäuse (50, 52, 54)
- - eine erste Pumpe (40), die in dem Gehäuse (50, 52, 54) angeordnet ist und eine erste Kapazität aufweist,
- - eine zweite Pumpe (44), die in dem Gehäuse (50, 52, 54) angeordnet ist und eine zweite Kapazität aufweist,
- - ein erstes Regelventil (42), welches an dem Gehäuse (50, 52, 54) befestigt und zwischen der ersten Pumpe (40) und dem Hydraulikmotor (14) angeordnet ist,
- - ein zweites Regelventil (46), welches an dem Gehäuse (50, 52, 54) befestigt und zwischen der zweiten Pumpe (46) und dem Hydraulikmotor (14) angeordnet ist,
- - eine Steuervorrichtung zur Auswahl einer ersten Betriebsweise, in welcher die erste Pumpe (40) Fluid zum Hydraulikmotor (14) fördert und einer zweiten Betriebsweise, in welcher die zweite Pumpe (44) Fluid zum Hydraulikmotor (14) fördert.
14. Lüfterantrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das
Gehäuse (50, 52, 54) eine erste Auslaßöffnung (64) aufweist, die
zwischen der ersten Pumpe (40) und der dem ersten Regelventil (42)
angeordnet ist, und eine zweite Auslaßöffnung (66), die zwischen der
zweiten Pumpe (44) und dem zweiten Regelventil (46) angeordnet ist.
15. Lüfterantrieb nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das
Gehäuse (50, 52, 54) einen ersten Bypasskanal (68) aufweist, der sich
zwischen dem ersten Regelventil (42) und dem Einlaß (62) erstreckt,
wobei das erste Regelventil (42) einen Bypasskanal (94) aufweist, der
sich zwischen dem ersten Auslaß (64) und dem ersten Bypasskanal
(68) erstreckt.
16. Lüfterantrieb nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das
erste Regelventil (42) wahlweise schaltbar ist zwischen einer Offen-
Stellung, in welcher der erste Auslaß (64) in Fluidverbindung mit dem
Hydraulikmotor (14) steht, und einer Rezirkulationsstellung, in welcher
der erste Auslaß (64) in Fluidverbindung mit dem ersten Bypasskanal
(68) steht.
17. Lüfterantrieb nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das
Gehäuse (50, 52, 54) einen zweiten Bypasskanal (70) aufweist, der
sich zwischen dem zweiten Regelventil (46) und dem Einlaß (62)
erstreckt, wobei das zweite Regelventil (46) einen Bypass (104)
aufweist, der sich zwischen dem zweiten Auslaß (66) und dem zweiten
Bypasskanal (70) erstreckt.
18. Lüfterantrieb nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das
erste Regelventil (42) wahlweise schaltbar ist zwischen einer Offen-
Stellung, in welcher der erste Auslaß (64) in Fluidverbindung mit dem
Hydraulikmotor (14) steht, und einer Rezirkulationsstellung, in welcher
der erste Auslaß (64) in Fluidverbindung mit dem ersten Bypasskanal
(68) steht, und wobei zweite Regelventil (46) wahlweise schaltbar
ist zwischen einer Offen-Stellung, in welcher der zweite Auslaß (66) in
Fluidverbindung mit dem Hydraulikmotor. (14) steht, und einer
Rezirkulationsstellung, in welcher der zweite Auslaß (66) in
Fluidverbindung mit dem zweiten Bypasskanal (70) steht.
19. Lüfterantrieb nach einem der Ansprüche 13-18, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste Kapazität verschieden von der zweiten
Kapazität ist.
20. Lüfterantrieb nach einem der Ansprüche 15-18, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste und zweite Pumpe (40, 44)
Zahnradpumpen (76, 86) sind.
21. Lüfterantrieb nach einem der Ansprüche 13-20, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung eine dritte Betriebsweise
ermöglicht, in welcher die erste und die zweite Pumpe (40, 44) Fluid
zum Motor (14) fördern.
22. Lüfterantrieb nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuervorrichtung eine vierte Betriebsweise ermöglicht, in welcher
weder die erste noch die zweite Pumpe (40, 44) Fluid zum Motor (14)
fördern.
23. Lüfterantrieb nach einem der Ansprüche 13-22, dadurch
gekennzeichnet, daß der. Lüfter (18) in einer Lüfterhaube (38)
angeordnet ist, an welcher der Motor (14) befestigt ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US25356999A | 1999-02-19 | 1999-02-19 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10005425A1 true DE10005425A1 (de) | 2000-10-19 |
Family
ID=22960823
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2000105425 Withdrawn DE10005425A1 (de) | 1999-02-19 | 2000-02-08 | Lüfterantrieb mit veränderlicher Drehzahl |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10005425A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017000201B4 (de) | 2016-01-27 | 2023-12-14 | Liebherr-Werk Bischofshofen Gmbh | Hydraulischer Lüfterantrieb, Arbeitsmaschine sowie Verfahren zum Betreiben eines Lüfterantriebs |
-
2000
- 2000-02-08 DE DE2000105425 patent/DE10005425A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017000201B4 (de) | 2016-01-27 | 2023-12-14 | Liebherr-Werk Bischofshofen Gmbh | Hydraulischer Lüfterantrieb, Arbeitsmaschine sowie Verfahren zum Betreiben eines Lüfterantriebs |
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