DE10018154B4 - Kühler-Lüfter-System, insbesondere für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Abstract

Kühler-Lüfter-System, insbesondere für Brennkraftmaschinen, mit einer im Kühlluftstrom liegenden, rotationssymmetrisch aufgebauten Kühlerjalousie mit radialen, sternförmig angeordneten Jalousieschaufeln, mit einem radial inneren und einem hierzu feststehenden, radial äußeren Lagerkranz für die Jalousieschaufeln, mit schwenkbarer Lagerung der Jalousieschaufeln in den Lagerkränzen um radial verlaufende Schwenkachsen, mit Anschluss der Jalousieschaufeln an einen einem Lagerkranz benachbarten Stellring über zur jeweiligen Schaufelschwenkachse radial versetzt angreifende Verbindungszapfen sowie mit Verdrehung und axialer Verlagerung des Stellringes gegenüber dem zugeordneten Lagerkranz über einen den Stellring etwa tangential beaufschlagenden, im Bereich des äußeren Lagerkranzes abgestützten Stellantrieb derart, dass die Jalousieschaufeln über den Stellring zwischen einer quer zur Luftströmung liegenden Schließstellung und einer Durchlassöffnungen für den Luftstrom freigebenden Lage verschwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellring (14) dem radial inneren Lagerkranz (6) zugeordnet ist, der eine den Stellring (14) zumindest teilweise aufnehmende Hohlnabe bildet, und dass der Stellantrieb einen linear arbeitenden Stellaktuator (19) umfasst, der über eine Hubstange (18) und...

Description

• Die Erfindung betrifft ein Kühler-Lüfter-System, insbesondere für Brennkraftmaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
• Kühler-Lüfter-Systeme der vorgenannten Art sind aus der DE 39 05 349 A1 bekannt. Bei dem dortigen Kühler-Lüfter-System findet eine Kühlerjalousie Verwendung, deren Jalousieschaufeln bei radialer Erstreckung zwischen einem radial inneren und einem radial äußeren Lagerkranz geführt sind, wobei die Jalousieschaufeln in den Lagerkränzen bei Verschwenkbarkeit um eine radiale Schwenkachse gehalten und im Bereich ihrer radial äußeren Enden radial versetzt zu ihren Schwenkachsen mit einem Stellring verbunden sind. Die Schaufeln sind über den Stellring, durch Verdrehen desselben um eine zu den Lagerkränzen konzentrische Achse, zwischen einer Querstellung, in der die Kühlerjalousie eine Sperrstellung einnimmt, und Öffnungsstellungen verstellbar, in denen sie bei in Richtung der Luftströmung liegenden Schaufelebenen Durchlassöffnungen für den Luftstrom freigeben. Der Stellring ist über die Schaufeln getragen und verlagert sich bei Verdrehung entsprechend der Schwenkbewegung der Schaufeln axial, wobei in der Schließstellung der Schaufeln der Stellring eine axial benachbarte Lage zum äußeren Lagerkranz einnimmt.
• Ein derartiger Aufbau bedingt für eine im Kühler-Lüfter-System einer Brennkraftmaschine angeordnete Kühlerjalousie, die üblicherweise zwischen Kühler und Lüfterrad liegt und den Luftstrom über den Kühler ansaugt und gegen die Brennkraftma schine drückt, eine axiale Verbreiterung, die in dem kritischen Bauraumbereich zwischen Kühler und Lüfterrad unerwünscht ist und bei geöffneter Kühlerjalousie die Anströmung derselben im radial äußeren Bereich einengt sowie den Luftdurchsatz beeinträchtigt. Zudem bedingt die Anordnung des Stellringes im Bereich des äußeren Lagerkranzes ein verhältnismäßig großes Bauvolumen des Stellringes und entsprechendes Gewicht.
• Aus der DE 41 17 875 A1 ist ein weiteres Kühler-Lüfter-System mit im Kühlerstrom liegender, rotationssymmetrisch aufgebauter Kühlerjalousie bekannt. Dem inneren Lagerkranz der Jalousieschaufeln, die bei radial sternförmiger Anordnung zwischen Schließ- und Öffnungsstellungen einstellbar sind, ist deren Verstelleinrichtung zugeordnet. Diese besteht aus zu den Schwenkachsen der Lüfterschaufeln koaxialen, verzahnten Mitnehmern, welche mit einem Stirnrad kämmen, das auf der Welle des Kühler-Lüfters liegt, dem die Kühlerjalousie zugeordnet ist und das mit der Welle über eine als Schlupfkupplung wirkende, schwergängige Wälzlagerung verbunden ist. Hierdurch ergibt sich in Abhängigkeit vom Antrieb des Kühler-Lüfters eine Verstellung der Jalousieschaufeln in ihre den Luftdurchlass auf den Kühler-Lüfter freigebende Lage, in der sie in Richtung auf ihre Schließlage über dem radial äußeren Lagerkranz zugeordnete Rückstellfedern beaufschlagt sind.
• Ferner ist aus der US 1 695 446 ein Kühler-Lüfter-System bekannt, bei dem die Verstelleinrichtung für die radial sternförmig angeordneten Schaufeln der Kühlerjalousie ebenfalls deren radial innerem Lagerkranz zugeordnet ist, und zwar bei konzentrisch zum Lagerkranz liegendem und von diesem umschlossenem, druckgesteuertem, linear arbeitendem Stellaktuator, der umfangsseitig eine Eingriffsnut für die den Jalousieschaufeln zugeordnete, radial nach innen ragende Verbindungszapfen aufweist, welche zu den Schwenkachsen der Schaufeln radial versetzt liegen, so dass sich in Abhängigkeit von der Einstell lage des Stellaktuators unterschiedliche Axiallagen der Eingriffsnut und damit unterschiedliche Schwenkstellungen der Jalousieschaufeln ergeben.
• Stellantriebe für die Schaufeln der Kühlerjalousien der vorbesprochenen Kühler-Lüfter-Systeme können unter anderem unter dem Gesichtspunkt des Bauraumes, des Verschleißes, des mechanischen Aufwandes und/oder des möglichen Steuereingriffes nicht befriedigen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühler-Lüfter-System der eingangs genannten Art in Berücksichtigung dieser Gegebenheiten im Hinblick auf eine verbesserte Gebrauchstauglichkeit bei möglichst geringem Bauvolumen und geringem Gewicht auszubilden.
• Gemäß der Erfindung wird dies durch die Merkmale des Anspruches 1 erreicht, wobei in Verbindung mit der Zuordnung des Stellringes zum radial inneren Lagerkranz eine sehr einfache und raumsparende Ausführung des Stellantriebes vorgesehen wird, die in Umfangsrichtung der Kühlerjalousie variabel plaziert werden kann, axial nur wenig Bauraum benötigt und zudem auch gute Zugriffsmöglichkeiten auf den Stellaktuator erbringt.
• Die im Rahmen der Erfindung mit der zentralen Anordnung des Stellringes möglichen kurzen Stellwege, das geringe Bauvolumen des Stellantriebes und das in Verbindung mit dieser Lösung erreichbare geringe Gewicht für die gesamte Stelleinrichtung bieten gute Voraussetzungen dafür, den Stellring als über die Schaufeln getragenes Teil oder als über den inneren Lagerkranz getragenes Teil auszubilden, wobei insbesondere die letztere Lösung ergänzend zur Abstützung der Schaufeln herangezogen werden kann, so dass auch diese wegen der damit verbundenen geringeren Belastungen gewichtsoptimiert ausgeführt werden können. Ferner bietet eine solche Abstützung des Stellringes auch vorteilhafte Voraussetzungen für eine besonders einfache Gestaltung der Verbindung zwischen Stellring und Schaufeln.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Ferner wird die Erfindung nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
• 1 Eine perspektivische und stark schematisierte Darstellung einer aus einem Kühler, einem Lüfter und einer Kühlerjalousie bestehenden Einheit eines Kühler-Lüfter-Systems, wie es insbesondere in Verbindung mit Brennkraftmaschinen, so beispielsweise im Fahrzeugbau eingesetzt wird,
• 2 und 3 schematisierte Schnittdarstellungen entsprechend dem Schnitt II-II in 1, wobei 2 die zwischen Kühler und Lüfter liegende Kühlerjalousie in geöffnetem Zustand veranschaulicht, 3 dagegen in geschlossenem Zustand, und
• 4 eine stark schematisierte Frontalansicht der Kühlerjalousie, wobei der zugeordnete Kühler nur im Umriss mit angedeutet ist.
• In der Darstellung gemäß 1 sind die Umrisse eines Wasserkühlers 1 strichliert angedeutet, und mit 2 ist die an diesen anschließende Gebläsezarge bezeichnet. Die Gebläsezarge 2 umschließt, wie insbesondere die 2 und 3 veranschaulichen, das Lüfterrad 3 und die im Übergang zwischen dem Wasserkühler 1 und dem Lüfterrad 3 liegende Kühlerjalousie 4, die in geschlossenem Zustand den Ausschnitt 5 der Gebläsezarge 2 überdeckt, in dem das Lüfterrad 3 angeordnet ist, das in üblicher, hier nicht dargestellter Weise angetrieben ist, so beispielsweise über einen der Einheit zugeordneten, hier nicht dargestellten Elektromotor.
• Die Kühlerjalousie 4, die in 1 nur ausschnittsweise angedeutet ist, umfasst, wie insbesondere 2 und 3 veranschaulichen, einen inneren Lagerkranz 6 und einen äußeren Lagerkranz 7, wobei dieser äußere Lagerkranz 7 beispielsweise durch den den Ausschnitt 5 begrenzenden Randteil der Lüfterzarge 2 gebildet ist. In Umkehrung dieser Anordnung können auch innerer und äußerer Lagerkranz zu einer Einheit verbunden – und entsprechend abgestützt – Träger der Lüfterzarge sein.
• Der innere Lagerkranz 6 ist, wie in 4 veranschaulicht, am äußeren Lagerkranz 7 befestigt. Diese Befestigung ist symbolisch über die Strebe 8 dargestellt.
• 1 lässt erkennen, dass die mit 9 bezeichneten Jalousieschaufeln schwenkbar mit dem inneren Lagerkranz 6 und dem äußeren Lagerkranz 7 verbunden sind. Die diesbezügliche Schwenkachse ist mit 10 bezeichnet und verläuft, bei radialer Erstrekkung, bevorzugt parallel zu einer der Seitenkanten der Jalousieschaufeln 9, im Ausführungsbeispiel parallel zu der in Durchströmungsrichtung 12 rückwärtigen Seitenkante 11. Dies bei einer in Ansicht – siehe 2 – etwa trapezförmigen Grundform der Jalousieschaufeln 9, wobei deren radial innere Kante kürzer als deren radial äußere Kante ist und benachbart zum radial inneren Lagerkranz 6 liegt.
• Bezogen auf die Darstellung gemäß 2 mit geöffneter Kühlerjalousie 4 und in Durchströmungsrichtung 12 sich erstreckenden Jalousieschaufeln 9 sowie einer Anlenkung derselben über ihre Schwenkachse 10 nahe ihrer rückwärtigen Seitenkante 11 sind die Jalousieschaufeln 9 an ihrer in Durchströmungsrichtung 12 vorderen Seitenkante 13 an ihren radial inneren Ende mit einem Stellring 14 verbunden, der konzentrisch zu den Lagerkränzen 6 und 7 liegt, wobei in der Darstellung gemäß 2 und 3 der innere Lagerkranz 6 als Hohlnabe ausgebildet ist, innerhalb dessen der Stellring 14 liegt, wobei der Lagerkranz 6 mit entsprechenden Durchgriffsöffnungen für die die Jalousieschaufeln 9 nahe ihrer Seitenkante 13 mit dem Stellring 14 verbindenden Koppelbolzen 15 versehen ist, was hier nicht weiter dargestellt ist. Der Stellring 14 kann dabei, wie in 2 und 3 angedeutet, innerhalb des als Hohlnabe ausgestalteten, inneren Lagerkranzes 6 geführt sein, so dass die Koppelbolzen 15 im Stellring 14 lediglich drehbar geführt sein müssen, um, bei entsprechender Größe oder Formgebung der Durchgriffsöffnungen im inneren Lagerkranz 6, über die Koppelbolzen 15 eine Verschwenkung der Jalousieschaufeln 9 um die Schwenkachsen 10 aus ihrer Öffnungslage gemäß 2 in eine Schließlage gemäß 3 zu ermöglichen, wobei in dieser Schließlage gemäß 3 die Jalousieschaufeln 9 eine geschlossene, gegebenenfalls durch Überdekkung der Jalousieschaufeln 9 in ihren Randbereichen geschlossene Ebene bilden. Beim Verschwenken der Jalousieschaufeln 9 um ihre Schwenkachsen 10 beschreibt der Stellring 14 eine Drehbewegung mit Axialverschiebung, da sich die Koppelbolzen 15 beim Verschwenken der Jalousieschaufeln 9 um die Schwenkachsen 10 auf Kreisbogen um diese Schwenkachsen 10 bewegen und dabei aus einer sich im Wesentlichen in Durchströmungsrichtung 12 erstreckenden gemeinsamen Axialebene zu den Schwenkachsen 10 in eine mit den Schwenkachsen 10 gemeinsame Radialebene bewegen, wie in 3 veranschaulicht.
• In der Schemadarstellung gemäß 1 ist des weiteren auch erkennbar, dass der Stellring 14 ein durch die Jalousieschaufeln 9 getragenes Element bilden kann, also lediglich einen Verbindungsring zwischen den Jalousieschaufeln 9 im Bereich von deren Koppelbolzen 15 bildet, der bei entsprechender Verdrehung die Jalousieschaufeln 9 mitnimmt und dadurch selbst, entsprechend der Schwenkbewegung der Jalousieschaufeln 9, axial verlagert wird. Diese axiale Verlagerung veranschaulichen sinnfällig auch die Stellungen des Stellringes 14 in den 2 und 3.
• Eine beispielsweise Ausgestaltung eines Antriebes für den Stellring 14 zeigt 4, wobei der Stellring 14 mit einem gedachten Speichensystem und einer zentralen Achse 16 ausgestattet ist, an der ein Hebelarm 17 angelenkt ist. Der Hebelarm 17 ist mit einer Hubstange 18 verbunden, die sich radial längs der Strebe 8 erstreckt und mit einem Stellaktuator 19 verbunden ist, der seinerseits ebenfalls der Strebe 8 zugeordnet ist oder in anderer Form mit einem oder beiden der Lagerkränze 6, 7 verbunden ist. Zweckmäßig ist eine Anlenkung im Bereich des äußeren Lagerkranzes 7 wegen der guten Zugänglichkeit und der Möglichkeit der Anordnung des Stellaktuators 19 im eingezogenen Bereich der Lüfterzarge 2, die auch unmittelbar als Träger des Stellaktuators 19 dienen kann. Wird die Hubstange 18 über den Stellaktuator 19 radial verschoben, so ergibt sich bezogen auf die Achse 16 eine Schwenkbewegung des Stellringes 14, und damit eine entsprechende Umstellung der Jalousieschaufeln 9. Die gezeigte Ausgestaltung des Hebelarmes 17 ist nur symbolisch und die Anlenkung zur Hubstange 18 ist so zu legen und gestalten, dass sich über den erforderlichen Schwenkwinkel eine im Wesentlichen tangentiale Bewegung ergibt.
• Abweichend vom Dargestellten ist es auch möglich, die Hubstange unmittelbar am Umfang des Stellringes anzulenken. Die Gestaltung der Hubstange 18 und des Stellaktuators 19 gestaltet sich mit einfachen Mitteln und unter Rückgriff auf Standartteile besonderes einfach, wenn die Hubstange als Stellspindel ausgebildet wird, wobei es sich als zweckmäßig erweist, den Stellaktuator 19 verschwenkbar anzulenken, um der Schwenkbahn des Hebelarmes 17 ohne Querkräfte auf die Hubstange folgen zu können. Entsprechendes lässt sich erfindungsgemäß auch gestalten, wenn der Hebelarm 17 über ein Mehrgelenkgetriebe mit der Achse 16 verbunden ist, das die lineare Bewegung der Hubstange 18 zumin dest in Annäherung über dem erforderlichen Schwenkwinkel um die Achse 16 in eine entsprechende Drehbewegung der Achse 16 umsetzt. Weitere im Rahmen der Erfindung liegende Möglichkeiten sind die Ausbildung des Aktuators als linear arbeitendes Stellglied, oder die Anordnung des Aktuators, beispielsweise in der Ausbildung als Elektromotor, in der Nabe oder im Nabenbereich, etwa analog zu einem zentralen, elektromotorischen Lüfterradantrieb.

Claims (6)

1. Kühler-Lüfter-System, insbesondere für Brennkraftmaschinen, mit einer im Kühlluftstrom liegenden, rotationssymmetrisch aufgebauten Kühlerjalousie mit radialen, sternförmig angeordneten Jalousieschaufeln, mit einem radial inneren und einem hierzu feststehenden, radial äußeren Lagerkranz für die Jalousieschaufeln, mit schwenkbarer Lagerung der Jalousieschaufeln in den Lagerkränzen um radial verlaufende Schwenkachsen, mit Anschluss der Jalousieschaufeln an einen einem Lagerkranz benachbarten Stellring über zur jeweiligen Schaufelschwenkachse radial versetzt angreifende Verbindungszapfen sowie mit Verdrehung und axialer Verlagerung des Stellringes gegenüber dem zugeordneten Lagerkranz über einen den Stellring etwa tangential beaufschlagenden, im Bereich des äußeren Lagerkranzes abgestützten Stellantrieb derart, dass die Jalousieschaufeln über den Stellring zwischen einer quer zur Luftströmung liegenden Schließstellung und einer Durchlassöffnungen für den Luftstrom freigebenden Lage verschwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellring (14) dem radial inneren Lagerkranz (6) zugeordnet ist, der eine den Stellring (14) zumindest teilweise aufnehmende Hohlnabe bildet, und dass der Stellantrieb einen linear arbeitenden Stellaktuator (19) umfasst, der über eine Hubstange (18) und einen Hebelarm (17) auf die zentrale Achse (16) des Stellringes (14) wirkt.
2. Kühler-Lüfter-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Lagerkranz (6) die Führung für den Stellring (14) bildet.
3. Kühler-Lüfter-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellring (14) über die Jalousieschaufeln (9) getragen ist.
4. Kühler-Lüfter-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubstange (18) als Verstellspindel ausgebildet ist.
5. Kühler-Lüfter-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellaktuator (19) als Stellzylinder ausgebildet ist.
6. Kühler-Lüfter-System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellaktuator (19) als elektromotorisch arbeitendes Stellglied ausgebildet ist.