DE10044321A1

DE10044321A1 - Ventilator rotor especially for cooling system of IC engines

Info

Publication number: DE10044321A1
Application number: DE2000144321
Authority: DE
Inventors: Karl Haegele
Original assignee: Haegele GmbH
Current assignee: Haegele GmbH
Priority date: 1999-09-07
Filing date: 2000-09-07
Publication date: 2001-03-22

Abstract

The rotor blades are adjusted via a servo drive with an adjusting piston (11). The piston wall (12) overlaps radially with the rotor blades (2) and acts as adjusting ring to hold adjusting journals (24) of eccentric adjusters. When the piston is charged with a pressure medium, the blades are moved into a conveying direction opposite to the original conveying direction, and are loaded in a position corresponding to that direction, via air resistance force.

Description

Die Erfindung betrifft ein im Kühlsystem, insbesondere von Brennkraftmaschinen, einsetzbares Lüfterrad gemäß dem Oberbe griff des Anspruches 1.The invention relates to a cooling system, in particular Internal combustion engines, usable fan wheel according to the Oberbe handle of claim 1.

Lüfterräder der vorgenannten Art sind aus der EP 0 945 626 A2 bekannt und weisen radiale, in der Nabe des Lüfterrades drehbar gelagerte Lüfterflügel auf, die bei bezogen auf die Umlaufrich tung des Lüfterrades konkaver Wölbung über eine zur Umlaufrich tung senkrechte Ebene zwischen ihren entgegengesetzten Förder richtungen entsprechenden Endstellungen drehbar sind. Hierdurch lässt sich, entsprechende konstruktive Ausbildung vorausge setzt, erreichen, dass die Lüfterflügel über die sie beauf schlagenden Luftwiderstandskräfte bezogen auf ihre jeweilige Drehachse gegenüber der Nabe mit einem Stellmoment beaufschlagt sind, das über einen in der Nabe axial verschieblichen Stell kolben bei exzentrischer Verbindung zu den jeweiligen Lüfter flügeln abgefangen wird, wobei die dieser Belastungsrichtung entsprechende Endlage des Kolbens anschlaggesichert ist und der Kolben auf diese Endlage zusätzlich auch elastisch federnd ab gestützt ist. Die Endlage ist - als Anschlagslage - temperatur abhängig dadurch variabel, dass axial zwischen Kolben und Nabe Dehnstoffelemente vorgesehen sind. Ausgelegt sind die Dehn stoffelemente auf eine Temperatur, die einer Endlage für den Stellkolben und die über diesen abgestützten Lüfterflügel ent spricht, in der, bezogen auf eine vorgegebene Drehzahl, eine hohe, insbesondere die maximale Lüfterleistung gegeben ist. Fan wheels of the aforementioned type are known from EP 0 945 626 A2 known and have radial, rotatable in the hub of the fan wheel mounted fan blades, which in relation to the rev device of the fan wheel concave curvature via a to the circulation direction vertical plane between their opposite conveying directions corresponding end positions are rotatable. Hereby can, appropriate constructive training in advance sets, achieve that the fan blades over which they act striking air resistance forces related to their respective Actuating torque is applied to the axis of rotation in relation to the hub are, via an axially displaceable in the hub actuator piston with an eccentric connection to the respective fan wing is intercepted, the load direction the corresponding end position of the piston is secured and the Piston also resiliently from this end position is supported. The end position is - as a stop position - temperature depending on the fact that axially between piston and hub Expansion elements are provided. The stretches are laid out fabric elements to a temperature that is an end position for the Adjusting pistons and the fan blades supported over them speaks in which, based on a predetermined speed, a high, in particular the maximum fan power is given.

Sinkt, bezogen auf diese oder eine darüber liegende Drehzahl, der Kühlleistungsbedarf, so ergibt sich, entsprechende Lage des Lüfterrades im Kühlluftstrom vorausgesetzt, ein Temperaturab fall im Bereich der Nabe, der bezogen auf die Dehnstoffelemente zu einer Reduktion von deren Länge führt, die eine axiale Ver schiebung des Stellkolbens im Sinne einer reduzierten Lüfter leistung nach sich zieht. Dies dadurch, dass die Lüfterflügel durch die temperaturabhängige Verlagerung der Endstellung des Stellkolbens über den Stellkolben in ein Drehlage verschwenkt werden, in der eine geringere Förderleistung gegeben ist.Decreases in relation to this or a higher speed, the cooling capacity requirement, so there is a corresponding location of the Fan wheel in the cooling air flow provided a temperature case in the area of the hub related to the expansion elements leads to a reduction in their length, which an axial Ver displacement of the control piston in the sense of a reduced fan performance entails. This is because the fan blades due to the temperature-dependent shift of the end position of the Actuating piston pivoted into a rotational position via the adjusting piston in which there is less funding.

Als Dehnstoffelemente finden bei der angesprochenen Lösung eine Reihe von Einzelelementen zur Verwendung, die zwischen Kolben und Nabe in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind, so dass sich bedingt durch die Vielzahl der notwendigen Dehnstoffele mente und deren Montage ein großer Aufwand ergibt.There are one as expansion elements in the solution mentioned Set of individual elements for use between pistons and hub are arranged distributed in the circumferential direction, so that is due to the large number of necessary expansion materials elements and their assembly results in great effort.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die diesbezüglichen Kosten in Verbindung mit einer konstruktiv günstigen und auch besonders kleinbauenden Lösung zu reduzieren.The invention has for its object the related Costs in connection with a constructively favorable and also to reduce particularly small-scale solution.

Erreicht wird dies durch die Merkmale des Anspruches 1, demzu folge der Kolben oder die Nabe selbst das Dehnstoffelement bil den, bzw. in einem Teilbereich als Dehnstoffelement ausgebildet sein können, wobei sich insbesondere die Zuordnung zur Nabe als zweckmäßig erweist, um eine besonders intensive Temperaturbe einflussung zu erreichen. Hierzu kann Kolben oder Nabe, insbe sondere die Nabe in Teilbereichen, so beispielsweise in Vertie fungen, Kanälen oder dergleichen als Behälter für den Dehnstoff dienen, wobei das entsprechend geschaffene Behälter- bzw. Auf nahmevolumen durch eine entsprechend verschiebbare Abdeckung begrenzt sein kann.This is achieved by the features of claim 1, accordingly follow the piston or the hub itself the expansion element bil the, or formed in a partial area as an expansion element can be, in particular the assignment to the hub as proves expedient to a particularly intense Temperaturbe to achieve influence. For this, piston or hub, esp especially the hub in some areas, for example in the vertical tion, channels or the like as a container for the expansion material serve, the correspondingly created container or on volume by a corresponding sliding cover can be limited.

Als besonders zweckmäßig erweist es sich, als Behälter für den Dehnstoff einen nabenseitigen, zur Lüfterradachse konzentri schen zur Nabe einstückigen Ringkanal vorzusehen, dem kolben seitig ein entsprechend ringförmiger Stempel zugeordnet ist, so dass zusätzliche Elemente entfallen und die wesentlichen Be standteile des Dehnstoffelementes Bestandteile des Kolbens bzw. der Nabe selbst bilden, also einstückig hierzu ausgebildet sind, und in Kolben oder Nabe integriert sind.It proves to be particularly useful as a container for the Expansion material on the hub side, concentric to the fan wheel axis to provide a one-piece ring channel to the hub, the piston a corresponding ring-shaped stamp is assigned on the side, so that additional elements are omitted and the essential Be components of the expansion element components of the piston or form the hub itself, that is, integrally formed for this purpose and are integrated in the piston or hub.

Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung kann der Dehnstoff mit einer elastischen Umhüllung versehen sein, und so beispielswei se in Form einer gegebenenfalls in sich geschlossenen, an einen Ringkanal angepassten Ringwurst vorliegen, die in den entspre chenden Ringkanal eingelegt wird, wobei diesem Ringkanal eine deckelartig aufgelegte Abdeckung zugeordnet sein kann, gegen die sich der zugeordnete Stempel abstützt. Gegebenenfalls kann auch der Stützstempel selbst sich unmittelbar gegen den im Ringkanal gefassten Dehnstoff, bzw. dessen Umhüllung abstützen.In the context of the solution according to the invention, the expansion material can also be provided with an elastic covering, and so for example se in the form of an optionally self-contained one Ring channel adapted ring sausage are present, which correspond to the appropriate ring channel is inserted, this ring channel one Cover placed on cover can be assigned against which the assigned stamp is supported. If necessary also the support stamp itself against the im Support the expansion channel or its casing.

Im Hinblick auf die Einbringung der genannten Dehnstoffelemente in die Nabe bzw. in den Kolben, aber auch im Hinblick auf die Gesamtmontage der Nabe erweist es sich als zweckmäßig, diese in der die Drehachsen der Lüfterflügel enthaltenden, zur Nabenach se senkrechten Ebene zu teilen, so dass sowohl die Lagerung für die Lüfterflügel in der Nabe in einfacher Weise montiert und fixiert werden kann, wie auch die Verbindung der den Lüfterflü geln zugeordneten Exzenterzapfen zum Stellkolben in einfacher Weise vorgenommen werden kann. Die Montage der Lüfterflügel bzw. ihrer Lagerung ist bei einer derartigen Teilung der Nabe in besonders einfacher Weise möglich, wenn die den Nabenhälften zugeordneten Aufnahmen für das Lager das Lager nicht nur radi al. sondern auch axial übergreifen, so dass keine weiteren Be festigungselemente, wie beispielsweise Spanndeckel oder der gleichen erforderlich sind.With regard to the introduction of the expansion elements mentioned in the hub or in the piston, but also with regard to the Overall assembly of the hub proves to be useful in this to the hub axis containing the axes of rotation of the fan blades se vertical plane to share, so that both storage for the fan blades in the hub in a simple manner and can be fixed, as well as the connection of the fan flue eccentric pin assigned to the actuating piston in simple Way can be made. The assembly of the fan blades or their storage is in such a division of the hub possible in a particularly simple manner if the the hub halves assigned recordings for the camp the camp not only radi al. but also overlap axially, so that no further loading fastening elements, such as the clamping lid or the same are required.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung nachstehend an hand eines Ausführungsbeispieles erläutert, das schematisiert einen Querschnitt durch ein Lüfterrad gemäß der Erfindung zeigt.Further details and features of the invention emerge from the claims. Furthermore, the invention is set forth below hand of an embodiment explained, the schematic a cross section through a fan wheel according to the invention shows.

In der Zeichnung ist mit 1 das Lüfterrad bezeichnet, das eine aus zwei Nabenhälften 2, 3 bestehende Nabe 4 aufweist, wobei die Teilebene 5 zwischen den Nabenhälften 2, 3 die Lagerachsen 6 der Lager 7 von in der Nabe 4 gelagerten und über den Umfang der Nabe 4 in gleichmäßiger Verteilung angeordneten Lüfterflü geln 8 enthält, von denen in der Zeichnung nur einer angedeutet ist. Die Lager 7 sind, wie ebenfalls nur angedeutet, radial und axial in entsprechenden, schalenförmigen Aufnahmen der Naben hälften angeordnet und die Lüfterflügel 8 sind auf den Nabenin nenraum 9 auslaufend jeweils mit einem Exzenterzapfen 10 verse hen, dem in dem im Nabeninnenraum 9 axial verschieblich geführ ten Stellkolben 11 in der Kolbenwandung ein umlaufender Ringka nal 12 zugeordnet ist.In the drawing, 1 denotes the fan wheel, which has a hub 4 consisting of two hub halves 2 , 3 , the partial plane 5 between the hub halves 2 , 3, the bearing axles 6 of the bearings 7 of bearings in the hub 4 and over the circumference of the Hub 4 arranged in a uniform distribution fan blades 8 contains, of which only one is indicated in the drawing. The bearings 7 are, as also only hinted at, arranged radially and axially in corresponding, shell-shaped receptacles of the hubs and the fan blades 8 are on the Nabenin nenraum 9 each with an eccentric pin 10 verses hen, in the axially displaceable in the hub interior 9 a rotary ring channel 12 is assigned to the actuating piston 11 in the piston wall.

Der Stellkolben 11 liegt im wesentlichen innerhalb der Naben hälfte 2 und grenzt gegenüber dieser einen Arbeitsraum 13 ab, auf den eine Druckmittelversorgung 14 einmündet, die den Boden 15 der Nabenhälfte 2 zentral durchsetzt und gegenüber diesem drehbar und dichtend abgestützt ist. Dem Arbeitsraum 13 zuge wandt ist im Bereich des Bodens 15 in der Nabenhälfte 2 ein ringförmiges Dehnstoffelement 16 angeordnet, wobei dessen Ge häuse durch einen dem Boden 15 zugeordneten Ringkanal 17 gebil det ist, der in Richtung auf den Stellkolben 11 offen ist und dem arbeitsraumseitig am Stellkolben 11 ein Ringstempel 18 zu geordnet ist, derart, dass Volumenänderungen des Dehnstoffele mentes 16 zu einer axialen Verschiebung des Stellkolbens 11 führen, der in Richtung auf seine dargestellte Ausgangslage über Federn 19 belastet ist.The adjusting piston 11 is located substantially within the hub-half 2 and is adjacent with respect to this a working chamber 13 from, opens to the pressure medium supply 14 through the bottom 15 of the hub-half 2 centrally located and is supported with respect to this rotatable and sealing manner. The working space 13 facing an annular expansion element 16 is arranged in the area of the base 15 in the hub half 2, the housing of which is formed by an annular channel 17 assigned to the base 15 , which is open in the direction of the actuating piston 11 and on the working side Actuating piston 11 a ring punch 18 is arranged in such a way that changes in volume of the Dehnstoffele element 16 lead to an axial displacement of the actuating piston 11 , which is loaded in the direction of its illustrated starting position via springs 19 .

Entsprechend der Belastungsrichtung der Federn 19 wirken auch die die Lüfterflügel 8 beaufschlagenden und gegen den Kolben 11 abgestützten Luftwiderstandskräfte, wobei die diesbezüglichen Funktionen in der EP 0 995 626 A2 erläutert sind, wobei davon auszugehen ist, dass der dargestellten Lage des Stellkolbens 11 eine Förderrichtung des Lüfterrades 1 entspricht, die durch Druckbeaufschlagung des Kolbens 11, die damit verbundene axiale Verschiebung desselben und die daraus resultierende Verdrehung der Lüfterflügel 8 umgekehrt werden kann.The air resistance forces acting on the fan blades 8 and supported against the piston 11 also act in accordance with the direction of loading of the springs 19 , the functions in this regard being explained in EP 0 995 626 A2, it being assumed that the position of the adjusting piston 11 shown is a conveying direction of the Fan wheel 1 corresponds, which can be reversed by pressurizing the piston 11 , the associated axial displacement thereof and the resulting rotation of the fan blades 8 .

Zur Abdeckung des Ringkanales 17 ist im Ausführungsbeispiel ein Verschlußglied, beispielsweise in Form einer kolbenartigen Ab deckung 20 vorgesehen, gegen die der Ringstempel 18 abgestützt ist. Anstelle einer kolbenartigen Abdeckung 20 mit entsprechen der, axialer Verschieblichkeit im Ringkanal 17 kann auch eine membranartige Abdeckung vorgesehen sein, auf der sich der Ringstempel 18 abstützt.To cover the ring channel 17 , a closure member is provided in the embodiment, for example in the form of a piston-like cover 20 against which the ring stamp 18 is supported. Instead of a piston-like cover 20 with the corresponding axial displacement in the ring channel 17 , a membrane-like cover can also be provided on which the ring stamp 18 is supported.

Über das baulich zur Nabe 4 einstückige Dehnstoffelement 16, das abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel auch durch einzelne Ringsegmente gebildet sein kann oder, abweichend vom Gezeigten, auch als zentraler Abstützpilz gestaltet sein kann, ist temperaturabhängig eine Abstützlage für den Stellkolben 11 definiert, die bevorzugt zu einer Stellung der Lüfterflügel 8 korrespondiert, in der bezogen auf eine vorgegebene Drehzahl eine maximale Lüfterleistung gegeben ist. Wird die Drehzahl er höht, so steigt die Lüfterleistung über diesen Auslegungspunkt an und es ergibt sich damit, beispielsweise bezogen auf den Wärmehaushalt einer Brennkraftmaschine und deren Kühlsystem, eine zu hohe bzw. nicht erforderliche Kühlleistung, mit der Folge eines entsprechenden Temperaturabfalls. Dieser wirkt sich bezogen auf das Dehnstoffelement 16 dahingehend aus, das sich dessen Volumen reduziert, mit der Folge, dass der Kolben 11 weiter in Richtung des Pfeiles 21 in die Nabenhälfte 2 hinein gedrückt wird, wobei der diesbezügliche Weg beispielsweise durch einen Festanschlag begrenzt sein kann, der durch den äu Beren Kolbenrand und dessen Zusammenwirken mit dem Boden 15 ge bildet ist.A support layer for the actuating piston 11 is defined as a function of the temperature and is defined as a function of the temperature, via the expansion element 16 which is constructed in one piece with the hub 4 and which, in contrast to the exemplary embodiment shown, can also be formed by individual ring segments or, deviating from the shown, can also be designed as a central support mushroom Position of the fan blades 8 corresponds, in which a maximum fan power is given based on a predetermined speed. If the speed is increased, the fan output rises above this design point and this results, for example in relation to the heat balance of an internal combustion engine and its cooling system, in an excessively high or unnecessary cooling output, with the result of a corresponding drop in temperature. This has an effect on the expansion element 16 in that its volume is reduced, with the result that the piston 11 is pressed further in the direction of the arrow 21 into the hub half 2 , the path in this regard being limited, for example, by a fixed stop which is formed by the outer piston rim and its interaction with the bottom 15 ge.

Die bauliche Einbeziehung des Dehnstoffelementes 16 in die Na benhälfte 2 führt zu einer Vereinfachung und Verbilligung, wo bei gleichzeitig die teilweise Gestaltung dieser Nabenhälfte 2 als Dehnstoffelement auch eine Möglichkeit bietet, die Nabe des Lüfterrades besonders flach zu bauen, und dies bei einfacher Montage durch die Teilung der Nabe, die auch die Montage der Lüfterflügel in der Nabe erleichert und vereinfacht.The structural inclusion of the expansion element 16 in the Na half 2 leads to a simplification and cheaper, where at the same time the partial design of this hub half 2 as an expansion element also offers a possibility to build the hub of the fan wheel particularly flat, and this with simple assembly by Split of the hub, which also facilitates and simplifies the assembly of the fan blades in the hub.

Claims

1. In the cooling system, in particular internal combustion engines, a settable fan wheel with a hub and in the peripheral wall of the hub, adjustable fan blades, which are supported eccentrically via an axially displaceable actuating piston which is concentric with the hub and which, against its displacement direction, yields flexibly to it A starting position is supported, which is variable as a function of temperature via a variable-length expansion element axially located between the piston and the hub, characterized in that the hub ( 4 ) and / or the piston ( 11 ) integrally integrally integrates an expansion element ( 16 ) designed as an expansion element Be rich.

2. In the cooling system, in particular of internal combustion engines, a settable fan wheel according to claim 1, characterized in that the portion formed as an expansion element ( 16 ) is arranged and / or formed concentrically with the axis of the hub ( 4 ) and / or the piston ( 11 ) .

3. In the cooling system, in particular of internal combustion engines, a settable fan wheel characterized in that the expansion element ( 16 ) has a recess on the hub ( 4 ) or on the piston ( 11 ) (annular channel 12 ) as Festge housing.

4. In the cooling system, in particular of internal combustion engines, a settable fan wheel according to claim 1 or 2, characterized in that the expansion element ( 16 ) has a channel (ring channel 12 ) provided on the hub ( 4 ) or on the piston ( 11 ) as a fixed housing.

5. In the cooling system, in particular of internal combustion engines, a settable fan wheel according to claim 4, characterized in that the channel is designed as an annular channel ( 12 ).

6. In the cooling system, in particular internal combustion engines, a settable fan wheel according to one of claims 3 to 5, characterized in that a support stamp (ring stamp 18 ) is assigned to the open side of the fixed housing (ring channel 12 ).

7. In the cooling system, in particular of internal combustion engines, a settable fan wheel according to claim 6, characterized in that the support stamp (ring stamp 18 ) forms a piston-like cover.

8. In the cooling system, in particular of internal combustion engines, a settable fan wheel according to claim 6, characterized in that the support stamp (ring stamp 18 ) is supported against a piston-like cover ( 20 ) of the ring channel ( 17 ).

9. In the cooling system, in particular of internal combustion engines, a settable fan wheel, characterized in that the support stamp (ring stamp 18 ) associated with the hub ( 4 ) or the piston ( 11 ) fixed housing (ring channel 17 ) the opposite part (piston 11 or Hub 4 ) is assigned.

10. In the cooling system, in particular of internal combustion engines, a settable fan wheel, in particular according to one of the preceding claims, characterized in that the hub ( 4 ) is divided into two hub halves ( 2 , 3 ), where the bearing axes ( 5 ) 6 ) contains the fan blades ( 8 ) mounted in the hub ( 4 ).

11. In the cooling system, in particular of internal combustion engines, a settable fan wheel according to claim 10, characterized in that the hub halves ( 2 , 3 ) for receiving the bearings ( 7 ) of the fan blades ( 8 ) have additional recesses which the bearings ( 7 ) have overlaps and axially fixing collars.