DE10056775A1

DE10056775A1 - Brennkraftmaschine mit einem Kühlluftgebläse

Info

Publication number: DE10056775A1
Application number: DE10056775A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Zuck
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2000-11-16
Filing date: 2000-11-16
Publication date: 2002-06-06

Abstract

Brennkraftmaschine mit einem Kühlluftgebläse (1) mit einer Welle (3), das von einem Elektromotor (13), bestehend aus einem Stator (14) und einem Rotor (15) angetrieben ist und zumindest einer, den Kühlluftstrom regelnden Kühlluftklappe (11, 11'), die von einer Stelleinheit betätigbar ist, wobei der Elektromotor (13) drehbar um die Drehachse der Welle (3) gelagert ist und die Stelleinheit bildet. DOLLAR A Die Erfindung ermöglicht eine einfache und kostengünstige Fertigung von einer Stelleinheit für eine den Kühlluftstrom regelnden Kühlluftklappe. Aktive Steuerelemente sind für dieses System nicht notwendig.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Kühlluftgebläse gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise in der DE 34 35 700 A1 beschrieben. Diese Vorrichtung steuert eine Kühlluftklappe, allgemein Kühlerjalousie genannt, in der Weise, dass die Kühlluftklappe temperaturabhängig und geschwindigkeitsab hängig von einem Stellelement betätigt wird. Dies bedeutet, dass die Kühlluftklappe unterhalb einer ersten Temperaturschwelle der Brennkraftmaschine ständig ge schlossen und oberhalb, jedoch noch unterhalb einer vorbestimmten Geschwindig keit, des Kraftfahrzeuges geöffnet und außerdem oberhalb einer vorbestimmten Geschwindigkeit geschlossen ist. Die Kühlerjalousie besteht aus mehreren jalousie artig, schwenkbar angeordneten Kühlluftklappen, welche über Hebel und ein Stell gestänge mittels eines Stellelementes, in diesem Fall ein Stellmotor, verschwenkbar sind. Die Steuerung der Kühlluftklappen erfolgt über ein Steuergerät, welches gleichzeitig mehrere Signale zur Steuerung der Kühlluftklappen auswertet und ana lysiert. Neben der Auswertung von mehreren Temperaturen, wie beispielsweise der Motortemperatur, wird auch das Signal eines Geschwindigkeitssensors zur Ver rechnung der Einzelwerte herangezogen. Das Steuergerät verfügt ausgangsseitig über eine elektrische Leitung zur Steuerung des Stellmotors.

Bei der hier beschriebenen Vorrichtung sind die einzelnen Kühlluftklappen über ein Stangengetriebe fest mit dem Stellmotor verbunden, so dass sie jederzeit zwangs geführt sind.

Nachteilig an der konstruktiven Ausgestaltung ist der Einsatz eines separaten Stell motors zur Betätigung der Kühlluftklappen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine kostengünstige Stelleinheit zum Steuern einer Kühlluftklappe darzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens vom Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Durch die Anordnung nach Anspruch 1 wird das von einem Elektromotor im Betrieb erzeugte Gegenmoment, das seinem eigenen Antriebsmoment entgegengesetzt ist, ausgenützt. Dieses Gegenmoment wird zur Betätigung der Kühlluftklappen verwen det. Besonders vorteilhaft bei dieser Erfindung ist der Entfall einer Steuerelektronik und der Steuerkabel zur Steuerung der Kühlluftklappen. Die Kühlluftklappen werden nur dann betätigt, wenn das Kühlluftgebläse entsprechend dem Kühlungsbedarf der Brennkraftmaschine angeschalten ist. Gegenüber weiterer bekannter Steuerprinzi pien für Kühlluftklappen, wie beispielsweise pneumatischer Betätigung, können sämtliche Schläuche, Ventile oder sonstige aktive oder passive Stellelemente wie Unterdruckdosen, Elektromotoren, Magnete oder ähnliches entfallen. Durch den Entfall von Bauelementen ist eine kostengünstige Fertigung möglich und der Ein bauraum für die Brennkraftmaschine wird zusätzlich vergrößert.

Durch die Anordnung gemäß Anspruch 2 wird das vom drehbar, bzw. schwenkbar gelagerten Elektromotor induzierte Gegenmoment zur Betätigung der Kühlluftklap pen übertragen.

Gemäß Anspruch 4 können je nach zur Verfügung stehendem Bauraum entweder Seilzüge oder feste Getriebe, wie beispielsweise Stangengetriebe, zum Steuern der Kühlluftklappen eingesetzt werden. Durch Gelenke oder Umlenkrollen lässt sich darüber hinaus die zur Verstellung der Kühlluftklappen benötigte Kraft in vorteilhaf ter Weise zusätzlich beeinflussen. Dadurch ist die Herstellung von Kühlluftgebläsen nach dem Gleichteileprinzip für verschiedene Fahrzeuge mit unterschiedlicher Kühl luftklappenanzahl oder unterschiedlicher Kühlluftklappenbauart möglich.

Nach Anspruch 6 erfolgt eine automatische Rückstellung der Kühlluftklappen in die Schließstellung. Eine Rückstellung durch aktiv angesteuerte Stellelemente ist vor teilhafterweise nicht notwendig.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand von zwei bevorzugten Ausführungsbeispie len in drei Figuren näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf ein elektromotorisch betriebenes Kühlluftgebläse mit gesteuerten Kühlluftklappen im Hintergrund.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch das elektromotorisch betriebene Kühlluftgebläse mit einer Betätigungseinrichtung für ebenfalls im Schnitt dargestellte Kühlluftklap pen.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung ähnlich wie in Fig. 1, jedoch mit einem Kreisseg mentmotor.

In Fig. 1 ist ein elektromotorisch betriebenes Kühlluftgebläse 1 mit sieben Rotor blättern 2, 2' dargestellt. Axial ist eine Welle 3 angeordnet. Die Welle 3 ist in einem koaxial zu ihr angeordneten Halteelement 4 drehbeweglich um eine Drehachse 3a gelagert. Am Außenumfang des Haltelements 4 sind radial am Umfang verteilt sie ben Streben 5, 5' ortsfest befestigt, die wiederum jeweils mit einem Luftleitkanal 6 ortsfest verbunden sind. Der Luftleitkanal 6 ist ortsfest mit einer Karosserie eines hier nicht dargestellten Kraftfahrzeuges verbunden.

Am Außenumfang der Welle 3 ist ein Stellelement 7, hier eine Kreissegmentscheibe mit 270° Außenumfang, ortsfest befestigt. Innerhalb einer 90° Ausklinkung des Stellelements 7 befindet sich ein Anschlag 8, der stirnseitig an das Halteelement 4 ortsfest angeordnet ist. Am Außenumfang des Stellelements 7 ist in einem Abstand R ein Kraftübertragungselement 9, hier ein Seilzug, befestigt. Das Kraftübertra gungselement 9 ist zu etwa 90° auf dem Außenumfang des Stellelements 7 aufge wickelt und ist über zwei Umlenkelemente 10, 10' (ersichtlich in Fig. 2), hier Seil umlenkrollen, mit drei Kühlluftklappen 11, 11' verbunden. Die mittlere Kühlluftklappe 11' ist von den Rotorblättern 2, 2' verdeckt. Die Kühlluftklappen 11, 11' sind über Drehachsen 12, 12' drehbeweglich gelagert.

Die in Fig. 1 verwendeten Bezugszeichen gelten auch für die Fig. 2 und 3.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch das Kühlluftgebläse 1 und den schematisch darge stellten Verstellmechanismus für die Kühlluftklappen 11, 11'. Koaxial um die Dreh achse 3a ist ein Elektromotor 13, bestehend aus einem Stator 14, und einem Rotor 15, angeordnet. Der Rotor 15 ist ortsfest an die Rotorblätter 2, 2' angeordnet. Der Stator ist ortsfest mit der Welle 3 verbunden. Der Elektromotor 13 wird von einem elektronischen Motorsteuergerät 16 über eine elektrische Verbindungsleitung 17 gesteuert. Die Welle 3 mit dem Stellelement 7 und dem Elektromotor 13 sind mit den Rotorblättern 2, 2' drehbeweglich in dem Halteelement 4 gelagert.

Bei Betrieb werden die Rotorblätter 2, 2' in einer Drehrichtung 19, durch einen Pfeil in Fig. 1 dargestellt, gedreht. Aufgrund des für die Drehung aufzubringenden Mo ments, wird am Stator 14 ein Gegenmoment 20 erzeugt. Durch die von der Dreh achse 3a beabstandete Befestigung des Kraftübertragungselements 9 wird dieses Gegenmoment 20 in eine Gegenkraft F, 21, definiert durch Gegenmoment 20 geteilt durch den Abstand R, gewandelt. Das Gegenmoment 20 bewirkt, dass sich die Wel le 3 mit Stellelement 7 und Elektromotor 13 entgegen der elektromotorischen Dreh richtung 19 drehen. Die Drehung der Welle 3 ist durch den Anschlag 8, an den das Stellelement 7 anschlägt, begrenzt. Die Kühlluftklappen 11, 11' werden durch diese Drehung von dem Kraftübertragungselement 9 um ihre Drehachsen 12, 12' verdreht und somit geöffnet.

Das Motorsteuergerät 16 steuert abhängig von der Temperatur der Brennkraftma schine und der Fahrgeschwindigkeit den Elektromotor 13. Ist die Temperatur der hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine unter einen vordefinierten Wert gefallen, so schaltet das Steuergerät 16 den Elektromotor 13 aus. Dies hat zur Folge, dass kein Gegenmoment 20 mehr generiert wird. Ein Rückstellelement 18, hier eine Spi ralzugfeder, zieht die Kühlluftklappen wieder zurück in ihre Sollposition, der Schließ stellung.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung ähnlich der in den Fig. 1 und 2, weshalb nur noch die Unterschiede zu Fig. 1 und 2 herausgearbeitet werden. Die grundsätzliche Funktionsweise, die in den Figurenbeschreibungen von Fig. 1 und 2 erwähnt ist, bleibt unverändert.

Der Elektromotor 13 ist hier als Kreissegmentmotor ausgebildet und am Außenum fang des Kühlluftgebläses 1 angeordnet. Der Rotor 15 ist radial auf dem Außenum fang der Rotorblätter 2, 2' und der Stator 14 ist dreh- bzw. schwenkbeweglich um die Drehachse 3a radial außerhalb des von den Rotorblättern 2, 2' überstrichenen Bereiches angeordnet. Die Rotorblätter 2, 2' können auch radial von einem ringför migen Kranz eingefasst sein, in den der Stator 14 integriert sein kann. Das Kraft übertragungselement 9 ist direkt an dem Stator 14, der von dem Motorsteuergerät 16 wie bereits beschrieben gesteuert ist, befestigt. Der Stator 14 ist in einer nicht dargestellten Kulisse geführt, kann aber ebenso in anderen, hier nicht weiter be schriebenen Führungen gelagert sein. Der Anschlag 8 ist mit dem Luftleitkanal 6 ortsfest verbunden.

Im Anschluss sind noch einige weitere, jedoch keine vollständige Liste von mögli chen Ausführungsbeispielen der Erfindung genannt.

Als Elektromotor 13 können sämtliche Gleichspannungs-, Wechselspannungs- oder Kreissegmentmotoren eingesetzt werden.

Die Lagerung der Welle 3 in dem Halteelement 4 kann durch Wälzlager oder Gleit lager realisiert sein.

Die Anzahl der Streben 5, 5' und der Rotorblätter 2, 2' kann von einer einzigen Stre be 5 und einem einzigen Rotorblatt 2 bis zu einer Vielzahl der jeweiligen Bauele mente reichen.

Das Stellelement 9, hier ein Seilzug, kann ebenfalls als festes Getriebe, wie einem Stangengetriebe ausgelegt sein. Die Umlenkrollen würden dann durch entspre chende Gelenke realisiert.

Als Kühlluftklappen 11, 11' können die verschiedenartigsten Ausführungen von Klappen oder Jalousien verwendet werden.

Das Rückstellelement 18 kann jede Art von Zug, Druck oder Biegefeder oder auch ein hydraulisches, pneumatisches oder elektrische Stellelement sein.

Das Stellelement 7 kann neben einer Kreissegmentscheibe beispielsweise als He belarm ausgestaltet und auf der Welle 3 auf der Seite des Elektromotors 13 befes tigt sein.

Der Anschlag 8 kann auch an den Kühlluftklappen 11, 11' oder im Bereich des Kraft übertragungselements 9 angeordnet sein.

Ebenso vielfältig wie die baulichen Varianten können die verwendeten Werkstoffe für die Einzelkomponenten variieren.

Bezugszeichenliste

1

Kühlluftgebläse

2

,

2

' Rotorblatt

3

Welle

3

a Drehachse

4

Halteelement

5

,

5

' Streben

6

Luftleitkanal

7

Stellelement

8

Anschlag

9

Kraftübertragungselement

10

,

10

' Umlenkelement

11

,

11

' Kühlluftklappe

12

,

12

' Drehachse

13

Elektromotor

14

Stator

15

Rotor

16

Motorsteuergerät

17

Elektrische Leitung

18

Rückstellelement

19

Drehrichtung

20

Gegenmoment M

21

Gegenkraft F

Claims

1. Brennkraftmaschine mit einem Kühlluftgebläse mit einer Welle mit einer Drehachse, das von einem Elektromotor, bestehend aus einem Stator und ei nem Rotor angetrieben ist und zumindest einer, den Kühlluftstrom regelnden Kühlluftklappe, die von einer Stelleinheit betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (13) drehbar um die Drehachse (3a) der Welle (3) gelagert ist und die Stelleinheit bildet.

2. Stelleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (14) und zumindest eine Kühlluft klappe (11, 11') über zumindest ein Kraftübertragungselement (9) verbunden sind.

3. Stelleinheit nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungselement (9) über ein ortsfest mit der Welle (3) verbundenes Stellelement (7) verbunden ist.

4. Stelleinheit nach zumindest einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungselement (9) ein Seilzug oder ein Getriebe ist.

5. Stelleinheit nach zumindest einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (7) ein Hebel oder eine Kreis segmentscheibe ist.

6. Stelleinheit nach zumindest einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Rückstellelement (18) an zu mindest eine Kühlluftklappe (11, 11') angeordnet ist.

7. Stelleinheit nach zumindest einem der zuvor genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlluftgebläse (1) und der Elektromotor (13) koaxial zueinander angeordnet sind.