DE102016015152A1 - Fan arrangement for an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lüfteranordnung (10) für eine Verbrennungskraftmaschine (12), mit einem Lüfterrad (14) und mit einer, an einer Kurbelwelle (16) der Verbrennungskraftmaschine (12) angeordneten Lüfterkupplung (18). Mittels der Lüfterkupplung (18) ist ein Lüfterantriebsmoment zum Antreiben des Lüfterrades (14) von der Kurbelwelle (16) auf das Lüfterrad (14) übertragbar. Das Lüfterrad (14) ist in einem Abstand (24) zu der Kurbelwelle (16) drehbar an einem, an der Verbrennungskraftmaschine (12) fixierten Lagerelement (26) angeordnet.The invention relates to a fan arrangement (10) for an internal combustion engine (12), comprising a fan wheel (14) and a fan clutch (18) arranged on a crankshaft (16) of the internal combustion engine (12). A fan drive torque for driving the fan wheel (14) from the crankshaft (16) to the fan wheel (14) can be transmitted by means of the fan clutch (18). The fan wheel (14) is rotatably arranged at a distance (24) to the crankshaft (16) on a bearing element (26) fixed to the internal combustion engine (12).

Description

Die Erfindung betrifft eine Lüfteranordnung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a fan arrangement for an internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1.

Um Verbrennungskraftmaschinen vor einer Überhitzung zu schützen, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, durch eine Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine angetriebene Lüfterräder zu verwenden, mittels welchen die Verbrennungskraftmaschine mit einem kühlenden Luftstrom versorgt werden kann. Durch das Antreiben derartiger Lüfterräder kann also eine erzwungene Konvektion herbeigeführt werden, um insbesondere bei einem Hochlastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine eine ausreichende Wärmeabfuhr zu bewirken. Um ein bedarfsgerechtes Zuschalten und Abschalten derartiger Lüfterräder zu ermöglichen, sind diese häufig unter Vermittlung einer Lüfterkupplung mit der Kurbelwelle koppelbar. Mit anderen Worten kann die Lüfterkupplung einerseits an dem Lüfterrad und andererseits an der Kurbelwelle angeflanscht sein. Wird die Lüfterkupplung geschlossen, so erfolgt eine Drehmomentübertragung von der Kurbelwelle auf das Lüfterrad und damit eine Belüftung der Verbrennungskraftmaschine.In order to protect internal combustion engines against overheating, it is known from the prior art to use driven by a crankshaft of the internal combustion engine fan wheels, by means of which the internal combustion engine can be supplied with a cooling air flow. By driving such fan wheels so a forced convection can be brought about to effect a sufficient heat dissipation, especially in a high-load operation of the internal combustion engine. In order to enable an on-demand connection and disconnection of such fan wheels, they are often coupled with the mediation of a fan clutch with the crankshaft. In other words, the fan clutch on the one hand be flanged to the fan and on the other hand to the crankshaft. If the fan clutch is closed, there is a torque transmission from the crankshaft to the fan and thus ventilation of the internal combustion engine.

Aus der DE 10 2011 016 204 A1 ist ein Antriebssystem für einen Lüfter einer Motorkühlung in einem Kraftfahrzeug bekannt. Der Lüfter ist dabei auf einer Antriebswelle eines Verbrennungsmotors aufgenommen und unter Vermittlung einer Viskosekupplung und eines Schwingungsdämpfers durch die Antriebswelle antreibbar. Der Schwingungsdämpfer ist dabei zwischen dem Lüfter und der Viskosekupplung angeordnet, um zwischen dem Lüfter und der Viskosekupplung wirkende Schwingungen zu dämpfen und zusätzlich oder alternativ zu entkoppeln.From the DE 10 2011 016 204 A1 For example, a drive system for a fan of engine cooling in a motor vehicle is known. The fan is accommodated on a drive shaft of an internal combustion engine and driven by the intermediary of a viscous coupling and a vibration damper by the drive shaft. The vibration damper is arranged between the fan and the viscous coupling in order to damp vibrations acting between the fan and the viscous coupling and to additionally or alternatively decouple them.

Die DE 197 47 264 A1 beschreibt ein Verfahren zum Antreiben eines Klimakompressors eines mit einer Antriebsmaschine versehenen Kraftfahrzeugs über eine von der Antriebsmaschine betriebene Viskokupplung. Ein Abtriebsteil der Viskokupplung steht mit dem Klimakompressor und ein Antriebsteil der Viskokupplung steht mit der Antriebsmaschine in Verbindung. Um einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen und etwaige Stöße beim Einkoppeln des Klimakompressors in einen Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs auszuschließen, wird die Viskokupplung zyklisch bis zu einer Maximaldrehzahl hinaufgefahren und bis zum Stillstand hinuntergefahren.The DE 197 47 264 A1 describes a method for driving an air-conditioning compressor of a motor vehicle provided with a drive engine via a viscous coupling operated by the drive engine. An output part of the viscous coupling is connected to the air conditioning compressor and a drive part of the viscous coupling is connected to the drive machine. In order to achieve high efficiency and to exclude any shocks when coupling the air conditioning compressor in a drive train of the motor vehicle, the viscous coupling is cycled up to a maximum speed and driven down to a standstill.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lüfteranordnung der eingangs genannten Art bereitzustellen, durch welche ein Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mit verringerter Reibleistung ermöglicht ist.Object of the present invention is to provide a fan assembly of the type mentioned, by which operation of the internal combustion engine with reduced friction is possible.

Diese Aufgabe wird durch eine Lüfteranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a fan assembly having the features of patent claim 1. Advantageous developments of the present invention are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung geht von einer Lüfteranordnung für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einem Lüfterrad und mit einer, an einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine angeordneten Lüfterkupplung, mittels welcher ein Lüfterantriebsmoment zum Antreiben des Lüfterrades von der Kurbelwelle auf das Lüfterrad übertragbar ist, aus. Die Lüfterkupplung kann ein erstes Kupplungselement aufweisen, welches mit der Kurbelwelle gekoppelt sein kann. Die Lüfterkupplung kann des Weiteren ein zweites Kupplungselement aufweisen, wobei die Lüfterkupplung zwischen einer Offenstellung, in welcher eine Drehmomentübertragung zwischen dem ersten Kupplungselement und dem zweiten Kupplungselement unterbunden ist und einer Schließstellung, in welcher die Drehmomentübertragung zwischen dem ersten Kupplungselement und dem zweiten Kupplungselement ermöglicht ist, verstellbar sein kann. Das erste Kupplungselement kann beispielsweise unter Vermittlung eines Schwingungsdämpfers mit der Kurbelwelle gekoppelt sein.The invention is based on a fan arrangement for an internal combustion engine, with a fan wheel and with a fan clutch arranged on a crankshaft of the internal combustion engine, by means of which a fan drive torque for driving the fan wheel from the crankshaft to the fan wheel can be transmitted. The fan clutch may include a first clutch member which may be coupled to the crankshaft. The fan clutch may further comprise a second clutch element, wherein the fan clutch between an open position in which a torque transmission between the first coupling element and the second coupling element is prevented and a closed position in which the torque transmission between the first coupling element and the second coupling element is enabled can be adjustable. The first coupling element may, for example, be coupled to the crankshaft through the intermediary of a vibration damper.

Um einen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mit verringerter Reibleistung zu ermöglichen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Lüfterrad in einem Abstand zu der Kurbelwelle drehbar an einem, an der Verbrennungskraftmaschine fixierten Lagerelement angeordnet ist. Dies ist von Vorteil, da hierdurch ein Antreiben des Lüfterrades unabhängig von jeweiligen Nebenaggregaten der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht ist. Bei nicht zugeschalteter, also in der Offenstellung befindlicher Lüfterkupplung kann ein Verbindungselement, mittels welchem das Lüfterantriebsmoment von der Lüfterkupplung (beispielsweise von dem zweiten Kupplungselement) auf das Lüfterrad übertragbar ist, ebenfalls deaktiviert und damit von einem Antrieb durch die Kurbelwelle ausgenommen sein, wodurch insgesamt ein reduzierter Reibleistungsanteil und somit ein reduzierter Kraftstoffverbrauch und damit reduzierte Partikelemissionen und Abgasemissionen erzielt werden können. Mit anderen Worten ermöglicht das Anordnen des Lüfterrades an dem Lagerelement und in dem Abstand zu der Kurbelwelle ein, von etwaigen Nebenaggregaten der Verbrennungskraftmaschine unabhängiges Antreiben des Lüfterrades. Der Abstand kann beispielsweise einem axialen Versatz zwischen dem Lagerelement und der Kurbelwelle entsprechen. Das Lagerelement kann beispielsweise als Lagerbock ausgebildet sein.In order to enable operation of the internal combustion engine with reduced friction power, it is provided according to the invention that the fan wheel is arranged rotatably at a distance to the crankshaft on a, fixed to the internal combustion engine bearing element. This is advantageous because it allows driving of the fan wheel independently of the respective ancillary components of the internal combustion engine. When not switched, so in the open position located fan clutch, a connecting element by means of which the fan drive torque from the fan clutch (for example, from the second coupling element) is transferable to the fan, also disabled and thus be excluded from a drive through the crankshaft, creating a total of Reduced friction share and thus a reduced fuel consumption and thus reduced particulate emissions and exhaust emissions can be achieved. In other words, arranging the fan wheel on the bearing element and in the distance to the crankshaft allows, independent of any ancillary components of the internal combustion engine driving the fan wheel. The distance may, for example, correspond to an axial offset between the bearing element and the crankshaft. The bearing element may be formed, for example, as a bearing block.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein Riemenelement vorgesehen, mittels welchem das Lüfterantriebsmoment unter Vermittlung der Lüfterkupplung auf das Lüfterrad übertragbar ist. Dies ist von Vorteil, da durch ein derartiges Riemenelement, welches auch als Verbindungselement oder als Riemenantrieb bezeichnet werden kann, eine besonders einfache Drehmomentübertragung zwischen der Lüfterkupplung und dem Lüfterrad ermöglicht ist.In an advantageous embodiment of the invention, a belt element is provided, by means of which the fan drive torque under mediation the fan clutch is transferable to the fan. This is advantageous, since a particularly simple torque transmission between the fan clutch and the fan wheel is made possible by such a belt element, which can also be referred to as a connecting element or as a belt drive.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind jeweilige Nebenaggregate der Verbrennungskraftmaschine von einer Drehmomentübertragung mittels des Riemenelements ausgenommen. Dies ist von Vorteil, da hierdurch eine besonders bedarfsgerechte und energieeffiziente Belüftung der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht ist.In a further advantageous development of the invention, respective ancillary components of the internal combustion engine are excluded from a torque transmission by means of the belt element. This is advantageous because it allows a particularly needs-based and energy-efficient ventilation of the internal combustion engine.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Lüfterkupplung unter Vermittlung eines Schwingungsdämpfers mit der Kurbelwelle gekoppelt. Dies ist von Vorteil, da hierdurch beispielsweise infolge einer Befeuerung unterschiedlicher Zylinder der Verbrennungskraftmaschine auftretende Drehschwingungen der Kurbelwelle wirksam gedämpft und damit ein Übertragen dieser Drehschwingungen auf das Lüfterrad unterbunden werden kann. Der Schwingungsdämpfer kann insbesondere als Drehschwingungsdämpfer ausgebildet sein.In a further advantageous embodiment of the invention, the fan clutch is coupled with the mediation of a vibration damper with the crankshaft. This is advantageous since this effectively damps torsional vibrations of the crankshaft occurring, for example, as a result of firing different cylinders of the internal combustion engine, and thus a transmission of these torsional vibrations to the fan wheel can be prevented. The vibration damper may in particular be designed as a torsional vibration damper.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the figure description and / or alone in the single figure can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or alone, without the frame to leave the invention.

Die einzige Fig. zeigt eine für die Erfindung beispielhafte Lüfteranordnung 10, bei welcher an einer Kurbelwelle 16 einer Verbrennungskraftmaschine 12 eine Lüfterkupplung 18 aufgenommen ist. Die Lüfterkupplung 18 kann allgemein beispielsweise als Viskokupplung ausgebildet sein. Die Lüfterkupplung 18 kann wie vorliegend zwei Kupplungselemente, nämlich ein erstes Kupplungselement 20 und ein zweites Kupplungselement 22 umfassen. Das erste Kupplungselement 20 ist vorliegend unter Vermittlung eines Schwingungsdämpfers 30 mit der Kurbelwelle 16 gekoppelt. Die Lüfterkupplung 18 ist vorliegend zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbar. In der Offenstellung ist eine Drehmomentübertragung zwischen den beiden Kupplungselementen 20, 22 unterbunden. In der Schließstellung ist die Drehmomentübertragung zwischen den beiden Kupplungselementen 20, 22 ermöglicht.The single FIGURE shows an exemplary fan assembly for the invention 10 in which on a crankshaft 16 an internal combustion engine 12 a fan clutch 18 is included. The fan clutch 18 may generally be designed, for example, as a viscous coupling. The fan clutch 18 can, as in the present case, two coupling elements, namely a first coupling element 20 and a second coupling element 22 include. The first coupling element 20 is present under the intermediary of a vibration damper 30 with the crankshaft 16 coupled. The fan clutch 18 is present adjustable between an open position and a closed position. In the open position is a torque transmission between the two coupling elements 20 . 22 prevented. In the closed position, the torque transmission between the two coupling elements 20 . 22 allows.

Die Lüfteranordnung 10 umfasst des Weiteren ein Lüfterrad 14, welches in einem Abstand 24 zu der Kurbelwelle 16 drehbar an einem, an der Verbrennungskraftmaschine 12 fixierten Lagerelement 26 angeordnet ist. Das zweite Kupplungselement 22 der Lüfterkupplung 18 ist über ein Riemenelement 28 drehmomentübertragend mit dem Lüfterrad 14 gekoppelt. Mit anderen Worten ist mittels des Riemenelements 28 das Lüfterantriebsmoment unter Vermittlung der Lüfterkupplung 18 auf das Lüfterrad 14 übertragbar, sofern sich die Lüfterkupplung 18 in deren Schließstellung befindet.The fan arrangement 10 further includes a fan 14 which is at a distance 24 to the crankshaft 16 rotatably on a fixed to the internal combustion engine 12 bearing element 26 is arranged. The second coupling element 22 the fan clutch 18 is over a belt element 28 torque transmitting with the fan 14 coupled. In other words, by means of the belt element 28 the fan drive torque through the intermediary of the fan clutch 18 on the fan 14 transferable, provided the fan clutch 18 is in its closed position.

Während es bei aus dem Stand der Technik bekannten Systemen üblich ist, Kupplungen für Lüfterräder an jeweiligen Lüfterlagerböcken anzuflanschen, wird im Gegensatz dazu mit der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, die Lüfterkupplung 18 direkt auf der Kurbelwelle 16 zu positionieren und somit die Lüfterkupplung 18 direkt an die Kurbelwelle 16 anzuflanschen. Dadurch kann in der Offenstellung, also im ausgekoppelten Zustand der Lüfterkupplung 18 eine Übertragung von Antriebsleistung an einen Riementrieb, also beispielsweise an eine Umlenkrolle eines Riemenspanner unterbunden werden. Insbesondere ist ein von einem Antreiben von jeweiligen Nebenaggregaten der Verbrennungskraftmaschine 12 unabhängiges Übertragen des Lüfterantriebsmoments an das Lüfterrad 14 ermöglicht. Im Gegensatz zu konventionellen Systemen erfolgt bei der Lüfteranordnung 10 in vorteilhafter Weise kein permanentes Antreiben des Riementriebs im ausgekuppelten Zustand der Lüfterkupplung 18.While it is common in systems known from the prior art to flanged couplings for fan wheels to respective fan pedestals, in contrast with the present invention, the fan clutch is proposed 18 directly on the crankshaft 16 to position and thus the fan clutch 18 directly to the crankshaft 16 to fluff. As a result, in the open position, ie in the decoupled state of the fan clutch 18 a transmission of drive power to a belt drive, so be prevented, for example, to a deflection roller of a belt tensioner. In particular, one of driving respective auxiliary machinery of the internal combustion engine 12 independent transfer of the fan drive torque to the fan 14 allows. In contrast to conventional systems takes place in the fan assembly 10 advantageously no permanent driving of the belt drive in the disengaged state of the fan clutch 18 ,

Die Lüfterkupplung 18 kann allgemein als Viskokupplung ausgebildet sein, durch welche Drehmomentspitzen und Drehzahlspitzen gedämpft werden können, bevor diese auf das Riemenelement 28 bzw. auf einen, das Riemenelement 28 unter einer Vorspannung haltenden Riemenspanner übertragen werden. Durch das Dämpfen der Drehmomentspitzen bzw. Drehzahlspitzen mittels der als Viskokupplung ausgebildeten Lüfterkupplung 18 kann in vorteilhafter Weise eine zum Vorspannen des Riemenelements 18 benötigte Spannkraft des Riemenspanners sowie eine Riemenbreite des Riemenelements 18 reduziert werden.The fan clutch 18 may generally be designed as a viscous coupling, by which torque peaks and speed peaks can be damped before this on the belt element 28 or to one, the belt element 28 be transferred under a bias holding belt tensioner. By damping the torque peaks or speed peaks by means of the fan coupling designed as a viscous coupling 18 Advantageously, a clamping force of the belt tensioner required for biasing the belt element 18 and a belt width of the belt element 18 be reduced.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Lüfteranordnungfan arrangement
1212
VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
1414
Lüfterradfan
1616
Kurbelwellecrankshaft
1818
Lüfterkupplungfan clutch
2020
erstes Kupplungselementfirst coupling element
2222
zweites Kupplungselementsecond coupling element
24 24
Abstanddistance
2626
Lagerelementbearing element
2828
Riemenelementstrap member
3030
Schwingungsdämpfervibration

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102011016204 A1 [0003]DE 102011016204 A1 [0003]
  • DE 19747264 A1 [0004]DE 19747264 A1 [0004]

Claims (4)

Lüfteranordnung (10) für eine Verbrennungskraftmaschine (12), mit einem Lüfterrad (14) und mit einer, an einer Kurbelwelle (16) der Verbrennungskraftmaschine (12) angeordneten Lüfterkupplung (18), mittels welcher ein Lüfterantriebsmoment zum Antreiben des Lüfterrades (14) von der Kurbelwelle (16) auf das Lüfterrad (14) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lüfterrad (14) in einem Abstand (24) zu der Kurbelwelle (16) drehbar an einem, an der Verbrennungskraftmaschine (12) fixierten Lagerelement (26) angeordnet ist.Fan arrangement (10) for an internal combustion engine (12), with a fan wheel (14) and with a, on a crankshaft (16) of the internal combustion engine (12) arranged fan clutch (18), by means of which a fan drive torque for driving the fan wheel (14) of the crankshaft (16) is transferable to the fan wheel (14), characterized in that the fan wheel (14) rotatably at a distance (24) to the crankshaft (16) on a, fixed to the internal combustion engine (12) bearing element (26) is arranged. Lüfteranordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Riemenelement (28) vorgesehen ist, mittels welchem das Lüfterantriebsmoment unter Vermittlung der Lüfterkupplung (18) auf das Lüfterrad (14) übertragbar ist.Fan arrangement (10) after Claim 1 , characterized in that a belt element (28) is provided, by means of which the fan drive torque can be transmitted to the fan wheel (14) by means of the fan coupling (18). Lüfteranordnung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweilige Nebenaggregate der Verbrennungskraftmaschine (12) von einer Drehmomentübertragung mittels des Riemenelements (28) ausgenommen sind.Fan arrangement (10) after Claim 2 , characterized in that respective ancillary components of the internal combustion engine (12) are excluded from a torque transmission by means of the belt member (28). Lüfteranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterkupplung (18) unter Vermittlung eines Schwingungsdämpfers (30), mit der Kurbelwelle (16) gekoppelt ist.Fan arrangement (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the fan clutch (18) is coupled by means of a vibration damper (30) with the crankshaft (16).
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114423936A (en) * 2019-10-09 2022-04-29 道依茨股份公司 Internal combustion engine having a cylinder crankcase and a cylinder head with an integrated height-adjustable fan attachment for an elastic V-ribbed belt

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