DE1503618A1 - Antrieb fuer Kuehlgeblaese - Google Patents

Description

Dr. Expl.

B'irma Süddeutsche Kühlerfabrik Julius Pr. Behr, Stuttgart-Feuerbach, Mauserstr. 5

"Antrieb für Kühlgebläse'¹

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für Kühlgebläse, insbesondere für in Kraftfahrzeuge eingebaute Brennkraftmaschinen.

Es sind bereits Lüfter bekannt, bei denen durch automatische Verstellung des Anstellwinkels der Lüfterblätter die Luftfördermenge verändert werden kann. Dazu ist es bekannt, den Lüfteranstellwinkel mittels einer Kraftverstellung zu ändern, joder mittels einer Drehmomentverstellung oder durch Verwendung von biegsamen Blättern, wobei die Verringerung des Anstellwinkels durch die Luftkräfte erfolgt. Durch diese bekannten Anordnungen wird erreicht, dass bei den höheren Drehzahlen die Lüfterleistung gegenüber einem starren Lüfter stark vermindert wird, ausgehend von der Tatsache, dass bei guter Staudruckkühlung bei höheren Fahrgesohwindigked ten die derart verringerte LÜfterleietung zur Kühlung ausreichend ist.

Andererseife ißt es bekannt, schaltbar© Sin- und Äus-Lüfter«- küpplungen vorzusehen, bei denen der Lüfter nur nach überechreiten einer bestimmten Höchsttemperatur des Kühlmediuras eingeschaltet wird.

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Die mechanischen oder elektromagnetischen Ein- ftus-Lüfterkupplungen weisen den Nachteil einer raschen Beschleunigung des Lüfters und den weiteren Nachteil auf, dass sie, wenn einmal zugeschaltet, den Lüfter mit der vollen Drehzahl antreiben. Die in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur oder der Lüftertemperatur hinter dem Kühler geschalteten Kupplungen bewirken, dass der Lüfter bei kalter Luft oder kaltem Kühlwasser voll ausgeschaltet ist. Dadurch wird in den unteren Bereichen Lüfterleistung gespart.

Die bekannten Einrichtungen weisen jedoch im einzelnen verschiedene Nachteile auf. Bei Lüftern mit verstellbaren Blättern, wie auch bei Lüftern mit flexiblen Blättern entsteht ein dauerndes störendes Geräusch. Bei Lüftern, die starr mitlaufen, wird trotz Zurücknahme des Anstellwinkels an den Blattspitzen bei höhreren Umfangsgeschwindigkeiten ein starkes Geräusch erzeugt.

Die Verstell-Lüfter haben ausgesprochene Festigkeitsprobleme, da die dauernd mitjilaufenden Lüfter beiden engen Platzverhältnissen in Kraftfahrzeugen durch die dahinterliegenden Störkörper immer wieder Druckimpulse empfangen, die starke Anforderungen an die Pagerfestigfceit stellen. Alle Verstell-fcUfter haben die Aufgabe« bei niedrigen Drehzahlen infolge der großen Blattwinkel möglichet große Luftmengen zu fördern» Dies·erschwert in der kalten Jahresstit das Aufwärmen des Motori* da auch bei abgeschaltetem Kühleri BftBb mittdla Kühlwasserthermostat, 4i* über den Motor -geblasene Kalbluft beträchtliche Wärmemengen abführen kann*

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Ils ist bereits ein Lüfterantrieb für die Kühlung von Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Kraftfahrzeugen bekannt, wobei der Lüfter durch eine in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur ausrückbare Kupplung von der Brennkraftmaschine angetrieben wird und zwischen der selbsttätig ein- und ausrückenden Schaltkupplung und dem Lüfter eine die Höchstdrehzahl des Lüfters auf einen bestimmten V<ert selbsttätig begrenzende, an sich ebenfalls bekannte Schlupfkupplung angeordnet ist. Bei dieser Anordnung wird an sich die volle Antriebsleistung benötigt, während bei einer verringerten Drehzahl des Lüfters der überschüssige Anteil des Antriebes in der Schlupfkupplung vernichtet wird. Bei einer drehmomentgeregelten Lufterkupplung entsteht jedoch der Nachteil, dass bei größeren Lüüerri die '''armeentWicklung in der Kupplung sehr groß wird und dazu zwingt, unwirtschaftlich große Kupplungskörper zur Abführung der Wärme anzuwenden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anpassung der vom Lüfter geförderten Luftmenge an die jeweiligen Fahr- und Kühlbedingungen zu ermöglichen, wobei eine weiche Beschleunigung des Lüfters erreicht und das Auftreten von Antriebsspitzen vermieden werden soll.

Diese Aufgabe viird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass gemeinsam Mittel zum Verändern des Anstellwinkels des Lüfterflügels, Mittel zum An- bzw. Abkuppeln des Lüfterkreuzes mit der Lüfterantriebswelle und Mittel zum Auslösen des Kupplungsvorganges in Abhängigkeit von der KUhliiiediumtemperatur verwendet werden. Dadurch wird in einfacher Weise erreicht, dass der Lüfter erst dann in Tätigkeit gesetzt wird, wenn es die Kühlbedingungen fordern, nämlich dann, .wenn das Kühlmedium, Kühlwasser oder Kühlluft eine vorgegebene

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Temperatur überschreiten, Darüberhinaus wird gleichzeitig der Vorteil erreicht, dass rait zunehmender Drehzahl der Anstellwinkel der Lüfterblätter verkleinert wird. Gleichzeitig wird vermieden, dass beim Anfahren Kühlluft über den Motor geblasen wird, s'odass dessen Anwärmzeit verlängert wird. Wird hingegen nach Erreichen der vorgegebenen Luft- oder Wassertemperatur die Kupplung eingeschaltet, so tritt das erwünschte Abregein der Luftfördermenge bei höheren Drehzahlen in Kraft und die unzulässige Leistungsaufnahme der Lüfterwelle oder eine große Geräuscherzeugung der schnelllaufenden, hochbelasteten Lüfter wird vermieden.

Der Erfindungsgedanke lässt sich auf verschiedene Arten realisieren. Bei dem kombinierten Lüfterantrieb kann gemäss einer ersten Ausführungsform ein an sich bekannter selbstverstellender Lüfter verwendet werden. In anderen Fällen mag es vorteilhaft sein, eine Fliehkraftverstellvorrichtung für den Lüfteranstellwinkel vorzusehen. Auch die Verwendung einer Verstellvorrichtung für den Lüfteranstellwinkel in Abhängigkeit von dem Drehmoment ist vorteilhaft.

Eine besonders einfache Ausführungsform ergibt sich, wenn ein Lüfter mit biegsam-elastischen Blättern verwendet wird, die sich unter ■ dem Einfluss der Luftkräfte selbsttätig verstellen.

Als Kupplungsvorrichtungen können an sich bekannte elektromagnetische Einrichtungen dienen. Um die Anforderungen an das Bordnetz zu verringern wird naöh einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, eine mechanische Kupplungsvorrichtung zu verwenden, wobei ein thermostatisches Arbeitselement zur Betätigung der Kupplung dient. 009818/0694 _{BÄD omm}J -5-

. Gemäss der Erfindung kann auch eine temperaturgerelgelte Viskositätskupplung mit einem mechanisch einfachen selbstverstellenden Lüfter kombiniert -werden. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Lüfter abgeschaltet bleibt, solange die Luft hinter dem Kühler kalt ist, da die Kupplung auf Leerlauf geschaltet hat. Wird durch Erhöhung der Lufttemperatur die Kupplung zugeschaltet, so wird die gewünschte Verringerung der Luftfördermenge nicht durch Schlupfen der Kupplung erzielt, sondern durch die selbsttätige Verstellung der Lüfterblätter. Die Lüfterkupplung kann dann so ausgelegt werden, dass sie bei dem erniedrigten Drehmoment des Verstell-Lüfters sehr wenig Schlupf hat, d.h. wenig Wärme entwickelt. Sie kann daher nun in Abmessungen klein bleiben, ohne dass übermässig hohe Temperaturen auftreten. Durch die Kombination einer Viskositätskupplung mit dem Verstell-Lüfter werden auch die Vorteile einer weichen Beschleunigung erreicht. Während bei den mechanischen oder elektromagnetischen Kupplungen ein wesentlich schnelleres Hochdrehen des Lüfters erfolgt, wird durch die Viskositätskupplung ein langsamer Anstieg der Drehzahl erreicht.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel,

Pig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 «in Ausführungsbeispiel mit einem Thermofühler, und "

Fig. k eine temperaturgeiiegelte Viskositätskupplung. Bei ofen Ausführungsbeispielen nach Flg. 1 ist in einem Lagerflansch mittels Kugellager 2, 3 eine Lüfterantriebswelle 4 gelagert. An dem Lagerflansch 1 1st eine Schale 5 angeordnet, die eine Magnetspule 6 enthält. Drehfest mit der Welle 4 verbunden ist eine Keilriemen-

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scheibe 7. Auf der Welle 4 ist ferner freibeweglich mittels Kugellager 8 ein Lüfterstern 9 angebracht. An diesen Lüfterstern ist ein Ankerring Io vorgesehen, der der Magnetspule 6 gegenüberliegt. Die Lüfterblätter 11 sind über Drehzapfen 12 im Lüfterstern 9 bzw. einem daran befestigten Ring IJ verschwerikbar gelagert. Die Fußteile 14 der Lüfterblätter 11 weisen einen Zapfen 15 auf, der in eine entsprechende Bohrung der Ringscheibe 16 eingreift.

Wird die Magnetspule 6 erregt, dann wird durch Schliessen des Magnetflusses über den Ring Io der Stern 9 des Lüfers in Drehung versetzt. Mit zunehmender Drehzahl tritt eine Relativbewegung zwischen dem Lüflerstern 9 bzw. der Scheibe.IJ gegenüber der Ringscheibe 16 ein. Dabei wird der Drehzapfen 12 mitgenommen, sodass sich die Blätter 11 um den Zapfen 15 im Sinne einer Verringerung des Anstellwinkels verdrehen können.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist mit der nich dargestellten Lüfterantriebswelle eine Ringscheibe 21 verbunden, auf deren Lagerteil 22 über Kugellager 2j3 und 24 die Lufternabe 25 frei drehbar gehalten ist. In der Nabe ist ein thermostatisches Arbeitselement 26 vorgesehen, das auf eine Federscheibe 27 wirkt. Die Federscheibe 27 stützt sioh auf ein Reibglied 28 andererseits ab. Wird bei Ansteigen der Temperatur des Kühlmediums das Arbeitselement 26 in Tätigkeit gesetzt, dann erfolgt durch die Ringscheibe 27 eine Verkantung des Reibelementes 28 derart, dass es in Wirkverbindung mit der Schale 2i tritt, sodasa der Lüfterstern 29 in Drehung versetzt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die XUfterflügel Jo aus flexiblem Material gebildet, öodass sie sich unter dem Einfluss der Luftkfttfte selbsttätig verstellen.

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Das Ausführungsbeispiel nach Figur 5 entspricht im wesentlichen dem Äusl'ührungsbeispiel nach Pigux* 1, wobei an Stelle der Drehmoirientverstellung für den Lüfter-Anstellwinkel, flexible, elastische Lüfterblätter Verwendung finden. Die Erregung der Magnetkupplung erfolgt dabei durch einen Xiäxab2texta!©ee!t2eä±^ beispielsweise im Kühlwasserkreislauf.

Schliesslieh zeigt die Figur 4 eine Ausführungsform der Erfindung, wobei eine temperaturgeregelte Viskositätskupplung vorgesehen ist. Auf der Lüfterantriebswelle 4 ist über eine Lageranordnung 41 frei drehbar ein Lagerteil 42 des Lüftersternes angebracht. Drehfest mit der Welle verbunden ist ein Ring 4j5, an dem sieh eine Kupplungsscheibe 44 befindet. In einem Deckelteil 45 ist ein Bimetallelement 46 befestigt. Bei Erwärmung biegt sich dieses Element in die strichliert dargestellte Lage 47. Dadurch öffnet, unter Wirkung eines Federblattes 48,ein Ventilelement 49 Verbindu^gsöffnungen 5o in der ■ Trennwand 51· Nunmehr wird die Flüssigkeit innerhalb der Kupplung, angetrieben durch das Kupplungselement 44 derart umgewälzt, dass der Lagerteil 42 für die Lüfterblätter jjo in Drehung versetzt wird.

Die Erfindung ist n/icht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfasst ferner alle vorteilhaften Uater- und Teilkombinationen der beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale.

-Ansprüche-

Patentanwälte Stehmann - Dr. Schweitzer

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Claims (9)

1. Patentansprüche *j 503618

   Vl) Antrieb für Kühlgebläse, insbesondere für in Kraftfahrzeugen eingebaute Brennkraftmaschinen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

   a) Mittel zum Verändern des Anstellwinkels der Lüfter-

   ' flügel, · ·

   b) Mittel zum An- bzw. Abkuppeln des Lüfterkreuzes mit der Luftantriebswelle,

   c) Mittel zum Auslösendes Kupplungs vor ganges in Abhängigkeit von der Kühlmedium-Temperatur.
2. 2. Antrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die' Verwendung eines an sich bekannten selbstverstellenden Lüfters.
3. 3. Antrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte Fliehkraftverstellvorrichtung für den Lüfteranstellwinkel.
4. 4. Antrieb nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch Mittel zur Verstellung des Lüfteranstellwinkels in Abhängigkeit vom Drehmoment (Pig. D.
5. 5. Antrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Lüfter mit biegsam-elastischen Blättern als Lüfterflügel, die sich unter dem Einfluss der Luftkräfte selbsttätig verstellen.
6. 6. Antrieb nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte elektromagnetische Kupplungsvorrichtung (Fig. 1,5).
7. 7. Antrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5» gekennzeichnet durch eine mechanische Kupplungsvorrichtung und ein thermostatisches Arbeitselement zur Betätigung der Kupplung j}Fig.2).

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8. 8. Antrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte Flüssigkeitskupplung (B¹Ig, 4),
9. 9. Antrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmefühler ein Bimetallelement dient.

   Patentanwälte Stehmann - Dr. Schweinzer

   009818/0694