DE1945228A1

DE1945228A1 - Kuehlsystem fuer eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE1945228A1
Application number: DE19691945228
Authority: DE
Inventors: Adams Larry Lee
Original assignee: Wallace Murray Corp
Current assignee: Wallace Murray Corp
Priority date: 1968-09-09
Filing date: 1969-09-06
Publication date: 1970-07-16
Also published as: DE1945228C3; FR2017670A1; SE352402B; ES371312A1; DE1945228B2; GB1287113A; BR6912301D0; US3568647A

Description

Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf ein auf Temperaturen ansprechendes Gebläse und insbesondere auf ein direkt wirkendes, auf die Kühlmitteltemperatur ansprechendes KUhlgebläse^Für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine. Es ist bei Kraftfanrzeugon bekannt, gewisse, auf Temperaturen ansprechende Betätigungseinrichtungen für die Gebläse vorzusehen, die bei Wärmeaustausch-Systemen mit flüssigen Kühlmitteln verwendet werden. Die auf Temperatur ansprechende Steuerung ist vorgesehen, um die Gesamtbetriebskosten des Systems dadurch herabzusetzen, daß das Gebläse lediglich periodisch betrieben wird und daß die Luftströmung zu den Zeiten reduziert wird, zu denen die Temperatur eine derartige Luftströmung nicht rechtfertigt. Mit der zunehmenden Anzahl von leistungsverbrauchonden Zusatzeinrichtungen, die zusf.mi.ien mit Kraftfahrzeugbrennkraftmaschinen verwendet werden, wird es immer mehr erforderlich, Leistung

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einzusparen.

Gei.

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einzusparen, um das Brennkraftmaschinenkühlungsgebläse lediglich zu Zeiten zu betätigen, wenn die Kühlmitteltemperatur dies erforderlich macht. Das Kühlgebläse kann ein· beträchtliche Antriebsleistung erforderlich machen und es ist vorteilhaft, dieses auszukuppeln, wenn die Kühlmitteltemperatur den Betrieb des Gebläses nicht erfordert. Weiterhin verbessert die Auskupplung des Kühlgebläses bei niedrigen Kühlaittelteisperaturen die Aufwärmungseigenschaften der Brennkraftmaschine.

Zahlreiche versandete, auf die Temperatur ansprechende Brennkraftmasehinen-KUhlung«gebläse sprechen nicht direkt· auf die Temperatur dea flüssigen Kühlmittels der Brennkraftmaschine an. Sie sprachen vielmehr sehr oft direkt auf die Temperatur der Luft an, die durch dan Radiator umläuft. In vielen Fällen gibt diese Lufttemperatur nicht eine rlehtig® Anzeige der Kühlmitteltemperatur» Obwohl bereits Yorrichtungen vorgeschlagen wurden, die direkt au:? die Külilmittal tamper a tar ansprechen, sind dies® Vorrichtung®» oft sahr koaspli- und in ier Herstellung &®hr teuer·

Eine große Anssahl von auf Teraptaratur G©feIäuag®irti>&9S r-sist oia Bl®a©at auf, welotoes theralsoh« Eigenschaften hat, im ä@n Aü'irlab zu betätigem· Bai »ρ ie la derartiger Eleaasat® siaÄ Biaatallf@d©rn, listail·, di®

O thermisch© .Anagjdehungekoeffizio&ten haben und Wa©bäSra«©ln.

to Eiffiig© dieser Vorrichtungen nutz©» sich ab oder ver»

® ®olil@ohtern sieh mit zunehme ödem Alter ods-r deren

*° 'thermische Eigenschaften könaeii aioh mit zusiah.®endaM

ο Alter ändern« Zusätzlich kann*es iia Fall itöü Kühl-

^s ayt®a@n von Brennkraftmaschinen bei einer Änderung das

erforderlich sein, hei höheren oder niedrigeren Temperaturen zu arbeiten. Ss ist deshalb manon-»

nial erforderlich, in diesen Fällen das auf die Temperatur ausbrechende Element zu ersetzen

Beispiele bekannter, auf Temperatur ansprechender GelJlöse sind in der US-Patentschrift 3 262 528 47< Ί·*4 beschrieben und hier wird eine Silikon-Flüssigkeits-Seherungskupplung und ein Bimetallstreifen verwendet und in der US-Patentschrift RE 24 157,"in der ein ausdehnbares fluides Medium und ein Balgen beschrieben urird und

Hit 4H

in der US-Patentscnrift 3 180 571, in der ein Balgen beschrieben wird und in der US-Patentschrift 3 228 382,^ wobei in der zuleiztgemainten US-Patentschrift ein Venturi-iialaäischnitt und ein Kühlmittel in der D-inpfphase verwendet wird, welches gegen eine kebläsekupplung einwirkt.

Im Gegensalz >„u diesen bekannten und zu anderen Vorrichtungen wird erfindungsgemäß die Kraft des Kühlungsmittols verwendet, die auf einem Balgen einwirkt, um eine Kupplung zu betätigen, um das Gebläse zu einer Drehung einzurücken. Das spezielle verwendete Kupplungssystem ist eine Flüssigkeits-Scherungskupplung. Es sei noch bemerkt, daß auch andere Kupplungstypen verwendet werden können·

Die Erfindung soll unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden·

Es

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Es zeigen:

1 eine Schnittansicht eines Kühlsystems für eine Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht eines Teiles der Fig. 1

In Fi₀. 1 xsl mit 10 ganz allgemein die Pumpen- und Kupplungsbaugruppe, die erfindungsgemäß ausgebildet ist, bezeichnet. Die dargest Ute Einrichtung wird bei einer Brennkraftmaschine verwende ι, die mit einer Flüssigkeit gekühlt wird, die durch Hohlräume in dein Aietallblock iiindurchstrbmt,. der die Kraftmaschinenzylinder begrenzt. Mit 12 ist eine von einer Anzahl von im allgemeinen V-förmigen Riemenscheiben bezeichnet, wobei jede Riemenscheibe über einen flexiblen Antriebsriemen 14 angetrieben wird. Der Riemen 14 ist mit einer Leistungsabgabewelle der Brunnkraftmaschine verbunden. Mit 16 ist ganz allgemein eine Nabe be- . zeichnet, an der der innere Abschnitt der Riemenscheiben 12 befestigt is L. Die Nabenbaugruppe weist einen zentralen Nabοnabschnitt 18 auf, der zweiteilig ausgebildet ist, wobei die beiden Teile miteinander verspannt sind. Der rechte Teil der Nabenbaugruppe weist eine Öffnung 20 auf, die der Öffnung 21 im linken Abschnitt entspricht und die eine langgestreckte Welle aufnimmt. Eine Mittelbohrung 24 erstreckt sich über

die

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die gesamte Länge der Welle 22 und am linken Abschnitt weist die Welle eine Membran oder einen Balgen 26 auf. Der Innenraum des Balgens grenzt zusammen mit dem linken Abschnitt der Welle 22 einen Hohlraum 30. Der Balgen oder die Membran 26 können in irgendeiner beliebigen, an sich bekannten Weise am linken Ende der Welle 22 angeordnet und befestigt sein.

Mit 32 ist ein langgestrecktes Lager von beliebigem Aufbau gekennzeichnet und dieses Lager trägt die Welle 22. Mit 34 ist ein Pumpenlaufrad bezeichnet, welches am rechten Abschnitt der Welle 22 befestigt ist und zwar beispielsweise mittels eines Presssitzes* Mit 36 ist ein Pumpenhohlraum gekennzeichnet, der mit einem flüssigen Kühlmittel gefüllt werden kann. Der Einlaß zu dem Hohlraum ist mit 38 bezeichnet und der gesamte linke Abschnitt des Pumpengehäuses ist mit 40 gekennzeichnet. Das flüssige Kühlmittel kann durch das Pumpenlaufrad 34 umgewälzt werden und zwar durch die verschiedenen Hohlräume innerhalb des Motorblockes. Im allgemeinen bilden der Hohlraum 36 und die Hohlräum-e im Block einen geschlossenen Raum.

Eine Drehdichtung 42 von üblichem Aufbau ist zwiahen dem Kühlmittelhohlraum 36 und dem Innenraum des Gehäuses 40 vorgesehen, welches die Welle 22 und das L<ger 32 aufnimmt.

Mit

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Mit 50 ist ein Kolben beaichnet, der einen verbreiterten rechten Abschnitt aufweist, dessen Umfang eine Diclitung oder eine Führung 52 trägt. Der Kolben 50 kann eine begrenzte Hin- und Herbewegung in einer Bohrung 21 durchführen und zwar unter der Einwirkung der Membran 26„ Mit 54 ist eine langgestreckte Metallfeder oder ein Metallstreifen bezeichnet, gegen dessen Mittelabschnitt die linke Spitze oder das linke Ende des Kolbens 50 anliegt. Der obere Teil des Metallstreifens 54 ist derart ausgebildet und angeordnet, daß dieser eine Öffnung 56 schließen kann. Der Metallstreifen 54 kann ■eine zweite Stellung einnehmen, die bei 58 dargestellt ist. In dieser Stellung 58 ist die Öffnung 56 zwischen der Kammer 60 und der Kammer 62 geöffnet und eine viskose Flüssigkeit wie beispielsweise eine Silikonflüssigkeit kann aus der Kammer 60 in die Kammer 62 gelangen» Wenn die Öffnung 56 geschlossen ist, findet eia Durchgang der Silikonflüssigkeit von der Kammer zur Kammer 60 statt und zwar durch den Kanal 70 in der gleiches Weis©, wie es in der US-Patentsehrift ■U'0-f3 179 22i beschrieben wird. Mit 64 ist eine verhältnismäßig dünn® Scheibe gekennzeichnet, die as linken Ende der Nato© 18 befestigt ist und die sich mit der Well© 22 drehte Di® radial äußeren Abseimitte der Scheibe 64 siad derart ausgebildet ead angeordnet, daß nie über ©in© Flüssigkeitssoherungskupplusig iß Reibungseiagriff siit entsprechenden Abschnitts», eines Maben- ©leiaentes 66 gelangen IsöniiQSio Hierbei hängt &®r Grad

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des Nuchschleifens von der Menge der Silikonflüssigkeit ab, die aus der KanuaeröO in die Kammer 62 und zwar durch die Öffnung 56 gelangt. Ein Gebläse -68 ist vorgesehen! welches Luft über die Brennkraftmaschine hinwegblasen kann und dieses Gebläse ist in üblicher Weise an dem Nabenbauteil 66 montiert·

Die Betriebsweise der im vorstehenden beschriebenen Vorrichtung ist die folgende« Es sei Euerst angenommen, daß die Brennkraftmaschine mit einer verhältnismäßig geringen Belastung arbeitet und bei verhältnismäßig niedrigen Umgebungstemperaturen und daß der Druck der Kühlflüssigkeit innerhalb der Kammer 36 gering ist. Demzufolge ist auch der Druck innerhalb der Kammer niedrig, was bewirkt, daß die Kraft, die durch das Kühlmittel in der Kammer gegen den Kolben 50 ausgeübt wird, vernachlässigbar ist. In diesem Fall nimmt der Metallstreifen 54 die Stellung ein, die durch ausgezogene Linien dargestellt ist. Die Öffnung 56 wird blockiert und nur eine geringe Menge an Silikonflüssigkeit kann aus der Kammer oder dem Vorratsraum 60 zu den Zwischenflächen zwischen derSoheibe 64 und dem Nabenelement 66 gelangen. Wenn an dieser Stelle nur eine geringe FlüDsigkeitsmenge oder keine Flüssigkeitsmenge vorhanden ist, führt eine Drehung der Welle 22 und damit eine Drehung der Scheibe 24 lediglich zu einer begrenzten Drehung des Gebläses 68 mit verhältnismäßig niedrigen Drehzahlen. Bei verhältnismäßig

niedrigen

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Drehzahlen ist die Kruft, die die Schaufeln des Gebläses 68 auf die Luft ausüben, vernaohlässigbar und deshalb wird praktisch kein Gegendrehmonient durch die Nabe 66 auf die Welle 22 übertragen. Deshalb wird duroh das Gebläse 68 der Drehung der Riemenscheiben 12 nur ein geringer Widerstand entgegengesetzt.

Es sei nun angenommen, daß sich entweder die Betriebsbedingungen oder die Umgebungstemperaturen oder beide ändern, so daß die Temperatur des Kühlmittels in der Kammer 36, das durch den Motor hindurchläuft, ganz erheblich ansteigt. In diesem Fall bewirkt die erhöhte Temperatur eine entsprechende Druckerhöhung im gesamten geschlossenen Kühlmittelsystem und dieser Druck wird aufgrund des Pasoal¹sehen Prinzips auf alle Teile des hydraulischen Kühlmittelsystems übertragen einschließlich der Kammer 30· Eine Zunahme des Druckes in der Kammer 30 führt zu einer Bewegung des Kolbens nach links und dabei wird der Widerstand der Federkraft des Steifens 54 überwunden. Der Streifen wird jetzt in die gestriohelt dargestellte Stellung 58 bewegt und dadurch wird der Kanal 56 geöffnet und Silikonflüssigkeit kann aus der Kammer 60 in die Kammer 62 strömen. Die Erhöhung der Menge der Silikonflüssigkeit in den R&iwen 62 zwischen der Scheibe 64 und der Aussparung in der Nabe 66 führt zu einem größeren Kupplungskoeffizienten

zwischen

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zwisehen diesen Elementen. Das Gebläse 68 wird gedreht und dadurch wird ein größerer Drehwiderstand auf die Welle 22 übertragen und damit auf die Brennkraftmaschine und zwar durch die Arbeit der Schaufeln des Gebläses, welche die Umgebungsluft gegen den Motor drücken, um diesen zu kühlen·

Wenn die Temperatur und die Betriebsbedingungen sich ändern, so daß nicht länger eine Kühlung des Motors durch das Gebläse erforderlich ist, so nimmt der Druck innerhalb der Kammer 30 ab und die Federkraft des Armes 54 drückt den Kolben 50 zurück in die dargestellte Lage und die öffnung zwischen der Kammer 60 und der Kamr;ier 62 wird wieder verschlossen. Die Silikonflüssigkeit, die sich in den radial äußersten Abschnitten dieser Kammern befindet, strömt in die Kammer 60 zurück und zwar durch den Äial 70« Wenn die Strömung der Silikonflüssigkeit aus der Kammer 60 durch die Öffnung 56 hin» durch unterbrochen ist, so wird auch die Flüssigkeitskupplung unterbrochen und das Gebläse befindet sich wieder in der Ruhestellung«

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Claims

,Patentansprüche

1. Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine mit einem ^v>—^ Gebläse, einer Antriebswelle, einer Kupplung mit der das Gebläse eingerückt und ausgerückt werden, kann, gekennzeichnet durch eine Strömungsverbinching mit einem geschlossenen Haum, der ein flüssiges Kühlmittel enthält und durch Einrichtungen, die auf eine Druckänderung in diesem geschlossenen Raum für das Kühlmittel ansprechen, um die Kupplung zu betätigen.

2. Kühlsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine ausdehnbare Kammer, die mit der Kupplung in Kontakt steht, wobei diese ausdehnbare Kammer mit dem Kühlmittel gefüllt ist.

3. Kühlsy·tee nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Längsbohrung in der Antriebewelle, wobei ein

'' Ende der Bohrung mit dem Innenraun der ausdehnbaren Kammer in Verbindung steht·

4· Kühlsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, «Saß das andere Ende der Bohrung mit dem Inneren einer Pumpenkanuaer in Verbindung stellt, wobei dich diese

Pumpeakaenaa r

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Pumpenkammer innerhall} des geschlossenen Kühlsystemraumes befindet·

5. Kühlsystee nach einem derAnsprüche 2 bis 4 , gekennzeichnet durch einen hin und herbeweglichen Kolben, der zwischen der ausdehnbaren Kammer und der Kupplung angeordnet ist und der mit beiden in Kontakt steht.

6. Kühlsystem nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Silikonilüsjigkeit in der Kupplung, ein Ventil innerhalb der Kupplung, um die Strömung der Silikonflüssigkeit zusteuern, wobei dieses Ventil von dem Kolben betätigt wird.

7. Kühlsystem nachAnspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle hohl ist, daß ein Ende dieser Antriebswelle in Flüssigkeiteverbindung mit einem KUhlmittelraum steht, daß eine ausdehnbare Kammer vorgesehen ist, die vom anderen Ende der Velle getragen wird und die an diesem Ende befestigt ist.

8. Kühlsystem nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen hin und her beweglichen Kolben, der Im allgemeinen koaxial zu der Antriebswelle angeordnet ist und der in Kontakt mit der ausdehnbaren Kammer «tent.

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9. Kühlsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich dieser Kolben in Kontakt mit der Kupplung lie findet und diese steuert·

10. Kühlsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine* Motorblock, der Wärmeaustauschhohlräume aufweist, ein flüssiges Kühlmittel, welches sich in diesen Hohlräumen befindet, eine Antriebswelle, eine Kupplung, ein Gebläse, welches von dieser Antriebswelle betätigt wird, und welches mit der Antriebswelle über die Kupplung Verbunden ist, Einrichtungen, die von der Antriebswelle getragen werden und die unmittelbar auf ©ise Erhöhung des Druckes des Kühlmittels in diesen HohlräumeE ansprechen, üb diese Kupplung zu steuern«

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