DE19840843A1 - Im Kühlsystem von Brennkraftmaschinen einsetzbares Lüfterrad - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein im Kühlsystem von Brennkraftmaschinen einsetzbares Lüfterrad, dem eine Stellvorrichtung für die verstellbaren Lüfterschaufeln zugeordnet ist, die einen elastisch nachgiebig und/oder temperaturabhängig beaufschlagbaren Stellkolben umfaßt und bei der der Stellkolben zusätzlich zur elastisch nachgiebigen und/oder temperaturabhängigen Verstellbarkeit über ein Druckmedium zur Umstellung der Förderrichtung der Lüfterschaufeln verstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein im Kühlsystem von Brennkraft­ maschinen einsetzbares Lüfterrad mit Lüfterflügeln, die über eine der Nabe des Lüfterrades zugeordnete Stellvorrichtung in Anpassung an den Kühlluftbedarf verstellbar sind.

Der Kühlleistungsbedarf von Brennkraftmaschinen schwankt in weiten Grenzen und verlangt auch bei wassergekühlten Brenn­ kraftmaschinen mit geschlossenem Kühlkreislauf und mit über Kühlluft beaufschlagtem Kühler eine Anpassung der den Kühler beaufschlagenden Kühlluftmenge an den jeweiligen Bedarf. Hierzu ist es bekannt, den Kühler ganz oder teilweise abzudecken, um so die durchströmende Kühlluftmenge an den Bedarf anzupassen. Vor allem ist es hierzu aber auch bekannt, unabhängig von den Baugegebenheiten am Fahrzeug und des je­ weiligen Fahrbetriebes eine Kühlluftbeaufschlagung des Kühlers über ein Lüfterrad sicherzustellen, das mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine antriebsverbunden ist. Daneben sind aber auch unabhängige, insbesondere elektro­ motorische Antriebe für das Lüfterrad bekannt und gebräuchlich.

Erfolgt der Antrieb des Lüfterrades in Abzweigung von der Kurbelwelle, so besteht - ohne Zusatzmaßnahmen - bei direkter Antriebsverbindung ein vorgegebenes Drehzahlverhältnis und das Lüfterrad hat dementsprechend bei niedertourig be­ triebener Maschine einen geringeren Luftdurchsatz als bei hochtourig betriebener Maschine. Entsprechend wächst die durchgesetzte Kühlluftmenge und damit die Kühlleistung prinzipiell mit der Drehzahl, und übertrifft damit in oberen Drehzahlbereichen häufig den Kühlluftbedarf, der zur brenn­ kraftmaschinenseitig erforderlichen Kühlleistung korres­ pondieren würde.

Um dem zu begegnen ist es unter anderem bereits bekannt, in der Antriebsverbindung der Kurbelwelle zum Lüfterrad eine sogenannte Visko-Kupplung anzuordnen, die oberhalb einer vorbestimmten Drehzahl verschleißfrei durchrutscht, ent­ sprechend dem mit steigender Drehzahl steil ansteigenden Leistungsbedarf des Lüfters, so daß die durch diesen geförderte Kühlluftmenge, entsprechend der von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abgekoppelten, kleineren Lüfterrad­ drehzahl, auf einem Niveau verbleibt, die unterhalb der der Drehzahl der Brennkraftmaschine entsprechenden Drehzahl und Fördermenge des Lüfterrades liegt.

Desweiteren ist es auch schon bekannt, mit Lüfterrädern zu arbeiten, deren Lüfterflügel verstellbar sind, so daß über den Anstellwinkel der Lüfterflügel die Luftfördermenge beein­ flußt und damit an den Kühlleistungsbedarf der Brennkraft­ maschine angepaßt werden kann.

In Bezug auf ein solches System liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere für Arbeitsmaschinen, wie landwirtschaftliche und stationäre Arbeitsmaschinen, wie auch für Nutzfahrzeuge, und bei letzteren insbesondere für landwirtschaftliche Nutzfahrzeuge wie Schlepper einsetzbare Lösung zu schaffen, die sich durch hohe Arbeitssicherheit auszeichnet, einen einfachen Aufbau aufweist und unter Beibehalt des Aufbauprinzips gegebenenfalls Zusatzfunktionen ermöglicht.

Bei einem Kühlsystem der eingangs genannten Art wird dies gemäß der Erfindung durch eine Lösung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 erreicht, bei der die Lüfterflügel über die Stellvorrichtung auf eine vorgegebene Arbeits­ stellung als Ausgangsstellung einstellbar sind und aus dieser Arbeitsstellung dreh- und/oder temperaturabhängig verstellbar sind.

Die Erfindung geht dabei davon aus, daß für eine Vielzahl von Einsatzzwecken insbesondere auf den in der Aufgabe ange­ sprochenen Gebieten die Brennkraftmaschine meist innerhalb eines verhältnismäßig engen Arbeitsbereiches betrieben wird, so daß für eine kontinuierliche Verstellung der Lüfterflügel keine Notwendigkeit besteht. Dieser Arbeitsbereich ist ein unterhalb der Höchstdrehzahl liegender Bereich der Brennkraftmaschine, in dem bezogen auf das für diesen Bereich erreichbare maximale Drehmoment bzw. die für diesen Bereich erreichbare maximale Leistung ein hoher, insbesondere maximaler Kühlleistungsbedarf gegeben ist, wobei ausgehend von diesem Bereich mit steigender Drehzahl die Luft­ fördermenge und die über diese erreichbare Kühlleistung im Regelfall stärker anwächst als der jeweilige maximale Kühlleistungsbedarf. Im Hinblick auf diesen Sachverhalt kann im Rahmen der Erfindung in dem oberhalb dieses Arbeitsbereiches liegenden Drehzahlbereich der Anstellwinkel der Lüfterflügel in Richtung kleinerer Lüfterfördermenge verstellt werden, wobei dies unmittelbar drehzahlabhängig geschehen kann.

Eine hierfür im Rahmen der Erfindung zweckmäßige Lösung besteht darin, diese drehzahlabhängige Verstellung über eine Stellkraft vorzunehmen, die aus der luftwiderstandsabhängig auf die Lüfterflügel wirkenden Kraft resultiert, wobei im Rahmen der Erfindung davon ausgegangen wird, daß diese luftwiderstandsabhängige Stellkraft mit der Drehzahl anwächst und diese Stellkraft im angesprochenen Arbeitsbereich quasi im Gleichgewicht zu einer elastisch nachgiebigen Abstützung steht. Wird dieser Arbeitsbereich nach oben verlassen und ergibt sich über der erhöhten Drehzahl eine entsprechend höhere luftwiderstandsabhängige Stellkraft, so werden die Lüfterflügel gegen die elastische Abstützung auf einen kleineren Anstellwinkel verschwenkt, wobei der zulässige Mindestanstellwinkel bevorzugt anschlagbegrenzt ist.

Im Rahmen der Erfindung kann die Drehzahländerung auch temperaturabhängig erfaßt werden. Dies ist dadurch möglich, daß ein temperaturabhängiges insbesondere temperaturabhängig auslenkbares Stellelement so ausgelegt wird, daß eine maximale Auslenkung gegeben ist, wenn die Brennkraftmaschine, mit entsprechender Drehzahl, im angesprochenen Arbeitsbereich bei maximaler Belastung arbeitet. Bei darüber hinaus ansteigender Drehzahl bleibt der Anstieg des Kühl­ leistungsbedarfes gegenüber dem Anstieg der Drehzahl zurück, so daß in Folge der über der Drehzahl steigenden Luft­ fördermenge und Kühlleistung die Temperatur abfällt, mit der Folge, daß das temperaturabhängig arbeitende Stellelement in seiner Auslenkung zurückgeht und eine Verstellung der Lüfterflügel über die diese belastende, luftwiderstands­ abhängige Stellkraft in Richtung auf einen kleineren Anstellwinkel und eine entsprechend geringere Luftfördermenge ermöglicht. Damit ist erfindungsgemäß, drehzahl- und/oder temperaturabhängig arbeitend, eine Lösung geschaffen, durch die in den kritischen, oberen Drehzahlbereichen der Leistungsbedarf des Lüfterrades auf das Maß zurückgenommen wird, das für die Kühlung der Brennkraftmaschine erforderlich ist, so daß die Verlustleistung der Brennkraftmaschine reduziert wird, mit entsprechenden positiven Auswirkungen auf die effektiv zur Verfügung stehende Leistung der Brennkraftmaschine und auf den Kraftstoffverbrauch.

Bei einer temperaturabhängigen Verstellbarkeit, aber auch bei einer kombiniert temperatur- und drehzahlabhängigen Verstell­ barkeit ist im Rahmen der Erfindung zudem die Sicherheit gegeben, daß im Falle eines höheren Kühlleistungsbedarfes im oberhalb des genannten Arbeitsbereiches liegenden Drehzahl­ bereich kein Kühlleistungsdefizit eintritt, da bei erhöhter Temperatur und entsprechender Rückwirkung auf das temperaturabhängig arbeitende Stützelement die Lüfterflügel auch im oberhalb, also jenseits des angesprochenen Arbeits­ bereiches liegenden Drehzahlbereich über das Stützelement in ihrem Anstellwinkel verstellt bzw. auf einen Anstellwinkel eingestellt werden können, der der maximalen Förderleistung entspricht, sofern das temperaturabhängig arbeitende Stützelement so ausgelegt ist, daß es auch drehzahlabhängig auftretenden, höheren luftwiderstandsabhängigen Stellkräften standhält.

In konstruktiver Ausgestaltung erweist es sich als zweckmäßig, wenn die der Nabe des Lüfterrades zugeordnete Stellvorrichtung einen axial verschiebbaren Kolben aufweist, über den die Lüfterschaufeln in ihrem Einstellwinkel verstellbar sind, wobei die Lüfterschaufeln zweckmäßigerweise im Umfang der den Kolben aufnehmenden Nabe bei insbesondere radialer Erstreckung verdrehbar gelagert sind und mit dem Kolben exzentrisch derart verstellbar verbunden sind, daß Verstellbewegungen des Kolbens zu entsprechenden Schwenk­ bewegungen der Lüfterflügel führen.

Der Stellkolben der Stellvorrichtung ist im Hinblick auf die drehzahlabhängige Verstellbarkeit elastisch nachgiebig, z. B. durch zumindest eine Feder, durch zumindest ein gummi­ elastisches Element oder auch durch anderweitige elastisch wirkende Elemente als Stützelemente entgegengesetzt zu der Kraft abgestützt, die aus der auf die Lüfterflügel luft­ widerstandsabhängig wirkenden Stellkraft resultierend auf den Stellkolben wirkt, wobei diese Stellkraft beispielsweise durch die exzentrische Verbindung der Lüfterflügel mit dem Stellkolben auf den Stellkolben übertragen wird. Als temperaturabhängig wirkende Stützelemente können bevorzugt Dehnstoffelemente oder dergleichen vorgesehen werden, so z. B. Wachspatronen, die, analog zu drehzahlabhängig arbeitenden Stützelementen der luftwiderstandsabhängigen Stellkraft der Lüfterflügel entgegengerichtet den Stellkolben beaufschlagen, wobei die elastischen, und/oder temperaturabhängig arbeitenden Stützelemente zweckmäßigerweise zwischen dem Kolben und einer Stirnseite der Nabe angeordnet sind.

Im Rahmen der Erfindung erweist es sich dabei als zweckmäßig, den Stellkolben in Gegenrichtung zu den genannten Stütz­ elementen ebenfalls elastisch, z. B. über zumindest ein elastisches Stützglied zu beaufschlagen, also richtungsgleich zu der auf den Kolben wirkenden Kraft, die aus der luftwiderstandsabhängig auf die Lüfterflügel wirkenden Stell­ kraft resultiert, um ein Flattern des Kolbens zu vermeiden sowie auch unabhängig von dieser luftwiderstandsabhängig wirkenden Stellkraft eine Verstellung des Kolbens bevorzugt in eine durch Anschlag begrenzte Endlage zu gewährleisten, die einer Stellung der Lüfterflügel entspricht, in der eine unterhalb des vorgegebenen maximalen Fördervolumens liegende Förderleistung gegeben ist.

Im Rahmen der Erfindung kann es darüber hinaus auch zweckmäßig sein, die Förderrichtung des Lüfterrades umzu­ kehren, indem die Lüfterflügel soweit verstellt werden, daß sie in Gegenrichtung fördern. Entspricht die Ausgangs­ förderrichtung einer Förderrichtung, bei der Kühlluft vom Lüfterrad über den Kühler angesaugt und gegen den Motor gedrückt wird, so bedeutet die Umkehrung der Förderrichtung, daß motorseitig angesaugt und gegen den Kühler gefördert wird. Eine solche Lösung ist in Überlagerung zur eingangs geschilderten dadurch mit vergleichsweise geringem Aufwand zu realisieren, daß der Stellkolben über die Stellung hinaus, die der Förderung eines maximalen Luftvolumens im vorgenannten Arbeitsbereich entspricht, axial in Richtung eines steileren Anstellwinkels verstellt wird, bis die Lüfterflügel quasi umschlagen, wozu der Kolben beispielsweise mit einem Druckmedium beaufschlagt wird. Eine solche, im Rahmen der Erfindung bevorzugt kurzzeitige Umstellung der Förderrichtung ist zweckmäßig, um beispielsweise den Kühler freizublasen, wenn dieser u. a. durch Verstaubung im schweren Arbeitsbetrieb und/oder durch Laub, Gräser, und/oder sonstige Anlagerungen, insbesondere Pflanzenpartikel im landwirtschaftlichen Einsatz soweit verstopft ist, daß ein ausreichender Kühlluftdurchsatz durch den Kühler nicht mehr gegeben ist. Die Rückstellung der Lüfterflügel, also eine erneute Umkehr der Förderrichtung erfolgt in einfacher Weise dadurch, daß der über den Kolben abgesperrte, über das Druckmedium beaufschlagte Druckraum drucklos geschaltet wird, beispielsweise durch Anschluß an die Atmosphäre oder durch Freigabe einer Verbindung an einen Ölsumpf, bei einer der Umstellrichtung entsprechenden elastischen Beaufschlagung des Kolbens, entgegengesetzt zu den drehzahl- und/oder temperaturabhängig wirkenden Stützelementen, über zumindest ein Stützglied.

Die Erfindung bietet damit bei konstruktiv einfachem Aufbau vielfältige Möglichkeiten, die insbesondere für den land­ wirtschaftlichen Einsatz und einen zuverlässigen Arbeits­ betrieb bei minimalem Wartungsaufwand zweckmäßig sind.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung mit weiteren Einzelheiten anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine stark schematisierte Darstellung des Front­ bereiches eines Schleppers in Seitenansicht, wobei im wesentlichen auf die Anordnung der Brenn­ kraftmaschine und des dieser zugehörigen Kühlsystems abgehoben ist,

Fig. 2 in einer stark schematisierten und vereinfachten Schnittdarstellung eine erste Ausführungsform einer Hälfte eines symmetrisch aufgebauten Lüfterrades, wobei die Schnittebene eine die Drehachse des Lüfterrades enthaltende Radialebene durch die Lagerung eines Lüfterflügels ist, in Verbindung mit einer ersten Ausführungsform einer Stellvorrichtung zum Verdrehen des Lüfterflügels,

Fig. 3 eine der Fig. 2 im wesentlichen entsprechende Darstellung eines Lüfterrades zur Veranschaulichung einer weiteren Einzelheit der Stellvorrichtung,

Fig. 4 eine stark schematisierte und vereinfachte Dar­ stellung eines der Stellvorrichtung zugeordneten Stellkolbens, in der die Lage der auf den Kolben wirkenden Stützelemente und Stützglieder veran­ schaulicht ist,

Fig. 5 eine schematisierte Darstellung des Lüfterrades in Zuordnung zu Kühler bzw. Brennkraftmaschine, in einer vereinfachten radialen Ansicht mit Darstellung des im Scheitelpunkt stehenden Lüfterflügels, und

Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung mit einer Stellung der Lüfterflügel des Lüfterrades in einer zur Fig. 5 entgegengesetzten Förderrichtung.

Fig. 1 zeigt in stark schematisierter Darstellung das Vorderteil eines Schleppers 1 mit entsprechenden Rahmenteil 2, einem Rad 3 der Schleppervorderachse und einem im vorderen Bereich, also im Achsbereich der Vorderachse zwischen den Rädern 3 liegenden, als Brennkraftmaschine 4 ausgebildeten Antriebsaggregat. Baulich vorgelagert ist der Brennkraft­ maschine 4 ein Kühler 5, und zwischen dem Kühler 5 und der Brennkraftmaschine 4 liegt der Lüfter 6, der beispielsweise ein innerhalb einer Kühlluftführung liegendes, in Fig. 2 mit 10 bezeichnetes Lüfterrad umfaßt.

Am Vorderende des Rahmens 2 ist ein Anschlußrahmen 9 für Geräte oder dergleichen vorgesehen, die beispielsweise über eine Dreipunkt-Hebevorrichtung mit dem Anschlußrahmen 9 verbunden werden können.

Sind solche Geräte insbesondere frontseitig zum Schlepper 1 angeordnet, so können diese im Arbeitseinsatz je nach Arbeitsgebiet, beispielsweise als Bodenbearbeitungsgeräte oder als Erntemaschinen, so beispielsweise auch als Heu­ werbungsmaschinen zu einer erheblichen Belastung der Luft mit Staub- und/oder Pflanzenpartikeln führen, die als Kühlluft schlepperseitig genutzt wird und über den Kühler 5 vom Lüfter 6 in Richtung auf die Brennkraftmaschine 4 gefördert wird Pfeil 7. Die Gegenrichtung ist durch den Pfeil 8 symbolisiert. Erschwert werden die damit verbundenen Probleme dann, wenn, ungeachtet des seitens der Brennkraftmaschine 4 gegebenen Kühlbedarfes aufgrund der unmittelbaren Antriebsverbindung des Lüfters 6 zur Kurbelwelle der Brennkraftmaschine stets die bei der jeweiligen Drehzahl mögliche, volle Kühlluftmenge gefördert wird, und wenn, z. B. im Hinblick auf eine möglichst schlanke Schleppersilhouette und einen möglichst guten Überblick über die Arbeitsgeräte, sowohl die Kühlerflächen wie auch die Zuströmflächen auf den Kühler 5 möglichst klein gehalten sind, und deshalb auch im Zuströmbereich auf den Kühler 5 bei Förderung der Kühlluft in Richtung (Pfeil 7) auf die Brennkraftmaschine 4 hohe Luftgeschwindigkeiten gegeben sind.

Fig. 2 zeigt eine erste Darstellung eines Lüfterrades 10 eines Lüfters 6, wobei von den Lüfterflügeln 11 lediglich einer mit seinem radial inneren, nabenseitigen Anschlußteil 12 gezeigt ist. Die diesen Anschlußteil 12 aufnehmende Nabe, die schematisiert im Schnitt dargestellt ist, ist insgesamt mit 13 bezeichnet. Die Nabe 13 umfaßt einen napfförmigen Nabenkörper 14, der einen Bodenteil 15 und eine Napfwand 16 aufweist, wobei die als Umfangswand des Nabenkörpers 14 dienende Napfwand 16 über einen Deckel 17 gegenüberliegend zum Bodenteil 15 abgedeckt ist, so daß die Nabe 13 einen über Bodenteil 15, Napfwand 16 und Deckel 17 begrenzten Innenraum 18 aufweist. Bei zur Drehachse 19 des Lüfterrades 10 und der Nabe 13, deren Anbindung an die sie tragende Welle nicht weiter dargestellt ist, konzentrischem Aufbau der Nabe 13 nimmt deren Innenraum 18 einen Stellkolben 20 auf, der eine zur Napfwand 16 benachbarte zylindrische Kolbenwand 21 und einen Kolbenboden 22 umfaßt, der zusammen mit dem Deckel 17 und der Napfwand 16 bei Abdichtung des Ringspaltes zwischen Napfwand 16 und Kolbenwand 21 über Ringdichtungen 23 einen Arbeitsraum 24 umschließt.

Der Kolben 20 ist, wie in Fig. 2 veranschaulicht, ausgehend vom Kolbenboden 22 mit Aufnahmeöffnungen 25, 26 versehen, die sich koaxial zur Drehachse 19 erstrecken und in denen Stützelemente 27, 28 anzuordnen sind, die sich gegen den Deckel 17 abstützen. Als Stützelement 27 ist eine Stützfeder vorgesehen, als Stützelement 28 ein beispielsweise ein handelsübliches Dehnstoffelement. Um die in der Zuordnung zu Kühler 5 bzw. Brennkraftmaschine 4 gegebene Lage des Lüfters 6 bezogen auf das Lüfterrad 10 gemäß Fig. 2 bzw. 3 zu symbolisieren, sind in diesen Darstellungen der Kühler 5 und die Brennkraftmaschine 4 schematisch angedeutet.

In der Darstellung gemäß Fig. 2 ist ferner die Lagerung der Lüfterflügel 11 über ihre Anschlußteile 12 in der Napfwand 16 gezeigt, sowie die im Hinblick auf die Verschwenkung der Lüfterflügel 11 vorgesehene Verbindung zwischen dem Stell­ kolben 20 und dem Anschlußteil 12 der Lüfterflügel 11.

Der Lagerung des Anschlußteiles 12 der Lüfterflügel 11 dienen im Ausführungsbeispiel symbolisch dargestellte Lager 29, gegenüber denen bei Fixierung derselben in der Napfwand 16 der Nabe 13 das Anschlußteil 12 über ein Deckelteil 30 axial verspannt ist, das seinerseits mit dem Anschlußteil 12 drehfest verbunden ist und das zur Achse 31 des Lagers 29 und des jeweiligen Lüfterflügels 11 exzentrisch liegend einen Stellzapfen 32 umfaßt, der in eine in der Kolbenwand 21 vorgesehene Ausnehmung 33 eingreift, die bevorzugt als Aufnahmebohrung, insbesondere als den Stellzapfen 32 führende Sacklochbohrung ausgebildet ist.

Fig. 3 zeigt einen im Prinzip gleichen Aufbau eines Lüfterrades 10, wobei veranschaulicht ist, daß die Lüfter­ flügel 11 in der Napfwand 16 des Nabenkörpers 14 in axialer Richtung versetzt angeordnet sein können, wobei allerdings der grundsätzliche Aufbau unverändert bleibt und deshalb auch gleiche Bezugszeichen Verwendung finden. Ergänzend ist in Fig. 3 gezeigt, daß der Stellkolben 20 auch seinem Kolbenboden 22 gegenüberliegend, also der Rückseite 34 des Kolbens 20 zugeordnet mit sich axial erstreckenden Aufnahmeöffnungen 35 versehen sein kann, in denen elastische Stützglieder 36 als Rückstellglieder, insbesondere in der Ausgestaltung als Federn angeordnet sind. Die gezeigte, axial unterschiedliche Anordnung der Lüfterflügel 11 in den Fig. 2 und 3 macht die Anpassung an jeweilige Bau- und Einsatzbedingungen möglich und gibt darüber hinaus auch die Möglichkeit, gegebenenfalls bezogen auf ein Lüfterrad Lüfterflügel in unterschiedlicher axialer Position einzusetzen, so daß dieses mit Lüfterflügeln unterschiedlicher Breite und Ausbildung ausgestaltet werden kann. Darüber hinaus ist es im Rahmen der Erfindung möglich, in Abhängigkeit von der gewählten Exzentrizität des Stellzapfens 32 gegebenenfalls mit geringer Anpassungsarbeit unterschiedliche Anstellwinkel in Verbindung mit der axialen Verstellung des Stellkolbens 20 für einzelne Lüfterschaufeln 11 zu realisieren, wobei im Hinblick auf die axiale Verschiebbarkeit des Kolbens 20 zur Verstellung der Lüfterflügel 11 über die Exzenterverbindung mit der axialen Verschiebung des Kolbens 20 eine leichte Verdrehung desselbens verbunden ist.

Fig. 4 zeigt in der schematisierten Darstellung des Stellkolbens 20 bei Ansicht desselben in Richtung des Pfeiles 37 in Fig. 2, beispielsweise mögliche Anordnungen für die Stützelemente bzw. Stützglieder, wobei in Fig. 4 linksseitig für die in Fig. 2 gezeigten Aufnahmeöffnungen 25 und 26 eine radial hintereinanderliegende Anordnung gezeigt ist, während in Fig. 4 rechtsseitig für die Aufnahmeöffnungen 25 und 26 eine in Umfangsrichtung versetzte Anordnung dargestellt ist. Entsprechend diesen Anordnungen kann es im Rahmen der Erfindung zweckmäßig sein, die der Kolbenrückseite 34 zugeordnete, in Fig. 4 gestrichelt dargestellte Aufnahme­ öffnung 35, wie in Fig. 4 linksseitig gezeigt, beispielsweise nahe der Kolbenwand 21, also nahe dem Außen­ umfang anzuordnen, oder wie in Fig. 4 rechtsseitig gezeigt, mehr zentrumsnah, wobei bevorzugt jeweils eine auf Lücke stehende Anordnung zu den der anderen Kolbenstirnseite zugeordneten Aufnahmeöffnungen 25 und 26 vorgesehen ist.

Fig. 5 zeigt ausgehend von einer Lage der Nabe 13 gemäß Fig. 2, und damit einer Anordnung des Lüfters 6 gemäß Fig. l die Stellung für einen Lüfterflügel 38 bei in Richtung auf die Brennkraftmaschine 4 gegebener Förderrichtung 7, wobei die Umlaufrichtung des Lüfterrades 10 durch den Pfeil 39 symbolisiert ist, entsprechend einer Drehrichtung 40.

Mit 38 ist jener Lüfterflügel des Lüfterrades 10 bezeichnet, der in der dargestellten Ansicht gemäß Fig. 5 bezüglich seiner Verstelldrehachse 31 in einer zur Zeichenebene senkrechten, die Drehachse 19 des Lüfterrades 10 enthaltenen Ebene liegt, so daß die, bezogen auf Fig. 2 oder 3, in der Napfwand 16 vorgesehene Aufnahmebohrung 42 für die Lagerung 29 des Anschlußteiles 12 symmetrisch zu dieser Ebene liegt. Der Lüfterflügel 38 fördert in der Darstellung gemäß Fig. 5, in Richtung des Pfeiles 7, also in Richtung auf die Brennkraftmaschine 4, und der in Vollinien dargestellten Stellung des Lüfterflügels 38 entspricht eine Stellung des Stellzapfens 32 gemäß Fig. 2. Der Stellzapfen 32 ist in Fig. 5 nur schematisch angedeutet. Die gezeigte, in Vollinien dargestellte Stellung des Lüfterflügels 38 in Fig. 5 entspricht einer maximalen Förderstellung, auf die der Kolben 20 bezogen auf eine vorgegebene Drehzahl durch die in der Aufnahmeöffnung 26 angeordnete Feder 27 drehzahlabhängig abgestützt sein kann, oder auch temperaturabhängig durch das in der Aufnahmeöffnung 25 angeordnete Dehnstoffelement 28. Der über die Feder 27 und/oder über das Dehnstoffelement 28 auf den Kolben 20 ausgeübten Stützkraft wirkt eine luftwiderstandsabhängige Stellkraft entgegen, mit der Tendenz, den jeweiligen Lüfterflügel, wie für den Lüfter­ flügel 38 strichpunktiert angezeigt, in eine Stellung mit flachem Anstellwinkel zu drücken, wobei diese Stellung des Lüfterflügels 38 in Fig. 5 strichliert angedeutet ist. Analog zu dieser Stellung des Lüfterflügels 38 ist auch die zugehörige Stellung des Stellzapfens 32 strichliert in Fig. 5 eingezeichnet.

Geht man davon aus, daß die Brennkraftmaschine 4 einen Arbeitsbereich hat, der unterhalb der Höchstdrehzahl liegt und in dem bezogen auf das für diesen Bereich erreichbare maximale Drehmoment bzw. die für diesen Bereich erreichbare maximale Leistung ein hoher, insbesondere dem maximalen Kühlleistungsbedarf der Brennkraftmaschine entsprechender Kühlleistungsbedarf gegeben ist, so entspricht dem die in Fig. 5 für die Lüfterschaufel 38 angenommene, in Vollinien dargestellte Stellung mit einem entsprechenden Anstellwinkel, der bezogen auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 in der Größenordnung von etwa 50° liegt. Auf diese Stellung ist die Lüfterschaufel 38 über die Feder 27 abgestützt, wobei der Kraft der Feder 27 eine Stellkraft entgegenwirkt, die für den angesprochenen Arbeitsbereich und die in diesem gegebene Drehzahl luftwiderstandsabhängig über den Lüfterflügel 38 und die Exzenterverbindung zum Kolben 20 auf den Kolben ausgeübt wird. Ist der Kolben 20 zusätzlich in Gegenrichtung zur Feder 43 durch eine Feder 36 abgestützt, so ist diese zu berücksichtigen, derart, daß die Stellung der Lüfterschaufel 38 gemäß Fig. 5 quasi einer Gleichgewichtsstellung bezogen auf die angesprochenen Kräfte entspricht.

Erhöht sich die Drehzahl der Brennkraftmaschine über den genannten Bereich hinaus, so erhöht sich die luftwider­ standsabhängig auf die Lüfterschaufel 38 ausgeübte Stell­ kraft, mit dem Effekt, daß die als Stützelement wirksame Feder 27 komprimiert wird und der Lüfterflügel 38 in eine flachere Stellung schwenkt, wie für den Lüfterflügel 38 in Fig. 5 in strichlierter Darstellung angedeutet, wobei der für diese Stellung des Lüfterflügels 38 gegebene Anstellwinkel flacher ist, und diesem Anstellwinkel eine Lage des Stellzapfens 32 zugeordnet ist, wie sie strichliert angedeutet ist. Diese strichlierte Lage des Stellzapfens 32 entspricht einer nicht dargestellten Lage des Kolbens 20 gemäß Fig. 2, in der der Kolben 20 gegen den Deckel 17 als Festanschlag über seinen Rand 45 ansteht.

Dem vorstehend angesprochenen Arbeitsbereich entspricht ein bestimmter Kühlleistungsbedarf, und damit auch ein gewisses Temperaturniveau, dem die Nabe 13 ausgesetzt ist. Unter Ver­ wendung eines temperaturabhängig arbeitenden Dehnstoff­ elementes als Stützelement, wobei ein solches Dehnstoff­ element bei 28 in Fig. 2 angedeutet ist, läßt sich bezogen auf die angesprochene Temperatur eine Stellung des Kolbens 20 durch entsprechende Auslenkung des Dehnstoffelementes 28 erreichen, der im Sinne der vorstehenden Beschreibung eine Stellung des Lüfterflügels 38 entspricht, die gemäß Fig. 5, wie in Vollinien dargestellt, gegeben ist und die ihrerseits einem maximalen Kühlleistungsbedarf entspricht. Ergibt sich demgegenüber ein Abfall der Temperatur, so beispielsweise durch drehzahlbedingtes Ansteigen der Luftfördermenge bezogen auf unveränderte Anstellwinkel für die Lüfterschaufeln 38 ohne Ansteigen des Kühlleistungsbedarfes der Brennkraft­ maschine, so sinkt die Temperatur, und das Dehnstoffelement 28 geht in seiner Auslenkung zurück- derart, daß der Kolben 20, analog zur Kompression der Feder 27 bei steigender Drehzahl, sich in Richtung auf den Deckel 17 verschiebt und der Lüfterflügel 38 in eine Stellung mit flacherem Anschlagwinkel, beispielsweise in die in Fig. 5 strichliert dargestellte Stellung des Lüfterflügels 38, zurückschwenkt.

Sind als Stützelemente kombiniert federelastische Stützelemente (Feder 27) und temperaturabhängig arbeitende Stützelemente (Dehnstoffelement 28) eingesetzt, so ergänzen sich die entsprechenden Funktionen und es ist durch das temperaturabhängig arbeitende, insbesondere als Dehnstoffelement 28 ausgebildete Stützelement sichergestellt, daß bei entsprechendem Kühlleistungsbedarf unabhängig von der Drehzahl über das temperaturabhängig arbeitende Stützelement ein Anstellwinkel für die Lüfterschaufel 38 eingesteuert wird, der dem erhöhten Kühlleistungsbedarf Rechnung trägt, wobei verhältnismäßig kleine Stellwege für die jeweiligen Stützelemente gegeben sind und benötigt werden.

Fig. 6 ist eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung, wobei lediglich die hier mit 46 bezeichnete Lüfterschaufel auf einen Anstellwinkel verschwenkt ist, der eine Umkehrung der Förderrichtung für die Kühlluft bedingt, wobei die hier gegebene Förderrichtung durch den Pfeil 8 symbolisiert ist, der zeigt, daß die Kühlluft brennkraftmaschinenseitig angesaugt und in Richtung auf den Kühler 5 gefördert wird. Ausgehend von einem Anstellwinkel gemäß Fig. 5 in der Größenordnung von etwa 50° ist der Lüfterflügel 46 in der Stellung gemäß Fig. 6 unter einem Anstellwinkel von etwa 130° angeordnet, jeweils bezogen auf eine zur Drehachse 19 des Lüfterrades 10 senkrechte Ebene.

Diese Umstellage der Lüfterflügel, wie für den Lüfterflügel 46 in Fig. 6 gezeigt, wird dadurch erreicht, daß, bezogen auf Fig. 2 oder 3 der Kolben 20 im Arbeitsraum 24 mit Druckmedium beaufschlagt wird, das über einen Anschluß 47 zugeführt wird, der im Deckel 17 vorgesehen ist und der in nicht näher gezeigter Weise an eine Druckquelle anschließbar ist. Eine entsprechende Abströmöffnung ist mit 48 angedeutet und beispielsweise als Drosselöffnung ausgebildet, die bei Verwendung von Druckluft als Druckmedium auf die Atmosphäre ausmünden kann.

Eine solche Umstellung der Förderrichtung kann sich kurz­ zeitig im Rahmen der Erfindung als zweckmäßig erweisen, wenn ein Freiblasen des Kühlers von Verunreinigungen zweckmäßig ist.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dabei dadurch aus, daß die jeweilige Umsteuerung durch Druckbeaufschlagung nur kurzzeitig aufrecht erhalten werden muß. Ist durch Druckzufuhr die Umstellung erfolgt, so sind die Lüfterflügel 46 durch die luftwiderstandsabhängige Stellkraft in Richtung auf ihre der Umstellung entsprechende Endlage belastet, nehmen also eine stabile Endlage ein, die beispielsweise durch eine Wegbegrenzung für den Kolben 20 in Richtung auf das Bodenteil 15 abgesichert sein kann. Wird die zur Umstellung erforderliche Zufuhr von Druckmittel abgeschaltet, so kann der Arbeitsraum 24 beispielsweise über die als Drosselöffnung ausgebildete Bohrung 48 entspannt werden, wobei die der Förderrichtung 8 entsprechende, in Fig. 6 dargestellte Stellung des Lüfterflügels 46 solange aufrecht erhalten wird, bis die durch Luftbeaufschlagung des Lüfterflügels 46 in Verbindung mit der durch die Druckbeaufschlagung bedingte Stellkraft kleiner wird als die über die Feder 36 als elastisches Rückstellelement bewirkte Rückstellkraft, durch die ein Umschlagen der Lüfterflügel aus ihrer Stellung gemäß Fig. 6 (Lüfterflügel 46) in die Stellung gemäß Fig. 5 (Lüfterflügel 38), also von der Reinigungsstellung in die Kühlstellung erreicht wird.

Die Erfindung kombiniert damit in vorteilhafter Weise die Möglichkeiten eines sich an den Kühlluftbedarf anpassenden Systemes mit einem System, das eine Reinigung des Kühlers durch Freiblasen ermöglicht, und zwar in Verbindung mit einem jeweils relativ kleinem Zusatzaufwand, wenn man von der einen oder anderen Funktion als Grundfunktion ausgeht.

Ferner macht es die Erfindung bei Einsatz eines temperaturabhängig arbeitenden Stützelementes, so z. B. eines Dehnstoffelementes möglich, temperaturabhängig auch die Ausgangsstellung anzufahren, so daß z. B. für die Startphase das Luftfördervolumen des Lüfterrades besonders klein gehalten werden kann.

Claims (17)

1. Im Kühlsystem von Brennkraftmaschinen einsetzbares Lüfterrad mit Lüfterflügeln, die über eine der Nabe des Lüfterrades zugeordnete Stellvorrichtung in Anpassung an den Kühlluftbedarf verstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfterflügel (11, 38, 46) über die Stellvorrichtung auf eine vorgegebene Arbeitsstellung als Ausgangsstellung einstellbar sind und aus dieser Arbeitsstellung dreh­ zahl- und/oder temperaturabhängig verstellbar sind.

2. Im Kühlsystem von Brennkraftmaschinen einsetzbares Lüfterrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsstellung einem Arbeitsbereich der Brennkraftmaschine (4) zugeordnet ist, in dem eine unter der Höchstdrehzahl der Brennkraftmaschine liegende Drehzahl und ein hoher, insbesondere im Bereich des Maximums liegender Kühlleistungsbedarf gegeben ist.

3. Im Kühlsystem von Brennkraftmaschinen einsetzbares Lüfterrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsstellung einer Stellung der Lüfterflügel (38) des Lüfterrades (10) entspricht, in der eine hohe, insbesondere im Bereich des Maximums liegende Förderleistung gegeben ist.

4. Im Kühlsystem einer Brennkraftmaschine einsetzbares Lüfterrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfterflügel (38) über eine luftwiderstandsabhängige Stellkraft in Richtung auf die Ausgangsstellung belastet und über die Stellvorrichtung in Gegenrichtung abgestützt sind.

5. Im Kühlsystem von Brennkraftmaschinen einsetzbares Lüfterrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung für die Lüfterflügel (38) eine diese elastisch nachgiebig in Richtung auf ihre Ausgangsstellung belastende Abstützung (Dehnstoffelement 27, Feder 28) bildet.

6. im Kühlsystem von Brennkraftmaschinen einsetzbares Lüfterrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung durch zumindest eine Feder (28) gebildet ist.

7. Im Kühlsystem von Brennkraftmaschinen einsetzbares Lüfterrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung durch zumindest eine aus elastischem Material, insbesondere gummielastischem Material bestehendes Element gebildet ist.

8. Im Kühlsystem von Brennkraftmaschinen einsetzbares Lüfterrad nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung durch zumindest ein temperaturabhängig längenveränderliches Abstützelement (28) gebildet ist.

9. Im Kühlsystem von Brennkraftmaschinen einsetzbares Lüfterrad nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung durch ein Dehnstoffelement (28) gebildet ist.

10. Im Kühlsystem von Brennkraftmaschinen einsetzbares Lüfterrad nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung als Kombination aus elastisch nachgiebigen und temperaturabhängig längenveränderlichen Stützelementen (27, 28) gebildet ist.

11. Im Kühlsystem von Brennkraftmaschinen einsetzbares Lüfterrad nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung aus ihrer der Ausgangslage der Lüfterflügel (38) entsprechenden Stellung entgegen der Abstützkraft der Stützelemente (27, 28) über die die Lüfterflügel beaufschlagende luftwiderstandsabhängige Stellkraft verstellbar ist, derart, daß die Lüfterflügel (38) in Abhängigkeit von der luftwiderstandsabhängigen Stellkraft in eine Stellung mit verringerter Förderleistung verstellbar sind.

12. Im Kühlsystem von Brennkraftmaschinen einsetzbares Lüfterrad nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der Stellvorrichtung drehzahlabhängig erfolgt.

13. Im Kühlsystem von Brennkraftmaschinen einsetzbares Lüfterrad nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der Stellvorrichtung temperaturabhängig erfolgt.

14. Im Kühlsystem von Brennkraftmaschinen einsetzbares Lüfterrad dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfterflügel (11) ausgehend von einer Stellung geringer Förderleistung mit geringem Anstellwinkel gegenüber eine zur Lüfterradachse senkrechten Ebene in Richtung auf größere Anstellwinkel und höhere Förderleistung (Ausgangslage) bis in einen Bereich verstellbar sind, in dem sich die Förderrichtung des Lüfterrades (10) umkehrt.

15. Im Kühlsystem von Brennkraftmaschinen einsetzbares Lüfterrad nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung einen Stellkolben (20) umfaßt, über den die Lüfterflügel (11) verstellbar abgestützt sind.

16. Im Kühlsystem von Brennkraftmaschinen einsetzbares Lüfterrad nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (20) druckbeaufschlagbar ist und durch Druckbeaufschlagung im Sinne einer Vergrößerung des Anstell­ winkels der Lüfterflügel (11) verstellbar ist.

17. Im Kühlsystem von Brennkraftmaschinen einsetzbares Lüfterrad nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (20) elastisch nachgiebig und/oder temperaturabhängig und/oder unter Druckbeaufschlagung verstellbar ist.