DE19959893A1 - Angetriebenes Lüfterrad, insbesondere für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Abstract

Für ein angetriebenes Lüfterrad wird eine Ausgestaltung vorgeschlagen, die in Verbindung mit einer Leistungsbegrenzung eine räumlich besonders raumsparende und leichte Bauweise ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein angetriebenes Lüfterrad, insbesonde­ re für Brennkraftmaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Anspru­ ches 1.

Lüfterräder der vorgenannten Art sind aus der EP 0 945 626 A2 bekannt. Sie sind bezogen auf diesen bekannten Einsatz bei Brennkraftmaschinen zwischen Kühler und Brennkraftmaschine an­ geordnet und in ihrer Förderrichtung umkehrbar. Dies mit der Zielsetzung, bei Förderung in Richtung auf die Brennkraftma­ schine über den Kühler zu Kühlzwecken anzusaugen, und bei För­ derung in Gegenrichtung den Kühler von Verunreinigungen freizu­ blasen. Dem kommt insbesondere bei Einsätzen Bedeutung zu, bei denen, wie im landwirtschaftlichen Betrieb teilweise eine star­ ke Beladung der Luft mit Staub und sonstigen Verunreinigungen gegeben ist, zumal zum Beispiel in Verbindung mit modernen Schleppern eine nach vorne abfallende, schlanke Schleppersil­ houette angestrebt wird, die nur noch kleine Kühlflächen er­ laubt und dementsprechend besonders hohe Kühlerwirkungsgrade verlangt. Hieraus folgt auch, dass sowohl zum Kühlen wie auch zum Freiblasen, also in beiden Förderrichtungen hohe Förder­ leistungen erforderlich sind, zumal mit dem Freiblasen eine Be­ einträchtigung der Kühlung verbunden ist, die nur kurzzeitig akzeptiert werden kann.

Hohe Kühlleistungen einerseits und räumlich gedrängte Bauformen andererseits sind einander durchaus widersprechende Forderun­ gen, zumal insbesondere bei Nachrüstung mit einem erfindungsge­ mäßen, in der Förderrichtung umkehrbaren Lüfterrad auch nur der Raum zur Verfügung steht, der für ein Lüfterrad mit gleichblei­ bender Förderrichtung konzipiert war.

Dies bedingt die Ausgestaltung eines Lüfterrades gemäß der Er­ findung bei kleinem Bauvolumen in Verbindung mit in beiden Richtungen hoher, möglicher Förderleistung.

Dem wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 Rechnung getragen. Die Erfindung geht dabei von einem Lüfterrad hoher Leistung aus, bei dem die Lüfterschaufeln bezogen auf beide Drehrichtungen einen zur Drehachse des Lüfterrades sich entgegen der Drehrichtung jeweils in Förderrichtung öffnenden Winkel einschliessen und bei dem die so angestellten Lüfter­ schaufeln bei der Umkehrung der Förderrichtung über eine Mit­ tellage verschwenkt werden, in der sie praktisch quer zur Um­ laufrichtung stehen, und dadurch in der kurzen Phase der Um­ stellung praktisch auch keine Förderleistung erbringen. Ande­ rerseits ist aber durch die Querstellung der Schaufeln ein sehr hoher Luftwiderstand gegeben, der eine Antriebsleistung erfor­ dert, die deutlich über der Antriebsleistung liegt, welche im Hinblick auf maximale Kühlleistung und dieser entsprechendes Luftfördervolumen erforderlich ist.

Hier setzt die Erfindung an und begrenzt für diesen Bereich der Umstellung die Antriebsleistung mit der Folge, dass der mecha­ nische Aufbau des Lüfterrades leichter und schlanker gehalten werden kann, da die Spitzenbelastungen entsprechend verringert sind. Dies wirkt sich auf die Stellkräfte aus, wie auch auf die Ausbildung der Lager, wie auch auf die konstruktive Ausgestal­ tung der Lüfterschaufeln, da diese ebenfalls leichter gebaut sein können, insbesondere im Bereich ihrer Anbindung an die Verstellmechanik.

Die Begrenzung der Antriebsleistung kann erfindungsgemäß durch Begrenzung des Drehmomentes und/oder durch Begrenzung der Dreh­ zahl erfolgen, wobei die Drehmomentenbegrenzung unmittelbar in den Antrieb integriert sein kann und die Drehmomentenbegrenzung wie auch die Drehzahlbegrenzung in Abhängigkeit von sonstigen Parametern, beispielsweise in Abhängigkeit von der Stellung der Lüfterflügel gesteuert werden können.

Insbesondere zur Drehmomentenbegrenzung kann auf erprobte Bau­ teile, wie beispielsweise Kupplungen zurückgegriffen werden, die beispielsweise auf ein maximal übertragbares Drehmoment ausgelegt sind und für den überschiessenden Bereich als Rutsch­ kupplung oder auch als Trennkupplung wirken.

Daneben sind auch gesteuerte Kupplungen möglich, wobei solche gesteuerte Kupplungen unter Rückgriff auf erprobte Prinzipien durch Magnetkupplungen gebildet sein können.

Eine besonders einfache Lösungsmöglichkeit besteht auch darin, während der Umschaltphase den Antrieb für das Lüfterrad abzu­ schalten, beispielsweise in Abhängigkeit von der Stellung der Lüfterflügel.

Im Hinblick auf eine einfachen Aufbau des Lüfterrades, der auch im Leichtbau gut beherrschbar ist, erweist es sich als zweckmä­ ßig, die Lüfterflügel in der Nabe des Lüfterrades zu lagern, wobei die Lagerebene mit einer Teilebene des Lüfterrades zusam­ menfällt, so dass beim Zusammenstecken der Hälften des Lüfter­ rades die Lager mit erfasst werden können. Um Nachbearbeitungen für die Lagerflächen zu vermeiden ist es von Vorteil, die durch die zusammengesetzten Hälften, insbesondere Halbschalen des Lüfterrades begrenzten Lagerbohrungen mit einer gewissen klei­ nen Plustoleranz auszuführen, und diese Plustoleranz durch eine insbesondere nachgiebige, gegebenenfalls auch elastische Zwi­ schenlage zwischen dem Lageraussenring und der diesen aufneh­ menden Lagerbohrung auszugleichen.

Zur Verstellung der Lüfterflügel erweist es sich desweiteren als zweckmäßig, wenn die Nabe ein Stellglied aufnimmt, das Be­ standteil eines Stellantriebes ist. Insbesondere erweist es sich als zweckmäßig, als Stellglied einen Stellkolben vorzuse­ hen, der mit den in der Nabe gelagerten Lüfterflügeln über Stellexzenter verbunden ist. Diese Stellexzenter können erfin­ dungsgemäß bei koaxialer Lagerung zu den Lüfterflügeln mit ex­ zentrischen Ansätzen versehen sein, die in eine entsprechende Aufnahme des Stellkolbens radial eingreifen, wobei diese Auf­ nahme bevorzugt durch eine in Umfangsrichtung des Stellkolbens verlaufende Ringnut gebildet ist und wobei diese Ringnut bevor­ zugt in einer zur Teilungsebene der Nabe parallelen Ebene ver­ läuft.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung nachstehend an­ hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine stark schematisierte Darstellung des Frontberei­ ches eines Schleppers in Seitenansicht, wobei im we­ sentlichen auf die Anordnung der Brennkraftmaschine und des dieser zugehörigen Kühlsystems abgehoben ist,

Fig. 2 eine schematisierte Darstellung eines Lüfterrades ge­ mäß der Erfindung in einer vereinfachten, radialen Ansicht mit Darstellung des im Scheitelpunkt stehen­ den Lüfterflügels, wobei das Lüfterrad in Zuordnung zum Kühler bzw. zur Brennkraftmaschine angeordnet ist und wobei eine drehzahlabhängig überdrückte Stellung der Lüfterflügel - verringerte Kühlleistung - ange­ deutet ist,

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung des Lüf­ terrades in Zuordnung zu Kühler und Brennkraftmaschi­ ne, wobei der im Scheitelpunkt stehende Lüfterflügel eine Schwenklage einnimmt, in der in Gegenrichtung zu Fig. 2, also in Richtung auf den Kühler gefördert wird,

Fig. 4 ein möglicher grundsätzlicher Aufbau für ein Lüfter­ rad gemäß der Erfindung, wobei für das symmetrisch aufgebaute Lüfterrad nur die eine Hälfte dargestellt ist, und zwar im wesentlichen beschränkt auf eine schematisierte Schnittdarstellung der Nabe, wobei die Schnittebene eine Radialebene durch die Lagerung ei­ nes Lüfterflügels ist,

Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Schnittdarstellung, bei der die federbelastete Ausgangsstellung durch ei­ ne lageveränderliche Anschlagbegrenzung abgesichert ist, die durch elastische und/oder temperaturabhängi­ ge, längenveränderliche Abstützelemente gesichert ist,

Fig. 6 eine schematisierte Darstellung der Nabe eines Lüf­ terrades gemäß der Erfindung, wobei die Nabe an­ triebsseitig eingezogen ausgebildet ist, und

Fig. 7 eine schematisierte Darstellung eines Lüfterrades ge­ mäß der Erfindung, basierend auf einer zentralen Nabe in einer Grundform gemäß Fig. 6 in Verbindung mit einer Kupplungsanordnung im Antrieb auf die Nabe, wo­ bei der Nabeneinzug gemäß Fig. 6 für eine raumspa­ rende Unterbringung des Antriebsanschlusses an die Nabe genutzt ist.

Fig. 1 zeigt in einer schematisierten Seitenansicht den Front­ teil eines Schleppers 82, der ein Rahmenteil 83 aufweist, das frontseitig im Bereich der Schleppervorderachse über Räder 84 abgestützt ist. Im Achsbereich zwischen den Rädern 84 liegt die Brennkraftmaschine 18 der ein Kühler 40 baulich vorgelagert ist, wobei zwischen dem Kühler 40 und der Brennkraftmaschine 18 ein Lüfterrad 1 liegt, dessen Antrieb in symbolischer Darstel­ lung von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 18 in üblicher Weise abgezweigt verläuft.

Am Vorderende des Rahmens 83 ist ein Anschlussrahmen 85 vorge­ sehen, an dem sich Geräte oder dergleichen, beispielsweise über eine Dreipunkt-Hebevorrichtung anbringen lassen.

Sind solche Geräte frontseitig zum Schlepper angeordnet, oder arbeiten beispielsweise mehrere Schlepper mit zugeordneten Ge­ räten oder unabhängigen Arbeitsmaschinen, wie Mähdreschern im Verbund zusammen, so kann ein derartiger Arbeitseinsatz je nach Arbeitsbedingungen und Arbeitsgebiet zu erheblichen Belastungen der Luft mit Staub- und/oder Pflanzenpartikeln führen. Entspre­ chend belastet ist die schlepperseitig genutzte Kühlluft, die über den Kühler 40 vom Lüfterrad 1 in Richtung auf die Brenn­ kraftmaschine 18 gefördert wird (Pfeil 46). Die Gegenrichtung ist durch den Pfeil 47 symbolisiert.

Eine derartige Verschmutzung der Luft kann zu erheblichen Kühl­ problemen führen, auch wenn, etwa auf Grund einer unmittelbaren Antriebsverbindung des Lüfterrades 1 zur Kurbelwelle der Brenn­ kraftmaschine 18, das Lüfterrad 1 stets mit der entsprechenden Drehzahl angetrieben würde.

Verstärkt werden die durch die Verschmutzung bedingten Probleme bei schlanken Schleppersilhouetten, wie sie angestrebt werden, um einen möglichst guten Überblick über die Arbeitsgeräte zu erhalten, da bei einer solchen konstruktiven Ausgestaltung die Kühlerflächen wie auch die Zuströmflächen auf den Kühler 40 verhältnismäßig klein ausfallen und deshalb auch im Zuströmbe­ reich auf den Kühler 40 bei Förderung der Kühlluft in Richtung 46 auf die Brennkraftmaschine 18 hohe Luftgeschwindigkeiten ge­ geben sind.

Die in Verbindung mit solchen Ausgestaltungen durch das ver­ schmutzungsbedingte Zuwachsen des Kühlers 40 auftretenden Prob­ leme werden bei der erfindungsgemäßen Lösung dadurch beseitigt, dass die Kühlluftströmung kurzzeitig umgesteuert wird (Pfeil 47) und der Kühler 40 durch entgegengesetzte Anströmung freige­ blasen wird.

Die Darstellungen gemäß Fig. 2 und 3 und die dort gezeigte Verstellung der Lüfterflügel 42 ist in Verbindung mit einer beispielsweisen Ausgestaltung eines Lüfterrades 1 in Fig. 4 zu sehen die eine besonders einfache Verstellmechanik für ein sol­ ches Lüfterrad 1 mit schwenkbaren Lüfterflügeln 42 zeigt.

In den Fig. 2 und 3 ist das Lüfterrad 1, wie in Fig. 1 ver­ anschaulicht, zwischen Kühler 40 und Brennkraftmaschine 18 an­ geordnet, und es ist von dem Lüfterrad 1 jeweils nur ein Lüf­ terflügel 42 dargestellt, nämlich der mit seiner Schwenkachse 23 in einer zur Zeichenebene senkrechten, die Drehachse 10 des Lüfterrades 1 enthaltenen Ebene liegende Lüfterflügel 42, des­ sen Lagerung symmetrisch zu dieser Ebene in einer Aufnahmeboh­ rung 43 der der Nabe zugehörigen Napfwand 7 liegt und den An­ schlussteil 3 des Lüfterflügels 42 aufnimmt.

Um das Verständnis in soweit zu erleichtern, wird zunächst an­ hand der Fig. 4 der Nabenaufbau des Lüfterrades 1 noch näher erläutert.

Die mit 4 bezeichnete Nabe umfasst einen napfförmigen Nabenkör­ per 5 mit einem Bodenteil 6 und der Napfwand 7, die als Um­ fangswand des Nabenkörpers 5 gegenüberliegend zum Bodenteil 6 über einen Deckel 8 abgedeckt ist. Bei zur Drehachse 10 der Na­ be 4 konzentrischem Aufbau ist in deren Innenraum 9 ein Stell­ kolben 11 angeordnet, der eine zur Napfwand 7 benachbarte, zy­ lindrische Kolbenwand 12 aufweist, wobei Kolbenwand 12 und Kol­ benboden 13 den Kolbeninnenraum 14 eingrenzen, der gegen den Boden 6 der Nabe 4 offen ist. Nach der gegenüberliegenden Seite grenzt der Kolbenboden 13 einen Arbeitsraum 16 ab, der über dem Kolben 11 zugeordnete Ringdichtungen 15 gegen die Napfwand 7 abgedichtet ist. Symbolisch ist desweiteren angedeutet eine Versorgungsöffnung 17, über die der Arbeitsraum 16 an eine Druckquelle anzuschliessen ist und eine Abströmöffnung 19, die als Drosselöffnung angedeutet ist. In Richtung auf den Deckel 8 ist der Stellkolben 11 elastisch nachgiebig belastet, und es ist hierzu symbolisch eine Schraubenfeder 20 als elastisches Abstützelement zwischen dem Kolben 11 und dem Bodenteil 6 teil­ weise dargestellt.

Im zur Kolbenwand 12 axial sowie auch radial in Überdeckung liegenden Teil der Napfwand 7 sind die Lüfterflügel 42 über ihr Fussteil als Anschlussteil 3 drehbar gelagert, wie bei 21 ange­ deutet. Dem Anschlussteil 3 in Bezug auf die Lager 21 gegenü­ berliegend und mit dem Anschlussteil drehfest und unter axialer Verspannung verbunden ist eine Deckelplatte 22 vorgesehen, die einen Stellzapfen 24 umfasst, der zur Schwenk- und Lagerachse 23 des jeweiligen Lüfterflügels 42 exzentrisch liegend in eine in der Kolbenwand 12 vorgesehene Ausnehmung 25 eingreift, die bevorzugt als umlaufende Ringnut ausgebildet ist.

Wird der Arbeitsraum 16 mit Druck beaufschlagt, so wird der Stellkolben 11 gegen die Kraft der Feder 20 axial verschoben, und mit dieser Verschiebung ist eine Schwenkbewegung des Stellzapfens 24 um die Lagerachse 23 verbunden, wobei der Dreh­ bewegung des Stellzapfens 24 eine entsprechende Schwenkbewegung des Lüfterflügels 42 entspricht.

In Zuordnung zu den Darstellungen gemäß Fig. 2 und 3 ent­ spricht die in Fig. 4 dargestellte Lage des Stellkolbens 11 einer Positionierung des Lüfterflügels 42, wie in Fig. 2 in Volllinien dargestellt, und es wird die Lage des Lüfterflügels 42 gemäß Fig. 3 durch Verlagerung des Kolbens 11 in Richtung des Pfeiles 44 in Fig. 4 erreicht, also durch Druckbeaufschla­ gung des Stellkolbens 11 und Verschiebung desselben entgegen der über die Feder 20 gegebenen elastischen Abstützung.

Bei der Verstellung des Lüfterflügels 42 aus einer Position ge­ mäß Fig. 2 in eine Stellung gemäß Fig. 3, wie sie in Fig. 2 durch den Pfeil 56 symbolisiert ist, schwenkt der Lüfterflügel 42 durch eine die Drehachse 10 des Lüfterrades 1 enthaltende Radialebene, wobei in einer mittleren Schwenkstellung der Lüf­ terflügel 42, was hier nicht gezeigt ist, im wesentlichen eine quer zur Umlaufrichtung 81 des Lüfterrades 1 liegende Mittel­ stellung durchläuft, sich also etwa in Richtung der die Dreh­ achse 10 des Lüfterrades 1 enthaltenden Radialebene erstreckt. In dieser Lage ist keine gezielte Förderung gegeben, das Lüf­ terrad 1 erzeugt somit keinen wesentlichen Kühlluftstrom in Richtung auf die Brennkraftmaschine 18 (Pfeil 46) oder in Rich­ tung auf den Kühler 40 (Pfeil 47), hat aber wegen des hohen Luftwiderstandes eine besonders hohe Leistungsaufnahme.

Entsprechend den axial möglichen Endlagen des Stellkolbens 11 ergeben sich, wie in den Fig. 2 und 3 in Volllinien darge­ stellt, für die Lüfterflügel 42 entsprechende Endlagen, wobei in der Darstellung gemäß Fig. 3 die Endstellung gezeigt ist, die bei Druckbeaufschlagung des Kolbens 11 und Verschiebung desselben in Richtung des Pfeiles 44 erreicht ist. Dieser End­ stellung des Kolbens 11 entspricht eine Förderrichtung 47 in Richtung auf den Kühler.

Der axiale Verstellweg des Kolbens 11 und die Exzentrizität des Stellzapfens 24 sind so bemessen, dass sich für den Lüfterflü­ gel 42, ausgehend von der in Volllinien dargestellten Lage in Fig. 2 bei Druckbeaufschlagung des Stellkolbens 11 eine Ver­ drehung (Pfeil 56) über 110° ergibt, wobei der Lüfterflügel 42 in seinen beiden Endstellungen gemäß Fig. 2 und 3 eine zur die Drehachse 10 enthaltenden Radialebene als Symmetrieebene symmetrische Lage einnimmt. Dementsprechend ist bei diesem Aus­ führungsbeispiel das Förderverhalten des Lüfterrades in beiden Förderrichtungen, Pfeile 46 und 47 gleich. Ist eine andere Auf­ teilung erwünscht, so lässt sich dies durch entsprechende End­ stellungen für den Kolben realisieren. So kann beispielsweise im Rahmen der Erfindung für die Förderrichtung 47 und das Frei­ blasen des Kühlers als Kurzarbeitsstellung eine höhere Förder­ leistung angestrebt werden als für die Regelarbeitsstellung (Förderrichtung 46) zur Kühlung der Brennkraftmaschine 18.

Bevorzugt sind die Lüfterflügel 42 zur angesprochenen Symmet­ rieebene jeweils entgegengesetzt zur jeweiligen Förderrichtung ausgewölbt, und bilden einen flach gekrümmten Kurvenbogen. In Verbindung mit einer derartigen Konfiguration der Lüfterflü­ gel 42, wie sie des Näheren in der EP 0 945 626 A2 beschrieben ist, sind für beide Endstellungen der Lüfterflügel 42 und bei unabhängig von der Stellung der Lüfterflügel 42 gleichbleiben­ der Drehrichtung 55 des Lüfterrades 1 Selbsthalteeffekte gege­ ben, die eine Stabilisierung der jeweiligen Endstellung auf­ grund des auf die Lüfterflügel 42 wirkenden Luftwiderstandes bewirken. Dementsprechend bedarf es für den Betrieb im Rahmen der beschriebenen Lösung keiner anderweitigen besonderen Siche­ rung der jeweiligen Endstellungen, z. B. um ein Flattern der Flügel zu vermeiden.

Der geschilderte Aufbau ermöglicht eine sehr kompakte Bauweise, zumal die Nabe 4 einen großdimensionierten Stellkolben 11 er­ möglicht, und somit ein Arbeiten mit vergleichsweise kleinen Stelldrücken, wobei in der Regelarbeitsstellung zudem ein druckloses System vorliegen kann, da der Stellkolben 11 in der zugehörigen Endstellung lediglich federbelastet ist und die Flügel 42 aufgrund des angesprochenen Selbsthalteeffektes den Stellkolben 11 ebenfalls in Richtung auf die zugehörige End­ stellung belasten.

In der Ausgestaltung gemäß Fig. 5 ist eine im Grundaufbau zu Fig. 4 ähnliche Nabe 4 eines Lüfterrades 1 in zur Fig. 4 ent­ sprechender Darstellung gezeigt. Die Nabe 4 besteht hier aber aus zwei koaxialen Nabenteilen 96 und 97, wobei die Achsen 23 der Lüfterflügel 2 in der Teilebene 98 der Nabe 4 liegen, so dass die Lager 21 beim Zusammenfügen der Nabenteile 96 und 97 in die Aufnahmebohrung 43 der Nabe 4 eingesetzt werden und dort endseitig durch vorgesehene Radialbunde 100 axial fixiert wer­ den können, was zu einem einfachen und montagegünstigen Gesamt­ aufbau führt. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere zweckmäßig mit einer bezogen auf die Lager 21 positiven Tole­ ranz der Aufnahmebohrung 43, so dass die Aufnahmebohrung 43 nicht bearbeitet werden muss, wobei ein evtl. Spiel in der La­ geraufnahme, d. h. der Aufnahmebohrung 43 zum Aussendurchmesser der Lager 21 in bekannter Weise durch eine Zwischenlage, bei­ spielsweise einen Einlagestreifen aus verformbarem, also nach­ giebigen, aber nicht fliessendem Material ausgeglichen werden kann.

Analog zu Fig. 4 ist der Stellkolben mit 11 bezeichnet, und der über diesen abgegrenzte, mit Druckmedium beaufschlagbare Arbeitsraum mit 16. Nicht dargestellt ist in Fig. 5 die in Fig. 4 gezeigte federnde Abstützung des Kolbens 11 in Richtung auf seine Ausgangslage.

Abweichend von Fig. 4 sind in Fig. 5 verschiedene Varianten für die Bildung eines verstellbaren Endanschlages gezeigt, über den der Kolben 11 in seiner der Ausgangslage entsprechenden Endlage abgestützt ist.

Dem Kolben 11 sind hierzu ausgehend vom Arbeitsraum 16 Aufnah­ meöffnungen 75, 76, 86 zugeordnet, die als Sacklochöffnungen vom Kolbenboden 13 ausgehen und in denen einzeln oder kombi­ niert Anschlagelemente 77 bzw. 78 bzw. 87 anzuordnen sind, die sich gegen den Boden 101 des Napfteiles 96 abstützen. Das An­ schlagelement 77 ist durch eine Stützfeder, das Anschlagelement 78 durch ein Dehnstoffelement, wie handelsüblich, gebildet. Beide Anschlagelemente 77, 78 sind dem Kolben 11 zugeordnet und in der zugehörigen Aufnahmeöffnung 75, 76 geführt. Das eben­ falls als Dehnstoffelement ausgebildete Anschlagelement 87 ist im Boden 101 des Napfteiles 96 befestigt, insbesondere einge­ schraubt und greift in die Aufnahmeöffnung 86 ein. Das Dehn­ stoffelement 87 mit seinem wärmebeaufschlagten Teil liegt somit frei in Richtung auf den Kühler 40, und kann auch weiter vor­ stehend als im Ausführungsbeispiel gezeigt angeordnet sein, wie dies in Fig. 6 angedeutet ist. Als Anschlagelement kann ferner auch, was hier nicht gezeigt ist, eine Bimetallfeder oder ein Bimetallfederpaket genutzt werden.

Die Anschlagelemente 77, 78, 87 bilden drehzahl- bzw. tempera­ turabhängige lageveränderliche Anschlagbegrenzungen, auf die der Kolben 11 in Gegenrichtung zur Schraubenfeder gemäß Fig. 4 als elastisch nachgiebigem Abstützelement abgestützt ist, wobei der Kolben 11 einen Rand 79 aufweist, der bei Anlage am Boden 101 als Festanschlag wirkt. Die Funktion der Anschlagelemente 77, 78, 87 als drehzahl- bzw. temperaturabhängig lageveränder­ liche Anschlagbegrenzungen wird in Verbindung mit Fig. 2 ver­ anschaulicht, wobei der Lüfterflügel 42 in Volllinien in seiner normalen Arbeitsstellung bei Förderung in Richtung des Pfeiles 46 gezeigt ist, also bei Förderung in Richtung auf die Brenn­ kraftmaschine 18, entsprechend einer Stellung des Stellzapfens 24 gemäß Fig. 5. Diese in Volllinien gezeigte Anschlagstellung entspricht einer maximalen Förderstellung, die für den Kolben 11 bezogen auf eine vorgegebene Drehzahl durch die in den Auf­ nahmeöffnungen 76 angeordneten Federn 77 drehzahlabhängig gehalten wird, oder auch temperaturabhängig durch in den Auf­ nahmeöffnungen 75 bzw. 76 angeordnete, bzw. in diese eingrei­ fende Dehnstoffelemente 78 bzw. 87. Der über diese Federn 77 und/oder Dehnstoffelemente 78 bzw. 87 als Anschlagelemente auf den Kolben 11 ausgeübten Stützkraft wirkt eine luftwiderstands­ abhängige Stellkraft entgegen, neben der Kraft der Feder 20, wie in Fig. 4 dargestellt, mit der Tendenz, den jeweiligen Lüfterflügel 42, wie in Fig. 2 strichliert dargestellt, in ei­ ne Stellung mit einem flacheren Anstellwinkel zu drücken. Ana­ log zu dieser flacheren Stellung des Lüfterflügels 42 ist auch die Stellung des Stellzapfens 24 in Fig. 2 strichliert einge­ zeichnet. Die Funktion der drehzahl- und/oder temperaturabhän­ gigen Veränderung der Lage des Endanschlages wird hier nicht weiter erläutert und ist in der EP 0 945 626 A2 des näheren be­ schrieben.

Das erfindungsgemäße Lüfterrad bietet somit insgesamt bei ver­ gleichsweise einfachem Aufbau und auch möglichen hohen Förder­ leistungen günstige Anpassungsmöglichkeiten an die jeweiligen Arbeitsbedingungen.

Diese Flexibilität im Hinblick auf die Anpassung an die Ar­ beitsbedingungen mit entsprechender Reduktion des Leistungsbe­ darfes für Arbeitsbereiche, in denen der Leistungsbedarf nicht kühlungs- oder reinigungsbedingt ist, lässt sich trotz der Vielzahl der Funktionen in einem Lüfterrad 1 mit besonders kleinem Bauvolumen realisieren, wenn Antriebsleistungsspitzen, die sich bezogen auf eine gegebene Drehzahl im Mittelbereich der Umstellung der Lüfterflügel 42 zwischen ihren jeweiligen Förderstellungen durch die Querstellung der Lüfterflügel 42 zur Drehrichtung ergeben, unterdrückt werden. Hierzu kann in diesem Übergangsbereich, was nicht weiter dargestellt ist, der Antrieb des Lüfterrades unterbrochen werden, d. h. abgeschaltet oder in der übertragbaren Leistung zurückgenommen werden, beispielswei­ se durch Begrenzung des übertragbaren Drehmomentes auf einen der maximalen Förderleistung entsprechenden Wert, wobei bezogen auf die Kühlleistung die maximale Förderleistung entsprechend der geforderten maximalen Kühlleistung bei Brennkraftmaschinen im Regelfall in einem Bereich unterhalb der Höchstdrehzahl an­ fällt, in dem die Brennkraftmaschine in einem Bereich maximalen Drehmomentes betrieben wird. Die Begrenzung der Antriebsleis­ tung auf einen entsprechenden oder einen darunterliegenden Wert kann, was nicht weiter dargestellt ist, in Abhängigkeit von der Stellung der Lüfterflügel 42 oder der Stellung des Stellkolbens 11 oder auch direkt in Abhängigkeit von Steuerbefehlen zur Um­ stellung der Lüfterflügel 42 zwischen ihren Umstelllagen erfol­ gen.

Baulich gesehen erweist es sich insbesondere in Verbindung mit einem das Lüfterrad beaufschlagenden Antrieb, der z. B. über ei­ ne entsprechende Magnetkupplung oder eine Schlupfkupplung einen solchen Eingriff gestattet, als zweckmäßig, die Nabe 4, wie in Fig. 6 gezeigt, gegen den Kolbenboden 13 einzuziehen, und ana­ log auch den Kolbenboden 13 zentral entsprechend napfförmig einzuformen, so dass Bauraum für derartige Zusatzeinrichtungen im Antriebsstrang des Lüfterrades geschaffen wird.

In Fig. 6 ist hierfür eine Ausgestaltung der Nabe 4 vorgese­ hen, bei der ein im wesentlichen zylindrischer Nabenmantel 102 stirnseitig jeweils durch eine Abdeckplatte geschlossen ist, wobei die Abdeckplatten 103 und 104 quasi Deckelteile bilden, von denen das dem Boden 101 gemäß Fig. 5 entsprechende Deckel­ teil 104 zentral eingezogen ist und eine Vertiefung 105 be­ grenzt, in die, wie in der Schemadarstellung gemäß Fig. 7 ver­ anschaulicht, der Antrieb für das Lüfterrad 43 eintaucht, bzw. in der der ein Teil des Antriebes für das Lüfterrad versenkt liegt.

Dieser Antrieb ist in Fig. 7 schematisiert veranschaulicht durch eine Welle 106 und eine Magnetkupplung 107, die in der Verbindung der Welle 106 zur Nabe 4 des Lüfterrades 42 liegt, wobei die Welle die Drehachse für das Lüfterrad 42 bildet, auf der die Nabe über eine Lagerung 108 abgestützt ist. Die Abstüt­ zung erfolgt nabenseitig über einen an der Nabe 4 befestigten Winkelring 109, dessen Halsteil 110 von einem bodenseitig mit der Welle 106 drehfest verbundenen Topfteil 111 axial übergrif­ fen wird. Weitere Funktionsdetails der Magnetkupplung 107 nicht dargestellt sind. Entsprechend der Darstellung der Magnetkupp­ lung 107 könnte auch eine Rutschkupplung ausgestaltet sein.

Gegenüberliegend zur Kupplung ist in Fig. 7 der zentrale An­ schluss an eine Druckluftversorgung über eine Leitung 112 ver­ anschaulicht, die über einen Drehanschluss 113, wie in Fig. 6 symbolisch dargestellt, auf den Arbeitsraum 16 des Kolbens aus­ mündet, analog zur Versorgungsöffnung 17 in Fig. 4.

Claims (19)

1. Angetriebenes Lüfterrad, insbesondere für Brennkraftmaschi­ nen, das bei gleichbleibender Drehrichtung in seiner axialen Förderrichtung durch Verstellen seiner radial gerichteten Lüf­ terflügel umkehrbar ist, die zur Drehachse des Lüfterrades ei­ nen sich entgegen der Umlaufrichtung jeweils in Förderrichtung öffnenden Winkel einschliessen und die im Übergang von der ei­ nen Förderrichtung auf die andere Förderrichtung durch die Drehebene des Lüfterrades schwenken, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsleistung für das Lüfterrad (1) im Übergangs­ bereich von der einen auf die andere Förderrichtung (Pfeil 46, 47) auf einen Wert beschränkt ist, der, bezogen auf die Maxi­ maldrehzahl des Lüfterrades (1), kleiner als die mögliche Leis­ tungsaufnahme des Lüfterrades (1) bei zur Drehebene des Lüfter­ rades (1) senkrechter Stellung der Lüfterflügel (42) ist.

2. Angetriebenes Lüfterrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsleistung für das Lüfterrad (1) auf einen Wert beschränkt ist, der für den Drehzahlbereich oberhalb des Dreh­ zahlbereiches des Lüfterrades (1) bei maximaler Kühl- Förderleistung kleiner ist als die mögliche Leistungsaufnahme des Lüfterrades (1) bei zur Drehebene des Lüfterrades senkrech­ ter Stellung der Lüfterflügel (42).

3. Angetriebenes Lüfterrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsleistung des Lüfterrades (1) drehmomentenab­ hängig begrenzt ist.

4. Angetriebenes Lüfterrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsleistung des Lüfterrades (1) in Abhängigkeit von dessen Drehzahl begrenzt ist.

5. Angetriebenes Lüfterrad nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsleistung für das Lüfterrad (1) in Abhängig­ keit von der Stellung der Lüfterflügel (42) begrenzt ist.

6. Angetriebenes Lüfterrad nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsleistung des Lüfterrades (1) über eine im An­ triebsweg des Lüfterrades (1) liegende Kupplung (107) begrenzt ist.

7. Angetriebenes Lüfterrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (107) gesteuert ist.

8. Angetriebenes Lüfterrad nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung als Rutschkupplung ausgebildet ist.

9. Angetriebenes Lüfterrad nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung als Magnetkupplung (107) ausgebildet ist.

10. Angetriebenes Lüfterrad nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Lüfterrades (1) in Abhängigkeit von der Stellung der Lüfterflügel (42) abschaltbar ist.

11. Angetriebenes Lüfterrad nach einem oder mehreren der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterflügel (42) des Lüfterrades (1) in dessen Nabe (4) gelagert sind.

12. Angetriebenes Lüfterrad nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die die Lüfterflügel (42) über einen in der Nabe (4) des Lüfterrades (1) angeordneten Stellantrieb verstellbar ist.

13. Angetriebenes Lüfterrad nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb ein in Richtung der Drehachse des Lüf­ terrades verschiebliches Stellglied (Stellkolben 11) aufweist.

14. Angetriebenes Lüfterrad nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterflügel (42) über in der Nabe (4) des Lüfterra­ des (1) angeordnete Verstellexzenter verstellbar sind.

15. Angetriebenes Lüfterrad nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellexzenter über das in der Nabe (4) des Lüfter­ rades (42) axial verschiebliche Stellglied (Stellkolben 11) verstellbar sind.

16. Angetriebenes Lüfterrad nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied durch einen druckbeaufschlagbaren Stell­ kolben (11) gebildet ist.

17. Angetriebenes Lüfterrad nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (4) des Lüfterrades (1) eine quer zur Drehachse liegende Teilebene (98) aufweist.

18. Angetriebenes Lüfterrad nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachsen (23) der Lüfterflügel (42) in der Teilebe­ ne (98) der Lüfterradnabe (4) liegen.

19. Angetriebenes Lüfterrad nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Antriebsverbindung zum Lüfterrad (1) liegende Kupplung (107) koaxial zur Drehachse (10) desselben zumindest teilweise in die Nabe (4) axial eingezogen angeordnet ist.