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Die Erfindung betrifft ein angetriebenes
Lüfterrad,
insbesondere für
Brennkraftmaschinen, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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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 angeordnet und in ihrer Förderrichtung umkehrbar. Dies
mit der Zielsetzung, bei Förderung
in Richtung auf die Brennkraftmaschine über den Kühler zu Kühlzwecken anzusaugen, und bei
Förderung
in Gegenrichtung den Kühler
von Verunreinigungen freizublasen. Dem kommt insbesondere bei Einsätzen Bedeutung zu,
bei denen, wie im landwirtschaftlichen Betrieb, teilweise eine starke
Beladung der Luft mit Staub und sonstigen Verunreinigungen gegeben
ist, zumal zum Beispiel in Verbindung mit modernen Schleppern eine
nach vorne abfallende, schlanke Schleppersilhouette angestrebt wird,
die nur noch kleine Kühlflächen erlaubt
und dementsprechend besonders hohe Kühlerwirkungsgrade verlangt.
Hieraus folgt auch, dass sowohl zum Kühlen wie auch zum Freiblasen, also
in beiden Förderrichtungen
hohe Förderleistungen
erforderlich sind, zumal mit dem Freiblasen eine Beeinträchtigung
der Kühlung
verbunden ist, die nur kurzzeitig akzeptiert werden kann.
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Als Zusatzfunktion ist bei dem vorbekannten Lüfterrad
eine drehzahl- und/oder temperaturabhängige Anpassung der Kühlleistung
an den jeweiligen Kühlleistungsbedarf
dadurch vorgesehen, dass bei verringerter Kühlleistung der Anstellwinkel
der Lüfterflügel – im Sinne
einer Verringerung der Kühlleistung – in Richtung
kleinerer Luftfördermenge
verstellt wird. Damit wird der Nutzleistungsanteil der Brennkraftmaschine
verbessert.
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In diesem Sinne wird bei einer Kühlanlage
für Brennkraftmaschinen
gemäß der
DE 42 06 051 A1 vorgeschlagen,
das mechanisch angetriebene Lüfterrad
unter Zwischenschaltung einer Viskosekupplung anzutreiben, welche
die Antriebsdrehzahl des Lüfterrades
und damit auch dessen Leistungsaufnahme bei hohen Motordrehzahlen
begrenzt, bei denen ansonsten die der Luftfördermenge des Lüfterrades
entsprechende Kühlleistung
der Kühlanlage
den Kühlleistungsbedarf
der Brennkraftmaschine übersteigen
würde.
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Hohe Kühlleistungen einerseits und
räumlich gedrängte Bauformen,
wie sie bei Fahrzeugen, insbesondere Schleppern gefordert sind,
andererseits sind einander durchaus widersprechene Vorgaben, zumal
insbesondere bei Nachrüstung
mit einem in der Förderrichtung
umkehrbaren Lüfterrad
auch nur der Raum zur Verfügung
steht, der für
ein Lüfterrad mit
gleichbleibender Förderrichtung
konzipiert war.
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Dies bedingt die Ausgestaltung eines
Lüfterrades
gemäß der Erfindung
bei kleinem Bauvolumen in Verbindung mit in beiden Richtungen hoher,
möglicher
Förderleistung.
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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 Lüfterschaufeln
bei der Umkehrung der Förderrichtung über eine
Mittellage verschwenkt werden, in der sie praktisch quer zur Umlaufrichtung
stehen, und dadurch in der kurzen Phase der Umstellung praktisch
auch keine Förderleistung
erbringen. Andererseits ist aber durch die Querstellung der Schaufeln
ein sehr hoher Luftwiderstand gegeben, der eine Antriebsleistung
erfordert, die deutlich über
der Antriebsleistung liegt, welche im Hinblick auf maximale Kühlleistung
und dieser entsprechendes Luftfördervolumen
erforderlich ist.
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Hier setzt die Erfindung an und begrenzt
für diesen
Bereich der Umstellung die Antriebsleistung mit der Folge, dass
der mechanische 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
Ausgestaltung der Lüfterschaufeln,
da diese ebenfalls leichter gebaut sein können, insbesondere im Bereich
ihrer Anbindung an die Verstellmechanik.
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Die Begrenzung der Antriebsleistung
kann erfindungsgemäß durch
Begrenzung des Drehmomentes und/oder durch Begrenzung der Drehzahl
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.
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Insbesondere zur Drehmomentenbegrenzung
kann auf erprobte Bauteile, wie beispielsweise Kupplungen zurückgegriffen
werden, die beispielsweise auf ein maximal übertragbares Drehmoment ausgelegt
sind und für
den überschiessenden
Bereich als Rutschkupplung oder auch als Trennkupplung wirken.
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Daneben sind auch gesteuerte Kupplungen möglich, wobei
solche gesteuerte Kupplungen unter Rückgriff auf erprobte Prinzipien
durch Magnetkupplungen gebildet sein können.
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Eine besonders einfache Lösungsmöglichkeit
besteht auch darin, während
der Umschaltphase den Antrieb für
das Lüfterrad
abzuschalten, beispielsweise in Abhängigkeit von der Stellung der
Lüfterflügel .
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Im Hinblick auf einen einfachen Aufbau
des Lüfterrades,
der auch im Leichtbau gut beherrschbar ist, erweist es sich als
zweckmäßig, die
Lüfterflügel in der
Nabe des Lüfterrades
zu lagern, wobei die Lagerebene mit einer Teilebene des Lüfterrades
zusammenfällt,
so dass beim Zusammenstecken der Hälften des Lüfterrades 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 kleinen Plustoleranz
auszuführen,
und diese Plustoleranz durch eine insbesondere nachgiebige, gegebenenfalls
auch elastische Zwischenlage zwischen dem Lageraussenring und der
diesen aufnehmenden Lagerbohrung auszugleichen.
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Zur Verstellung der Lüfterflügel erweist
es sich desweiteren als zweckmäßig, wenn
die Nabe ein Stellglied aufnimmt, das Bestandteil 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
erfindungsgemäß bei koaxialer
Lagerung zu den Lüfterflügeln mit
exzentrischen Ansätzen
versehen sein, die in eine entsprechende Aufnahme des Stellkolbens
radial eingreifen, wobei diese Aufnahme bevorzugt durch eine in
Umfangsrichtung des Stellkolbens verlaufende Ringnut gebildet ist
und wobei diese Ringnut bevorzugt in einer zur Teilungsebene der Nabe
parallelen Ebene verläuft.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale
der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung
nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
stark schematisierte Darstellung des Frontbereiches eines Schleppers
in Seitenansicht, wobei im wesentlichen auf die Anordnung der Brennkraftmaschine
und des dieser zugehörigen Kühlsystems
abgehoben ist,
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2 eine
schematisierte Darstellung eines Lüfterrades gemäß der Erfindung
in einer vereinfachten, radialen Ansicht mit Darstellung des im
Scheitelpunkt stehenden Lüfterflügels, wobei
das Lüfterrad
in Zuordnung zum Kühler
bzw. zur Brennkraftmaschine angeordnet ist und wobei eine drehzahlabhängig überdruckte
Stellung der Lüfterflügel – verringerte Kühlleistung – angedeutet
ist,
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3 eine
der 2 entsprechende
Darstellung des Lüfterrades
in Zuordnung zu Kühler
und Brennkraftmaschine, wobei der im Scheitelpunkt stehende Lüfterflügel eine
Schwenklage einnimmt, in der in Gegenrichtung zu 2, also in Richtung auf den Kühler gefördert wird,
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4 ein
möglicher
grundsätzlicher
Aufbau für
ein Lüfterrad
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 eines Lüfterflügels ist,
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5 eine
der 4 entsprechende
Schnittdarstellung, bei der die federbelastete Ausgangsstellung
durch eine lageveränderliche
Anschlagbegrenzung abgesichert ist, die durch elastische und/oder temperaturabhängige, längenveränderliche
Abstützelemente
gesichert ist,
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6 eine
schematisierte Darstellung der Nabe eines Lüfterrades gemäß der Erfindung,
wobei die Nabe antriebsseitig eingezogen ausgebildet ist, und
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7 eine
schematisierte Darstellung eines Lüfterrades gemäß der Erfindung,
basierend auf einer zentralen Nabe in einer Grundform gemäß 6 in Verbindung mit einer
Kupplungsanordnung im Antrieb auf die Nabe, wobei der Nabeneinzug
gemäß 6 für eine raumsparende Unterbringung
des Antriebsanschlusses an die Nabe genutzt ist.
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1 zeigt
in einer schematisierten Seitenansicht den Frontteil 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 Darstellung von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 18 in üblicher
Weise abgezweigt verläuft.
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Am Vorderende des Rahmens 83 ist
ein Anschlussrahmen 85 vorgesehen, an dem sich Geräte oder
dergleichen, beispielsweise über
eine Dreipunkt-Hebevorrichtung anbringen lassen.
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Sind solche Geräte frontseitig zum Schlepper
angeordnet, oder arbeiten beispielsweise mehrere Schlepper mit zugeordneten
Geräten
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.
Entsprechend belastet ist die schlepperseitig genutzte Kühlluft,
die über
den Kühler 40 vom
Lüfterrad 1 in
Richtung auf die Brennkraftmaschine 18 gefördert wird
(Pfeil 46). Die Gegenrichtung ist durch den Pfeil 47 symbolisiert.
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Eine derartige Verschmutzung der
Luft kann zu erheblichen Kühlproblemen
führen,
auch wenn, etwa auf Grund einer unmittelbaren Antriebsverbindung
des Lüfterrades 1 zur
Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 18, das Lüfterrad 1 stets
mit der entsprechenden Drehzahl angetrieben würde.
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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 Zuströmbereich auf den Kühler 40 bei
Förderung
der Kühlluft
in Richtung 46 auf die Brennkraftmaschine 18 hohe
Luftgeschwindigkeiten gegeben sind.
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Die in Verbindung mit solchen Ausgestaltungen
durch das verschmutzungsbedingte Zuwachsen des Kühlers 40 auftretenden
Probleme werden bei der erfindungsgemäßen Lösung dadurch beseitigt, dass
die Kühlluftströmung kurzzeitig
umgesteuert wird (Pfeil 47) und der Kühler 40 durch entgegengesetzte
Anströmung
freigeblasen wird.
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Die Darstellungen gemäß 2 und 3 und die dort gezeigte Verstellung der
Lüfterflügel 42 ist
in Verbindung mit einer beispielsweisen Ausgestaltung eines Lüfterrades 1 in 4 zu sehen die eine besonders
einfache Verstellmechanik für
ein solches Lüfterrad 1 mit
schwenkbaren Lüfterflügeln 42 zeigt.
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In den 2 und 3 ist das Lüfterrad 1,
wie in 1 veranschaulicht,
zwischen Kühler 40 und Brennkraftmaschine 18 angeordnet,
und es ist von dem Lüfterrad 1 jeweils
nur ein Lüfterflügel 42 dargestellt,
nämlich
der mit seiner Schwenkachse 23 in einer zur Zeichenebene
senkrechten, die Drehachse 10 des Lüfterrades 1 enthaltenen
Ebene liegende Lüfterflügel 42,
dessen Lagerung symmetrisch zu dieser Ebene in einer Aufnahmebohrung 43 der
der Nabe zugehörigen
Napfwand 7 liegt und den Anschlussteil 3 des Lüfterflügels 42 aufnimmt.
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Um das Verständnis in soweit zu erleichtern, wird
zunächst
anhand der 4 der Nabenaufbau des
Lüfterrades 1 noch
näher erläutert.
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Die mit 4 bezeichnete Nabe
umfasst einen napfförmigen
Nabenkörper 5 mit
einem Bodenteil 6 und der Napfwand 7, die als
Umfangswand des Nabenkörpers 5 gegenüberliegend
zum Bodenteil 6 über
einen Deckel 8 abgedeckt ist. Bei zur Drehachse 10 der
Nabe 4 konzentrischem Aufbau ist in deren Innenraum 9 ein
Stellkolben 11 angeordnet, der eine zur Napfwand 7 benachbarte,
zylindrische Kolbenwand 12 aufweist, wobei Kolbenwand 12 und
Kolbenboden 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 teilweise
dargestellt.
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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 gegenüberliegend
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.
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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 Drehbewegung des Stellzapfens 24 eine entsprechende
Schwenkbewegung des Lüfterflügels 42 entspricht.
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In Zuordnung zu den Darstellungen
gemäß 2 und 3 entspricht die in 4 dargestellte Lage des Stellkolbens 11 einer
Positionierung des Lüfterflügels 42,
wie in 2 in Volllinien
dargestellt, und es wird die Lage des Lüfterflügels 42 gemäß 3 durch Verlagerung des
Kolbens 11 in Richtung des Pfeiles 44 in 4 erreicht, also durch Druckbeaufschlagung
des Stellkolbens 11 und Verschiebung desselben entgegen
der über
die Feder 20 gegebenen elastischen Abstützung.
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Bei der Verstellung des Lüfterflügels 42 aus einer
Position gemäß 2 in eine Stellung gemäß 3, wie sie in 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 Lüfterflügel 42,
was hier nicht gezeigt ist, im wesentlichen eine quer zur Umlaufrichtung 81 des
Lüfterrades 1 liegende
Mittelstellung durchläuft,
sich also etwa in Richtung der die Drehachse 10 des Lüfterrades 1 enthaltenden
Radialebene erstreckt. In dieser Lage ist keine gezielte Förderung
gegeben, das Lüfterrad 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.
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Entsprechend den axial möglichen
Endlagen des Stellkolbens 11 ergeben sich, wie in den 2 und 3 in Volllinien dargestellt, für die Lüfterflügel 42 entsprechende
Endlagen, wobei in der Darstellung gemäß 3 die Endstellung gezeigt ist, die bei Druckbeaufschlagung
des Kolbens 11 und Verschiebung desselben in Richtung des
Pfeiles 44 erreicht ist. Dieser Endstellung des Kolbens 11 entspricht eine
Förderrichtung 47 in
Richtung auf den Kühler.
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Der axiale Verstellweg des Kolbens 11 und die
Exzentrizität
des Stellzapfens 24 sind so bemessen, dass sich für den Lüfterflügel 42,
ausgehend von der in Volllinien dargestellten Lage in 2 bei Druckbeaufschlagung
des Stellkolbens 11 eine Verdrehung (Pfeil 56) über 110° ergibt,
wobei der Lüfterflügel 42 in
seinen beiden Endstellungen gemäß 2 und 3 eine zur die Drehachse 10 enthaltenden Radialebene
als Symmetrieebene symmetrische Lage einnimmt. Dementsprechend ist
bei diesem Ausführungsbeispiel
das Förderverhalten
des Lüfterrades
in beiden Förderrichtungen,
Pfeile 46 und 47 gleich. Ist eine andere Aufteilung
erwünscht,
so lässt sich
dies durch entsprechende Endstellungen für den Kolben realisieren. So
kann beispielsweise im Rahmen der Erfindung für die Förderrichtung 47 und
das Freiblasen des Kühlers
als Kurzarbeitsstellung eine höhere
Förderleistung
angestrebt werden als für
die Regelarbeitsstellung (Förderrichtung 46)
zur Kühlung der
Brennkraftmaschine 18.
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Bevorzugt sind die Lüfterflügel 42 zur
angesprochenen Symmetrieebene jeweils entgegengesetzt zur jeweiligen
Förderrichtung
ausgewölbt,
und bilden einen flach gekrümmten
Kurvenbogen.
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In Verbindung mit einer derartigen
Konfiguration der Lüfterflügel
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 gegeben,
die eine Stabilisierung der jeweiligen Endstellung aufgrund des
auf die Lüfterflügel
42 wirkenden
Luftwiderstandes bewirken. Dementsprechend bedarf es für den Betrieb
im Rahmen der beschriebenen Lösung
keiner anderweitigen besonderen Sicherung der jeweiligen Endstellungen,
z.B. um ein Flattern der Flügel
zu vermeiden.
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Der geschilderte Aufbau ermöglicht eine sehr
kompakte Bauweise, zumal die Nabe 4 einen großdimensionierten
Stellkolben 11 ermöglicht,
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
Endstellung belasten.
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In der Ausgestaltung gemäß 5 ist eine im Grundaufbau
zu 4 ähnliche
Nabe 4 eines Lüfterrades 1 in
zur 4 entsprechender
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 werden können,
was zu einem einfachen und montagegünstigen Gesamtaufbau führt. Eine
derartige Ausgestaltung ist insbesondere zweckmäßig mit einer bezogen auf die
Lager 21 positiven Toleranz der Aufnahmebohrung 43,
so dass die Aufnahmebohrung 43 nicht bearbeitet werden
muss, wobei ein evtl. Spiel in der Lageraufnahme, d. h. der Aufnahmebohrung 43 zum Aussendurchmesser
der Lager 21 in bekannter Weise durch eine Zwischenlage,
beispielsweise einen Einlagestreifen aus verformbarem, also nachgiebigen,
aber nicht fliessendem Material ausgeglichen werden kann.
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Analog zu 4 ist der Stellkolben mit 11 bezeichnet,
und der über
diesen abgegrenzte, mit Druckmedium beaufschlagbare Arbeitsraum
mit 16. Nicht dargestellt ist in 5 die in 4 gezeigte
federnde Abstützung
des Kolbens 11 in Richtung auf seine Ausgangslage.
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Abweichend von 4 sind in 5 verschiedene
Varianten für
die Bildung eines verstellbaren Endanschlages gezeigt, über den
der Kolben 11 in seiner der Ausgangslage entsprechenden
Endlage abgestützt
ist.
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Dem Kolben 11 sind hierzu
ausgehend vom Arbeitsraum 16 Aufnahmeöffnungen 75, 76, 86 zugeordnet,
die als Sacklochöffnungen
vom Kolbenboden 13 ausgehen und in denen einzeln oder kombiniert Anschlagelemente 77 bzw. 78 bzw. 87 anzuordnen sind,
die sich gegen den Boden 101 des Napfteiles 96 abstützen. Das
Anschlagelement 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
ebenfalls als Dehnstoffelement ausgebildete Anschlagelement 87 ist
im Boden 101 des Napfteiles 96 befestigt, insbesondere
eingeschraubt und greift in die Aufnahmeöffnung 86 ein. Das
Dehnstoffelement 87 mit seinem wärmebeaufschlagten Teil liegt
somit frei in Richtung auf den Kühler 40,
und kann auch weiter vorstehend als im Ausführungsbeispiel gezeigt angeordnet
sein, wie dies in 6 angedeutet
ist. Als Anschlagelement kann ferner auch, was hier nicht gezeigt
ist, eine Bimetallfeder oder ein Bimetallfederpaket genutzt werden.
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Die Anschlagelemente
77,
78,
87 bilden drehzahl-
bzw. temperaturabhängige
lageveränderliche
Anschlagbegrenzungen, auf die der Kolben
11 in Gegenrichtung
zur Schraubenfeder gemäß
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
2 veranschaulicht,
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 Brennkraftmaschine
18, entsprechend
einer Stellung des Stellzapfens
24 gemäß
5. Diese in Volllinien gezeigte Anschlagstellung entspricht
einer maximalen Förderstellung,
die für den
Kolben
11 bezogen auf eine vorgegebene Drehzahl durch die
in den Aufnahmeöffnungen
76 angeordneten
Federn
77 drehzahlabhängig
gehalten wird, oder auch temperaturabhängig durch in den Aufnahmeöffnungen
75 bzw.
76 angeordnete,
bzw. in diese eingreifende 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 luftwiderstandsabhängige
Stellkraft entgegen, neben der Kraft der Feder
20, wie
in
4 dargestellt, mit
der Tendenz, den jeweiligen Lüfterflügel
42,
wie in
2 strichliert
dargestellt, in eine Stellung mit einem flacheren Anstellwinkel
zu drücken.
Analog zu dieser flacheren Stellung des Lüfterflügels
42 ist auch die
Stellung des Stellzapfens
24 in
2 strichliert eingezeichnet. Die Funktion
der drehzahl- und/oder temperaturabhängigen Veränderung der Lage des Endanschlages
wird hier nicht weiter erläutert
und ist in der
EP 0
945 626 A2 des näheren
beschrieben.
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Das erfindungsgemäße Lüfterrad bietet somit insgesamt
bei vergleichsweise einfachem Aufbau und auch möglichen hohen Förderleistungen
günstige
Anpassungsmöglichkeiten
an die jeweiligen Arbeitsbedingungen.
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Diese Flexibilität im Hinblick auf die Anpassung
an die Arbeitsbedingungen mit entsprechender Reduktion des Leistungsbedarfes
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, beispielsweise 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 anfällt, in
dem die Brennkraftmaschine in einem Bereich maximalen Drehmomentes
betrieben wird. Die Begrenzung der Antriebsleistung 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 Umstellung der Lüfterflügel 42 zwischen ihren
Umstelllagen erfolgen.
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Baulich gesehen erweist es sich insbesondere
in Verbindung mit einem das Lüfterrad
beaufschlagenden Antrieb, der z.B. über eine entsprechende Magnetkupplung
oder eine Schlupfkupplung einen solchen Eingriff gestattet, als
zweckmäßig, die
Nabe 4, wie in 6 gezeigt,
gegen den Kolbenboden 13 einzuziehen, und analog auch den
Kolbenboden 13 zentral entsprechend napfförmig einzuformen,
so dass Bauraum für
derartige Zusatzeinrichtungen im Antriebsstrang des Lüfterrades
geschaffen wird.
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In 6 ist
hierfür
eine Ausgestaltung der Nabe 4 vorgesehen, 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 5 entsprechende Deckelteil 104 zentral
eingezogen ist und eine Vertiefung 105 begrenzt, in die,
wie in der Schemadarstellung gemäß 7 veranschaulicht, der Antrieb
für das
Lüfterrad 43 eintaucht,
bzw.
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in der der ein Teil des Antriebes
für das
Lüfterrad
versenkt liegt.
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Dieser Antrieb ist in 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 Abstützung 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 sind nicht dargestellt. Entsprechend
der Darstellung der Magnetkupplung 107 könnte auch
eine Rutschkupplung ausgestaltet sein.
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Gegenüberliegend zur Kupplung ist
in 7 der zentrale Anschluss
an eine Druckluftversorgung über
eine Leitung 112 veranschaulicht, die über einen Drehanschluss 113,
wie in 6 symbolisch
dargestellt, auf den Arbeitsraum 16 des Kolbens ausmündet, analog
zur Versorgungsöffnung 17 in 4.