DE2657320A1

DE2657320A1 - Kuehlvorrichtung fuer verbrennungsmotoren, insbesondere fuer kraftfahrzeuge, mit einem auskuppelbaren ventilator, und mit einer derartigen kuehlvorrichtung ausgeruestetes fahrzeug

Info

Publication number: DE2657320A1
Application number: DE19762657320
Authority: DE
Original assignee: Automobiles Citroen SA
Current assignee: Automobiles Citroen SA
Priority date: 1975-12-19
Filing date: 1976-12-17
Publication date: 1977-06-30
Also published as: DE2657320C2; GB1565815A; FR2335697B1; ES453410A1; FR2335697A1

Description

SOCIETE ANONYME AUTOMOBILES CITROEN

"gemäß den Artikeln 118 bis 150 des französischen

Gesetzes über die Handelsgesellschaften (societes

commerciales)"

117 a 167, Quai Andre Citroen
75747 Paris Cedex 15

Kühlvorrichtung für Verbrennungsmotoren, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem auskuppelbaren Ventilator, und mit einer derartigen Kühlvorrichtung ausgerüstetes Fahrzeug.

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für Verbrennungsmotoren mit einem auskuppelbaren Ventilator und für die Temperatur an einem kennzeichnenden Punkt des Motors empfindlichen Mitteln zur Steuerung des Ventilators, welche die Auskupplung des Ventilators bewirken, wenn die Temperatur an dieser Stelle kleiner als ein bestimmter Grenzwert ist, und den Antrieb des Ventilators, wenn die Temperatur einen anderen Grenzwert übersteigt, welcher im allgemeinen über dem vorhergehenden Grenzwert liegt, wobei der Ventilator so angeordnet ist, daß er axial zwischen der eingekuppelten Stellung und seiner ausgekuppelten Stellung verschieblich ist, wobei der Ventilator außerdem an einer Antriebswelle frei drehbar ist.

Die Erfindung betrifft im besonderen, wenn auch nicht ausschließlich, eine derartige Kühlvorrichtung für Kraftfahrzeugmotoren, im besonderen für luftgekühlte Kraftfahrzeuge.

Die Erfindung bezweckt insbesondere, eine derartige Kühlvorrichtung so auszubilden, daß sie besser als bisher den verschiedenen Erfordernissen der Praxis entspricht und insbesondere leichter herzustellen ist und gute thermische Betriebsbedingungen des Motors gewährleistet.

Eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung für Verbrennungs-

709826/0334

- & - 0668 76 B

motoren mit einem auskuppelbaren Ventilator der oben definierten Art ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator mit einer axial in Bezug auf die Antriebswelle festliegenden Habe durch elastische Mittel verbunden ist, welche eine Axialverschiebung des Ventilators gegenüber der Nabe zulassen und den Ventilator in die ausgekuppelte Stellung zurückziehen.

Die elastischen Mittel werden zweckmäßig durch einen biegsamen Kranz gebildet, dessen innerer kreisförmiger Rand insbesondere an der Fabe befestigt ist, während sein äußerer kreisförmiger Rand an einem fest mit dem Ventilator verbundenen Teil befestigt ist, wobei die Ausbildung so getroffen ist, daß dieser biegsame Kranz den Ventilator trägt, aber, wenn sich der Ventilator in der eingekuppelten Stellung befindet, das Antriebsmoment des Ventilators nicht überträgt.

Die Vorrichtung enthält vorzugsweise wenigstens ein fest mit einem festen Teil des Motors verbundenes Reibungselement, an welchem ein fest mit dem Ventilator verbundener Teil reibt, wenn dieser durch die elastischen Mittel in die Auskupplungsstellung zurückgeführt ist, so daß das Reibungselement den Ventilator in der Auskupplungsstellung stillsetzt.

Die Erfindung betrifft ferner eine Kühlvorrichtung für Verbrennungsmotoren mit einem auskuppelbaren Ventilator und einer elektromagnetischen Kupplung, welche den Antrieb des Ventilators durch Unterspannungsetzung einer elektromagnetischen Spule, wenn die Temperatur an einer kennzeichnenden Stelle des Motors einen bestimmten Grenzwert übersteigt, und die Auskupplung des Ventilators durch Unterbrechung des Speisestroms der elektromagnetischen Spule und durch die Wirkung.von elastischen Rückholmitteln bewirkt, wenn die Temperatur an der kennzeichnenden Stelle des Motors kleiner als ein bestimmter Grenzwert ist, wobei diese Vorrichtung durch Bremsmittel gekennzeichnet ist, welche den Ventilator stillsetzen, wenn er sich in der Auskupplungsstellung befindet.

Die Spule der elektromagnetischen Kupplung ist ortsfest. Die Kupplung enthält einen Antriebsteil, welcher von dem Motor in Umdrehung versetzt wird und in axialer Richtung festliegt, und einen Abtriebsteil, welcher durch einen Anker gebildet wird, welcher in axialer Richtung beweglich und fest mit dem Ventilator verbunden ist. Der Abtriebsteil wird durch eine ringförmige Zone

7.0 9826/0334

- d - 0668 76 B

eines an dem Ventilator befestigten Flansche gebildet, wobei sich dieser Abtriebsteil in der eingekuppelten Stellung des Ventilators. gegen den Antriebsteil legt. Der Drehantrieb des Abtriebsteils wird durch die Reibung desselben an dem Antriebsteil hergestellt.

Venn der Ventilator am Wellenende der Kurbelwelle angebracht ist, ist die feste Spule der elektromagnetischen Kupplung zweckmäßig in einer ringförmigen Ausnehmung angeordnet, welche insbesondere in einer auf der Verlängerung der Welle der Kurbelwelle befestigten Riemenscheibe vorgesehen und auf der Seite des Ventilators durch eine Querwand abgeschlossen ist, welche wenigstens einen magnetisch isolierenden Ring aufweist.

Das Reibungselement oder die Bremsmittel umfassen vorzugsweise einen in axialer Richtung regelbaren Halter, wobei das Reibungselement oder die Bremsmittel mit dem Ventilator zusammenwirken, insbesondere mit einem kreisförmigen Kranz, welcher radial nach außen gegenüber dem Körper des Ventilators vorspringt und fest mit diesem Körper verbunden ist.

Die Erfindung betrifft auch einen Verbrennungsmotor für Kraftfahrzeuge, welcher mit einer Kühlvorrichtung der oben definierten Art ausgerüstet ist.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert, deren einzige Abbildung eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung mit auskuppelbarem Ventilator für Verbrennungsmotoren in einem Axialschnitt unter Wegbrechung von Teilen zeigt.

Die dargestellte Kühlvorrichtung 1 für Verbrennungsmotoren 2 für Kraftfahrzeuge umfasst einen auskuppelbaren Ventilator 3 und für die Temperatur einer kennzeichnenden Stelle des Motors empfindliche Mittel G zur Steuerung des Ventilators.

Diese Mittel C werden insbesondere durch einen Thermokontakt gebildet, welcher entweder in dem Wasserströmungskreis oder in dem Ölströmungskreis angeordnet ist, je nachdem, ob der Motor durch Wasser oder durch Luft gekühlt ist. In dem Fall eines luftgekühlten Motors können die Steuermittel C gemäß einer Ausführungsabwandlung in der durch den Motor erwärmten Luft oder in einer Metallwand des Motors angeordnet werden.

Der Thermokontakt C bewirkt die Auskupplung des Ventilators 3, wenn die Temperatur an der kennzeichnenden Stelle kleiner

709826/0334

- I - 0668 76 B

als ein bestimmter Grenzwert ist, und den Drehantrieb des Ventilators, wenn diese Temperatur einen anderen bestimmten G-renzwert übersteigt, welcher im allgemeinen höher als der vorhergehende G-renzwert liegt.

Der Ventilator 3 ist an einer Verlängerung der Welle 4 der Kurbelwelle angebracht. Diese Verlängerung wird durch eine Muffe 5 mit Außengewinde gebildet, welches in eine an dem Ende der Welle vorgesehene Bohrung mit Innengewinde eingesehraubt und blockiert ist.

Eine andere.Muffe 6 mit Innengewinde ist auf die Muffe 5 aufgeschraubt. Diese Muffe 6 besitzt einen Endabschnitt mit größerem Durchmesser, welcher einen das Ende der Welle 4 überdeckenden Kranz 7 bildet. Dieser Kranz 7 stößt axial gegen sich an einer Schulter der Welle 4 abstützende Zwischenstücke 8. Die Muffe 6 wird durch eine auf das Ende der Muffe 5 aufgeschraubte Mutter 9 blockiert.

Die Flügel 3a des Ventilators sind fest mit einem mittleren Teil oder Körper 10 in Form einer zu der Welle 4 gleichachsigen Kugelzone verbunden. Ein insbesondere metallischer Flansch 11 ist an der Rückseite des Körpers 10 insbesondere durch Schrauben 12 befestigt. Ein"radial nach außen über den Umriß der Rückseite des Körpers 10 hinaus vorspringender kreisförmiger Kranz 13 ist ebenfalls mittels der Schrauben 12 an dem Körper 10 befestigt. Dieser Kranz 13 stützt sich an der Rückseite des Flansche 11 ab. Dieser Flansch ist mit einer Nabe 14 mittels eines biegsamen Kranzes 15 verbunden. Der Kranz 15 ist in der Nähe seines äußeren Umfangsrandes an dem Flansch 11 befestigt, insbesondere mit Hilfe von Nieten 16. Dieser gleiche biegsame Kranz ist in der Nähe seines inneren kreisförmigen Randes an der-Nabe 14 befestigt, insbesondere mit Hilfe von Nieten 17.

Infolge seiner Biegsamkeit kann sich der Kranz so verformen, daß er eine relative Axialverschiebung des Flansche 11 und des Ventilators 3 gegenüber der Nabe 14 zuläßt.

Die Nabe 14 ist an der Muffe 6 so angebracht, daß sie in axialer Richtung dieser gegenüber blockiert werden kann, aber auf ihr frei drehbar ist.

Hierfür ist ein Nadellager oder Kugellager 18 zwischen der Nabe 14 und der Muffe 6 angeordnet.

Die Kupplung des Ventilators 3 ist eine elektromagneti-

7098 2 6/0334

- W - 0668 76 B

sehe Kupplung und weist eine feste, zu der ¥elle 4 gleichachsige Spule 19 auf. Diese Spule 19 ist an einer fest mit einem festen Teil des Fahrzeugs verbundenen festen Scheibe 20 angebracht.

Die Spule 19 umgibt den Kranz 7 in einer ringförmigen Ausnehmung 21, welche auf der Seite der Scheibe 20 offen und auf der Seite des Flanschs 11 des Ventilators durch eine Stirnwand 22 in. Form eines kreisförmiges Kranzes abgeschlossen ist. Die Wand 22 stellt eine starre Verbindung zwischen dem Kranz 7 und einer Eiemenscheibe 23 mit einer Bohrung her, deren Innenwand die Ausnehmung 21 begrenzt. Die Siemenscheibe 23 dreht sich mit der Welle 4 der Kurbelwelle und dient zum Antrieb von Zubehörteilen über einen Treibriemen ;t.

Die Stirnwand 22 in Form eines kreisförmigen

Kranzes bildet den Antriebsteil der Kupplung. Sie ist einer den Abtriebsteil der Kupplung bildenden Zone 24 des Flanschs 11 gegenüber angeordnet.

Die Stirnwand 22 besteht aus magnetisch leitenden bzw. isolierenden Hingen 22a bzw. 22b, so daß das Magnetfeld, welches von der Spule 19 erzeugt wird, wenn diese stromdurchflossen ist, gezwungen ist, sich über den Luftspalt e_ zwischen dem Antriebsteil 22 und dem Abtriebsteil 24 zu sehließen. Schematisch ist strichpunktiert der Weg einer Kraftlinie des durch die Spule 19 erzeugten Magnetfeldes dargestellt.

Es sind Bremsmittel F vorgesehen, um den Ventilator 3 stillzusetzen, wenn er sich in der Auskupplungsstellung befindet.

Diese Bremsmittel umfassen ein oder mehrere fiel— bungselemente 24 mit einem Seibungsbelag 25, welcher auf einen fest mit einem festen Teil des Fahrzeugs verbundenen Halter 26 aufgeklebt ist. Der Halter 26 ist zweckmäßig an einer Schraube 27 blockiert, welche in eine Gewindebohrung 28 in einem fest mit einem festen Teil des Motors oder des Fahrzeugs verbundenen Fuß 29 eingeschraubt ist. Die Schraube 27 ist an dem Fuß 29 durch eine Gegenmutter 27a blockiert. Der Halter 26 weist ein Durchtrittsloch für die Schraube 27 auf und ist zwischen dem Kopf dieser Schraube und einer Mutter 30 blockiert. Die Gewindebohrung 28 sowie die Sehraube 27 sind lang genug, um den Halter 26 gut zu halten, aber eine Regelung seiner Stellung in der Sichtung der Achse der Welle 4 zu er-

709826/0334

- β - 0668 76 B

möglichen. * " .

Der Belag 25 befindet sich in Bezug auf den Kranz 13 auf der dem Antriebsteil 22 der Kupplung abgewandten Seite und ist so angeordnet, daß der Kranz 13 sich gegen den Belag 25 legt, wenn sich der Ventilator in der Auskupplungsstellung befindet, wie auf der Zeichnung dargestellt.

Man kann natürlich beliebig viele Reibungselemente 26 und für jedes Reibungselement ebenfalls beliebig viele Füße 29 vorsehen.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung ist folgende. ¥enn die Temperatur an der kennzeichnenden Stelle des Motors einen bestimmten. Grenzwert übersteigt, bewirkt der Thermokontakt C die Erregung der Spule 19, so daß das von dieser Spule erzeugte Magnetfeld die Anlage des Flansche 11 und des Abtriebsteils 24 an dem Antriebsteil 22 bewirkt. Der Ventilator 3 und der Flansch 11 weichen daher etwas axial zurück, was durch die Verformung des biegsamen Kranzes 15 ermöglicht wird, während die Nabe in axialer Richtung unbeweglich bleibt. Die Reibung zwischen dem Antriebsteil 22 und dem Abtriebsteil 24 bewirkt den Drehantrieb des Ventilators 3.

Es ist zu bemerken, daß der biegsame Kranz 15 nur den Ventilator 3 trägt, aber nicht das Antriebsmoment des Ventilators überträgt.

Wenn die Temperatur an der kennzeichnenden Stelle des Motors unter einen anderen bestimmten Grenzwert heruntergeht, unterbricht der Thermokontakt C die Speisung der Spule 19.

Der biegsame Kranz 15, welcher als Rückholfeder dient, entfernt den Flansch 11 und den Abtriebsteil 24 von dem Antriebsteil 22, um sie ebenso wie den Ventilator 3 in die auf der Zeichnung dargestellte Stellung zu bringen. Am Ende dieser Bewegung reibt der Kranz 13 an dem Belag 25, so daß der Ventilator 3 in der Auskupplungsstellung stillgesetzt wird, und zwar trotz eines restlichen Antriebsmoments und trotz der bei der Fahrt des Fahrzeugs durch die Flügel des Ventilators 3 strömenden Luftströmung.

Die durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erzielten Vorteile sind beträchtlich.

Infolge der vollständigen Stillsetzung des Ventilators wird die Belüftung des Motors verringert, da sich der Ventilator

709826/0334

- 7 - 0668 76 B

nicht dreht. Außerdem wird die natürliche Belüftung des Motors ebenfalls verringert, da der in der Auskupplungsstellung blockierte Ventilator die durch die Fahrt des Fahrzeugs erzeugte Luftströmung bremst, so daß die natürliche Belüftung des Motors geringer als die ist, welche bei Fehlen eines Ventilators auftreten würde.

Man erhält so eine schnellere Erwärmung des Motors, wenn der Motor ausgekuppelt ist.

Eine derartige schnelle Erwärmung ist besonders interessant für den auf das Anlassen des Motors folgenden Zeitraum, da die günstigste Betriebstemperatur des Motors schneller erreicht wird, sowie bei einer Fahrt des Fahrzeugs mit großer Geschwindigkeit und geringer Belastung oder bei Abwärtsfahrt, da unter diesen Bedingungen die natürliche Belüftung die Temperatur des Motors unter die günstigste Betriebstemperatur zu senken sucht.

Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung gewährleistet ausserdem in allen Fahrt bedingungen eine genauere und schnellere thermische Regelung. Sie ist einfach herzustellen.

709826/0334

Claims

- SC - 0668 76 B

ΡΑΤΈΙΤAISPRÜCHE

Kühlvorrichtung für Verbrennungsmotoren mit einem auskuppelbaren Ventilator und für die Temperatur an einer kennzeichnenden Stelle des Motors empf indlichenMitteü zur Steuerung des Ventilators, welche die Auskupplung des Ventilators, wenn die Temperatur an dieser Stelle kleiner als ein bestimmter Grenzwert ist, und den Antrieb des Ventilators, wenn die Temperatur einen anderen bestimmten Grenzwert übersteigt, welcher im allgemeinen höher als der vorhergehende Grenzwert liegt, bewirken, wobei der Ventilator so eingebaut ist, daß er axial zwischen seiner Üinkupplungsstellung und seiner Auskupplungsstellung verschieblich ist, wobei der Ventilator außerdem auf einer Antriebswelle frei drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator (3) mit einer axial gegenüber der Antriebswelle (4) festen Fabel (14) durch elastische Mittel (15) verbunden ist, welche eine Axialverschiebung des Ventilators (3) gegenüber der Nabe (14) zulassen und den Ventilator in die Auskupplungssteilung zurückziehen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Mittel durch einen biegsamen Kranz (15) gebildet werden, dessen innerer kreisförmiger Rand insbesondere an der Nabe (14) befestigt ist, während sein äußerer kreisförmiger Rand an einem fest mit dem Ventilator verbundenen Teil (11) befestigt ist, wobei die Ausbildung so getroffen ist, daß der biegsame Kranz (15) den Ventilator trägt, aber, wenn sich der Ventilator (3) in der eingekuppelten Stellung befindet, nicht das Antriebsmoment des Ventilators überträgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch wenigstens ein fest mit einem festen Teil des Motors verbundenes Reibungselement (24), an welchem ein fest mit dem Ventilator (3) verbundener Teil (13) reibt, wenn der Ventilator durch die elastischen Mittel (15) in die Auskupplungsstellung zurückgeführt wird, so daß das Reibungselement (24) den Ventilator in der Auskupplungsstellung stillsetzt.
4. Kühlvorrichtung für Verbrennungsmotoren mit einem auskuppelbaren Ventilator und einer elektromagnetischen Kupplung, welche den Antrieb des Ventilators durch Unterspannungsetzung einer elektromagnetischen Spule, wenn die Temperatur an einer kennzeichnenden Stelle des Motors einen bestimmten Grenzwert

7 09826/033A

ORIGINAL INSPECTED

- 9" - 0668 76 B

ft'

übersteigt, und die Auskupplung des "Ventilators durch Unterbrechung des Speisestroms der elektromagnetischen Spule und durch die Wirkung von elastischen Rückholmitteln, wenn die Temperatur an der kennzeichnenden Stelle des Motors kleiner als ein bestimmter Grenzwert ist, bewirkt, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3» gekennzeichnet durch Bremsmittel (P), welche den Ventilator (3) stillsetzen, wenn er sich in der Auskupplungsstellung befindet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (19) der"elektromagnetischen Kupplung festliegt, wobei die Kupplung einen von dem Motor in Umdrehung versetzten und in axialer Richtung festliegenden Antriebsteil (22) und einen Abtriebsteil (24) enthält, welcher durch einen in axialer Richtung beweglichen und fest mit dem Ventilator verbundenen Anker gebildet wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5_t dadurch gekennzeichnet, daß der Abtriebsteil (24) durch eine ringförmige Zone eines an dem Ventilator befestigten Flanschs (11) gebildet wird, wobei sicher dieser Abtriebsteil (24) in der üinkupplungsstellung des Ventilators gegen den Antriebsteil (22) legt, wobei der Drehantrieb des Abtriebsteils (24) durch die Reibung des Abtriebsteils an dem Antriebsteil hergestellt wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, bei welcher der Ventilator an dem Wellenende der Kurbelwelle angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Spule (6) der elektromagnetischen Kupplung in einer ringförmigen Ausnehmung (21) angeordnet ist, welche insbesondere in einer auf der Verlängerung der Welle der Kurbelwelle befestigten Riemenscheibe (23) vorgesehen und auf der Seite des Ventilators durch eine wenigstens einen magnetisch isolierenden Ring (22b) enthaltende Querwand abgeschlossen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder nach Anspruch und einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibungselement (24) oder die Bremsmittel (ϊ¹) einen in axialer Richtung regelbaren Halter (26) umfassen, wobei das Reibungselement oder die Bremsmittel mit dem Ventilator zusammenwirken können, insbesondere mit einem kreisförmigen Kranz (13), welcher radial nach außen gegenüber dem Körper (10) des Ventilators vorspringt und fest mit diesem Körper verbunden ist.

709826/0334

0668 76 B
9. Verbrennungsmotor, dadurch, gekennzeichnet, daß er mit einer Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 versehen ist.
10. Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor, insbesondere mit Luftkühlung, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einer
Kühlvorrichtung nach, einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgerüstet ist.

709826/0334