DE2716863A1

DE2716863A1 - Mit luftstrom arbeitende kuehlvorrichtung fuer einen bauteil, insbesondere einen kraftfahrzeugkuehler

Info

Publication number: DE2716863A1
Application number: DE19772716863
Authority: DE
Inventors: Rene Elie Neveux
Original assignee: Francaise du Ferodo SA
Current assignee: Valeo SE
Priority date: 1976-04-20
Filing date: 1977-04-16
Publication date: 1977-11-10
Also published as: ES457967A1; IT1077794B; JPS52140040U; FR2348832B1; FR2348832A1

Description

Hohenhöfen S

Telefon: (05382) 2842

Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandershelm

Unsere Akten-Nr. 2472/28

SOCIETE ANONYME PRANCAISE DU PERODO Gesuch vom J 5 April 1977

SOCIETE ANONYME PRANCAISE DTJ PERODO 64, Avenue de la Grande-Armee

75 Paris
Prankreich

Mit Luftstrom arbeitende Kühlvorrichtung für einen Bauteil, insbesondere einen Kraftfahrzeugkühler

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit Luftstrom arbeitende Kühlvorrichtung für einen Bauteil, insbesondere einen Kraftfahrzeugkühler, mit einem von einem Elektromotor angetriebenen Ventilator und einem Versorgungsstromkreis, der zwei parallelgeschaltete Stromkreise aufweist, von denen der erste einen Schalter enthält, der sich schließt, wenn der zu kühlende Bauteil eine erste Temperatur erreicht, um den Elektromotor mit verringerter Spannung zu versorgen, und von denen der zweite Stromkreis einen zweiten Schalter enthält, der sich schließt, wenn der zu kühlende Bauteil eine zweite über der ersten Temperatur liegende Temperatur erreicht, um den Elektromotor mit normaler Spannung zu versorgen.

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Bankkonto: Norddeutsch· Landesbank. FIIIaIa Bad Gandershelm, Kto.-Nr. 22.1iS.no - Postscheckkonto: Hannover 667 IS R ö/S t

Wie im allgemeinen alle mechanischen Bauteile sind die elektrisch angetriebenen Ventilatoren, die zur Beschleunigung der Ventilation des Kühlers des Motors von Kraftfahrzeugen dienen, der Gefahr von Beschädigungen ausgesetzt, insbesondere wenn der Ventilator in bezug auf die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs vor dem Kühler angeordnet ist. Wenn die Rotation eines solchen Ventilators mechanisch blockiert oder durch einen anormalen mechanischen Widerstand behindert wird, hat dies einerseits eine unzureichende Kühlung und andererseits einen Überstrom im Versorgungsstromkreis des Ventilatormotors zur Folge. Dieser Motor ist im allgemeinen nicht geschützt. Man gibt sich im besten Fall damit zufrieden, auf dem Armaturenbrett des Fahrzeugs eine Anzeige- oder Warnlampe anzuordnen, die im Fall einer Erwärmung des Zylinderkopfes oder mangelnden Öldrucks aufleuchtet, jedoch häufig zu spät, um eine Beschädigung zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, durch die ein Schutz des Elektromotors gewährleistet und ein Warn- oder Alarmsignal abgegeben wird, wenn die Rotation des Elektromotors blockiert oder behindert ist. Dies wird nach der Erfindung im wesentlichen dadurch erreicht, daß im Versorgungsstromkreis des Elektromotors eine Bimetalleinrichtung derart angeordnet ist, daß sie den zweiten Stromkreis unterbricht und dabei einen Warnhilfsstromkreis schließt unter der Wirkung des Überstroms, der im Versorgungsstromkreis erzeugt wird, wenn die Rotation des Elektromotors blockiert oder behindert wird.

Wenn die Rotation des Elektromotors blockiert oder behindert wird, ist der den Elektromotor durchströmende Überstrom, Kurzschlußstrom genannt, vier- bis fünfmal größer als die Stromstärke des normalen Versorgungsstroms. Ein Strom solcher Stärke, der den Bimetallstreifen der Bimetalleinrichtung durchströmt, erwärmt diesen sofort auf eine Temperatur, die ausreicht, um seine Verformung zwischen einer Stellung, in

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der er den Versorgungsstromkreie des Motors schließt, und einer Stellung, in der er den Hilfsstromkreis schließt, zu gewährleisten. Es ist daher nicht erforderlich, daß die Vorrichtung einen Bimetallstreifen aufweist, der durch einen gesondert vom BimetaLlstreifen angeordneten Widerstand erwärmt wird. Daher weist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Vorrichtung einen einfachen Bimetallstreifen auf, der vom Versorgungsstrom des Elektromotors durchströmt wird. Jedoch erfaßt die Erfindung auch eine Vorrichtung, die einen Bimetallstreifen aufweist, der durch einen Widerstand erwärmt bzw. geheizt wird.

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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Pig. 1 ein schematisches Schaltbild eines Versorgungsstromkreises mit einer Vorrichtung nach der Erfindung,

Pig. 2 ein Schaltbild ähnlich Pig. 1 mit einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, im wesentlichen in schaubildlicher Darstellung.

Die Schaltung nach Pig. 1 weist einen Elektromotor 1 auf, der einen nicht dargestellten Ventilator antreibt, der seinerseits zur Beschleunigung der Belüftung eines Kühlradiators oder Kühlers des Motors eines Kraftfahrzeugs dient, welche Teile zur Vereinfachung ebenfalls nicht dargestellt sind. Eine Anschlußklemme 2 des Versorgungsstromkreises des Elektromotors 1 ist mit der Masse 3 des Fahrzeugs verbunden, und die andere Anschlußklemme 4 wird mit elektrischem Strom versorgt durch zwei Stromkreise 5 und 6, die in Parallelschaltung zwischen dieser Anschlußklemme 4 und der Ausgangsklemme einer Stromquelle 7 mit konstanter Spannung geschaltet sind, deren anderer Pol der Rückstromklemme bei 8 mit der Masse 3 verbunden ist.

Der Stromkreis 5 weist in Serienschaltung zwischen der Stromquelle 7 und der Anschlußklemme 4 des Elektromotors einen Schalter 9 und eine Vorrichtung nach der Erfindung auf, die schematisch bei 10 dargestellt ist. Diese Vorrichtung 10 weist im wesentlichen einen Bimetallstreifen 11 auf, dessen eine in einen Isolierstoffhalter 12 eingebettetes Ende elektrisch leitend mit dem Schalter 9 verbunden ist, und dessen anderes Ende mit zwei angesetzten Kontakten 13 und 14 versehen ist, die auf der unteren bzw. der oberen Fläche des Bimetallstreifens 11 befestigt sind. Der Bimetallstreifen 11 ist unter der nicht dargestellten Motorhaube des Fahrzeugs angeordnet derart, daß er durch den vom Ventilator erzeugten Luftstrom gekühlt wird.

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Wenn die Temperatur des Bimetallstreifens 11 innerhalb des Bereichs derjenigen Temperaturen liegt, in denen normale Funktion angenommen wird, d.h. in dem Temperaturbereich des Kühlluftstroms des Radiators, befindet sich der Bimetallstreifen 11 in seiner in ausgezogenen Linien dargestellten Lage, in der der Kontakt 13 gegen einen Kontakt 15 anliegt, der auf der oberen Fläche eines Leiterstreifens 16 befestigt ist, der in einem Isolierstoffhalter 17 festgehalten ist und elektrisch leitend mit der Anschlußklemme 4 des Elektromotors 1 verbunden ist. Wenn die Temperatur des Bimetallstreifens 11 über eine vorbestimmte Temperatur ansteigt, z.B. über eine Temperatur in der Größenordnung von 12O⁰C, verformt sich der Bimetallstreifen 11 und nimmt die Lage an, die in Fig. 1 mit unterbrochenen Linien dargestellt ist. In dieser Lage legt sich der Kontakt 14 gegen einen Kontakt 18 an, der auf der unteren Fläche eines Leiterstreifens 19 befestigt ist, der in einem Isolierstoffhalter 20 festgehalten ist und elektrisch leitend mit einer Anschlußklemme einer Anzeige- oder Warnlampe 21 verbunden ist, deren andere Anschlußklemme bei 22 mit der Masse des Fahrzeugs verbunden ist.

Der Stromkreis 6 weist in Serienschaltung zwischen der Stromquelle 7 und der Anschlußklemme 4 des Elektromotors 1 einen Schalter 23 und einen Widerstand 24 auf. j

Die Schalter 9 und 23 sind normalerweise offen und werden j jeweils in an sich bekannter Weise betätigt durch einen ersten und einen zweiten ütermostaten (nicht dargestellt), welche j Thermostaten auf dem nicht dargestellten Radiator oder Kühler ^! angeordnet sind und auf unterschiedliche Temperaturen derart eingestellt sind, daß sich die Schalter 23 und 9 sukzessive schließen, wenn das im Kühler umlaufende Kühlwasser sich bis auf diese Temperaturen erhitzt. Wenn das Kühlwasser die erste dieser beiden Temperaturen erreicht, z.B. 90⁰C, schließt der erste Thermostat den Schalter 23 derart, daß der Strom der Stromquelle 7 durch den Stromkreis 6 in den Elektromotor 1 über den Schalter 23 und den Widerstand 24 fließt und daß der

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Elektromotor 1, wenn der nicht dargestellte Ventilator im Betriebszustand ist, mit einer verringerten Geschwindigkeit umläuft, da die Versorgungsspannung verringert wird durch den Widerstand 24. Wenn die Temperatur des Kühlwassers weiter ansteigt und die Temperatur, z.B. 99°C, erreicht, auf die der zweite Thermostat eingestellt ist, schließt dieser den Schalter 9 derart, daß der Elektromotor 1 durch den Stromkreis 5 versorgt wird mit einer Versorgungsspannung, die praktisch gleich der Spannung der Stromquelle 7 ist, wobei der Strom durch den Schalter 9, den Bimetallstreifen 11, die Kontakte 13 und 15 und den Leiterstreifen 16 fließt.

Wenn der nicht dargestellte Ventilator im Betriebszustand ist, läuft der Elektromotor 1 mit normaler Geschwindigkei um. Wenn jedoch seine Drehbewegung behindert oder gar blockiert wird, z.B. durch ein Blechteil, das in Eingriff mit seinen Schaufeln kommt, wird die gegenelektromotorische Kraft des Motors praktisch zu Null, und der Elektromotor verhält sich wie ein Widerstand derart, daß der in den Stromkreis 5 und den Elektromotor fließende Überstrom, Kurzschlußstrom genannt, sehr groß wird, und zwar größenordnungsmäßig vier- bis fünfmal so groß wie die normale Stromstärke. Der elektrische Widerstand des Bimetallstreifens 11 wird derart gewählt, daß dieser Bimetallstreifen dann, wenn er bei einer Behinderung oder Blokkierung der Drehbewegung des Ventilators nicht durch einen von diesem erzeugten Luftstrom gekühlt wird, sich sofort durch den Jouleeffekt über die vorbestimmte Temperatur erwärmt. Wenn z.B. die Stromquelle 7 eine Akkumulatorenbatterie mit einer normalen Spannung von 12V ist und wenn der Elektromotor 1 eine Leistung von 120W sowie einen inneren Widerstand von 0,2 bis 0,3 Ohm aufweist, sollte der Bimetallstreifen 11 einen Widerstand in der Größenordnung von 0,1 Ohm aufweisen, damit er sich augenblicklich über 120°C erwärmt unter der Wirkung des Kurzschlußstroms, der in der Größenordnung von 10 bis 5OA liegt.

Der Bimetallstreifen 11 verformt sich jetzt aus der in Pig. 1 mit ausgezogenen Linien dargestellten Lage in die mit

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unte ' ^"henen Linien dargestellte Lage, wobei er so die Versorgung des Elektromotors 1 durch den Stromkreis 5 unterbricht und einen Warn- oder Alarmstromkreis herstellt, der die Warnlampe 21 von der Stromquelle 7 her über den Bimetallstreifen 11, die Kontakte 14 und 18 und den Leiterstreifen 19 versorgt. Sie Lampe 21 leuchtet auf und zieht so die Aufmerksamkeit des Fahrzeugführers auf sich, der seinen Motor abschalten und den Ventilator freisetzen kann. Der nun nicht mehr durch einen Strom mit großer Stromstärke durchflossene Bimetallstreifen 11 kann abkühlen und wieder die in ausgezogenen Linien dargestellte Lage einnehmen. Der Stromkreis 5 wird so in den Betriebszustand wieder überführt, wobei der Schalter 9 geschlossen bleibt, wenn die Kühlwassertemperatur nicht abgesunken war. Der Elektromotor 1 läuft dann wieder normal an, wenn der fahrzeugführer den Ventilator freigelegt hat. Ist dies jedoch nicht geschehen, so erwärmt sich der Bimetallstreifen 11 erneut und bringt die Warnlampe 21 erneut zum Aufleuchten und so fort. Mehrfaches aufeinanderfolgendes Aufleuchten dieser Warnlampe macht schließlich den Fahrer aufmerksam, bevor die übliche Warnlampe aufleuchtet, die die Überhitzung des Zylinderkopfes oder den Mangel an Öldruck anzeigt.

Wenn der Bimetallstreifen 11 die Warnlampe 21 zum Aufleuchten bringt, öffnet er den Stromkreis 5 derart, daß der Elektromotor 1, dessen Rotation blockiert oder behindert ist, nur noch durch den Stromkreis 6 versorgt wird. Wenn die Rotation des Motors blockiert oder behindert ist, wird ein gewisser Überstrom in dem Stromkreis 6 erzeugt, jedoch wird dieser Überstrom durch den Widerstand 24 begrenzt derart, daß der Elektromotor 1 keine Gefahr läuft, beschädigt zu werden.

In Fig. 2 sind diejenigen Schaltungs- und Bauelemente, die die gleiche Rolle wie in Fig. 1 spielen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch ergänzt durch den Index a. Fig. zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Versorgung des Elektromotors 1a vollständig unterbrochen wird, wenn der Bimetallstreifen 11a oberhalb der vorgegebenen Temperatur

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bleibt. Zu diesem Zweck ist der Widerstand 24a nicht mit der Anschlußklemme 4a des Elektromotors 1a verbunden, sondern mit dem Eingangsteil des Bimetallstreifens 11a. Auf diese Weise wird der Elektromotor 1a, dessen Rotation blockiert oder behindert ist, überhaupt nicht mit Strom versorgt, wenn der Bimetallstreifen 11a den Stromkreis unterbricht. Der Elektromotor 1a wird so vollständig geschützt und läuft nicht Gefahr, überhitzt zu werden. Diese Ausführungsform der Vorrichtung ist besonders dann geeignet, wenn der Elektromotor 1a ganz in Kunststoff eingegossen ist, der bei starker Erwärmung schmelzen oder auch entflammt würde.

Andererseits ist das freie Ende des Bimetallstreifehs 11a mit zwei Kontakten 13a und 13b versehen, die mit zwei Kontakten 15a und 15b des festen Leiterstreifens 16a zusammenwirken und mit zwei Kontakten 14a und 14b verbunden sind, von denen der Kontakt 14a mit einem Kontakt 18a, der auf einem festen Leiterstreifen 19a befestigt ist, und der Kontakt 14b mit einem Kontakt 18b zusammenwirkt, der auf einem festen Leiterstreifen 19b befestigt ist. Die Isolierstoffhalter des Bimetallstreifens 11a und der feststehenden Leiterstreifen 16a, 19a und 19b sind zur Vereinfachung der Zeichnung nicht dargestellt. Der Leiterstreifen 19a ist mit der Stromquelle 7a und der Leiterstreifen 19b mit der Warnlampe 21a verbunden.

Die dargestellten Ausführungsformen der Erfindung stellen lediglich Ausführungsbeispiele dar und können, insbesondere durch Substitution technischer Äquivalente innerhalb des Rahmens der Erfindung modifiziert werden. Es kann insbesondere die beschriebene und dargestellte Warnlampe durch eine andere Weck- oder Alarmeinrichtung ersetzt werden.

Ferner kommt es nicht entscheidend darauf an, ob der Widerstand in Serie mit dem Bimetallstreifen liegt oder nicht. Der Bimetallstreifen kann derart angeordnet werden, daß er auf die Erwärmung des Widerstands 24 bzw. 24a anspricht oder von ihr abhängig ist, um den Warn- oder Alarmhilfsstromkreis zu schließen, wenn die Drehbewegung des Motors blockiert oder be-

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hindert ist und der Schalter 9 bzw. 9a geöffnet und der Schalter 23 bzw. 23a geschlossen ist.

Patentanwälte Dipl.-Ing. Horst Rose Dipl.-Ing. p_e*er Kosel

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Claims

DIPL-ING. HORST =»ÜSE DlPL-ING. PETER KOSEL

PATENTANWÄLTE

15'Aptil IQ71

3353 Bad Gandertheim, Postfach 129

HohenhotanS OT1COCQ

Teteion :<DS382) 2842 £. I I QPO^

Telegramm-Adresse: Siedpatent Badganderahelm

UnsereAkten-Nr. 2472/28

SOGIETE ANONYME PRANGAISE DU PERODO
Gesuch vom -| 5 April 1977

Ansprüche

¹ 1. !Mit Luftstrom arbeitende Kühlvorrichtung für einen Bauteil, insbesondere einen Kraftfahrzeugkühler, mit einem von einem Elektromotor angetriebenen Ventilator und einem Versorgungsstromkreis, der zwei parallelgeschaltete Stromkreise aufweist, von denen der erste einen Schalter enthält, der sich schließt, wenn der zu kühlende Bauteil eine erste Temperatur erreicht, um den Elektromotor mit verringerter Spannung zu versorgen,und von denen der zweite Stromkreis einen zweiten Schalter enthält, der sich schließt, wenn der zu kühlende Bauteil eine zweite über der ersten Temperatur liegende Temperatur erreicht, um den Elektromotor mit normaler Spannung zu versorgen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bimetalleinrichtung im Versorgungsstromkreis derart angeordnet ist, daß sie mit Hilfe des Bimetallstreifens den zweiten Stromkreis unterbricht und dabei einen Warnhilf sstromkreis schließt unter der Wirkung des Überströme, der im Versorgungsstromkreis erzeugt wird, wenn die Rotation des Elektromotors blockiert oder behindert wird.

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Bankkonto: Norddeutsche Landesbank, Filiale Bad Qanderthelm. Kto.-Nr. 22.118.070 · Postscheckkonto: Hannover66715 Rö/St
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überstromstärke die Stromstärke des Kurzschlußstroms ist, der den zweiten Stromkreis des Versorgungsstromkreises durchströmt, wenn die Motordrehung blockiert oder behindert ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überstromstärke die Stromstärke des Kurzschlußstroms ist, der den ersten Stromkreis des Versorgungsstromkreises durchströmt, wenn die Motordrehung blockiert oder behindert ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bimetalleinrichtung einen Bimetallstreifen aufweist, der ir Serienschaltung im zweiten Stromkreis derart angeordnet ist, daß er vom Strom des zweiten Stromkreises durchströmt wird, und der sich unter der Wirkung des Kurzschlußstroms ausreichend erwärmt, um diesen Strom zu unterbrechen und den Hilfsstromkreis zu schließen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bimetalleinrichtung einen Bimetallstreifen aufweist, der im Versorgungsstromkreis derart angeordnet ist, daß er von der Summe der durch den ersten bzw. den zweiten Stromkreis fließenden Ströme durchströmt wird, und der sich unter der Wirkung des Kurzschlußstroms ausreichend erwärmt, um den Versorgungsstromkreis zu unterbrechen und den Hilfskreis zu schließen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bimetalleinrichtung einen Bimetallstreifen aufweist, der im Versorgungsstromkreis derart angeordnet ist, daß er sich unter der Wirkung des Kurzschlußstroms ausreichend erwärmt, wenn der Schalter des ersten Stromkreises geschlossen und der Schalter des zweiten Stromkreises offen ist, um den Veraorgungsstromkreis zu unterbrechen und den Warnhilfsstromkreis zu schließen.

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7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen mit zwei Kontakten versehen ist, die in Kontakt mit zwei zugehörigen Kontakten des Hilfsstromkreises kommen, um diesen zu schließen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bimetalleinrichtung in dem vom Ventilator erzeugten Luftstrom angeordnet ist.

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