DE3044307A1 - IC engine radiator cooling fan - has blades made of temp. sensitive material to increase flow by varying blade angle as temp. rises - Google Patents
IC engine radiator cooling fan - has blades made of temp. sensitive material to increase flow by varying blade angle as temp. risesInfo
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Abstract
Description
M.A.N. MASCHINENFABRIK AUGSBURG-NÜRNBERG AktiengesellschaftM.A.N. MASCHINENFABRIK AUGSBURG-NÜRNBERG Aktiengesellschaft
Vorrichtung zum selbsttätigen temperaturabhängigen Regeln der von einem Lüfter geförderten KühlluftmengeDevice for automatic temperature-dependent regulation of the amount of cooling air conveyed by a fan
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum selbsttätigen temperaturabhangigen Regeln der von einem Lüfter geförderten Kühlluftmenge. Im besonderen ist die Vorrichtung nach der Erfindung in Verbindung mit der Regelung des Kühlluftdurchsatzes an mit einem Lüfter versehenen Kühler eines Kraftfahrzeuges oder dgl. bestimmt.The invention relates to a device for the automatic temperature-dependent control of amount of cooling air conveyed by a fan. In particular is the device according to the invention in connection with the regulation of the cooling air flow rate with a Fan-provided radiator of a motor vehicle or the like. Determined.
Bei wassergekühlten Fahrzeugmotoren, und zwar sowohl bei Diesel- als auch bei Ottomotoren muß die gesamte thermische Verlustleistung (mit Ausnahme der Abgaswärme) im wesentlichen vom Kühler abgeführt werden. Dabei ist es üblich, auf der Luftseite des motorexternen, normalerweise dem Fahrtwind ausgesetzten Kühlers einen Lüfter vorzusehen, welcher für die nötige zusätzliche Zwangskonvektion sorgt. Dabei muß die Konvektion so bemessen sein, daß sie die in jederIn the case of water-cooled vehicle engines, both diesel and Otto engines, the entire thermal power dissipation (with the exception of the exhaust gas heat) is essentially dissipated by the cooler. It is customary to use the air side of the engine-external, normally exposed to the airstream A fan must be provided for the cooler, which provides the necessary additional forced convection. The Convection must be such that it is the in each
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f.f.
diethe
] Phase motorischer Belastung/dem Kühlkreislauf eingeprägte
Verlustleistung sicher abführen kann. Daraus
folgt, daß ein mit der Kurbelwelle des Motors drehzahlstarr rotierender Lüfter in solchen Betriebsfällen.] Phase motor load / the cooling circuit can safely dissipate power loss. From it
it follows that a fan rotating at a fixed speed with the crankshaft of the engine in such operating cases.
die von hoher Fahraeschwindiakeit. niedriger Aussen-those of high speed. lower outside
tomperatur und niedriger Motorenbelastung gekennzeichnet
sind, höhere Kühlluftdruchsätze erzeugt als es dem
Verlustwärmeanfall entsprechend eigentlich notwendig
wäre.temperature and low engine load
generate higher cooling air flow rates than that
Heat loss is actually necessary accordingly
were.
Die in einem solchen Fall dem Lüfter zugeführte mechanische Uberschußleistung ist unerwünscht, da sie den
Kraftstoffverbrauch des Motors unnütz erhöht und ggf. jThe mechanical excess power supplied to the fan in such a case is undesirable because it causes the
Fuel consumption of the engine increased unnecessarily and possibly j
den Motor zu stark kühlt, wodurch der Wirkungsgrad der 'cools the motor too much, which reduces the efficiency of the '
Verbrennung reduziert wird. jCombustion is reduced. j
Um einen derartigen Zustand nicht auftreten zu lassen, 1To prevent such a condition from occurring, 1
ist bereits vorgeschlagen worden, die den Lüfter durch- [it has already been suggested that the fan
setzende Kühlluftmenge durch Verwendung eines regel- jsetting the amount of cooling air by using a regulating j
baren Lüfters der Wärmebelastung des Kühlkreislaufes j automatisch anzupassen.able fan to automatically adapt to the heat load on the cooling circuit j.
Dabei kann der Luftdurchsatz beispielsweise dadurch ge- j regelt werden, daß der Lüfter temperaturabhängig ein- und !The air throughput can thereby, for example, be reduced regulates that the fan switches on and off depending on the temperature!
aus-oder auch umgeschaltet wird. Dies bedeutet,
daß Kupplungen vorgesehen werden müssen, die jeoff or toggled. This means,
that clutches must be provided that ever
nach Bauweise, das Drehmoment form-oder kraftschlüs- Iaccording to the design, the torque positive or non-positive I
sig von der Antriebswelle auf den Lüfter übertragen.
Die Funktion der Kupplungen besteht dabei darin,sig from the drive shaft to the fan.
The function of the couplings is to
daß bei Erreichen einer zu hohen Kühlwassertemperatur über ein geeignetes temperaturgesteuertesthat when too high a cooling water temperature is reached via a suitable temperature-controlled
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] Stellglied der Kupplungseingriff in einem die Drehzahl erhöhendem Sinne des Lüfters eingeleitet wird. Dabei kann zu Realisierung einer formschlüssig arbeitenden Regelkupplung eine nach dem Zwei-Punkt-Reglerprinzip wirkende elektromagnetische Kupplung vorgesehen werden.] Actuator of the clutch engagement in one the speed increasing sense of the fan is initiated. This can lead to the realization of a form-fitting working Control coupling an electromagnetic coupling acting according to the two-point control principle can be provided.
Bei geringfügiger über- bzw. Unterschreitung der Kühlwasser-Solltemperatur wird dabei die elektromagnetische Kupplung erregt bzw. entregt und dementsprechend der Lüfter ein- oder ausgeschaltet. Nachteilig an einer derartigen Anordnung ist der unvermeidliche Verschleiß an den Magnetpolen, die stirnseitig zugleich die das Drehmoment übertragenden Flächen aufweisen. Die vom Verschleiß ausgelöste Verlustleistung entsteht währendIf the cooling water target temperature is slightly exceeded or not reached the electromagnetic clutch is energized or de-energized and accordingly the Fan on or off. A disadvantage of such an arrangement is the inevitable wear at the magnetic poles, which at the same time have the surfaces that transmit the torque. The ones from Power loss caused by wear occurs during
"15 des Lüfter ankuppelns, und zwar aufgrund des unvermeidlichen Drehzahlschlupfes zwischen Lüfter- und Antriebswelle während der Beschleunigungsphase."15 of the fan, because of the inevitable Speed slip between fan and drive shaft during the acceleration phase.
Weiter stören bei einer derartigen Anordnung die ruckartigen Beschleunigungsstösse, die die Lüfterschaufeln in Nabennähe festigkeitsmäßig stark beanspruchen, was ggf. zu lebensdauermindernden Auswirkungen führt.In such an arrangement, the jerky acceleration surges that the fan blades also disturb Strongly stress in terms of strength in the vicinity of the hub, which may lead to life-reducing effects.
Verwendet man an dieser Stelle kraftschlüssig arbeitende, hydraulische Kupplungen, dann entsteht zwar kein mechanischer Verschleiß und dies Verlustleistung fällt direkt in Form von Wärme an. Die Verwendung von hydraulischen Kupplungen ermöglicht auch den Kopplungsgrad extern zu steuern und damit mittels einer temperatürabhängigen Steuerung dieIf you use force-fit working, hydraulic clutches, then there is no mechanical wear and this is power loss occurs directly in the form of heat. The use of hydraulic clutches allows also to control the degree of coupling externally and thus by means of a temperature-dependent control the
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Lüfterdrehzahl und damit die den Kühler durchsetzende Kühlluftmenge dem augenblicklichen Verlustwärmeanfall im Wasserkreislauf des Motors anzupassen.Fan speed and thus the one that penetrates the cooler Amount of cooling air the current loss of heat adapt in the water circuit of the engine.
Nachteilig ist bei einer derartigen Regelung mittels einer hydraulischen Kupplung die stets anfallende Schlupfleistung. Diese wird als Verlustwärme im Hydrauliköl frei, muß also letztlich vom Motor als verlorene Leistung aufgebracht werden.A disadvantage of such a control by means of a hydraulic clutch is that which always occurs Slip performance. This is released as heat loss in the hydraulic oil, so it must ultimately be used by the engine as lost power will be applied.
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Um das Auftreten von Verlustleistung völlig zu unterbinden, ohne dabei ein kontinuierliches Regelverhalten zu beeinträchtigen, wurde vorgeschlagen, die Lüfter-Schaufeln - nach Art eines Verstellpropeller über ein Ritzel-Zahnstangen-System temperaturabhängig so zu verstellen, daß der der jeweiligen Temperatur entsprechende Luftdurchsatz erreicht ist. Als Stellglied für das Ritzel-Zahnstangen-System und damit den Aas-be.llv*inkÄl der Lüfterschaufeln wird dabei ein sicli -temperaturabhängig axial ausdehnendes, schraubenfederähnliches Konstruktionsteil in der Nabe des Lüfters angeordnet, wobei es unmittelbar dem Abluftstrom des Kühlers ausgesetzt und damit zur temperaturabhängigen Regelung geeignet ist. Dieses Stellglied wirkt dann unmittelbar auf die den Lüfterblattanstellwinkel bestimmender* Zahnstangen.In order to completely prevent the occurrence of power loss without a continuous control behavior To interfere, it was proposed to use the fan blades - in the manner of a controllable pitch propeller to adjust a rack and pinion system depending on the temperature so that that of the respective Temperature corresponding air throughput is reached. As an actuator for the rack and pinion system and thus the Aas-be.llv * inkÄl of the fan blades a helical spring-like structural part in the hub that expands axially depending on the temperature of the fan arranged, whereby it is directly exposed to the exhaust air flow of the cooler and thus to temperature-dependent control is suitable. This actuator then acts directly on the fan blade angle determining * racks.
Hierbei wurde als temperaturabhängig wirkendes Stellglied eine Metallegierung vorgeschlagen, wie sie unter dem Begriff "Memory-Metall" bekannt ist. DiesesHere, a metal alloy was proposed as a temperature-dependent actuator, such as her known as "memory metal". This
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Memory-Metall ist eine Legierung aus Kupfer, Zink· und Aluminium und unterliegt ab einer bestimmten Temperatur einer intensiven Verformung, und zwar innerhalb eines sehr kleinen Temperaturbereiches, die zum Einstellen der Lüfterblattanstellwinkel ausgenutzt wird.Memory metal is an alloy of copper, zinc · and Aluminum and is subject to intense deformation from a certain temperature, within one very small temperature range that is used to adjust the fan blade angle.
Ein Kennzeichen dieses temperaturselektiv beeinflußbaren Stellgliedes aus Memory-Metall ist die Entwicklung ungewöhnlich großer Kräfte, die etwa 200mal grosser sind als die Kräfte, die ein - an dieser Stelle an sich einsetzbares Bimetall-Element etwa gleicher Abmessung zu entwickeln vermag. Dies hängt damit zusammen, daß die vorgenannte Legierung mit sog. Formengedächtnis bis zu 10mal elastischer ist als übliche Legierungen. Ein Kühlsystem mit einem Lüfter vorstehend beschriebener Ausführung erfüllt zwar weitestgehend alle regelungstechnischen Anforderungen. Hinsichtlich der mechanischen Robustheit ist aber ein derartiger Lüfter für viele Einsätze ungeeignet.A characteristic of this temperature-selectively controllable actuator made of memory metal is the development unusually large forces that are about 200 times greater than the forces that act on it Place in itself usable bimetal element able to develop approximately the same dimensions. This depends together with the fact that the aforementioned alloy with so-called shape memory is up to 10 times more elastic than common alloys. A cooling system with a fan of the embodiment described above is true as far as possible all control-related requirements. In terms of mechanical robustness, however such a fan is unsuitable for many uses.
Auch der mechanische Aufwand zum Verstellen und damit im Endeffekt Störanfälligkeit und Herstellungskosten machen einen breiten Einsatz dieses Lüfters und damit dieses Regelprinzipes unmöglich. Der Zahnstangen-Ritzel-Antrieb selbst, aber auch die LüfterblattlagerungAlso the mechanical effort for adjustment and thus ultimately susceptibility to failure and manufacturing costs make widespread use of this fan and thus this control principle impossible. The rack and pinion drive itself, but also the fan blade bearing
sind dabei die Schwachstellen in dem genannten System.are the weak points in the mentioned system.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Lüftervorrichtung anzugeben, bei velcher mit einem einfachen Aufbau das Regelprinzip der Einstellbarkeit des AnstellwinkelsThe object of the invention is to provide a fan device with a simple structure in the case of velcher Control principle of the adjustability of the angle of attack
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der Lüfterschaufeln beibehalten wird ohne Verwendungthe fan blades is retained without being used
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von komplizierten mechanischen, einem Verschleiß unter- Icomplicated mechanical, wear and tear under I
liegenden Stellgliedern. . ilying actuators. . i
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den jThis task is carried out with a device with the j
Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Dabei ist jFeatures of claim 1 solved. Where j
es besonders vorteilhaft, wie im Patentanspruch 2 f it is particularly advantageous, as in claim 2 f
gekennzeichnet, die Lüfterblätter zumindest im Ein- jcharacterized, the fan blades at least in one j
spannbereich aus einem Metall mit Erinnerungsver- jclamping area made of a metal with memory j
mögen, also einem sog. Memory-Metall zu bilden. [like to form a so-called memory metal. [
jj
Weitere vorteilhafte konstruktive Ausgestaltungen und ί
erfinderische Weiterbildungen sind Gegenstand der
Unteransprüche 3 bis 6.Further advantageous structural configurations and inventive developments are the subject of the
Subclaims 3 to 6.
'5 Bei einer Vorrichtung zum selbsttätigen temperaturab- t'5 With a device for automatic temperature reduction t
hängigen Regeln der von einem Lüfter geförderten Kühl- tpending rules of the cooling conveyed by a fan
luftmenge werden also gemäß dem Vorschlag nach der ?air volume are therefore according to the proposal according to the?
Erfindung die Lüfterblätter selbst aus einem sich > Invention of the fan blades themselves from one >
temperaturabhängig verformenden Material gefertigt, ftemperature-dependent deforming material manufactured, f
^υ wobei das Material so eingesetzt wird, daß sich bei |^ υ where the material is used in such a way that |
höheren Temperaturen die Lüfterblätter im Sinne einer > höheren Fördermenge verformen. Dabei genügt es anhigher temperatures the fan blades in the sense of a> deform higher delivery rate. It is enough
sich, die Lüftcrblätter lediglich im Einspannbereich |the fan blades only in the clamping area |
aus einem derartigen Metall zu fertigen, da hierdurchto manufacture from such a metal, because this
der Anstellwinkel der Lüfterblätter selbst temperaturabhängig verändert wird.the angle of incidence of the fan blades itself is changed depending on the temperature.
Fertigungs- und festigkeitstechnisch jedoch ist esIn terms of manufacturing and strength, however, it is
besonders vorteilhaft die Lüfterblätter in ihrer Ge-the fan blades are particularly advantageous in their shape
samtheit, zumindest einseitig, aus dem vorgenannten totality, at least one-sided, from the aforementioned
I · * » * ft t * * · ♦
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■j temperaturabhängig sich verformenden, also temperatursensiblen Metall zu fertigen.■ j deforming as a function of temperature, ie temperature-sensitive To manufacture metal.
Dabei ist es, wie schon erwähnt, besonders vorteilhaft, als Metall für die Lüfterblätter ein Metall mitAs already mentioned, it is particularly advantageous to use a metal as the metal for the fan blades
temperaturgesteuertem Formerinnerungsvermögen, also sog. Memory-Metall zu verwenden, da dieses einmal besonders robust ist und darüberhinaus bei einer bestimmten Absoluttemperatur eine, sehr intensive Ver-IQ formung innerhalb eines sehr kleinen Temperaturbereiches erfährt. Selbstverständlich kann aber an dieser Stelle auch jedes andere temperatursensible Material mit ausreichender Festigkeit eingesetzt werden.temperature-controlled shape memory, so to use so-called memory metal, as this once is particularly robust and, moreover, a very intense Ver-IQ at a certain absolute temperature undergoes formation within a very small temperature range. Of course you can at this point any other temperature-sensitive material with sufficient strength can also be used.
In jedem Fall wird also die Stellgliedfunktion zur Einstellung des Anstellwinkels der Lüfterblätter und damit zum Kühlluftdurchsatz von den Lüfterblättern selbst übernommen.In any case, the actuator function is used to set the angle of attack of the fan blades and thus for the cooling air throughput taken over by the fan blades themselves.
Da die aufgeheizte Kühleraustrittsluft beim Passieren des Lüfters die Lüfterblätter auf nahezu gleicher Temperatur aufwärmt ist auch eine einwandfreie Temperatursteuerung auf diese Woise möglich.Since the heated cooler outlet air when passing the fan, the fan blades are at almost the same temperature heats up, perfect temperature control is also possible in this way.
Bei Verwendung eines Memory-Metalls zum Aufbau der Lüfterblätter bedeutet dies, daß bei Erreichen eines bestimmten Wertes der Lüfterblattemerpatur (und damit der Kühlwassertemperatur) die Lüfterblätter spontan gekrümmt werden, wobei der zeitliche Ablauf der Krümmung im wesentlichen von der Aufheizgeschwindigkeit des Lüfterblattwerkstoffes abhängt. Dabei sind dieWhen using a memory metal to build the fan blades, this means that when a certain value of the fan blade temperature (and thus the cooling water temperature) the fan blades spontaneously are curved, the time sequence of the curvature being essentially dependent on the heating rate depends on the fan blade material. There are those
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Lüfterblätter unterhalb der Ansprechtemperatur völligFan blades below the response temperature completely
eben, was einem Luftfördervermögen von Null entspricht. :just what corresponds to an air capacity of zero. :
Im Augenblick des Überschreitens der entsprechend !At the moment of exceeding the corresponding!
gewählten Ansprechtemperatur krümmen sich die Lüfter-the selected response temperature, the fan
blätter, wodurch die geförderte Luftmenge entsprechend jleaves, whereby the conveyed air volume according to j
erhöht wird. Bei Verwendung eines Memory-Metalles ist ιis increased. When using a memory metal, ι
dabei der Temperaturbereich, der benötigt wird, um Iwhere the temperature range that is required to I
die Lüfterblätter vom völlig ebenen Zustand in das jthe fan blades from the completely flat state to the j
Gebiet größter Krümmung und damit höchsten Förderver- · \ ι mögens zu überführen, etwa 100C oder auch weniger. jArea of greatest curvature and thus the highest conveying capacity · \ ι like to transfer, about 10 0 C or less. j
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung fAccording to a particularly advantageous development f
wird vorgeschlagen, zuTErzielung einer höheren Temper turempfindlichkeit der Lüfterblätter (Änderung derit is suggested to achieve a higher temperature sensitivity of the fan blades (change of the
Krümmung pro 0C) dem Lüfterblatt eine "Erziehungs- |Curvature per 0 C) the fan blade an "educational |
feder" parallel zu schalten, die eine Gegenkraft er- jspring "to be connected in parallel, which creates a counterforce j
zeugt, die dem temperaturbedingten Zwang der Blatt- >testifies to the temperature-related constraint of the sheet->
krümmung Widerstand entgegensetzt. Entsprechend der \ resistance to curvature. According to the \
Theorie über Temperatur-Erinnerungsvermögen derTheory of temperature memory
Cu-Al-Zn-Legierung reagiert das Stellglied in einemCu-Al-Zn alloy reacts the actuator in one
solchen Fall mit einer größeren Krümmungsausbeute bei jsuch a case with a greater yield of curvature at j
gleicher Temperaturänderung der die Kühlerblätter jequal temperature change of the radiator blades j
umstreichenden Abluft. Die Verwendung einer derartigen Jsurrounding exhaust air. The use of such a J
Feder hat weiter den VorLeIl, daß die Drehzahlabhängig-The advantage of the spring is that the speed-dependent
keit der Temperatur-ansprechempfindlichkeit desthe sensitivity to temperature of the
Lüfterkranz verringert, wird. Diese Drehzahlabhängig it
ist eine Folge der am Lüfterblattprofil angreifenden,
drehzahlbedingten Drallkräfte der Strömung.Fan ring is reduced. This speed-dependent it
is a consequence of the attack on the fan blade profile,
speed-related swirl forces of the flow.
//M Gemäß einer Weiterbildung der vorgenannten Verbesserung empfiehlt es sich, um eine Bruchgefährdung der Erziehungsfeder im Bereich der Einspannung auszuschließen, diese in mehrere Einzelelemente zu unterteilen. Dabei kann, gemäß einer anderen Weiterbildung die Aufteilung dieser Feder zugleich auch zur örtlichen Steuerung des Verlaufs der Krümmung des einzelnen Lüfterblattes entsprechend einer strömungstechnischen Profiloptimierung ausgenutzt werden. 10 // M According to a further development of the aforementioned improvement, it is advisable to subdivide it into several individual elements in order to exclude the risk of breakage of the training spring in the area of the restraint. According to another development, the division of this spring can also be used for local control of the course of the curvature of the individual fan blade in accordance with a flow profile optimization. 10
Einzelheiten des Aufbaus eines Lüfterblattes für eine Vorrichtung nach der Erfindung werden im folgenden in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen erläutert.Details of the construction of a fan blade for a device according to the invention are given below explained in connection with the accompanying drawings.
In diesen Zeichnungen zeigen:In these drawings show:
Fig 1 ein einzelnes Lüfterblatt zur Erläuterung des Grundprinzipes der Vorrichtung nach der Erfindung,1 shows a single fan blade to explain the basic principle of the device according to the invention,
Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise, 2 shows a diagram to explain the mode of operation,
Fig. 3 die Schnittansicht eines Lüfterblattes mit aufgeteilter Erziehungsfeder, Fig. 4 eine Draufsicht zu einer Darstellung nach Fig. 3 und3 shows the sectional view of a fan blade with a divided training spring, 4 shows a plan view of a representation according to FIGS. 3 and
Fig. 5 eine weitere Gestaltungsmöglichkeit inFig. 5 shows a further design option in
Verbindung eines Lüfterblattes mit einer mehrteiligen Erziehungsfeder.Connection of a fan blade with a multi-part training spring.
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In den Fig. ist mit 1 jeweils ein Lüfterblatt aus einem Memory-Metall bezeichnet, das in einem Verbindungssteg 2 zur Lüfternabe mittels einer Nied 3 befestigt ist. Die Bewegung des Lüfterblattes, von denen eine Mehrzahl am Umfang einer Lüfternabe angeordnet sind, ist durch den Pfeil 4 angedeutet. Die aufgeheizte Kühlluft trifft, wie durch Pfeile in Fig. 1 zusätzlich angedeutet, senkrecht auf die Lüfterblätter auf.In the figures, 1 denotes in each case a fan blade made of a memory metal, which is fastened in a connecting web 2 to the fan hub by means of a Nied 3 is. The movement of the fan blade, a majority of which are arranged on the circumference of a fan hub is indicated by the arrow 4. The heated cooling air meets, as additionally indicated by arrows in Fig. 1, perpendicular to the fan blades.
Aus der Fig. 1 ist unmittelbar zu ersehen, daß im abgekühlten Zustand bis zu einer Temperatur t das einzelne Lüfterblatt 1 langgestreckt ausgebildet ist. IFrom Fig. 1 it can be seen immediately that in the cooled state up to a temperature t the single fan blade 1 is elongated. I.
Oberhalb der Ansprechtemperatur t beginnt das aus ' >Above the response temperature t, the off '> begins
a >a>
einem Memory-Metall bestehende Lüfterblatt sich wie ia memory metal fan blade like i
gestrichelt mit 1 ' angedeutet zu krümmen, wodurch r:dashed with 1 'to bend, whereby r:
der Luftdurchsatz durch den Lüfter selbst entsprechend erhöht wird. Die höchste Krümmung wird bei der Endtemperatur t erreicht, wobei diese Endtemperatur t etwa der Ansprechtemperatur plus 100C, d.h. t + 10 0C entspreicht. Die hierbei vom Lüfterblatt eingenommene Lage ist ebenfalls gestrichelt in Fig. 1 eingezeichnet und mit. 1" bezeichnet.the air throughput through the fan itself is increased accordingly. The highest curve is t reached at the final temperature, said final temperature t as the response temperature plus 10 0 C, ie t + entspreicht 10 0 C. The position assumed here by the fan blade is also shown in dashed lines in FIG. 1 and with. 1 ".
In dem Diagramm in Fig. 2 ist längs der Abszisse die Temperatur einer Lüfterschaufel dargestellt, während die Ordinate die Menge der vom Lüfter geförderten Kühlluft angibt. Aus dem Diagramm nach Fig. 2 ist dabei zu ersehen, daß bis zur Ansprechtemperatur t praktisch keine Luft gefördert wird. Je nach der Umdrehungsgeschwindigkeit des Lüfters selbst krümmt sich beim überschreiben dieser Ansprechtemperatur t_ jedes einzelne Lüfter-In the diagram in Fig. 2, the temperature of a fan blade is shown along the abscissa, while the Ordinate indicates the amount of cooling air delivered by the fan. From the diagram according to FIG. 2 it can be seen that that practically no air is conveyed up to the response temperature t. Depending on the speed of rotation of the fan itself bends when this response temperature t_ is overwritten, each individual fan
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blatt, wodurch eine echte Förderung von Kühlluft bis zusheet, creating a real promotion of cooling air up to
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einem Maximalwert erfolgt. Dabei ist aus dem Diagramm zu ersehen, daß im Ansprechtemperaturbereich, also von t bis t abhängig von der Drehzahl η . bis zur Drehzahl n__„ unterschiedliche Luftmengen gefördert werden. In jedem Fall setzt aber beim überschreiten der Ansprechtemperatur die Förderung der Kühlluft sehr schnell ein, wobei bei geringeren Drehzahlen eben entsprechend rascher die Endtemperatur t erreicht wird, wie bei der Maximaldrehzahl, bei welcher schon bei geringen· Ubrschreitungen der Ansprechtemperatur t eine entsprechende Förderung einsetzt.takes place at a maximum value. It can be seen from the diagram that in the response temperature range, that is from t to t depending on the speed η. Different air volumes are conveyed up to the speed n__ " will. In any case, however, when the response temperature is exceeded, the cooling air is promoted very quickly, with the final temperature t being reached correspondingly more quickly at lower speeds becomes, as with the maximum speed, at which even when the response temperature is slightly exceeded t uses appropriate funding.
Die Fig. 3 zeigt in einer Schnittdarstellung, daß es zweckmäßig sein kann, dem Lüfterblatt 1 aus Memory-Metall eine in diesem Fall aufgeteilte Erziehungsfeder beizugeben. Die Erziehungsfeder ist in diesem Fall aus drei Einzelfedern 5, 6 und 7 gebildet, welche unterschiedlich lang sind und welche alle zusammen mit dem Lüfterblatt 1 im Verbindungssteg 2 zur Lüfternabe eingespannt sind.Fig. 3 shows in a sectional view that it may be useful to make the fan blade 1 made of memory metal to add an educational pen that has been split up in this case. The parenting spring is in this case formed from three individual springs 5, 6 and 7, which are of different lengths and which all together are clamped with the fan blade 1 in the connecting web 2 to the fan hub.
Die Längen der einzelnen Federn 5, 6 und 7 sind hierbei so gewählt, daß eine optimale Krümmung des Lüfterblattes 1 bei ansteigender Temperatur erzwungen wird. 25The lengths of the individual springs 5, 6 and 7 are chosen so that an optimal curvature of the fan blade 1 is forced when the temperature rises. 25th
Die Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf das Lüfterblatt 1, wobei die Einspannung im Bereich des Verbindungssteges 2 zu ersehen ist.FIG. 4 shows a top view of the fan blade 1, the restraint in the area of the connecting web 2 can be seen.
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] Die Fig. 5 zeigt eine weitere Gestaltungsmöglichkeit der Gegenfeder 8. In diesem Fall ist die Gegenfeder ebenfalls aufgeteilt, und zwar in mehrere parallele Einzelelemente. Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsmöglichkeit wird die Gegenfeder-- ausgenützt, um eine Biegespannungsentlastung der Memory-Metall Komponente des Lüfterb.lat.Loa, und zwar im Gebiet der Kinüpannung zu orruLchcin.- Diese Biegespannungsentlastung gilt nur für Spannungen, soweit sie der Reaktionskraft in ihrer Wirkung auf die Gegenfeder entstammen.] FIG. 5 shows a further possible design of the counter spring 8. In this case, the counter spring is also divided into several parallel individual elements. In the embodiment shown in FIG The return spring is used to relieve bending stress in the memory metal Component of the fan lat.Loa, in the area of the Kinü Stress zu orruLchcin .-- This bending stress relief only applies to tensions insofar as they affect the reaction force on the return spring come from.
Die Erfindung wurde anhand einiger konkreter führungsformen erläutert, wobei es für den auf den Sachgebiet tätigen Fachmann ersichtlich ist, daß eine Reihe von Abwandlungen durchaus denkbar sind. Insbesondere können die einzelnen anhand der verschiedenen Figuren erläuterten Maßnahmen auch miteinander kombiniert werden. Dies bedeutet beispiels-The invention has been explained with reference to some specific forms of management, it being for the on the It is apparent from those skilled in the art that a number of modifications are possible. In particular, the individual measures explained with reference to the various figures can also be combined with one another be combined. This means for example
ORIGiNAL INSPECTEDORIGiNAL INSPECTED
Die Entlastung der Biegespannung wird dadurch er- jThis relieves the bending stress
reicht, daß in einem bestimmten Abstand vom Einspann- [is enough that at a certain distance from the clamping [
punkt an der Lüfternabe eine senkrecht zum Lüfter- £point on the fan hub one perpendicular to the fan £
blatt erfolgende Verspannung mit Hilfe der Niet 9 |sheet tensioning with the help of the rivet 9 |
erfolgt. Dabei ist die Niet 9 so eingesetzt, daß die \ he follows. The rivet 9 is inserted so that the \
Einzelelemente der Gegenfeder ebenso wie des Lüfterblattes 1 Relativbewegungen parallel zueinander ausführen können, da diese Teile auch bei dieser Ausführunguform fest im Verbindungssteg 2 befestigt sein müssen, um den im Betrieb auftretenden Fliehkräften entgegenzuwirken.Individual elements of the counter spring as well as the fan blade 1 perform relative movements parallel to one another can, as these parts also form in this design firmly attached in the connecting web 2 must be in order to counteract the centrifugal forces occurring during operation.
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weise, daß bei der Ausführungsform naGh Fig. 5 die einzelnen Blätter der Gegenfeder 8 unterschiedlich lang ausgebildet sein können, wobei beispielsweise das unterste lediglich bis in den Bereich der zusätzlichen Quernied 9 reichen kann. In jedem Fall wird der wesentliche Vorteil einer hohen Ansprechgeschwindigkeit bei wechselnden Temperaturzuständen, wie sie beispielsweise als Folge innerstationärer Belastung des Motors auftreten könne, erreicht wird. Dabei ist die geringe thermische Ansprechzeitkonstante auf den intensiven Wärmeaustausch an der Lüfterblattoberfläche in Folge der Zwangskonvektion zurückzuführen. Dabei ermöglicht dieser intensive Wärmeaustausch ein stabiles von überschwingneigungen und periodischer Instabilität weitgehend freies Ausregeln von Störgrössen, wie z.B. Lastschwankungen am Motor. Gerade letztgenannte Eigenschaften konnten bei dem bisher weitverbreiteten Typ des sog. Visco-LüfLers, einem Lüfter mit bimetallgesteuerter Hydraulik kopplung nicht beseitigt werden. Dies ist wohl darauf zurückzuführen, daß ein Bimetall, insbesondere wenn es nicht unmittelbar an der Lüfternabe oder am Lüfterblatt selbst angebracht ist, die Kühlerablufttemperatur zu stark zeitverzögert und zugleich betragsverfälscht abbildet, was aus WärmeIeitvorgänge längs der Kurbelwelle zurückzuführen sein dürfte, aber auch vom Verlustwärmeumsatz in der Schlupfkupplung her nicht auszuschließen ist.This means that in the embodiment according to FIG. 5, the individual leaves of the counter spring 8 can be designed to be of different lengths, with, for example, the lowermost only being able to extend into the area of the additional transverse recess 9. In any case, the essential advantage of a high response speed in the case of changing temperature conditions, such as can occur, for example, as a result of stationary load on the motor, is achieved. The low thermal response time constant is due to the intensive heat exchange on the fan blade surface as a result of forced convection. This intensive heat exchange enables a stable regulation of disturbance variables, such as load fluctuations on the engine, largely free of overshoots and periodic instability. The latter properties in particular could not be eliminated with the so-called Visco-LüfLers, a fan with a bimetal-controlled hydraulic coupling, which was widespread up to now. This is probably due to the fact that a bimetal, especially if it is not attached directly to the fan hub or to the fan blade itself, shows the cooler exhaust air temperature with too great a time delay and at the same time incorrectly depicts the amount, which is likely to be due to heat dissipation processes along the crankshaft, but also to the heat dissipation in the slip clutch cannot be ruled out.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803044307 DE3044307A1 (en) | 1980-11-25 | 1980-11-25 | IC engine radiator cooling fan - has blades made of temp. sensitive material to increase flow by varying blade angle as temp. rises |
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DE19803044307 DE3044307A1 (en) | 1980-11-25 | 1980-11-25 | IC engine radiator cooling fan - has blades made of temp. sensitive material to increase flow by varying blade angle as temp. rises |
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DE3044307A1 true DE3044307A1 (en) | 1982-06-24 |
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ID=6117496
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DE19803044307 Withdrawn DE3044307A1 (en) | 1980-11-25 | 1980-11-25 | IC engine radiator cooling fan - has blades made of temp. sensitive material to increase flow by varying blade angle as temp. rises |
Country Status (1)
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---|---|
DE (1) | DE3044307A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4778339A (en) * | 1987-01-26 | 1988-10-18 | Usui Kokusai Sangyo Kabushiki Kaisha | Fan blade |
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1980
- 1980-11-25 DE DE19803044307 patent/DE3044307A1/en not_active Withdrawn
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