DE3047361A1

DE3047361A1 - Air-cooled engine fan - has fluid coupling scoop outlet determined by thermostat controlled valve

Info

Publication number: DE3047361A1
Application number: DE19803047361
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Herrmann; Leo Dipl.-Ing. Lichtblau; Albert 5000 Köln Nolte; Herbert 5040 Brühl Schleiermacher
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1980-12-16
Filing date: 1980-12-16
Publication date: 1982-07-15
Also published as: DE3047361C2

Abstract

The cooling air fan is for an air-cooled engine, from which it is driven via a hydraulic coupling. Its speed is controlled by the degree to which the coupling is filled, this being done by a scoop pipe in conjunction with a thermostat dependent on the temperature at one or more measuring points on the engine. The scoop pipe is fixed in position in the working chamber of the coupling, its effective outlet cross-section being determined by a thermostat-operated valve. A constant quantity of fluid is delivered to the working chamber, dependent on the cross-section of a throttle in the inlet passage.

Description

Kühlluftgebläse zur eine luftyekühlte Cooling air fan for an air-cooled

Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf ein KühlluEtgebläse für eine luftgekühlte Brennkraftmaschine, das von dieser ueber eine hydraulische Kupplung angetrieben und mit Hilfe der Füllung im Arbeitsraum der Kupplung in seiner Drehzahl geregelt wird, wobei. die Füllmenge im Arbeitsraum durch zumindest ein als FiihrungskanaJ. für die Flüssigkeit dienendes Schöpfrohr in Verbindung mit einem in Abhängigkeit von der Temperatur an einer oder mehreren Meßstellen im Bereich der Brennkraftmaschine beeinflußten Dehnstoffelement bestimmt wird. Internal combustion engine The invention relates to a cooling air fan for an air-cooled internal combustion engine, which is powered by a hydraulic one Clutch driven and with the help of the filling in the working space of the clutch in its Speed is controlled, wherein. the filling quantity in the working area by at least one as a leadership channel for the liquid serving scoop tube in connection with a depending on the temperature at one or more measuring points in the area the internal combustion engine influenced expansion element is determined.

Es ist aus der DE-OS 16 75 124 ein Kühlluftgebläse mit einer Kupplung genannter Art bekanntgeworden, deren Schlupf durch Bemessung der im Arbeitsraum jeweils vorhandenen Flüssi.gkeitsmenge regelbar ist. In einem mit dem Arbeitsraum durch eine Öffnung verbundenen Vorratsraum der Kupplung sind radial zwei Schöpfrohre angeordnet, die mit ihren zusammengeführten inneren Enden ständig mit dem Arbeitsraum verbunden sind und die bei axi.a].er Verschiebung mit ihren äußeren Enden mehr oder weniger tief in einen beim Betrieb der Kupplung gebildeten Fliissigkei.tsring eintauchen. Durch die Eintauchtiefe wird die jcwcils vom Vor@ntsraum zum Arbeitsraum geförderte FlüssigkeiUsmenge bestimmt. Die axiale Verschiebung der Schö?frohre in der einen bzw. anderen Richtung erfolgt durch eine Blattfeder in Verbindung mit einem daran angreifenden Dehnstoffelement, dessen Temperaturfühler an einer believigen Stelle der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Bei der Reaeleinrichtung dieser bekannten Kupplung sind eine Reihe von mechanisch bewegten Teilen erforderlich, die nicht nur aufwendig sondern auch störanfällig sind. Außerdem ist in dem mit umlaufenden Vorratsraum der Kupplung an der Außenwand fUr den Durchtritt dc an den Schöpfrohren angreifenden Regelgestänges eine Öffnung vorhanden, die zur Vermeidung von Verlusten durch austretende Flüssigkeit eine aufwendige Abdichtung erfordert.It is from DE-OS 16 75 124 a cooling air fan with a clutch of the type mentioned became known, the slippage of which was determined by the dimensioning of the in the work area The amount of liquid present in each case can be regulated. In one with the work space The storage space of the coupling connected by an opening is provided with two radial scoop tubes arranged, with their merged inner ends constantly with the work space are connected and those at axi.a] .er displacement with their outer ends more or immerse less deeply in a liquid ring formed during operation of the coupling. Due to the immersion depth, the jcwcils is conveyed from the vestibule to the work area Liquid amount determined. The axial displacement of the Schö? Frohre in one or other direction takes place by a leaf spring in connection with one on it attacking expansion element, its temperature sensor at any point the internal combustion engine is arranged. In the real device of this known Coupling, a number of mechanically moving parts are required that are not are only expensive but also prone to failure. In addition, it is in the with circulating Storage space of the coupling on the outer wall for the passage dc on the scoop tubes attacking control linkage an opening in place to avoid it of losses due to escaping liquid requires an expensive seal.

Ferner ist aus der DE-PS 14 50 223 eine hydrodynamische Kupplung bekanntgeworden, bei der im Arbeitsraurn zur Rückführung der überschüssigen Flüssigkeit zum Pumpensumpf ein feststehendes Schöpfrohr angeordnet ist. Zur Einstellung der jeweils im Arbeitsraum der Kupplung erforderlichen Flüssigkeitsmenge ist eine zulaufseitige Steuereinrichtung zuständig, die sowohl temperaturabhällgig als auch vom Stau- und Zentrifugaldruck des rotierenden Flüssigkeitsringes im Arbeitsraum beeinflußt wird. Regeleinrichtungen dieser Art, die den Flüssigkeitszufluß zur Kupplung steuern, erfordern jedoch wegen der relativ schwierigen Dosierung der Flüssigkeit eine sehr genaue und aufwendige Fertigung. Außerdem wirken Störgrößen, wie unterschiedlicher Druck der zugefüh1-ten Flüssigkeit und unterschled].iche Viskosität, sehr stark auf die Füllung der Kupplung und damit auf die Gebläsedrehzahl ein.Furthermore, a hydrodynamic coupling has become known from DE-PS 14 50 223, with the one in the working space to return the excess liquid to the pump sump a fixed scoop tube is arranged. For setting each in the work area The amount of fluid required for the coupling is an inlet-side control device responsible for the temperature as well as the back pressure and centrifugal pressure of the rotating liquid ring in the working space is influenced. Control devices this type, however, which control the flow of fluid to the clutch, require due the relatively difficult dosing of the liquid a very precise and complex Production. In addition, disturbance variables such as the different pressure applied have an effect Fluid and different viscosity, very much on the filling of the clutch and thus on the fan speed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung der eingangs umrissenen Gattung mit einer ausgangsseitigen Regelung der Füllmenge im Arbeitsraum unter Vermeidung der geschilderten Nachteile zu schaffen, bei der zur die Regeleinrichtung möglichst wenig mechanisch bewegte Teile erforderlich und Öffnungen in den Außenwänden des Arbeits- bzw. Vorratsraumes für den Durchtritt mechanisch bewegter Teile nach Möglichkeit vermieden sind. Außerdem soll zur Bestimmung der jeweiligen Füllmenge im Arbeitsraum der Kupplung wegen der geschilderten Nachteile keine zulaufseitige Steuerung der geförderten Flüssigkeit zur Anwendung kommen.The invention is based on the object of a clutch of the initially outlined type with an output-side regulation of the filling quantity in the work area to create while avoiding the disadvantages outlined, in the case of the control device As few mechanically moving parts as possible are required and openings in the outer walls the work or storage space for the passage of mechanically moving parts Possibility are avoided. In addition, to determine the respective filling quantity In the working space of the coupling, because of the disadvantages outlined, no inlet side Control of the pumped liquid come into use.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Arbeitsraum der Kupplung ein an sich bekanntes feststehendes Schöpfrohr angeordnet ist, dessen wirksamer Strömungsquerschnitt ablaufseitig durch ein vom Dehnstoffelement betätigtes Ventil bestimmt wird und daß die Zuführung einer konstanten Flüssigkeitsmenge zum Arbeitsraum der Kupplung entsprechend dem Querschnitt einer im Zulaufkanal angeordneten Drossel vorgesehen ist.The object is achieved according to the invention in that in the work space the coupling a known fixed scoop tube is arranged, whose effective flow cross-section on the outlet side by an expansion element actuated valve is determined and that the supply of a constant amount of liquid to the working space of the coupling according to the cross section of one arranged in the inlet channel Throttle is provided.

Bei einer solchen Anordnung erfordert weder das Schöpfrohr noch das Ventil von außen auf diese einwirkende mechanisch bewegte Teile, so datS Störungen beim Betrieb der Kupplung, beispielsweise durch Ausfall der Regelung infolge größerer Flüssigkeitsverluste an Leckstellen, weitgehend vermieden werden.With such an arrangement, neither the scoop nor the Valve from the outside acting on this mechanically moving parts, so that malfunctions during operation of the clutch, for example due to failure of the control as a result of larger Loss of liquid at leaks can be largely avoided.

In Weiterbildung der Erfindung ist es zur Durchfürung einer konstruktiv einfachen Lösung vorteilhaft, wenn das Dehtlstoffelement selbst mit einem daran unmittelbar befestigten Ventilteller als Ventil ausgebildet ist.In a further development of the invention, it is constructive to carry out a simple solution advantageous if the Dehtlstoffelement itself with one on it directly attached valve plate is designed as a valve.

Um eine leicht ansprechende Regeleinrichtung zu erhalten, ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, daß in der Fühlerpatrone als Dehnstoff eine bei Erwärmung leicht verdampfende Flussigheit vorhanden ist, deren Dampfdruck im Dehnelement die am Ventilteller im Schließsinn wirkende Kraft gegenüber dem beim Betrieb im Schöpfrohr anstehenden Flüssigkeitsdruck bildet.In order to obtain a slightly responsive control system is in the frame the invention provides that in the sensor cartridge as an expansion material when heated easily evaporating liquid is present, whose vapor pressure in the expansion element the Force acting on the valve disc in the closing direction compared to that during operation in the scoop tube pending liquid pressure forms.

Schließlic:h ist es hinslichtlich der Lebensdauer und einer guten Wartung zweckdienlich, wenn das Dehnstoffelement gut geschützt und leicht zugänglich innerhalb eines die Kupplung allseitig umschließenden Gehäuses untergebracht ist.Ultimately, it is in terms of the service life and a good one Maintenance useful if the expansion element is well protected and easily accessible is housed within a housing enclosing the coupling on all sides.

Weitere Eigenschaften, Vorteile und Merkmale der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung, welche ein Ausfüllrunqsheispiel der Erfindung darstellt, entnommen werden.Further properties, advantages and features of the invention can the following description of the drawing, which is a fill-out example of the Invention is to be taken.

Das gezeigte Kühlluftgebläse hat eine Antriebswelle 1 mit einer darauf angeordneten Keilriemenscheibe 2 zum Antrieb des Gebläses von der Kurbelwelle einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine. Die Antriebswelle 1 ist in einem abnehmbaren Teil 3 eines feststehenden Gehäuses 4 mit Hilfe eines Wälzlagers 5 gelagert und trägt ferner drehfest ein Schaufelrad 6 einer hydraulischen Kupplung 7. Ein zweites S~l)auielrad 8 der hydraulischen Kupplung7 ist einerseits mit einem Kupplungsgehäuse 9 und andererseits mit einer koaxial zur Antriebswelle 1 angeordneten Hohlwelle 10 fest verbunden, die ihrerseits über ein Wälzlager 11 ebenfalls im Gehäuse 4 gelagert ist. Zwischen der Antriebswelle 1 und der Hohlwelle 10 sind mit Abstand zueinander zwei Gleitlager 12 angeordnet. Auf der Hohlwelle 10 sitzt drehfest ein Gebläserad 14, dessen Schaufe]nmit 15 bezeichnet sind. Das Geblascrad 14 ist von einem Ansaugstutzen 16 umhüllt, der in Strömungsrichtung hinter dem Gebläserad 14 durch Leitbleche 17 mit dem Gehäuse 4 fest verbunden ist. Ein in das Kupplungsgehäuse 9 hineinragender Vorsprung 19 des Gehäuseteils 3 trägt innerhalb des Gehäuses 9 ein radial verlaufendes, feststehendes Schöpfrohr 20, das an seinem freien Ende mit einem entgegen der Drehrichtung der Schaufelräder 6 und 8 weisenden Bogen 21 versehen ist.The cooling air fan shown has a drive shaft 1 with one thereon arranged V-belt pulley 2 for driving the fan from the crankshaft one internal combustion engine not shown. The drive shaft 1 is removable Part 3 of a fixed housing 4 supported by means of a roller bearing 5 and also carries a paddle wheel 6 of a hydraulic clutch 7 in a rotationally fixed manner. A second S ~ l) pulley 8 of the hydraulic clutch 7 is on the one hand with a clutch housing 9 and on the other hand with a hollow shaft arranged coaxially to the drive shaft 1 10 firmly connected, which in turn are also mounted in the housing 4 via a roller bearing 11 is. Between the drive shaft 1 and the hollow shaft 10 are spaced apart two plain bearings 12 arranged. A fan wheel is non-rotatably seated on the hollow shaft 10 14, the blades of which are denoted by 15. The blower wheel 14 is of an intake manifold 16, which is enclosed in the flow direction behind the fan wheel 14 by baffles 17 is firmly connected to the housing 4. A protruding into the clutch housing 9 Projection 19 of the housing part 3 carries within the housing 9 a radially extending, fixed scoop tube 20, which at its free end with a counter to the direction of rotation the paddle wheels 6 and 8 facing arc 21 is provided.

An das Schöpfrohr 20 schließt sich im Vorsprung 19 ein Kanal 22 an, der in einer zylindrischen Kammer 23 mündet. Vor der Kammer 23 sitzt an einem abnehmbaren Deckel. 25 des Gehäuses 3 ein Dehnstoffelement 26, das an seiner der Kammer 23 zugewandten Stirnseite einen Ventilteller 27 trägt. Das Dehnstoffelement 26 ist federnd so ausgebildet, daß es auf den Ventilteller 27 im Schließsinn einwirkt. Vom Dehnstoffelement 26 führt ein Kapillarrohr 29 zu einer nicht dargestellten Fühlerpatrone an einer geeigneten Meßstelle an der Brennkraftmaschine.A channel 22 adjoins the scoop tube 20 in the projection 19, which opens into a cylindrical chamber 23. In front of the chamber 23 sits on a removable Lid. 25 of the housing 3 is an expansion element 26, which on its side facing the chamber 23 Front side carries a valve disk 27. The expansion element 26 is resiliently designed so that that it acts on the valve disk 27 in the closing direction. From the expansion element 26 leads a capillary tube 29 to a sensor cartridge, not shown, on a suitable one Measuring point on the internal combustion engine.

Für die Zuführung der in der hydrodynamischen Kupplung 7 den Kraftfluß übernehmenden FlUssigkeit- ist im Gehäuseteil 3 eine mit Gewinde versehene Bohrung 30 zum Anscllluß einer ict gezeigten Förderleitung für den Zulauf der genannten Flüssigkeit vorgesehen. Eine in der Bohrung 30 befindliche Drossel 31 steht mit einer Längsbohrung 32 der Antriebswelle 1 in Verbindung. Von der Längsbohrung 32 führt eine Radialbohrung 33 in das Innere der hydrodynamischen Kupplung 7, durch die dieser ein konstanter Flüssigkeitsstrom zugeführt wird. Zwei ebenfalls von der Längsbohrung 32 ausgehende Querbohrungen 34 dienen zur Schmierung der Gleitlager 12.For the supply of the power flow in the hydrodynamic coupling 7 The liquid taking over is a threaded hole in the housing part 3 30 to connect a ict shown delivery line for the inlet the said liquid provided. A throttle located in the bore 30 31 is connected to a longitudinal bore 32 in the drive shaft 1. From the longitudinal bore 32 carries out a radial bore 33 into the interior of the hydrodynamic coupling 7 which this is fed a constant flow of liquid. Two of them too Longitudinal bore 32 extending transverse bores 34 are used to lubricate the plain bearings 12th

Beim Betrieb der Brennkraftmaschine wird die hydrodynamische Kupplung 7 über die Keilriemenscheibe 2 ständig mitangetrieben, wobei die in der Kupplung 7 vorhandene Flüssigkeit innerhalb des Gehäuses 7 einen Flüssigkeitsring bildet. Dabei wird der hydrodynamischen Kupplung stetig von einer Druckmittelquelle Flüssigkeit zugeführt, deren Zustrom durch die in den Zulaufkanal 30 eingeschaltete Drossel 31 konstant gehalten wird.When the internal combustion engine is in operation, the hydrodynamic coupling 7 constantly driven by the V-belt pulley 2, with the in the clutch 7 existing liquid within the housing 7 forms a liquid ring. The hydrodynamic coupling is continuously supplied with fluid from a pressure medium source supplied, the flow of which through the throttle connected to the inlet channel 30 31 is kept constant.

Das Schöpfrohr 21 taucht in den rotierenden Flüssigkeitsring ein,und es baut sich in diesem ein Druck auf, der in einem bestimmten Verhältnis zu dem Stau- und Zentrifugaldruck des rotierenden Flüssigkeitsringes steht. Dieser Druck steht auch in der Kammer 23 an, die zusammen mit der angrenzenden Stirnfläche 24 und dem Ventilteller 27 ein Ventil bildet. Im Dehnstoffelement 26 steht dagegen ein Dampfdruck an, der abhängig ist von der Temperatur an der Meßstelle der Fühlerpatrone.The scoop tube 21 is immersed in the rotating liquid ring, and a pressure builds up in this, which is in a certain relation to the Back pressure and centrifugal pressure of the rotating liquid ring is. This pressure is also in the chamber 23, which together with the adjacent end face 24 and the valve disk 27 forms a valve. In the expansion element 26 is on the other hand a vapor pressure that depends on the temperature at the measuring point of the sensor cartridge.

Dieser Dampfdruck wirkt entgegen dem Flüssigkeitsdruck im Raum 23 auf den Ventilteller 27 ein. Überwiegt dabei der im Öffnungssinn auf den Ventilteller 27 einwirkende Druck, so öffnet das Ventil und Flüssigkeit kann aus der Kupplung 7 ausströmen, der Fltissigkeitsring in der Kupplung wird kleiner und damit der Kupplungsschlupf größer. Folglich sinkt die Gebläsedrehzahl und mit ihr die Kühlwirkung des Gebläses.This vapor pressure acts against the liquid pressure in space 23 on the valve disk 27. The predominant factor is that of the valve disk in the opening direction 27 applied pressure, the valve opens and fluid can come out of the clutch 7 flow out, the liquid ring in the clutch becomes smaller and with it the clutch slip greater. As a result, the fan speed drops and with it the cooling effect of the fan.

Steigt dagegen der Dampfdruck an, so schließt das Ventil wieder. Die Flüssigkeitsring in der Kupplung 7 wird gröber und somit der Kupplungsschlupf entsprechend kleiner. Die Gebläsedrehzahl steigt folglich an,und die Kühlwirkung ist wieder größer.If, on the other hand, the steam pressure rises, the valve closes again. the The liquid ring in the clutch 7 becomes coarser and the clutch slip accordingly smaller. As a result, the fan speed increases and the cooling effect is greater again.

Diese Steuerung für die hydraulische Kupplung eines Kühlluftgebläses ist nicht nur konstruktiv sehr einfach aufgebaut, sondern sie arbeitet auch relativ schnell, da der von der Drehzahl des Schaufelrades 8 direkt abhängige Flüssigkeitsdruck im Flüssigkeitsring mit dem von der MeßfUhlertemperatur abhängigen Dampfdruck verglichen und über das Stellglied sofort geregelt wird.This control for the hydraulic clutch of a cooling air fan is not only very simple in design, it also works relatively fast, because the fluid pressure is directly dependent on the speed of the impeller 8 in the liquid ring compared with the vapor pressure dependent on the measuring sensor temperature and is regulated immediately via the actuator.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

P a t e n t a n t a n p r ü c h e 1. Cooling air fan for an air-cooled Internal combustion engine, which is driven by this via a hydraulic clutch and its speed is regulated with the help of the filling in the working space of the clutch, wherein the filling amount in the working space by at least one as a guide channel for the Liquid serving scoop tube in connection with a depending on the Influenced temperature at one or more measuring points in the area of the internal combustion engine Expansion element is determined, characterized in that in the working space of the coupling (7) a known fixed scoop tube (20) is arranged, the more effective Flow cross-section ablaulseltig through an actuated by the expansion element (26) Valve (23, 27) is determined and that the supply of a constant amount of liquid to the working space of the coupling (7) according to the cross section of one in the inlet channel (30) arranged throttle (31) is provided.

2. Cooling air fan according to claim 1, characterized in that the Expansion element (26) itself with a valve disk directly attached to it (27) is designed as a valve.

3. Cooling air fan according to claims 1 and 2, characterized in that that in the sensor cartridge as an expansion material a liquid that evaporates easily when heated is present, the vapor pressure of which in the expansion element (26) is the same as that on the valve disc (27) force acting in the closing direction compared to the force present in the scoop tube (20) during operation Liquid pressure forms.

4. Cooling air fan according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the Dchnstoff @ element (26) is well protected and easy to access housed within a housing (3, 4) enclosing the coupling on all sides is.