DE3612167A1 - Luefteranordnung, insbesondere zur kuehlung von wassergekuehlten verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lüfteranordnung nach dem Ober­ begriff des Patentanspruches 1.

Eine Lüfteranordnung dieser Art ist aus der DE-OS 14 76 346 bekannt. Bei dieser Bauart ist hinter einem vom Kühlwasser bzw. vom Fahrtwind durchströmten Wärmetauscher ein vom Motor ange­ triebener Axiallüfter vorgesehen, der verhältnismäßig leistungsschwach ausgebildet ist, damit er bei seinem ständigen Mitlaufen keinen zu hohen Geräuschpegel verursacht. In Fahrt­ richtung vor dem Wärmetauscher ist ein weiterer Lüfter vorge­ sehen, der elektrisch betrieben ist und in Abhängigkeit vom Kühlleistungsbedarf zuschaltbar ist. Dieser Lüfter kann auch dann weiterlaufen, wenn der Motor und damit der erste Lüfter abgeschaltet ist. Nachteilig ist bei dieser Bauart der relativ große Raumbedarf für die Anordnung eines zusätzlichen Lüfters, der axial vor dem ersten Lüfter und vor dem Wärmetauscher ange­ ordnet werden muß. Nachteilig ist in gewisser Hinsicht auch, daß außer der durch die Drehzahl der Antriebsmaschine bedingten Lüfterleistung nur noch eine zusätzliche Luftleistungssteige­ rung möglich ist. Nachteilig ist auch, daß bei leistungsstarken Motoren die Lichtmaschine um ein Vielfaches größer sein müßte, um die erforderliche elektrische Energie zur Verfügung zu stellen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lüfter­ anordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine kompakte Bauform mit wenig Raumbedarf möglich ist, die aber eine feinfühlige Anpassung der Kühlluftleistung an die jeweiligen Gegebenheiten bei Anwendung eines verlustfreien Direktantriebes ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einer Lüfteranordnung der eingangs genannten Art die kennzeichnenden Merkmale des Patent­ anspruches 1 vorgeschlagen. Diese Ausgestaltung weist den Vor­ teil auf, daß der axiale Raumbedarf der neuen Lüfteranordnung nicht größer ist als jener bekannter Bauformen, obwohl durch die Möglichkeit der individuellen Zuschaltung von zwei an sich unabhängigen Lüftern weite Variationsmöglichkeiten zur Anpassung an den Kühlleistungsbedarf vorliegen.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Merkmale des Anspruches 2 ergeben, ebenso wie die Ausgestaltung nach Anspruch 9 eine einfache und baulich kompakte Ausführungsform. Die Merkmale des Anspruches 9 gewährleisten dabei, daß der axiale Raumbedarf der neuen Lüfteranordnung nicht wesentlich größer wird als der für die Anordnung konventioneller durch Riemenscheiben getriebener Axiallüfter. Auch die Merkmale der übrigen Unteransprüche dienen dem Ziel, eine einfache und robuste raumsparende Gesamtanordnung zu verwirklichen.

Aus der DE-OS 14 75 278 ist es zwar bekannt, eine Kupplungs­ vorrichtung mit zwei unabhängig voneinander schaltbaren Kupp­ lungen vorzusehen, diese bekannte Kupplungsvorrichtung dient aber zur Schaltung eines Geschwindigkeitwechselgetriebes und die Kupplungen sind dort als elektromagnetisch betätigbare Lamellenkupplungen ausgebildet, die einen relativ hohen Raum­ bedarf besitzen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von Ausführungs­ beispielen dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Teilstirnansicht einer neuen Lüfteranordnung mit zwei konzentrisch ineinander gelagerten Axiallüftern,

Fig. 2 den Teilschnitt durch die Anordnung der Fig. 1,

Fig. 3 die vergrößerte Darstellung der für den Antrieb der beiden Lüfter verwendeten Doppelkupplung,

Fig. 4 eine andere Ausführungsform einer Doppelkupplung und

Fig. 5 eine Ausführungsform einer Kupplung, mit der nur ein Lüfter zuschaltbar ist.

In den Fig. 1 und 2 ist zu erkennen, daß zwei Axiallüfter (1, 2) konzentrisch ineinander angeordnet sind, von denen der innere beispielsweise aus einer stirnseitig auf eine Welle (12) aufgeschraubten Scheibe (30) mit einem umlaufenden Ring (31) und darauf befestigten Lüfterflügeln (32) besteht. Dieser innere Lüfter (1) wird konzentrisch von einem als Strömungs­ leitring dienenden Ring (6) umrahmt, der von radialen Speichen (5) getragen ist, die ihrerseits an einer Nabe (13) o.dgl. befestigt sind, die, wie noch anhand der Fig. 3 erläutert werden wird, gegenüber der Welle (12) für den inneren Lüfter (1) drehbar ist. Beide Axialventilatoren (1) bzw. (2) sind konzentrisch zu der gemeinsamen Achse (3) angeordnet, die, wie noch erläutert werden wird, die Längsachse einer festen Achse oder auch einer drehbaren Welle sein kann.

Die zum Antrieb der beiden Axiallüfter (1) bzw. (2) vorgesehene Kupplungsanordnung ist in Fig. 3 gezeigt. Sie besteht aus einer Riemenscheibe (8), die drehbar mit Hilfe der Kugellager (35) auf einer Achse (23) gelagert ist, die ortsfest in einer ebenfalls ortsfesten Lagerung (18) gehalten ist, die in nicht näher dargestellter Weise zum Beispiel am Motor mit Hilfe ihres Flansches (36) festschraubbar ist. Fest an dieser Lagerung (18) angeschraubt ist ein Haltering (37), der zwei ringförmige Spulenkörper (10) bzw. (11) trägt, die beide in ringförmige Ausnehmungen (20′) bzw. (20) in der Riemenscheibe (8) herein­ ragen. Der axiale Platzaufwand dieser Anordnung entspricht daher der axialen Länge der Riemenscheibe (8).

In der Riemenscheibe sind jeweils axial vor den beiden Spulen­ körpern (10, 11) Ringe oder Teilringe (21) bzw. (22) aus magnetischem Material eingelegt, die den magnetischen Kraft­ linienschluß mit je einer ringförmigen Ankerscheibe (14) bzw. (15) herstellen sollen, die in der gezeigten Lage mit einem axialen Spalt vor den zugeordneten Ringen (21) bzw. (22) gehalten sind. Die Ankerscheiben (14, 15) werden dabei durch federnde Membranen (16) bzw. (17) gehalten, deren Ausgestaltung bekannt ist. Die Membranen (16) bzw. (17) sind drehfest mit der Nabe (12) für den inneren Lüfter (1) bzw. mit der Nabe (13) für den äußeren Lüfter (2) verbunden, die beim gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel konzentrisch ineinander liegen und aufeinander durch Kugellager (38) gelagert sind. Die innere Nabe (12) ist ihrerseits durch die Kugellager (39) auf der Achse (23) gelagert.

Trotz umlaufender Riemenscheibe, die beispielsweis vom Motor in bekannter Weise angetrieben sein kann, dreht sich in der gezeigten Lage bei ausgeschalteten Spulenkörpern (10) bzw. (11) weder der Lüfter (1) noch der Lüfter (2). Wird der innere Spulenkörper (10) beaufschlagt, so legt sich die Ankerscheibe (14), die mit den Ringen (21) eine Polreibungskupplung bildet, an die Riemenscheibe an und wird von dieser mitgenommen. Der innere Lüfter (1) dreht sich daher mit der Drehzahl der Riemen­ scheibe (8). Bei Beaufschlagung der Spule (11) legt sich die Ankerscheibe (15) an der Riemenscheibe (8) an, so daß auch der äußere Lüfter (2) mitläuft. Dadurch ergeben sich wegen der Anordnung von zwei Polreibungskupplungen vier unterschiedliche Betriebszustände.

• 1) Sind beide Kupplungen ausgeschaltet, sind, wie bereits erwähnt, beide Lüfter außer Betrieb.
• 2) Ist die innere Kupplung eingeschaltet, läuft der innere Lüfter (1) alleine. Die Lüfterleistung könnte - wenn der Lüfter (1) entsprechend ausgelegt ist - dann z.B. 1/3 der Gesamtleistung betragen.
• 3) Ist nur die äußere Kupplung eingeschaltet, läuft nur der äußere Lüfter (2) alleine. Hat dieser bei gleicher Drehzahl beispielsweise die doppelte Lüfterleistung als der Lüfter (1), so ergeben sich 2/3 der Gesamtleistung der neuen Lüfteranordnung.
• 4) Wird die zweite Kupplung und damit der innere Lüfter dazugeschaltet, so hat die Lüfteranordnung ihre Gesamt­ leistung erreicht.

Auch die Kupplungsanordnung der Fig. 4 arbeitet nach dem gleichen Prinzip. Unterschiedlich ist lediglich, daß hier in der ortsfesten Lagerung (18′) eine drehbare Welle (19) mit Hilfe der Kugellager (40, 41) gelagert ist. Auf dieser Welle ist dann in ähnlicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 die Riemenscheibe (8) gelagert. Fest verbunden mit der Welle (19) ist hier der innere Lüfter (1), so daß nur der äußere Lüfter (2) über die Nabe (13′) und die Lager (42) auf der Welle (19) gelagert zu werden braucht, um die gleiche Funktion hervorzurufen. Die Ankerscheiben sind bei diesem Ausführungsbeispiel mit (14′, 15′) bezeichnet. Die Feder­ membranen haben die Bezugszeichen (16′, 17′) erhalten. Die Funktion entspricht jener der Ausführungsform der Fig. 3.

Die Fig. 5 zeigt eine Abwandlung der Antriebsanordnung für die Lüfter insofern, als hier auf einer mit der Riemenscheibe (8) mitlaufenden, drehfest mit dieser gekuppelten Welle (119) stirnseitig der erste Lüfter aufgesetzt ist, der sich bei dieser Ausführungsform daher ständig mitdreht, solange die Riemenscheibe (8) angetrieben ist. Zuschaltbar ist hier nur der Lüfter (2), der auf einer Nabe (113) drehbar gegenüber der Welle (119) gelagert ist. Bei Beaufschlagung der in der orts­ festen Lagerung (18′′) gehaltenen Spule (110) tritt wiederum der Schluß der Kraftlinie über die Ringe (122) zu der Anker­ scheibe (115) ein, die hier aus zwei Ringen besteht, die gemeinsam über eine federnde Membran (117) drehfest mit der Nabe (113) verbunden sind.

Es wäre natürlich auch möglich, anstelle von nur zwei konzentrisch ineinander angeordneten Lüftern mehrere konzentrisch ineinander zu lagern. Dies hat jedoch seine Grenze in dem Bauaufwand und im Raumbedarf.

Claims (11)

1. Lüfteranordnung, insbesondere zur Kühlung von wasser­ gekühlten Verbrennungskraftmaschinen mit mindestens einem Axiallüfter, der in Abhängigkeit vom Kühlleistungsbedarf durch Steuermittel zusätzlich zu einem anderen Axiallüfter an- oder abschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfter (1, 2) konzentrisch ineinander auf einer gemeinsamen Achse (3) liegen, wobei die Lüfterflügel (4) des äußeren Lüfters (2) auf einem Ring (6) sitzen, der als Strömungsleitring für den inneren Lüfter (1) dient, und daß als Steuermittel eine koaxial zu den Lüftern (1, 2) angeordnete Elektromagnetkupplung (7, 9) vorge­ sehen ist.

2. Lüfteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß beide Axiallüfter (1, 2) unabhängig vom Antrieb (8) gelagert und über je eine als Polreibungskupplung ausgebildete Elektromagnetkupplung (7, 9) zu- oder abschaltbar sind.

3. Lüfteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Elektromagnetkupplung(en) (7, 9) aus ortsfest angeordneten Spulenkörpern (10, 11) und aus drehfest mit den Antriebsteilen (12, 13) der Lüfter (1, 2) verbundenen Anker­ scheiben (14, 15) bestehen.

4. Lüfteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ankerscheiben (14, 15) ringförmig ausgebildet und über axial nachgiebige, aber drehfest ausgebildete Feder­ membranen (16, 17) mit den Antriebsteilen (12, 13) verbunden sind.

5. Lüfteranordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsteil für beide Lüfter (1, 2) Naben (12, 13) dienen, die drehbar auf einer ortsfest gehaltenen Achse (23) gelagert sind.

6. Lüfteranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Nabe (13) des äußeren Lüfters (2) drehbar auf jener (12) des inneren Lüfters (1) gelagert ist.

7. Lüfteranordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsteil für den inneren Lüfter (1) eine in einer ortsfesten Lagerung (18) drehbar geführte Welle (19) vorgesehen ist und daß auf dieser Welle (19) die Nabe (13′) des äußeren Lüfters (2) gelagert ist.

8. Lüfteranordnung nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (23) bzw. die Welle (19) in der Lagerung (18, 18′) gehalten sind, die auch zur Befestigung der Spulenkörper (10, 11) der Elektromagnetkupplungen (7, 9) dient.

9. Lüfteranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Spulenkörper (10, 11) der Elektromagnetkupplungen (7, 9) in eine ringförmige Ausnehmung (20, 20′) einer koaxial zu den Antriebsteilen der Lüfter (1, 2) angeordneten Antriebs­ riemenscheibe (8) hereinragen, die im Bereich der Ankerscheiben (14, 15, 14′, 15′) mit Ringen (21, 22, 122) aus magnetischem Material versehen ist.

10. Lüfteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lüfter für unterschied­ liche Lüfterleistungen ausgelegt sind.

11. Lüfteranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net daß einer der beiden Lüfter eine doppelt so große Lüfter­ leistung bringt, wie der andere, so daß ein Lüfter 1/3 und der andere 2/3 der Gesamtleistung bringen.