DE3911388A1 - Vorrichtung zum temperaturgesteuerten arretieren des fluegelrades eines ventilators fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum temperaturgesteuerten Arretieren des Flügelrades eines Ventilators für Brennkraftmaschinen mit den im Oberbe­ griff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Bekanntlich steht das Flügelrad derartiger Ventilatoren mit einer Antriebswelle über eine temperaturabhängig wirksame Kupplung in Verbindung, um einerseits das Geräusch des Ventilators zu reduzieren und andererseits eine bedarfsgerechte Regelung der Drehzahlen des Flügel­ rades zu erreichen. Hierbei kommen als Kupplungen vorzugsweise hydraulische Kupplungen zum Einsatz, deren Kupplungseffekt im wesentlichen durch die jeweiligen Scherkräfte in der in ihrer Viskosität temperaturabhän­ gigen Hydraulikflüssigkeit bestimmt ist. Daraus resul­ tiert u.a. das Mitlaufen des Flügelrades nach jedem Start der Brennkraftmaschine bis zur Entleerung der Arbeitskammer der Kupplung. Dieser als sog. "Kalthoch­ lauf" bekannte Vorgang führt zur Geräuschbelästigung. Da ferner die Kupplungswirkung derartiger Hydraulikkupplun­ gen zusätzlich temperaturgesteuert wird, ergibt sich bei kurzen Haltepausen des Fahrzeuges infolge Temperaturan­ stieges der Anströmluft ein unnötiges Zuschalten des Flügelrades mit der Folge einer Geräuschbelästigung. Zur Vermeidung der vorgenannten Nachteile ist die gattungs­ gemäße Vorrichtung daher mit einer Bremse ausgerüstet, mittels der ein temperaturgesteuertes Arretieren des Flügelrades erzielt und eine Mitschleppung des Flügel­ rades infolge der Viskosität der Hydraulikflüssigkeit unterbunden ist.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE-C3-34 20 277 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrich­ tung besitzt die der Arretierung dienende mechanische Bremse einen scheibenförmigen Bremsring, der von einem zur Antriebswelle parallel angeordneten, temperaturge­ steuert betätigten Bremselement beaufschlagt wird. Die Bremse der bekannten Vorrichtung liegt somit mit ihrem scheibenförmigen Bremsring abströmseitig hinter dem Flügelrad in der Anströmluft der Brennkraftmaschine. Damit ist die Gefahr einer Verschmutzung der Bremse nicht auszuschließen mit dem Nachteil der nachlassenden Bremswirkung.

Aus der DE-PS 28 25 848 ist zwar eine Vorrichtung zum temperaturgesteuerten Arretieren des Flügelrades eines Ventilators für Brennkraftmaschinen bekannt, bei der eine dem Arretieren dienende mechanische Bremse schmutz­ unempfindlich ist. Hierbei wird der temperaturabhängig arbeitende Bremsmechanismus für das Flügelrad dadurch gebildet, daß ein den Innenring eines Wälzlagers für das Flügelrad tragendes Teil einen kleineren Wärmeausdeh­ nungskoeffizienten aufweist als die den Außenring des Wälzlagers abstützende Nabe des Flügelrades, so daß bei niedrigen Temperaturen eine erhöhte Lagerreibung auf­ tritt und das Flügelrad stillgesetzt wird. Bei dieser Konstruktion des Bremsmechanismus ist jedoch die Tempe­ ratur, bei der die Bremse wirksam wird, stark von Maßtoleranzen bei der Fertigung des Wälzlagers abhängig, und infolge der im wesentlichen linearen thermischen Ausdehnung und Schrumpfung des jeweiligen Materials existiert ein verhältnismäßig großer Temperaturbereich, in dem die Bremse schleift.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine gattungsgemäße Vorrichtung eine gegen Verschmutzung aus der Anströmluft weniger empfindliche Bremsanordnung aufzuzeigen, die bis zum Erreichen einer vorbestimmten Schalttemperatur einen Stillstand des Flügelrades gewährleistet.

Diese Aufgabe wird mit dem kennzeichnenden Mittel des Patentanspruches 1 gelöst. Der Vorteil der Erfindung ist in der nach Anspruch 2 bevorzugten Ausgestaltung der Bremse als Trommelbremse zu sehen, mit der eine weit­ gehende Kapselung gegenüber der Anströmluft der Brenn­ kraftmaschine erreicht ist. Eine in axialer Richtung kurzbauende Trommelbremse ist nach Merkmalen der Ansprü­ che 3 und 4 dadurch erreicht, daß die Trommel mit dem Flügelrad drehfest verbunden ist und als Bremselement dienende Bremsbacken auf einer zur Antriebswelle koaxial gelagerten und relativ zur Maschine drehgesichert gehaltenen Bremsträgerplatte angeordnet sind. Die vorerwähnte vorteilhafte Kapselung der erfindungsgemäßen Bremsanordnung kann in ihrem Ausmaß vorteilhaft durch eine entsprechende Gestaltung der Bremsträgerplatte bestimmt werden.

Auf eine den Bremsbacken zugeordnete Betätigungseinrich­ tung kann gemäß Anspruch 5 jeder geeignete, temperatur­ abhängig angesteuerte Stellmotor einwirken. Um insbeson­ dere vom elektrischen Bordnetz eines Fahrzeuges unab­ hängig zu sein, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 6 ein pneumatischer Stellmotor vorgeschlagen, dessen Steuerleitung beispielsweise nach Anspruch 8 mit der Ansauganlage der Brennkraftmaschine stromab eines Leistungssteuerorgans in Verbindung steht.

Damit ist in vorteilhafter Weise ein vom elektrischen Bordnetz unabhängiges, mechanisches Stellsystem erzielt, das zum temperaturgesteuerten Arretieren des Flügelrades nach einem weiteren Merkmal des Anspruches 6 mit einem thermo-pneumatischen Schalter in der pneumatischen Steuerleitung des Stellmotors ausgerüstet ist. Wird ferner der vorgenannte Schalter schließlich nach An­ spruch 7 mit einem z. B. von der Kühlflüssigkeit der Brennkraftmaschine beaufschlagten Temperaturfühler ausgerüstet, so wird damit in vorteilhafter Weise eine die tatsächlichen Betriebsverhältnisse der Brennkraftma­ schine widerspiegelnde Stellgröße erfaßt. Damit kann das Flügelrad exakt zu der vorbestimmten Schalttemperatur durch Lösen der Bremse zur wirksamen Mitnahme über die Hydraulikkupplung freigegeben werden. Mit der vorbe­ schriebenen Erfindung ist es weiter denkbar, die tempe­ raturgesteuerte Einrichtung zur Füllung der Arbeitskam­ mer der Hydraulikkupplung entfallen zu lassen, womit ein einfacherer Innenaufbau der hydraulischen Kupplung des Ventilators erzielt ist.

Die nach Anspruch 2 bevorzugte Trommelbremse kann in einer Abwandlung nach Anspruch 10 anstelle der Brems­ backen zwei diametral angeordnete und in radialer Richtung zustellbare Bremselemente umfassen.

Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, die Bremse mit einem trommelartig gestalteten Bremsring am äußeren Trommelumfang mit Bremselementen zu beaufschlagen. Als hierfür im Sinne der Aufgabe geeignetes Bremselement erscheint ein die Trommel am Außenumfang weitgehend umschließendes Band zur Verwirklichung einer Bandbremse nach Anspruch 9.

Die Erfindung ist anhand eines bevorzugten und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrie­ ben.

Die einzige Zeichnung zeigt eine Vorrichtung 1 zum temperaturgesteuerten Arretieren eines lediglich ange­ deuteten, mit 2 bezeichneten Flügelrades eines Ventila­ tors 3 einer nicht näher dargestellten Brennkraftma­ schine 4. Das Flügelrad 2 ist mit einem Gehäuse 5 einer für solche Ventilatoren 3 üblichen Viskosekupplung 7 drehfest verbunden. Das Gehäuse 5 ist über ein Lager 8 relativ zur Antriebswelle 9 frei drehbar gelagert. Mit der Antriebswelle 9 drehfest verbunden ist ein Läufer 10 der Viskosekupplung 7. Zwischen dem Läufer 10 und dem axial hinteren Gehäuseteil 6 befindet sich ein Arbeits­ raum 11 für das Öl. Eine Trennplatte 12 mit einer Steueröffnung 13 trennt in Verbindung mit einer Steuer­ platte 14 einen Speicherraum 15 vom Arbeitsraum 11 ab. Die Steuerplatte 14 ist über eine temperaturempfindliche Bimetallfeder 16 schwenkbeweglich angeordnet.

Am axial hinteren Gehäuseteil 6 ist ein trommelartig gestalteter Bremsring 17 für eine Trommelbremse 18 mit am inneren Trommelumfang einwirkenden Bremsbacken 19 und 20 angeordnet. Die Bremsbacken 19 und 20 sowie ihre einen Steuernocken 21 und einen Betätigungshebel 22 umfassende Betätigungseinrichtung 23 sind auf einer Bremsträgerplatte 24 angeordnet, die über ein Lager 25 zu Antriebswelle 9 koaxial gelagert angeordnet und bei 26 relativ zur Maschine 4 drehgesichert gehalten ist.

Am Betätigungshebel 22 der Betätigungseinrichtung 23 der Bremsbacken 19 und 20 greift über eine Kuppelstan­ ge 27 ein pneumatischer Stellmotor 28 an. Der Stellmo­ tor 28 steht über eine pneumatische Steuerleitung 29 mit einer nicht gezeigten Ansauganlage der Brennkraftmaschi­ ne 4 stromab eines nicht dargestellten Leistungssteuer­ organs in Verbindung. In der Steuerleitung 29 ist ein thermo-pneumatischer Schalter 30 angeordnet. Dieser Schalter 30 ist mit einem von der Kühlflüssigkeit 31 der Brennkraftmaschine 4 beaufschlagten Temperaturfühler 32 ausgerüstet.

Ein im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine herrschen­ der Unterdruck in der Ansauganlage der Brennkraftmaschi­ ne 4 wirkt am Stellmotor 28 derart, daß die Brems­ backen 19 und 20 über die Betätigungseinrichtung 23 an den Innenumfang des trommelartigen Bremsringes 17 angelegt werden, wodurch das Gehäuse 5 der Viskosekupp­ lung 7 und damit das Flügelrad 2 über die Bremsträger­ platte 24 relativ zur Brennkraftmaschine 4 bei 26 drehgesichert gehalten sind. Die auf diese Weise erziel­ te Arretierung des Flügelrades 2 wird bis zu einer vorbestimmten Temperatur dadurch aufrechterhalten, daß der am Stellmotor 28 wirksame Unterdruck durch Ver­ schließen der Steuerleitung 29 durch den thermo-pneuma­ tischen Schalter 30 aufrechterhalten wird bis zum Erreichen der vorbestimmten Schalt-Temperatur. Bei Überschreiten der beispielsweise bei 80°C festgelegten Schalttemperatur gibt der Schalter 30 den Querschnitt der Steuerleitung 29 wieder frei. Bei geringerem Unter­ druck entsprechend einer höheren Leistungsanforderung an die Brennkraftmaschine erfolgt dadurch ein Lösen der Trommelbremse 18, wodurch die Arretierung des Flügelra­ des 2 des Ventilators 3 aufgehoben ist. Das Flügelrad 2 wird entsprechend der höheren Leistungsanforderung über die Viskosekupplung 7 mit der Antriebswelle 9 gekuppelt. Steigt dagegen der Unterdruck entsprechend einer gerin­ geren Leistungsanforderung an die Brennkraftmaschine 4 oberhalb der Schalttemperatur von 80°C auf einen ent­ sprechenden Wert für den Stellmotor 28 an, erfolgt eine Arretierung des Flügelrades 2. Letztgenannter Vorgang überspielt das insbesondere bei kurzem Ampelhalt über die Bimetallfeder 16 bewirkte Zuschalten des Ventila­ tors 3, so daß die damit verbundene Geräuschbelästigung unterbunden ist.

Im Rahmen der Erfindung kann die Trommelbremse abgewan­ delt werden, wobei anstelle der Bremsbacken zwei dia­ metral angeordnete und in radialer Richtung zustellbare Bremselemente vorgesehen werden. Weiter kann der trom­ melartig gestaltete Bremsring auch für eine Bandbremse dienlich sein. Weiter ist als Stellmotor auch ein Dehnstoffelement denkbar, welches unmittelbar auf die Bremsbetätigungseinrichtung einwirkt.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum temperaturgesteuerten Arretieren des Flügelrades eines Ventilators für Brennkraft­ maschinen,

• - bei der das Flügelrad über eine selbsttätige Kupplung mit einer Antriebswelle in Verbindung steht, und
• - die ferner eine dem Arretieren dienende mechanische Bremse mit einem Bremsring und einem temperaturge­ steuert betätigten Bremselement umfaßt, dadurch gekennzeichnet,
• - daß die Bremse (18) einen trommelartig gestalteten Bremsring (17) umfaßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bremse eine Trommelbremse (18) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Trommelbremse (18) einen mit dem Flügelrad (2) drehfest verbundenen Bremsring (17) und maschinenseitig gelagerte Bremsbacken (19, 20) als Bremselemente umfaßt.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Anordnung der Brems­ backen (19, 20) und ihrer Betätigungseinrich­ tung (23) dienende Bremsträgerplatte (24) zur Antriebswelle (9) koaxial gelagert angeordnet und relativ zur Maschine (4) drehgesichert gehalten ist (bei 26).

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (23) der Bremsbacken (19, 20) mit einem temperaturabhän­ gig angesteuerten Stellmotor (Elektromotor, Bimetall-Elemente, Memory-Legierung, pneumatischer Antrieb 28) in Verbindung steht.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Betätigungseinrichtung (23) mit einem pneumatischen Stellmotor (28) in Verbindung steht, wobei
• - in einer pneumatischen Steuerleitung (29) des Stellmotors (28) ein thermo-pneumatischer Schal­ ter (30) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der thermo-pneumatische Schal­ ter (30) mit einem von einer Betriebsflüssigkeit (Kühlmittel 31) der Brennkraftmaschine (4) beauf­ schlagten Temperaturfühler (32) ausgerüstet ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitung (29) mit der Ansauganlage der Brennkraftmaschine (4) stromab eines Leistungssteuerorgans (Drosselklappe) in Verbindung steht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bremse eine Bandbremse ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bremse zwei diametral angeordnete und in radialer Richtung zustellbare Bremselemente umfaßt.