DE4023258A1 - Einrichtung zur ruecklaufsperre des laufrades eines querstromluefters - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Rücklauf­ sperre eines von einem Antrieb trennbaren Laufrades eines Querstromlüfters.

Bei in einem Fahrzeug, z. B. zu Kühlzwecken vorgesehenen Quer­ stromlüfter ergibt es sich, daß der Antrieb des Querstromlüf­ ters abgeschaltet wird sobald aufgrund der Fahrgeschwindig­ keit die Durchströmung des nachgeordneten Wärmetauschers genü­ gend groß ist. Dabei kommt es aber zu einem Antrieb des Lauf­ rades entgegen seiner Betriebsdrehrichtung durch die durch­ strömende Luft. Dies führt nun zu einer Erhöhung des Strö­ mungswiderstandes des Querstromlüfters, wodurch sich die Stau­ druckausnutzung erheblich verschlechtert.

Es wurde daher schon in der EP-A1-2 33 174 vorgeschlagen, ein Drehen eines Querstromlüfters entgegen seiner Antriebsrichtung zu verhindern.

Bei sehr hohen Fahrgeschwindigkeiten wäre eine Erhöhung des Strömungswiderstandes des Querstromlüfters zwar wiederum nütz­ lich, da sie einer unnötig starken Kühlung entgegenwirkt und eine Verringerung der Kühlluftströmung den Luftwiderstand des Fahrzeugs etwas herabsetzt. Beim Antrieb des Laufrades entge­ gen seiner Betriebsdrehrichtung auftretende hohe Geräuschent­ wicklung und unkontrollierte Laufraddrehzahlen verbieten je­ doch generell derartige Betriebszustände.

Ziel der Erfindung ist es daher eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, welche unerwünschte Betriebszu­ stände selbsttätig vermeidet und sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß an einer Stirnseite des Laufrades des Querstromlüfters mindestens zwei an diesem schwenkbar gelagerte Sperrelemente angeordnet sind, die mit einer feststehenden Achse zusammenwirken, wobei die Sperrelemente mittels Federn in Richtung zur Sperrstellung vorgespannt sind, in der sie eine Drehung des Laufrades entge­ gen der Antriebsrichtung blockieren.

Durch diese Maßnahmen ist sichergestellt, daß sich das Laufrad des Querstromlüfters nur in einer Richtung drehen kann. Dies ermöglicht es, das Laufrad bei abgeschaltetem Antrieb dessel­ ben gegen ein Drehen in die entgegengesetzte Richtung zu bloc­ kieren.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die feststehende Achse durch einen rohrförmigen Ansatz einer mit dem Gehäuse fest verbundenen Wand gebildet sein, was einfache Gestaltungs­ möglichkeiten zuläßt.

Weiters kann vorgesehen sein, daß die Sperrelemente durch Klinkenelemente mit sägezahnförmigen Klinkenansätzen gebildet sind, die mit Vertiefungen in der Mantelfläche des die fest­ stehende Achse bildenden rohrförmigen Ansatzes zusammenwirken. Auf diese Weise ergibt sich eine sehr einfache Lösung, bei der die Klinkenelemente in die entsprechenden Ausnehmungen der Achse einfallen können. Dabei ist ein weiteres Drehen des Laufrades lediglich in einer Richtung möglich, u. zw. in jener in der die Klinkenansätze den flacheren Abschnitt aufweisen.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Anlenkpunkt eines jeden Klinkenelementes in Drehrichtung des Laufrades vor der mit der feststehenden Achse bzw. mit dem rohrförmigen Ansatz zusammen­ wirkenden Klinkenansatz des Klinkenelementes liegt. Dies stellt sicher, daß die Klinkenelemente bei einer entsprechend hohen Drehzahl des Laufrades des Querstromlüfters von der ste­ henden Achse vollkommen abheben und daher keine Erhöhung des Drehwiderstandes mehr verursachen. Außerdem wird dadurch auch die Entwicklung unnötiger Geräusche vermieden.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorge­ sehen sein, daß die Sperrelemente als Reibelemente ausgebildet sind, die mit der Mantelfläche der feststehenden Achse bzw. des rohrförmigen Ansatzes zusammenwirken. Dies stellt eine Verminderung der Geräuschentwicklung in den unteren Drehzahl­ bereichen des Laufrades des Querstromlüfters sicher. Außerdem wird dadurch auch ein ständiges Pendeln der Sperrelemente im unteren Drehzahlbereich des Laufrades vermieden, da diese sich nicht über die für die Klinkenelemente der zuvor beschriebenen Lösung erforderlichen Ausnehmungen hinwegbewegen müssen.

Dabei kann weiters vorgesehen sein, daß die Reibfläche der Reibelemente einen einer logarithmischen Spirale entsprechen­ den Verlauf aufweist, die vorzugsweise der Gleichung

r=a · eϕ

entspricht wobei ξ den Reibungswinkel für die Materialpaarung des Reibbelages und der Achse bzw. dem rohrförmigen Ansatz, a den Abstand zwischen der Mitte der Lagerung des Reibelementes und der Stelle der Reibfläche, die den kürzesten Abstand zur Mitte der Lagerung aufweist, und r den Abstand zu einer ande­ ren Stelle der Reibfläche bedeuten, wobei r und a den Winkel ϕ einschließen. Bei dieser Lösung kommt es bei einer Drehung des Laufrades in der einen Richtung zu einem Verklemmen der Reib­ elemente mit der Mantelfläche der Achse, wodurch eine entspre­ chende Bremswirkung gegeben ist. In der anderen Drehrichtung kommt es dagegen zu einer Beaufschlagung der Reibelemente im Sinne des Abhebens von der Achse aufgrund der sehr geringen Reibkräfte. Außerdem ist durch diese Ausgestaltung der Reib­ fläche sichergestellt, daß diese in jedem Falle mit der Gegen­ fläche stets einen konstanten Winkel einschließen, wodurch sich auch trotz der unvermeidlichen Abnützung der Reibfläche eine praktisch konstante Bremswirkung ergibt.

In diesem Zusammenhang kann weiters vorgesehen sein, daß die Fläche, welche die einen logarithmischen Verlauf aufweisende Reibfläche trägt sich bis zu der dem äußeren Umfang des Lauf­ rades zugekehrten Außenkontur des Reibelementes erstreckt. Durch diese Maßnahmen ergibt sich eine große Bewegungsmöglich­ keit und ein hoher Toleranz- bzw. Verschleißausgleich, da sich ein solches Sperrelement weitgehend verdrehen kann und dabei in der Bremsstellung stets den gleichen Winkel mit der Gegen­ fläche einnimmt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Reibelemente einen abstehenden Arm aufweisen, der sich gegen die Drehrichtung des Laufrades des Querstromlüfters vom Anlenkpunkt des entsprechenden Reibelementes erstreckt. Durch die Masse dieser Arme wirken entsprechende Fliehkräfte auf die Sperrelemente und heben diese entgegen der Wirkung der Vor­ spannung von der Achse, deren Mantelfläche die Gegenfläche für die Sperrelemente bildet, ab.

Weiters kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, daß die mit den Sperrelementen zusammenwirkende Achse durch einen rohrförmigen Fortsatz einer Lagerwand gebildet ist, wobei diese Lagerwand einen Bördelrand aufweist, in dem eine Halte­ platte zentrisch gehalten ist, die einen Lagerzapfen zentrisch aufnimmt, auf dem die Stirnwand des Laufrades des Querstrom­ lüfters über ein Lager abgestützt ist. Durch diese Maßnahmen ergibt sich der Vorteil einer einfachen Konstruktion, bei der es auch möglich ist, ohne sonstige Demontagearbeiten nach dem Abbau der Halteplatte und des mit dieser verbundenen, den Fortsatz beinhaltenden Lagerwand den Verschleißzustand der Reibelemente zu kontrollieren, falls die Sperrelemente durch Reibelemente gebildet sind.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 eine erste Ausführungsform einer erfin­ dungsgemäßen Einrichtung in Stirnansicht und einem Teilschnitt, und

Fig. 3 und 4 eine zweite Ausführungsform einer erfin­ dungsgemäßen Einrichtung in Stirnansicht und einem Teilschnitt. Gleiche Teile sind mit den­ selben Bezugszeichen versehen.

Bei beiden Ausführungsformen ist das Laufrad 1 des Querstrom­ lüfters durch Ringe 2 gebildet, durch welche die Schaufeln 3 gehalten sind. Diese Ringe 2 sind je über eine mit einem rohr­ förmigen Ansatz 4 versehenen Seitenteil 5, in dem ein Wälzla­ ger 6 gehalten ist, abgestützt. Mit 3′ ist die feststehende Leitschaufel bezeichnet. ln dem Seitenteil 5 sind die Zapfen 7 befestigt, an denen Sperrelemente schwenkbar gelagert sind. Diese Zapfen 7 sind über eine ebene Halteplatte 21 und eine gekröpfte Halteplatte 22 mittels Schrauben 23 am Laufrad 1 festgemacht.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 sind diese Sperrelemente durch Klinkenelemente 8 gebildet, deren Klinkenansätze 9 in der durch den Pfeil 10 angedeuteten Dreh­ richtung des Laufrades 1 flach gegen die Tangente an deren Be­ rührungspunkt mit der durch den rohrförmigen Ansatz 11 gebil­ deten Achse zu liegen kommt. Durch die Schraubverbindung 24 zwischen dem Gehäuse 12′ und der Halteplatte 18 sowie durch die zentrale Schraube 25, wird eine feste Verbindung zwischen der Halteplatte 18 und dem Zapfen 12 sowie, mit dem Ge­ häuse 12′ hergestellt. Der feststehende Zapfen 12 ist mit dem die Achse bildenden rohrförmigen Ansatz 11 der Lagerwand 13 koaxial und fest verbunden. Der feststehende Zapfen 12 trägt das Wälzlager 6.

Dieser rohrförmige Ansatz 11 weist Ausnehmungen 14 auf, in die die Klinkenansätze 9 bei einer entsprechend geringen Drehzahl des Laufrades 1 einfallen können. Dadurch wird eine Drehung des Laufrades 1 entgegen der durch den Pfeil 10 angedeuteten Betriebsdrehrichtung sicher verhindert, da die Klinkenele­ mente 8 in einem solchen Fall weiter in die Ausnehmungen 14 hineingezogen werden und es daher zu einem sicheren Blockieren des Laufrades 1 kommt.

Die Klinkenelemente 8 sind mittels der Federn 15 in Richtung zur Sperrstellung, in der sie an der Achse, die durch den rohrförmigen Ansatz 11 gebildet ist, anliegen, vorgespannt. Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, liegen die Anlenkpunkte der Klinkenelemente 8, die durch die Zapfen 7 gebildet sind, in Drehrichtung des Laufrades 1, vor den Klinkenansätzen 9.

Wird nun das Laufrad 1 mit einer entsprechenden Drehzahl ange­ trieben, so heben die Klinkenelemente 8 von der Welle entgegen der Kraft der Feder 15 ab, so daß sich keine Beeinflussung des Laufrades 1 durch die Klinkenelemente mehr ergibt.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 sind die Sperr­ elemente durch Reibelemente 16 gebildet, die an den Zapfen 7 schwenkbar gelagert sind. Weiters steht der die mit den Reib­ elementen 16 zusammenwirkende Achse bildende rohrförmige An­ satz 11 von einer Lagerwand 17 ab, die mit ihren Bördel­ rand 17′ eine Halteplatte 18 zentrisch hält, die den mit dem Gehäuse 12′ fest verbundenen Lagerzapfen 12 hält.

Die Reibelemente 16 weisen einen gemäß einer logarithmischen Spirale geformten Abschnitt 19 auf, der mit dem rohrförmigen Ansatz 11, der die Achse bildet, zusammenwirkt, deren Mantel­ fläche als Gegenfläche wirkt. ln Fig. 3 sind bei einem Reib­ element 16 dessen mögliche extrem ausgelenkte Stellungen ge­ strichelt eingezeichnet. Man ersieht daraus, daß auch bei Ab­ nützung der Reibflächen innerhalb eines großen Bereiches immer noch die blockierende Funktion der Reibelemente 16 erhalten bleibt. Dabei liegt das Reibelement 16 in jeder Lage unter dem gleichen Winkel an dem rohrförmigen Ansatz 11 an.

Die Reibelemente 16 weisen einen abstehenden Arm 20 auf und sind mittels Federn 15 gegen deren Bremsstellung vorgespannt. Auch bei dieser Ausführungsform kommt es bei einer Drehung des Laufrades 1 in Richtung des Pfeiles 10 zu einem Abheben der Reibelemente 16 von dem die Achse bildenden rohrförmigen An­ satz 11. Bei einer geringen Drehung des Laufrades 1 entgegen der durch den Pfeil 10 angedeuteten Drehrichtung nach einem Stillstand des Laufrades, kommt es dagegen zu einem immer stärkeren Anlegen des Reibelementes 16 am rohrförmigen An­ satz 11, so daß ein Weiterdrehen des Laufrades verhindert wird.

Claims (9)

1. Einrichtung zur Rücklaufsperre eines von einem Antrieb trennbaren Laufrades eines Querstromlüfters, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an einer Stirnseite des Laufrades (1) des Querstromlüfters mindestens zwei an diesem schwenkbar gelagerte Sperrelemente (8, 16) angeordnet sind, die mit einer feststehenden Achse zusammenwirken, wobei die Sperr­ elemente (8, 16) mittels Federn (15) in Richtung zur Sperrstellung vorgespannt sind, in der sie eine Drehung des Laufrades (1) entgegen der Antriebsrichtung blockie­ ren.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehende Achse durch einen rohrförmigen An­ satz (11) einer mit dem Gehäuse (12′) fest verbundenen Wand gebildet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrelemente durch Klinkenelemente (8) mit sägezahn­ förmigen Klinkenansätzen (9) gebildet sind, die mit Ver­ tiefungen (14) in der Mantelfläche des die feststehende Achse bildenden rohrförmigen Ansatzes (11) zusammenwirken.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Anlenkpunkt eines jeden Klinkenele­ mentes (8) in Drehrichtung des Laufrades (1) vor der mit der feststehenden Achse bzw. dem rohrförmigen Ansatz (11) zusammenwirkenden Klinkenansatz (9) des Klinkenelemen­ tes (8) liegt.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Sperrelemente als Reibelemente (16) ausgebil­ det sind, die mit der Mantelfläche der feststehenden Achse bzw. des rohrförmigen Ansatzes (11) zusammenwirken.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibfläche (19) der Reibelemente (16) einen einer logarithmischen Spirale entsprechenden Verlauf aufweist, die vorzugsweise der Gleichung r=a · eξϕentspricht, wobei ζ den Reibungswinkel für die Material­ paarung des Reibbelages und der Achse bzw. dem rohrförmi­ gen Ansatz (11), a den Abstand zwischen der Mitte der La­ gerung des Reibelementes (16) und der Stelle der Reibflä­ che, die den kürzesten Abstand zur Mitte der Lagerung auf­ weist, und r den Abstand zu einer anderen Stelle der Reib­ fläche bedeuten, wobei r und a den Winkel ϕ einschließen.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche, welche die einen logarithmischen Verlauf aufweisende Reibfläche (19) trägt, sich bis zu der dem äußeren Umfang des Laufrades (1) zugekehrten Außenkontur des Reibelementes (16) erstreckt.

8. Einrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibelemente (16) einen abstehenden Arm (20) auf­ weisen, der sich gegen die Drehrichtung (Pfeil 10) des Laufrades (1) des Querstromlüfters vom Anlenkpunkt (Zapfen 7) des entsprechenden Reibelementes (16) er­ streckt.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die mit den Sperrelemen­ ten Klinkenelemente (8), Reibelemente (16) zusammenwirkende feststehende Achse durch einen rohrförmigen Ansatz (11) einer Lagerwand (13, 17) gebildet ist, welche Lager­ wand (13, 17) einen Bördelrand (13′, 17′) aufweist, in dem eine Halteplatte (18) zentrisch gehalten ist, die einen Lagerzapfen (12) zentrisch aufnimmt, auf dem die Stirnwand des Laufrades (1) des Querstromlüfters über ein Lager (6) abgestützt ist.