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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Maschinenkühlsystem und insbesondere auf
eine Anordnung zum Betreiben eines Motors, welcher einen Kühlungsventilator
eines Kühlers
antreibt.
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Maschinenkühlsysteme,
welche eine Heißkühlmittelpumpe
einschließen,
wurden vorgeschlagen. Die Heißkühlmittelpumpe
wird angetrieben über einen
Ventilatormotor, welcher einen Kühlungsventilator
eines Kühlers
antreibt, um ein Kühlmittel,
erhitzt durch einen Wärmetauscher,
durch einen Motor und ein Heizgerät zirkulieren zu lassen. Zum
Beispiel in kalter Umgebung sind ein Motor und eine Fahrgastzelle
kalt, wenn der Motor erst gestartet ist. Um den Motor und die Fahrgastzelle
zu erwärmen,
wird die Heißkühlmittelpumpe
von dem Ventilatormotor angetrieben und dadurch zirkuliert das Kühlmittel
durch den Motor und das Heizgerät.
Wenn der Motor und die Fahrgastzelle ausreichend warm sind, treibt
der Ventilatormotor den Kühlungsventilator
an, welcher das Kühlmittel
kühlt,
um den Motor zu kühlen.
Dieses Maschinenkühlsystem
verwendet einen einzelnen Motor, um den Kühlungsventilator und die Pumpe, welche
das Kühlmittel
zirkulieren lässt,
anzutreiben.
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2 zeigt
schematisch am Beispiel den Stand der Technik eines Maschinenkühlsystems.
Ein Kühler 51 hat
einen Einlass 51a und einen Auslass 51b. Der Einlass 51a ist
verbunden mit dem Auslass 52a einer Maschine 52.
Der Auslass 51b des Kühlers 51 ist über ein
Thermostatventil 53 und eine Kaltkühlmittelpumpe 54 verbunden
mit einem Einlass 52b der Maschine 52. Ein Kühlmittel,
welches von der Maschine 52 erhitzt wurde, strömt vom Auslass 52a der Maschine 52 zum
Einlass 51a des Kühlers 51 und strömt weiter
von dem Auslass 51b des Kühlers 51. Die rechte
Seite und die linke Seite von 2 korrespondieren
respektive zu den Richtungen der Vorder- und. Rückseite eines Fahrzeugs.
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Ein
Motor 55 ist relativ zur Rückseite des Kühlers 51 befestigt
mit einem vordefinierten Abstand zwischen dem Motor 55 und
dem Kühler 51. Ein
vorderes Ende 56 einer rotierenden Welle 56 des Motors 55 erstreckt
sich in Richtung des Kühlers 51. Ein
Kühlungsventilator 57 ist
verbunden mit dem vorderen Ende 56. Wenn der Motor 55 in
einer vorbestimmten Richtung rotiert, dann rotiert der Kühlungsventilator 57 in
der vorbestimmten Richtung, um einen Luftstrom in Richtung des Kühlers 51 zu
blasen. Wenn der Motor 55 in eine entgegengesetzte Richtung
zur vorbestimmten Richtung rotiert, dann rotiert der Kühlungsventilator 57 in
die entgegengesetzte Richtung und bläst keinen Luftstrom in Richtung
des Kühlers 51.
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Der
Motor 55, wenn er in die vorbestimmte Richtung rotiert,
treibt die Kaltkühlmittelpumpe 54 an, welche
das Kühlmittel
von der Maschine 52 durch den Kühler 51, das Thermostatventil 53 und
die Kaltkühlmittelpumpe 54 und
zurück
zur Maschine 52 zirkulieren lässt. Wenn das Kühlmittel
den Kühler
passiert, wird das Kühlmittel
mittels Wärmeübertragung gekühlt.
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Eine
Heißkühlmittelpumpe 58 ist
an der Rückseite
des Motors 55 befestigt. Ein Gehäuse 58a der Heißkühlmittelpumpe 58 hat
einen Einlass 59 und einen Auslass 60. Das hintere
Ende 56b der rotierenden Welle 56 des Motors 55 befindet
sich in dem Gehäuse 58a.
Ein Laufrad 61 der Heißkühlmittelpumpe ist
verbunden mit dem hinteren Ende 56. Mit anderen Worten,
das Laufrad 61 ist ganz verbunden mit dem Kühlungsventilator 57 über die
rotierende Welle 56. Daher rotieren das Laufrad 61 und
der Kühlungsventilator 57 ganz
so wie der Motor 55 rotiert.
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Wenn
der Motor 55 in die entgegengesetzte Richtung rotiert,
das heißt,
wenn der Kühlungsventilator 57 keinen
Luftstrom in Richtung des Kühlers 51 bläst, rotiert
das Laufrad 61 in entgegengesetzter Richtung und veranlasst
die Heißkühlmittelpumpe 58 das
Kühlmittel
vom Einlass 59 anzusaugen und vom Auslass 60 austreten
zu lassen. Wenn der Motor 55 in der vorbestimmten Richtung
rotiert, das heißt, wenn
der Kühlungsventilator 57 einen
Luftstrom in Richtung des Kühlers 51 bläst, dann
rotiert das Laufrad 61 auch in der vorbestimmten Richtung.
Jedoch wird in diesem Fall das Kühlmittel
weder von der Heißkühlmittelpumpe 58 von
Einlass 59 angesaugt, noch tritt es vom Auslass 60 aus.
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Der
Einlass 59 der Heißkühlmittelpumpe 58 ist
mit einem Heizgerät 62 verbunden,
welches die Fahrgastzelle erwärmt.
Das Heizgerät
ist mit einem Kühlmittelwärmespeicher 64 über ein
Ventil 63 verbunden. Der Wärmespeicher 64 speichert
heißes Kühlmittel.
Der Auslass 60 der Heißkühlmittelpumpe 58 ist
mit dem Wärmespeicher 64 verbunden.
Wenn der Motor 55 in die entgegengesetzte Richtung rotiert,
veranlasst die Heißkühlmittelpumpe 58 das Kühlmittel
zur Zirkulation vom Wärmespeicher 64 durch
das Ventil 63, das Heizgerät 62 und die Heißkühlmittelpumpe 58 zurück zum Wärmespeicher 64. Während des
Durchgangs des heißen
Kühlmittels durch
das Heizgerät 62 wird
die Wärme
vom Kühlmittel
an die Fahrgastzelle übertragen.
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Die
Rotation des Motors 55 in der vorbestimmten Richtung und
die in die entgegengesetzten Richtung werden von einer elektronischen
Steuereinheit ECU gesteuert, welche für das Fahrzeug vorgesehen ist
(nicht abgebildet). Gezielt steuert die ECU den Motor in seiner
Rotation in seiner vorbestimmten Richtung oder der entgegengesetzten
Richtung oder stoppt ihn in Übereinstimmung
mit der Kühlmitteltemperatur
in der Maschine 52, der Außentemperatur der Luft, der
Temperatur in der Fahrgastzelle und dem Fahrzustand des Fahrzeugs.
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Das
Laufrad 61 und der Kühlungsventilator 57 rotieren
ganz so wie der Motor 55. Das heißt, der Kühlungsventilator 57 und
die Heißkühlmittelpumpe 58 werden
in Synchronität
mit dem Motor 55 angetrieben. Mit anderen Worten, wenn
die Maschine 52 erst gestartet ist (wenn der Kühlungsventilator 57 nicht
zu rotieren braucht), rotiert der Kühlungsventilator 57,
wenn der Motor 55 angetrieben wird. Wenn die Maschine 52 gekühlt ist
(wenn die Heißkühlmittelpumpe 58 nicht
angetrieben werden braucht), wird die Heißkühlmittelpumpe 58 angetrieben,
wenn der Motor 55 angetrieben wird. Daraus resultiert,
dass die Effizienz des Motors 55 abnimmt. Zusätzlich wird durch
Betreiben des Kühlungsventilators 57 beim ersten
Starten der Maschine 52 (wenn eine Rotation des Kühlungsventilators 57 nicht
benötigt
wird) Lärm produziert.
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Gegenstand
der Erfindung ist es ein Maschinenkühlsystem anzubieten, welches
die Betriebseffizienz eines Motors verbessert und Lärm reduziert, welcher
produziert wird durch unnötige
Rotation eines Kühlungsventilators.
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Um
obenstehende Probleme zu lösen, schafft
die Erfindung ein Maschinenkühlsystem.
Das Maschinenkühlsystem
hat einen Kühlungsventilator 57,
um einen Kühler
zu kühlen,
und eine Heißkühlmittelpumpe,
um ein Kühlmittel,
welches gespeichert wird in einem Wärmespeicher, entlang einer
vorbestimmten Route zirkulieren zu lassen. Das Maschinenkühlsystem
hat des Weiteren einen Motor 55, welcher verbunden ist
mit dem Kühlungsventilator und
der Heißkühlmittelpumpe.
Der Motor 55 rotiert in einer vorbestimmten Richtung und
in einer Richtung entgegengesetzt zu der vorbestimmten Richtung,
um den Kühlungsventilator
anzutreiben, respektive die Heißkühlmittelpumpe.
Das Maschinenkühlsystem
ist gekennzeichnet durch ein Kraftübertragungsbauteil zur Rotationsübertragung
von dem Motor zum Kühlungsventilator
in nur einer Richtung. Der Kühlungsventilator
ist mit dem Motor 55 über
das Kraftübertragungsbauteil
verbunden.
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Andere
Aspekte und Vorteile der Erfindung werden durch die nachfolgende
Beschreibung ersichtlich, welche in Verbindung mit beigefügten Zeichnungen
beispielsweise die Prinzipien der Erfindung abbilden.
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Die
Erfindung, zusammen mit Aufgaben und Vorteilen hieraus, werden am
besten verstanden mit dem Verweis auf die nachfolgende Beschreibung
der derzeit bevorzugen Ausführungsform
zusammen mit den beigefügten
Zeichnungen, wobei:
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1 eine
Querschnittsansicht eines Maschinenkühlsystems gemäß der Erfindung
ist; und
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2 eine
schematische Ansicht eines Maschinenkühlsystems gemäß Stand
der Technik ist.
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Eine
erste Ausführungsform,
in welcher die Erfindung an ein Maschinenkühlsystem angepasst ist, wird
wie folgt mit Bezug auf 1 beschrieben. Das Maschinenkühlsystem
entsprechend Erfindung ist identisch mit einem Maschinenkühlsystem
des Standes der Technik, ausgenommen von der Anordnung zum Betrieb
eines Motors. Um Redundanz zu vermeiden, wurden ähnliche oder gleiche Referenzziffern
vergeben für
solche Komponenten, welche die Gleichen sind wie die korrespondierenden
Komponenten des Maschinenkühlsystems
des Standes der Technik. Nur unterschiedliche Merkmale werden nun behandelt.
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1 ist
eine schematische Ansicht des Maschinenkühlsystems entsprechend der
vorliegenden Ausführungsform.
Das Maschinenkühlsystem
hat einen Kühler 51,
einen Kühlungsventilator 57,
um den Kühler 51 zu
kühlen,
eine Heißkühlmittelpumpe 58, um
eine Fahrgastzelle zu erwärmen,
und einen Motor 55, um den Kühlungsventilator 57 und
die Heißkühlmittelpumpe 58 anzutreiben.
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Der
Kühlungsventilator 57 ist
verbunden mit dem vorderen Ende 56 einer rotierenden Welle 56 des
Motors 55 über
eine Einwegkupplung, welche als Kraftübertragungsbauteil dient.
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Die
Einwegkupplung 70 leitet Rotation von dem Motor 55 zu
dem Kühlungsventilator 57 in
nur einer Richtung. In der Ausführungsform
leitet die Einwegkupplung 70 Rotation von dem Motor 55 in
der vorbestimmten Richtung zu dem Kühlungsventilator 57.
Die Einwegkupplung 70 leitet keine Rotation von dem Motor 55 in
der entgegengesetzten Richtung zur vorbestimmten Richtung zu dem
Kühlungsventilator 57.
Mit anderen Worten, die Einwegkupplung kuppelt den Motor von dem
Kühlungsventilator 57 ab.
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Ein
Laufrad 61 von der Heißkühlmittelpumpe 58 ist
am hinteren Ende 56b der rotierenden Welle 56 des
Motors 55 befestigt. Das Laufrad 61 ist bezüglich der
rotierenden Welle 56 des Motors 55 in einem vorbestimmten
Winkel geneigt. Wenn der Motor 55 in der vorbestimmten
Richtung rotiert, dann pumpt das Laufrad 61 kein Kühlmittel.
Umgekehrt, wenn der Motor 55 in der entgegengesetzten Richtung
zu der vorbestimmten Richtung rotiert, dann pumpt das Laufrad 61 das
Kühlmittel.
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Um
die Maschine 52 zu kühlen,
rotiert der Motor 55 in der vorbestimmten Richtung und
die Kaltkühlmittelpumpe 54 wird
angetrieben. In diesem Zustand bewirkt die Kaltkühlmittelpumpe 54 eine
Zirkulation des Kühlmittel
von der Maschine 52 durch den Kühler 51, das Thermostatventil 53 und
die Kaltkühlmittelpumpe 54 zurück zur Maschine 52 (siehe 2).
Die Rotation des Motors 55 in der vorbestimmten Richtung
wird zum Kühlungsventilator 57 geleitet über die
Einwegkupplung 70. Folglich rotiert der Kühlungsventilator 57 in
der vorbestimmten Richtung und bläst einen Luftstrom in Richtung
des Kühlers 51.
Der Luftstrom kühlt
das Kühlmittel,
welches durch den Kühler 51 läuft. Das
Laufrad 61 andererseits rotiert in der vorbestimmten Richtung
zusammen mit dem Motor 55, aber das Laufrad 61 pumpt kein
Kühlmittel.
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Umgekehrt,
wenn der Motor 55 in die entgegengesetzte Richtung rotiert,
um mit dem Heizgerät 62 die
Fahrgastzelle zu erwärmen,
dann rotiert das Laufrad 61 der Heißkühlmittelpumpe 58 ebenfalls
in die entgegengesetzte Richtung und bewirkt eine Zirkulation des
heißen
Kühlmittels
aus dem Wärmespeicher 64 durch
ein Ventil 63, das Heizgerät 62 und der Heißkühlmittelpumpe 58 zurück in den
Wärmespeicher 64 (siehe 2).
Zu dieser Zeit wird die Rotation des Motors 55 nicht zu
dem Kühlungsventilator 57 über die
Einwegkupplung 70 weitergeleitet. Der Kühlungsventilator 57 rotiert
daher nicht.
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Die
Vorteile des Maschinenkühlsystems
entsprechend Erfindung werden nun behandelt.
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Der
Kühlungsventilator 57 ist
durch die Einwegkupplung 70 mit dem vorderen Ende 56 der
rotierenden Welle 56 des Motors 55 verbunden.
Wenn die Maschine 52 gekühlt wird (wenn der Motor 55 in
der vorbestimmten Richtung rotiert), dann wird die Rotation des
Motors 55 zu dem Kühlungsventilator 57 über die
Einwegkupplung 70 weitergeleitet, dadurch rotiert der Kühlungsventilator 57.
Mit anderen Worten, wenn die Fahrgastzelle von dem Heizgerät 62 erwärmt wird
(wenn der Motor in die entgegengesetzte Richtung rotiert), dann
wird eine Rotation des Kühlungsventilator 57 durch
die Einwegkupplung 70 verhindert, welche eine Kraftübertragung
zwischen dem Motor 55 und dem Kühlungsventilator 57 unterbricht, sodass
die Rotation des Motors 55 nicht an den Kühlungsventilator 57 weitergeleitet
wird.
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Daher
wird die Antriebskraft des Motors 55 effektiver genutzt
im Vergleich zum Stand der Technik, bei welcher der Kühlungsventilator 57 mit
dem Motor 55 in die entgegengesetzte Richtung rotiert, wenn
die Fahrgastzelle durch das Heizgerät 62 erwärmt wird.
Zusätzlich,
wenn die Heißkühlmittelpumpe 58 angetrieben
wird, um die Fahrgastzelle mit dem Heizgerät 62 zu erwärmen (wenn
der Kühlungsventilator 57 nicht
rotieren braucht), dann rotiert der Kühlungsventilator 57 nicht und
erzeugt keinen Lärm. Entsprechend
verbessert sich die Effizienz des Motors 55 und Lärm, hervorgerufen
durch Rotation des Kühlungsventilators 57 während der
Erwärmung
der Fahrgastzelle, verringert sich.
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Die
Ausführungsform
soll betrachtet werden als erklärend
und nicht einschränkend
und die Erfindung kann in folgenden Gestaltungen ausgeführt werden.
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In
der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann der Kühlungsventilator 57 mit
der rotierenden Welle verbunden werden durch ein Kraftübertragungsbauteil,
abweichend von der Einwegkupplung 70.
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Das
Laufrad 61 der Heißkühlmittelpumpe 58 kann
auch verbunden sein mit dem hinteren Ende 56b der rotierenden
Welle 56 des Motors 55 durch die Einwegkupplung 70,
sodass das Laufrad 61 von dem Motor 55 nur dann
angetrieben wird wenn der Motor 55 in die entgegengesetzte
Richtung rotiert, um die Fahrgastzelle zu erwärmen. Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen
Vorteilen, wird verhindert, dass Antriebskraft des Motors 55 durch
Rotation des Laufrades 61 vergeudet wird, wenn die Maschine 52 gekühlt wird
(wenn das Laufrad 61 nicht rotieren braucht). Demzufolge
wird die Betriebseffizienz des Motors 55 weiter erhöht.
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In
der Ausführungsform
ist der Kühlungsventilator 57 mit
der rotierenden Welle 56 des Motors 55 durch die
Einwegkupplung 70 und das Laufrad 61 der Heißkühlmittelpumpe 58 mit
der rotierenden Welle 56 des Motors 55 verbunden.
Jedoch der Motor 55, welcher in der Ausführungsform
verwendet wird, kann auch ersetzt werden durch einen Motor, ausgestattet mit
einem Geschwindigkeitsminderer, und der Kühlungsventilator 57 und
die Heißkühlmittelpumpe 58 können mit
einer Ausgangswelle des Geschwindigkeitsminderer gekoppelt werden.
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Die
Beispiele und Ausführungsformen
sollen betrachtet werden als erklärend und nicht einschränkend und
die Erfindung ist nicht eingeschränkt von Details, welche hier
angeführt
sind.
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Ein
Maschinenkühlsystem
hat einen Kühlungsventilators 57,
um einen Kühler
zu kühlen,
eine Heißkühlmittelpumpe 58 zur
Zirkulation eines Kühlmittels,
welches in einem Wärmespeicher
gehalten wird, entlang einer vorbestimmten Route, einen Motor 55,
welcher in einer vorbestimmten Richtung und in einer Richtung entgegengesetzt
zur vorbestimmten Richtung rotiert, um den Kühlungsventilator 57 und
die Heißkühlmittelpumpe 58 anzutreiben.
Ein Kraftübertragungsbauteil 70 verbindet
den Kühlungsventilator 57 mit
dem Motor 55 und überträgt Rotation des
Motors 55 zum Kühlungsventilator 57 in
nur einer Richtung.