DE69632947T2

DE69632947T2 - Motorkühler und baumaschine

Info

Publication number: DE69632947T2
Application number: DE69632947T
Authority: DE
Inventors: Shigehisa Niihari-gun FUNABASHI; Yoshihiro Niihari-gun TAKADA; Masatoshi Niihari-gun WATANABE; Shinichi Higashiibaraki-gun SHIMODE; Yoshio Ushiku-shi TANITO; Sotaro Ushiku-shi TANAKA; Zenji Tsukuba-shi KANEKO; Ichiro Tamano-shi HIRAMI; Toshio Inashiki-gun TAKISHITA; Shinichi Tsuchiura-shi MIHARA
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1995-10-19
Filing date: 1996-10-18
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2016-10-19
Also published as: US5839397A; KR100254654B1; CN1069735C; WO1997014874A1; EP0799979A4; DE69632947D1; EP0799979A1; EP0799979B1; CN1166194A; JPH09112268A

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Motorkühlsystem, insbesondere ein Kühlsystem für beispielsweise in Automobilen oder Baumaschinen montierte Motoren, und eine Baumaschine, für die das Motorkühlsystem verwendet wird.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Bekannte Techniken, die den vorstehend erwähnten Typ von Motorkühlsystem betreffen, sind beispielsweise die folgenden.
(1) JP-A-5-288053
Diese bekannte Technik offenbart, daß in einem Motorkühlabschnitt einer Baumaschine einem Wärmetauscher durch ein über einen Gebläseriemen mit der Kurbelwelle gekoppeltes axiales Gebläse Kühlluft zugeführt wird.
(2) JP-A-5-248239
Diese bekannte Technik offenbart, daß in einem Motorkühlabschnitt eines Arbeitsfahrzeugs, wie eines landwirtschaftlichen Traktors, ein Fliehkraftgebläse als Gebläse zur Zufuhr von Kühlluft verwendet wird, um das Kühlvermögen zu verbessern.
(3) JP-A-5-248242
Bei dieser bekannten Technik wird ein einzelnes Zentrifugalgebläse so eingesetzt, daß von vor der landwirtschaftlichen Maschine angesaugte Kühlluft, die den Kühler passiert hat, von vorne in das Zentrifugalgebläse eingesaugt wird und Kühlluft aus einem Motorraum hinter dem Fliehkraftgebläse von hinten angesaugt wird.
(4) JP-A-63-270228
Diese Druckschrift offenbart ein Motorkühlsystem, wie das in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 6 beschriebene.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Bei den vorstehend aufgeführten bekannten Techniken treten die nachstehend dargelegten Probleme auf.
Im allgemeinen ist das zum Kühlen der Außenflächen eines Motors erforderliche Luftkühlvermögen in einem Motorraum erheblich geringer, beispielsweise 1/3 oder weniger, als das zur Kühlung von Wärmetauschern, wie Kühlern oder Ölkühlern, erforderliche Luftkühlvermögen. Da bei den vorstehend aufgeführten bekannten Techniken (1) und (2) die nach dem Kühlen der Wärmetauscher, wie des Kühlers, auf eine hohe Temperatur erwärmte Kühlluft jedoch unverändert auf die Seite des Motors strömt, ist die Strömungsmenge der Kühlluft auf der Seite des Wärmetauschers und auf der Seite des Motors die Gleiche. Anders ausgedrückt ist die Auslaßöffnung sehr groß, da die Kühlluft in der zum Kühlen der gesamten Seite der Wärmetauscher erforderlichen großen Strömungsmenge durch eine auf der Seite des Motors ausgebildete Auslaßöffnung abgegeben wird. Dies führt zu einer Verringerung des Grads der Abdichtung auf der Seite des Motors, der die größte Lärmquelle ist, und damit zu Schwierigkeiten bei der Verringerung des Lärms.
Ebenso sind normalerweise viele elektrische Vorrichtungen, etc. um den Motor im Motorraum montiert. Da die nach dem Kühlen der Wärmetauscher, wie des Kühlers, auf einen hohe Temperatur erwärmte Luft bei den oben aufgeführten bekannten Techniken (1) und (2) um die elektrischen Vorrichtungen strömt, wird die Wirksamkeit der Kühlung der elektrischen Vorrichtungen jedoch so verringert, daß ein Problem hinsichtlich der Zuverlässigkeit der elektrischen Vorrichtungen auftritt.
Andererseits wird ein derartiges Problem bei der vorstehend aufgeführten bekannten Technik (3) vermieden, da die Kühlluft zum Kühlen der elektrischen Vorrichtungen um den Motor über einen an deren Strömungsweg als den der den Kühler passierenden Kühlluft eingeleitet wird und die nach dem Kühlen des Kühlers erhitzte Luft mit hoher Temperatur nicht zu den elektrischen Vorrichtungen geleitet wird. Bei der vorstehend aufgeführten bekannten Technik (3) tritt jedoch das folgende andere Problem auf.
Das bei der vorstehend aufgeführten bekannten Technik (3) verwendete Zentrifugalgebläse ist als aus zwei Richtungen, d. h. von der Seite des Kühlers und von der Seite des Motors Kühlluft ansaugendes Zentrifugal-Doppelsauggebläse fungierend dargestellt. Im wesentlichen besteht das bekannte Fliehkraftgebläse jedoch aus einem Zentrifugal-Einzelsauggebläse mit einem Gebläserad. Das Gebläserad ist so konstruiert, daß es Luft auf der Seite des Kühlers positiv ansaugt und Kühlluft einleitet. Für die Luft auf der Seite des Motors ist jedoch auf der Rückseite des Gebläses ein Spalt ausgebildet, der das Einleiten von Luft durch den Spalt lediglich unter negativem Druck zuläßt. Daher ist das Gebläserad nicht so konstruiert, daß es positiv Luft auf der Seite des Motors einsaugt und Kühlluft einleitet. Durch einen derartigen Aufbau ist die Strömungsmenge der Kühlluft auf der Seite des Motors wesentlich geringer als die der Kühlluft auf der Seite des Kühlers. Ebenso ist das relative Verhältnis zwischen den aus den beiden Richtungen angesaugten Mengen an Kühlluft instabil. Dementsprechend können die elektrischen Vorrichtungen, etc. nicht ausreichend gekühlt werden.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, die bei den bekannten Techniken auftreten, und es ist ihre Aufgabe, ein Motorkühlsystem und eine Baumaschine zu schaffen, durch die der Grad der Abdichtung auf der Seite des Motors zur Geräuschminderung verbessert und die elektrischen Vorrichtungen, etc. ausreichend gekühlt werden können.
Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgaben wird erfindungsgemäß ein Motorkühlsystem mit mindestens einem in einem Motorraum mit einem darin montierten Motor angeordneten Wärmetauscher mit einem Kühler zum Kühlen des Kühlwassers des Motors und einem durch eine Drehwelle angetriebenen Kühlgebläse zum Erzeugen eines Kühlluftstroms zum Kühlen des Wärmetauschers, des Motors und um den Motor angeordneter elektrischer Vorrichtungen geschaffen, wobei das Kühlgebläse ein Fliehkraftlüfter mit einem Zentrifugal-Doppelgebläseradaufbau zum Saugen erster Kühlluft zum Kühlen des Wärmetauschers durch eine erste Lufteinlaßöffnung in den Motorraum und zweiter Kühlluft zum Kühlen des Motors und der elektrischen Vorrichtungen durch zweite Lufteinlaßöffnungen in den Motorraum ist und der Fliehkraftlüfter so konstruiert ist, daß unter der Voraussetzung, daß die Strömungsmengen der ersten Kühlluft und der zweiten Kühlluft, die von dem Fliehkraftlüfter eingeleitet werden, jeweils W1 und W2 sind, W1 : W2 = 2 : 0,5 bis 1,5 gilt.
Genauer wird die durch ein Gebläserad des Zentrifugal-Doppelgebläseradaufbaus eingeleitete erste Kühlluft zum Kühlen des Wärmetauschers über die erste Lufteinlaßöffnung in den Motorraum aufgenommen. Danach wird die erste Kühlluft von der Seite des einen Endes der Drehwelle in das erste Gebläserad gesaugt und dann zum äußeren Umfang des Gebläses geblasen. Ebenso wird die durch das andere Gebläserad des Zentrifugal-Doppelgebläseradaufbaus eingeleitete zweite Kühlluft zum Kühlen des Motors und der elektrischen Vorrichtungen, etc. um den Motor über die zweite Lufteinlaßöffnung in den Motorraum aufgenommen. Danach wird die zweite Kühlluft von der Seite des anderen Endes der Drehwelle in das zweite Gebläserad gesaugt und dann zum äußeren Umfang des Gebläses geblasen.
Durch die vorstehend beschriebene Anordnung kann der Kühlströmungsweg der zweiten Kühlluft zum Kühlen der Seite des Motors von dem Kühlströmungsweg der ersten Kühlluft zum Kühlen des Wärmetauschers getrennt werden. Daher ist es, anders als bei herkömmlichen Systemen, nicht mehr erforderlich, die Kühlluft von der Seite des Motors mit einer großen Strömungsmenge abzugeben, und die Strömungsmenge der zweiten Kühlluft kann auf einen kleineren Wert eingestellt werden, der gerade zum Kühlen der Seite des Motors erforderlich ist. Dementsprechend kann die Größe einer auf der Seite des Motors zu erzeugenden Öffnung kleiner als bei herkömmlichen Systemen eingestellt werden, wodurch ein verbesserter Abdichtungsgrad auf der Seite des Motors und eine Geräuschminderung erzielt werden.
Da der Kühlströmungsweg der zweiten Kühlluft zum Kühlen der Seite des Motors eine andere Route als der Kühlströmungsweg der ersten Kühlluft zum Kühlen des Wärmetauschers hat, wird, anders als bei herkömmlichen Systemen, auch verhindert, daß nach dem Kühlen des Wärmetauschers auf eine hohe Temperatur erwärmte Luft um die elektrischen Vorrichtungen, etc. strömt. Es ist daher möglich, die Kühlwirkung an den elektrischen Vorrichtungen, etc. zu verbessern und die Zuverlässigkeit der elektrischen Vorrichtungen, etc. zu erhöhen.
Ferner ist allgemein bekannt, daß der durch das Kühlen des Kühlerwassers verbrauchte Prozentsatz des Gesamtwerts von 100% der von einem Motor erzeugten Wärme ca. 30% und der als Strahlungswärme von den Außenwänden des Motors verbrauchte Prozentsatz des Wärmewerts ca. 15% beträgt. Hierbei entspricht der zuerst genannte Prozentsatz praktisch dem von der ersten Kühlluft im Kühler gekühlten Wärmewert und der zuletzt genannte Prozentsatz dem durch die zweite Kühlluft um den Motor gekühlten Wärmewert. Wird davon ausgegangen, daß der zu kühlende Wärmewert praktisch proportional zur Strömungsmenge der Kühlluft ist, ist es daher unter dem Gesichtspunkt des Wärmewertausgleichs optimal, wenn der Fliehkraftlüfter mit dem Zentrifugal-Doppelgebläseradaufbau so konstruiert ist, daß zwischen der Strömungsmenge der ersten Kühlluft und der Strömungsmenge der zweiten Kühlluft das Verhältnis W1 : W2 = 2 : 1 gegeben ist. Durch eine derartige Einstellung des Strö mungsmengenverhältnisses können der Verlust an vom Fliehkraftlüfter verbrauchten Pferdestärken unterdrückt und die Verringerung der Kraftstoffökonomie verhindert werden. Da der Fliehkraftlüfter nicht mit einer Drehzahl gedreht werden muß, die den erforderlichen Wert übersteigt, kann auch der Lärm reduziert werden. Ferner kann ein Überkühlen des Motors verhindert werden, das aufgrund einer übermäßigen Strömungsmenge W2 der zweiten Kühlluft auftreten kann.
Unter Berücksichtigung der durch die unterschiedlichen Widerstände des Strömungswegs auf der Seite des Wärmetauschers, durch den die ersten Kühlluft strömt, und des Strömungswegs auf der Seite des Motors, durch den die zweite Kühlluft strömt, gegen den Luftstrom, durch Fertigungsfehler, etc. verursachten Variationen eines tatsächlichen Motorraums ist jedoch der geeignete Bereich für das Strömungsmengenverhältnis zwischen der ersten Kühlluft und der zweiten Kühlluft W1 : W2 = 2 : 0,5–2 : 1,5.
Bei dem vorstehend beschriebenen Motorkühlsystem ist der Fliehkraftlüfter vorzugsweise so konstruiert, daß unter der Voraussetzung, daß die von dem Fliehkraftlüfter eingeleiteten Strömungsmengen der ersten Kühlluft und der zweiten Kühlluft jeweils W1 und W2 sind, W1 : W2 = 2 : 1 gilt.
Bei dem vorstehend beschriebenen Motorkühlsystem umfaßt der Fliehkraftlüfter vorzugsweise ein Doppelsauggebläserad, das aus einem an einer an einer Drehwelle befestigten Nabe befestigten ersten Gebläseradabschnitt zum Ansaugen der ersten Kühlluft von der Seite des einen Endes der Drehwelle und zum Hinausblasen der ersten Kühlluft zum äußeren Umfang des Gebläses und einem auf der dem ersten Gebläseradabschnitt gegenüberliegenden Seite an der Nabe befestigten zweiten Gebläseradabschnitt zum Ansaugen der zweiten Kühlluft von der Seite des anderen Endes der Drehwelle und zum Hinausblasen der zweiten Kühlluft zum äußeren Umfang des Gebläses besteht.
Bei dem vorstehend beschriebenen Motorkühlsystem umfaßt das Fliehkraftgebläse vorzugsweise ein an einer an der Drehwelle befestigten ersten Nabe befestigtes erstes Einzelsauggebläserad zum Ansaugen der ersten Kühlluft von der Seite des einen Endes der Drehwelle und zum Hinausblasen der ersten Kühlluft zum äußeren Umfang des Gebläses und ein an einer an der Drehwelle befestigten zweiten Nabe befestigtes zweites Einzelsauggebläserad zum Ansaugen der zweiten Kühlluft von der Seite des anderen Endes der Drehwelle und zum Hinausblasen der zweiten Kühlluft zum äußeren Umfang des Gebläses.
Ebenso umfaßt das vorstehend beschriebene Motorkühlsystem vorzugsweise ferner ein in der Nähe des Auslaßbereichs des Fliehkraftlüfters bzw. Fliehkraftgebläses angeordnetes Spiralgehäuse zum Verlangsamen der vom Fliehkraftgebläse hinausgeblasenen Kühlluft zur Widerherstellung des Drucks der hinausgeblasenen Kühlluft.
Durch dieses Merkmal können die in den Strömen von den Auslässen des Fliehkraftgebläses enthaltenen Wirbelkomponenten, die in der Vergangenheit vollständig als Druckverlust verloren gingen, als Druck wiederhergestellt werden, und dadurch kann die Effizienz des Gebläses verbessert werden. Dadurch kann die Kühlluft mit einer größeren Strömungsmenge und einem dementsprechend höheren Druck eingeleitet werden. Durch einen derartigen höheren Druck der Kühlluft können der Grad der Abdichtung des Motorraums gesteigert und die Geräuschentwicklung entsprechend weiter verringert werden.
Bei dem vorstehend beschriebenen Kühlsystem ist vorzugsweise ein Geräusche absorbierendes Material auf zumindest einem Teil der Innenfläche des Spiralgehäuses angebracht.
Dieses Merkmal ist effektiv, um den Motorraum insgesamt leiser zu halten, da der von dem Fliehkraftgebläse, das eine der Haupt geräuschquellen ist, erzeugte Lärm absorbiert von dem Geräusche absorbierenden Material absorbiert werden kann.
Ebenso umfaßt das vorstehend beschriebene Motorkühlsystem vorzugsweise ferner eine Antriebseinrichtung zum Übertragen von Antriebskräften zum Drehen der Drehwelle des Fliehkraftgebläses, die ein von der Drehzahl des Motors unabhängiges Einstellen der Drehzahl des Fliehkraftgebläses ermöglicht.
Genauer wird die Drehzahl des Fliehkraftgebläses durch die Antriebseinrichtung zum individuellen Erzeugen von Antriebskräften beispielsweise unabhängig von der Drehzahl des Motors aus elektrischer oder hydraulischer Energie unabhängig von der Drehzahl des Motors eingestellt. Dies ermöglicht eine nicht von der Drehzahl des Motors (= der Drehzahl einer Wasserpumpe) beeinflußte Drehung des Fliehkraftgebläses mit der von den Arbeitsbedingungen abhängigen, optimalen Drehzahl. Bei der Arbeit bei einer niedrigen Temperatur kann beispielsweise durch eine aus der Sicherstellung einer normalen Nenndrehzahl des Motors resultierende, übermäßige Drehung des Fliehkraftgebläses eine Überkühlung des Motors auftreten, wenn das Gebläse abhängig von der Drehzahl des Motors direkt gedreht wird. Da die Drehzahl des Fliehkraftgebläses bei der vorliegenden Erfindung dagegen auf einen kleineren Wert eingestellt werden kann, während die Drehzahl des Motors auf dem normalen Nennwert gehalten wird, kann verhindert werden, daß die Leistung des Motors aufgrund einer Überkühlung abnimmt, und durch die niedrigere Drehzahl des Fliehkraftgebläses kann eine Zunahme des vom Gebläse erzeugten Lärms verhindert werden. Als weiteres Beispiel können bei in höheren Lagen ausgeführten Arbeiten aufgrund des mangelnden Kühlvermögens eine Verringerung der Leistung des Motors und eine daraus resultierende Überhitzung des Motors auftreten, wenn das Gebläse abhängig von der Drehzahl des Motors direkt gedreht wird, da die Drehzahl des Motors auf einen kleineren Wert eingestellt wird, um ein Absterben des Motors zu verhindern, und die Drehzahl des Flieh kraftgebläses dementsprechend verringert wird. Da die Drehzahl des Motors bei der vorliegenden Erfindung dagegen auf einen kleineren Wert eingestellt werden kann, während die Drehzahl des Fliehkraftgebläses auf dem normalen Wert gehalten wird, kann eine Verringerung der Leistung des Motors aufgrund einer Überhitzung verhindert werden.
Bei dem vorstehend beschriebenen Motorkühlsystem ist die Antriebseinrichtung vorzugsweise entweder eine Einrichtung zur Erzeugung der Antriebskräfte aus elektrischer Energie oder eine Einrichtung zur Erzeugung der Antriebskräfte aus hydraulischer Energie.
Ferner wird erfindungsgemäß eine Baumaschine mit einer in einem Motorraum montierten Motor, einer von dem Motor angetriebenen Hydraulikpumpe, durch von der Hydraulikpumpe gefördertes Hydraulikfluid angetriebenen Stellgliedern und einem Motorkühlsystem mit mindestens einem Wärmetauscher mit einem Kühler zum Kühlen von Wasser zum Kühlen des Motors und einem durch eine Drehwelle gedrehten Kühlgebläse zum Einleiten von Kühlluft zum Kühlen des Wärmetauschers, des Motors und um den Motor angeordneter elektrischer Vorrichtungen geschaffen, wobei das Kühlgebläse ein Fliehkraftgebläse mit Zentrifugal-Doppelgebläseradaufbau zum Einleiten über eine erste Lufteinlaßöffnung in den Motorraum gesaugter erster Kühlluft zum Kühlen des Wärmetauschers und über eine zweite Lufteinlaßöffnung in den Motorraum gesaugter zweiter Kühlluft zum Kühlen des Motors und der elektrischen Vorrichtungen ist und das Fliehkraftgebläse so konstruiert ist, daß unter der Voraussetzung, daß die vom Fliehkraftgebläse eingeleiteten Strömungsmengen der ersten Kühlluft und der zweiten Kühlluft jeweils W1 und W2 sind, W1 : W2 = 2 : 0,5–2 : 1,5 gilt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine seitliche Schnittansicht, die den Aufbau eines Motorraums eines hydraulischen Baggers zeigt, auf den eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
2 ist eine Ansicht entlang der in 1 durch Pfeile dargestellten Ebene II-II;
3 ist eine Schnittansicht von Preßformen zum Formen eines Fliehkraftgebläses, wobei die Ansicht einem Schnitt entlang der Linie III-III in 2 entspricht;
4 ist eine Schnittansicht von Druckformen zum Formen des Fliehkraftgebläses, wobei die Ansicht einem Schnitt entlang der Linie IV-IV in 2 entspricht;
5 ist ein Diagramm, das beispielhaft Gebläsekennlinien eines Axialgebläses und eines Fliehkraftgebläses zeigt, wobei beide Gebläse den gleichen Außendurchmesser und die gleiche Drehzahl aufweisen;
6 ist ein Diagramm, das Prozentsätze jeweiliger Wärmewerte zeigt, die als Pferdestärken erzeugt und als verschiedene Verluste verbraucht werden, wobei davon ausgegangen wird, daß der Gesamtwert der vom Motor erzeugten Wärme 100% ist;
7 ist eine Längsschnittansicht, die eine modifizierte Ausführungsform mit zwei Einzelsauggebläserädern zeigt;
8 ist eine seitliche Schnittansicht, die den Aufbau eines Motorraums zeigt, in dem ein Motorkühlsystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung installiert ist;
9 ist eine perspektivische Ansicht, die den genauen Aufbau des in 8 gezeigten Spiralgehäuses und seiner Umgebung zeigt;
10 ist eine seitliche Schnittansicht, die den Aufbau eines Motorraums zeigt, in dem ein Motorkühlsystem gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung installiert ist; und
11 ist eine seitliche Schnittansicht, die den Aufbau eines Motorraums zeigt, in dem ein Motorkühlsystem gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung installiert ist.
BESTER MODUS ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Motorkühlsystems beschrieben. Jede der nachstehend beschriebenen Ausführungsformen repräsentiert eine Ausführungsform eines im Motorraum eines hydraulischen Baggers mit einer durch einen Motor angetriebenen Hydraulikpumpe und durch von der Hydraulikpumpe gefördertes Hydraulikfluid angetriebenen Stellgliedern installierten Motorkühlsystems.
Erste Ausführungsform
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschrieben. Diese Ausführungsform verkörpert die Erfindung als im Motorraum eines hydraulischen Baggers installiertes Motorkühlsystem.
1 ist eine seitliche Schnittansicht, die den Aufbau eines Motorraums eines hydraulischen Baggers zeigt, auf den diese Ausführungsform angewendet wird
Gemäß 1 ist das Motorkühlsystem gemäß dieser Ausführungsform in einem Motorraum 1 installiert, in dem ein Motor 5 montiert ist. Das Motorkühlsystem umfaßt hauptsächlich einen Zwischenkühler 6a zum Vorkühlen von dem Motor 5 zugeführter Verbrennungsluft, einen Ölkühler 6b zum Kühlen eines Arbeitsfluids für den hydraulischen Bagger, einen Kühler 6c zum Kühlen von Wasser zum Kühlen des Motors 5, ein durch einen Gebläseriemen 3, an den von der Kurbelwelle 2 des Motors 5 Kraft übertragen wird, angetriebenes Fliehkraftgebläse 4 und Saugrohre 8a, 8b zum jeweiligen Einleiten von zwei (später beschriebenen) Strömen 50, 51 von Kühlluft in zwei Saugöffnungen des Fliehkraftgebläses 4. In den oberen und unteren Wänden des Motorraums 1 sind eine erste Lufteinlaßöffnung, beispielsweise eine Kühllufteinlaßöffnung 7a, und eine zweite Lufteinlaßöffnung, beispielsweise Kühllufteinlaßöffnungen 7b, zum Saugen von Luft aus der Umgebung in den Motorraum sowie eine Auslaßöffnung 9 zur Abgabe der Luft aus diesem ausgebildet. Ferner sind elektrische Vorrichtungen, wie eine Lichtmaschine, in der Nähe des Motors 5 im Motorraum 1 installiert.
2 ist eine Ansicht der in 1 durch Pfeile dargestellten Ebene II-II, die den genauen Aufbau des Fliehkraftgebläses 4 zeigt; 3 ist eine Schnittansicht von Preßformen 11a, 11b zum Formen des Fliehkraftgebläses 4, die einem Schnitt entlang der Linie III-III in 2 entspricht; und 4 ist eine Schnittansicht von Preßformen 11a, 11b zum Formen des Fliehkraftgebläses, die einem Schnitt entlang der Linie IV-IV in 2 entspricht. In den 3 und 4 sind die Abschnitte des Formhohlraums zum leichteren Verständnis der Beziehung zwischen den Abschnitten des Formhohlraums und den Abschnitten des Fliehkraftgebläses 4 durch die gleichen Bezugszeichen wie die entsprechenden Abschnitte des Fliehkraftgebläses 4 bezeichnet.
Gemäß den 1 bis 4 weist das Fliehkraftgebläse 4 einen Zentrifugal-Doppelgebläseradaufbau mit zwei Zentrifugalgebläseradstrukturen auf. Das Fliehkraftgebläse 4 umfaßt eine an einer Drehwelle 4h befestigte Nabenplatte 4a und ein an der Nabenplatte 4a befestigtes Doppelsauggebläserad 4b. Das Gebläserad 4b besteht aus einem ersten Gebläseradabschnitt 4bL und einem zweiten Gebläseradabschnitt 4bR, die jeweils auf einer der beiden Seiten der Naben platte 4a vorgesehen sind und mehrere Flügel aufweisen. Der erste Gebläseradabschnitt 4bL umfaßt eine daran vorgesehene rotierende Haube 4g. Das Fliehkraftgebläse 4 saugt Luft durch Saugöffnungen 4d, 4e auf beiden Seiten und bläst die angesaugte Luft durch Ausblasöffnungen 4f, die zum äußeren Umfang des Gebläses geöffnet sind. Ferner ist das Fliehkraftgebläse 4 so konstruiert, daß das Verhältnis zwischen der effektiven Breite L1 des ersten Gebläseradabschnitts 4bL und der effektiven Breite L2 des zweiten Gebläseradabschnitts 4bR L1 : L2 = 2 : 0,5–2 : 1,5 ist.
Die Nabenplatte 4a hat einen Durchmesser Dh, der kleiner als der Durchmesser D1 der Saugöffnung des ersten Gebläseradabschnitts 4bL mit der rotierenden Haube 4g ist. Dadurch erhält das Fliehkraftgebläse 4 einen Aufbau, der unter Verwendung der Formen 11a, b einstückig gegossen werden kann. Ein Spritzguß erfolgt beispielsweise, indem zunächst die aus einem Metallkern mit dem Durchmesser Dh gefertigte Nabenplatte 4a durch eine Öffnung in der Form 11b in der Form 11b angeordnet wird, die Form 11a mit der Form 11b zusammengefügt wird and dann durch eine nicht dargestellte Einspritzöffnung Harz eingespritzt wird.
Genauer können der zweite Gebläseradabschnitt 4bR, die Teile des ersten Gebläseradabschnitts 4bL außerhalb des Außendurchmessers Dh der Nabenplatte 4a und die der Seite des Motors 5 zugewandten Endflächen 4gR der rotierenden Haube 4g durch die in 3 rechts dargestellte Preßform 11b preßgeformt werden, während die Teile des ersten Gebläseradabschnitts 4bL innerhalb der Nabenplatte 4a, die Vorderkanten der Teile des ersten Gebläseradabschnitts 4bL außerhalb des Außendurchmessers Dh der Nabenplatte 4a und die der Seite des Kühlers 6c zugewandten Endflächen 4gL der rotierenden Haube 4g durch die in 3 links gezeigte Preßform 11a preßgeformt werden können. Da das Fliehkraftgebläse so einen Aufbau aufweist, der einstückig geformt werden kann, können die Herstellungskosten des Gebläses erheblich verringert werden. Ebenso verringert der Einbau der rotierenden Haube 4g das Auftreten von Turbulenzen im Strömungsweg auf der Seite des ersten Gebläseradabschnitts 4bL, verbessert die Effizienz des Gebläses und verringert die Gebläsegeräusche.
Erneut gemäß 1 sind bei dem wie vorstehend beschrieben konstruierten Motorkühlsystem zwei Strömungswege für die Kühlluft vom Fliehkraftgebläse 4 aus betrachtet auf der Seite des Kühlers 6c und auf der Seite des Motors 5 vorgesehen.
Genauer gelangt die erste Kühlluft 50, die den Strömungsweg auf der Seite des Kühlers 6c durchströmt, von außerhalb des Motorraums 1 durch die Kühllufteinlaßöffnung 7a in den Motorraum 1 und wird nach dem Passieren der Wärmetauscher, wie des Zwischenkühlers 6a, des Ölkühlers 6b und des Kühlers 6c, durch das Saugrohr 8a gedrosselt, worauf sie in das Fliehkraftgebläse 4 gelangt. Danach wird die erste Kühlluft 50 zum äußeren Umfang des Fliehkraftgebläses 4 hinausgeblasen und dann durch die Auslaßöffnung 9 in der oberen Wand des Motorraums 1 nach außen abgegeben.
Ebenso gelangt die zweite Kühlluft 51, die den Strömungsweg auf der Seite des Motors 5 durchströmt, von außerhalb des Motorraums 1 über die Kühllufteinlaßöffnungen 7b, 7b in den Motorraum 1, strömt um den Motor, die verschiedenen elektrischen Vorrichtungen, wie die Lichtmaschine, und die Ölwanne 14, wobei sie sie kühlt. Danach wird die zweite Kühlluft 51 durch das Saugrohr 8b gedrosselt, bevor sie in das Fliehkraftgebläse 4 gelangt, wird zum äußeren Umfang des Fliehkraftgebläses 4 hinausgeblasen und dann zusammen mit der ersten Kühlluft 50 auf der Seite des Kühlers 6c über die Auslaßöffnung 9 in der oberen Wand des Motorraums 1 nach außen abgegeben.
Bei der wie vorstehend konstruierten Ausführungsform kann der Strömungsweg der zweiten Kühlluft 51 zum Kühlen des Motors und der elektrischen Vorrichtungen, wie der Lichtmaschine 10, vom Strömungsweg der ersten Kühlluft 50 zum Kühlen der Wärmetauscher, wie des Zwischenkühlers 6a, des Ölkühlers 6b und des Kühlers 6c, getrennt werden. Daher muß die Kühlluft, anders als bei herkömmlichen Systemen, nicht in einer großen Strömungsmenge von der Seite des Motors 5 abgegeben werden, und die Strömungsmenge der zweiten Kühlluft 51 auf der Seite des Motors 5 kann auf einen kleineren Wert eingestellt werden (wie später beschrieben, auf 1/4–3/4 der Strömungsmenge der ersten Kühlluft 50), der eben zum Kühlen der Seite des Motors erforderlich ist. Da die Kühllufteinlaßöffnungen 7b, 7b als Öffnungen auf der Seite des Motors 5 kleiner als bei herkömmlichen Systemen gehalten werden können, ist es dementsprechend möglich, den Grad der Abdichtung auf der Seite des Motors 5 zu steigern und die Geräuschentwicklung zu verringern.
Da der Strömungsweg der zweiten Kühlluft 51 zum Kühlen des Motors 5 und der elektrischen Vorrichtungen, wie der Lichtmaschine 10, eine andere Route als der Strömungsweg der ersten Kühlluft 50 zum Kühlen der Wärmetauscher; wie des Zwischenkühlers 6a, des Ölkühlers 6b und des Kühlers 6c aufweist, wird, anders als bei herkömmlichen Systemen, verhindert, daß nach dem Kühlen der Wärmetauscher erhitzte Luft mit einer hohen Temperatur um die elektrischen Vorrichtungen, etc. strömt. Daher können die Wirksamkeit der Kühlung der elektrischen Vorrichtungen, etc. verbessert und die Zuverlässigkeit der elektrischen Vorrichtungen, etc. gesteigert werden. Ferner führt dies dazu, daß sich eine Berücksichtigung der Hitzebeständigkeit der elektrischen Vorrichtungen, etc., die in der Vergangenheit hitzebeständig sein mußten, erübrigt und daher die Kosten sinken. Darüber hinaus ermöglicht die verbesserte Wirksamkeit der Kühlung des Motors 5 eine Verringerung der durch die Wasserkühlung zu erzielenden Proportion des Kühlvermögens gemessen an dem gesamten, zur Kühlung des Motors erforderlichen Kühlvermögen und eine Verringerung des für den Kühler 6c erforderlichen Kühlvermö gens. Dementsprechend können Größe und Kosten des Kühlers 6c verringert werden.
In jüngster Zeit besteht die Tendenz, daß Motorräume wegen Erfordernissen, wie dem Einbau des Zwischenkühlers 6a in den Motorraum 1 gemäß dieser Ausführungsform, der Verbesserung des Grads der Abdichtung des Motorraums zur Verringerung des Lärms und der Herstellung kompakterer Motorräume, in Kühlströmungswegen einen großen Widerstand aufweisen. Trotz derartiger Tendenzen muß die Kühlluft mit einer Strömungsmenge zugeführt werden, die mit der von herkömmlichen Systemen vergleichbar ist. Dies zieht die Notwendigkeit von Kühlgebläsen nach sich, die zum Einleiten von Kühlluft in größeren Strömungsmengen und mit einem höheren Druck geeignet sind. Behält man Vorstehendes im Gedächtnis, wird bei dem Motorkühlsystem gemäß dieser Ausführungsform das Fliehkraftgebläse 4 als Gebläse verwendet, das Kühlluft mit einer größeren Strömungsmenge und einem höheren Druck als ein Axialgebläse und ein winkeliges Axialgebläse einleiten kann und auch durch die Reduzierung des Lärms vorteilhaft ist, wenn davon ausgegangen wird, daß die Gebläse den gleichen Außendurchmesser und die gleiche Drehzahl aufweisen. Dieser Punkt wird nun unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
5 ist ein Diagramm, das beispielhaft Gebläsekennlinien eines Axialgebläses und eines Fliehkraftgebläses zeigt, wobei die beiden Gebläse den gleichen Außendurchmesser und die gleiche Drehzahl aufweisen. In 5 repräsentiert die horizontale Achse die Strömungsmenge und die vertikale Achse den statischen Druck. Die durch „Axialgebläse" und „Fliehkraftgebläse" bezeichneten Kennlinien zeigen die Kennlinien des Axialgebläses und des Fliehkraftgebläses allein (d. h. die Kennlinie jedes einzelnen Gebläses, die gemessen wird, wenn daß das Gebläse nicht in einem Strömungsweg angeordnet ist). Zwei Widerstandskurven (1) und (2) repräsentieren die Kennlinien nur der Kühlströmungswege in den Motorräumen (d. h. die ein zig durch die Strukturen der Strömungswege bestimmten Kennlinien). Die Schnittpunkte zwischen den Gebläsekennlinien und den Widerstandskurven zeigen dann die Arbeitspunkte, die sich ergeben, wenn das betreffende Gebläse in dem betreffenden Strömungsweg angeordnet ist, sowie den Druck und die Strömungsmenge, die sich in den jeweiligen Fällen ergeben. Es wird darauf hingewiesen, daß unter den Widerstandskurven (1) und (2) die Widerstandkurve (1) den Widerstand des Kühlluftwegs in einem herkömmlichen Motorraum und die Widerstandkurve (2) die Kennlinie des Kühlluftwegs in einem modernen Motorraum repräsentieren, der so konstruiert ist, daß er die Erfordernisse für den Einbau eines Zwischenkühlers, die Verbesserung des Grads der Abdichtung des Motorraums zur Lärmreduzierung und die kompaktere Gestaltung des Motorraums erfüllt.
Zunächst sind bei der Verwendung eines Axialgebläses im herkömmlichen Motorraum die resultierende Strömungsmenge und der resultierende statische Druck jeweils Qprop1 und Pprop1, wie durch den Schnittpunkt A zwischen der durch „Axialgebläse" bezeichneten Kenlinie und der Widerstandskurve (1) dargestellt. Dagegen sind die resultierende Strömungsmenge und der resultierende statische Druck bei der Verwendung des Fliehkraftgebläses im herkömmlichen Motorraum jeweils Qturbo1 und Pturbo1, wie durch den Schnittpunkt B zwischen der durch „Fliehkraftgebläse" bezeichneten Kennlinie und der Widerstandskurve (1) dargestellt. Daher hat das Fliehkraftgebläse aufgrund der Zentrifugalwirkung bei gleichem Außendurchmesser und gleicher Drehzahl die Eigenschaft, das Einleiten von Kühlluft mit einem höheren Druck und einer größeren Strömungsmenge als das Axialgebläse zu ermöglichen (die Einzelheiten werden später beschrieben).
Wenn das herkömmliche Axialgebläse unverändert für den modernen Motorraum verwendet wird, sind die resultierende Strömungsmenge und der resultierende statische Druck jeweils Qprop2 und Pprop2, wie durch den Schnittpunkt C zwischen der durch „Axi algebläse" bezeichneten Kennlinie und der Widerstandskurve (2) dargestellt. Während der statische Druck im Vergleich zu dem oben bei der Verwendung des herkömmlichen Axialgebläses für den herkömmlichen Motorraum erhaltenen Wert Pprop1 erhöht wird, was ein Einleiten von Kühlluft mit einem höheren Druck ermöglicht, wird die Strömungsmenge gegenüber dem bei der Verwendung des herkömmlichen Axialgebläses für den herkömmlichen Motorraum erhaltenen Wert Qpro1 reduziert. Zur Bereitstellung einer mit dem im herkömmlichen Motorraum erzielten Wert Qprop1 vergleichbaren Strömungsmenge muß daher die Drehzahl erhöht werden, was notwendiger Weise die Geräuschentwicklung erheblich steigert. Wird andererseits das Fliehkraftgebläse für den modernen Motorraum verwendet, sind die resultierende Strömungsmenge und der resultierende statische Druck jeweils durch Qturbo2 (= Qturbo1) und Pturbo2 gegeben, wie durch den Schnittpunkt D zwischen der durch „Fliehkraftgebläse" bezeichneten Kennlinie und der Widerstandskurve (2) dargestellt. Es ist daher möglich, annähernd die gleiche Strömungsmenge wie Qprop1 zuzuführen, d. h. die Strömungsmenge, die sich bei der Verwendung des Axialgebläses für den herkömmlichen Motorraum ergibt, und den statischen Druck im Vergleich zu Pprop1, d. h. den statischen Druck, der sich bei der Verwendung des Axialgebläses für den herkömmlichen Motorraum ergibt, auf das Doppelte oder mehr zu erhöhen.
Die Kennlinien des Fliehkraftgebläses können beispielhaft wie folgt erläutert werden.
Im allgemeinen wird ein theoretischer Druckanstieg Pth eines Gebläses durch die folgende Formel ausgedrückt: Pth = P(u2 2 – u1 2)/2 + P(v2 2 – v1 2)/2 + P(w2 2 – w1 2)/2wobei u die Umfangsgeschwindigkeit des Gebläses, v die absolute Strömungsgeschwindigkeit, w die relative Strömungsgeschwindigkeit sind und die Suffixe 1, 2 angeben, daß die entsprechenden Werte jeweils auf der Einlaß- bzw. auf der Auslaßseite gemessen wurden.
Bei der vorstehend aufgeführten Formel repräsentieren der erste Term von rechts, d. h. P(u₂ ² – u₁ ²)/2, einen Druckanstieg aufgrund der Wirkung der Zentrifugalkräfte, der zweite Term von rechts, d. h. P(v₂ ² – v₁ ²)/2, eine Veränderung der kinetischen Energie (einen Anstieg des dynamischen Drucks) und der dritte Term von rechts, d. h. P(w₂ ² – w₁ ²)/2, einen Druckanstieg aufgrund der Wirkung der Verlangsamung im Strömungsweg. Wird nun der erste Term betrachtet, ist der Wert des ersten Terms bei einem Axialgebläse gleich null (0), da der Einlaß und der Auslaß des Axialgebläses den gleichen Durchmesser aufweisen und damit u₁ = u₂ gilt. Bei einem Fliehkraftgebläse wird die Wirkung der Zentrifugalkräfte aufgrund des ersten Terms jedoch maximal entwickelt, da der Gebläseauslaß größer als der Gebläseeinlaß des Zentrifugalgebläses ist. Dementsprechend kann das Fliehkraftgebläse die Kühlluft mit einem höheren Druck als das Axialgebläse einleiten und die Kühlluft damit leicht in einer größeren Strömungsmenge zuführen. Es wird darauf hingewiesen, daß die vorstehende Erläuterung ebenso für den Vergleich mit einem winkeligen Axialgebläse Gültigkeit hat, obwohl die Kennlinie des Fliehkraftgebläses vorstehend im Vergleich mit der des Axialgebläses beschrieben wurde.
Wie vorstehend beschrieben, kann durch die Verwendung des Fliehkraftgebläses 4 als Kühlgebläse Kühlluft mit einer größeren Strömungsmenge und mit einem höheren Druck eingeleitet werden, als mit einem Axialgebläse oder einem winkeligen Axialgebläse mit dem gleichen Außendurchmesser und der gleichen Drehzahl. Dementsprechend muß die Drehzahl, anders als bei dem Axialgebläse und dem winkeligen Axialgebläse, selbst, wenn beabsichtigt ist, die Kühlluft mit einer größeren Strömungsmenge und einem höheren Druck einzuleiten, um in dem modernen Motorraum eine mit dem herkömmlichen vergleichbare Strömungsmenge bereitzustellen, nicht erhöht werden, und die Geräuschentwicklung kann reduziert werden. Da die rotierende Haube 4g auf dem ersten Gebläseradabschnitt 4bL vorgesehen ist, wird ferner verhindert, daß die Kühlluft radial aus Spalten zwischen dem Saugrohr 8a und dem ersten Gebläseradabschnitt 4bL austritt, wodurch eine Verbesserung der Effizienz des Gebläses ermöglicht wird. Die Geräuschentwicklung kann dementsprechend weiter reduziert werden.
Da bei dem herkömmlichen Aufbau, bei dem ein Axialgebläse verwendet wird, die von dem Axialgebläse ausgeblasene Luft einen stromabseitig des Gebläses angeordneten Motor kühlt, bewirkt die Drehung des Gebläses auch das Auftreffen eines Kühlluftstroms mit einer Wirbelkomponente auf komplizierte Formen, die vom Motor und verschiedenen ihn umgebenden Elementen definiert werden, wodurch lokal umgekehrte Kühlluftströme erzeugt werden. Diese rückläufigen Ströme behindern ein gleichmäßiges Strömen der Kühlluft. Bei dem Kühlsystem gemäß dieser Ausführungsform strömt hingegen die zweite Kühlluft 51, die keine Wirbelkomponenten enthält, längs der Oberfläche des Motors 5 und der Oberfläche der Ölwanne 14 unter dem Motor zum Fliehkraftgebläse 4, da der Motor 5 stromaufseitig des Fliehkraftgebläses 4 angeordnet ist. Dadurch kann das Auftreten der bei herkömmlichen Systemen erzeugten Gegenströme unterdrückt werden.
Ferner ist das Verhältnis zwischen der Strömungsmenge der ersten Kühlluft 50 und der Strömungsmenge der zweiten Kühlluft 51 durch Einstellen des Verhältnisses zwischen der effektiven Breite L1 des ersten Gebläseradabschnitts 4bL und der effektiven Breite L2 des zweiten Gebläseradabschnitts 4bR auf L1 : L2 = 2 : 0,5–2 : 1,5 durch W1 : W2 = 2 : 0,5–2 : 1,5 gegeben. Dies ist wirksam zur Optimierung des Gleichgewichts zwischen den Strömungsmengen der ersten Kühlluft 50 und der zweiten Kühlluft 51. Dieser Punkt wird unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
6 zeigt Prozentsätze jeweiliger Wärmewerte, die als Pferdestärken erzeugt und als verschiedenste Verluste verbraucht werden, wobei davon ausgegangen wird, daß der gesamte von einem Motor erzeugte Wärmewert 100% beträgt. Wie dargestellt, ist allgemein bekannt, daß von dem vom Motor erzeugten Gesamtwärmewert von 100% der zum Kühlen des Kühlerwassers verbrauchte Prozentsatz des Wärmewerts beispielsweise ca. 30% und der als Auspuffwärme und Strahlungswärme von den Außenwänden des Motors verbrauchte Prozentsatz des Wärmewerts ca. 33% betragen (Internal Combustion Engine Handbook, von Asakura Shoten, Herausgeber). Dann kann beispielsweise wie folgt berechnet werden, welcher Prozentsatz der zuletzt genannten 33% auf die Strahlungshitze zurückzuführen ist.
Im allgemeinen wird die Beziehung zwischen dem Gesamthitzewert und den Pferdestärken eines Motors durch die folgende grundlegende Formel ausgedrückt: Q = Ne·b·Hu/60wobei Q: durch das Kühlwasser abgegebener Wärmewert (kcal/min),
Ne: Pferdestärken (PS),
b: Kraftstoffverbrauchsrate (kg/PSHr),
Hu: durch den Kraftstoff erzeugter, niedriger Wärmewert (= 10500 kcal/kg).
Wird eine typische Kraftstoffverbrauchsrate von P ≤ 170 [g/PSh] als Beispiel herangezogen, wird der vom Motor erzeugte Gesamtwärmewert anhand der oben aufgeführten grundlegenden Formel wie folgt berechnet: P : QP = 10500 [kcal/kg]·170·10 – 3 [kg/PSh]·135 [PS] = 240975 [kcal/h]
Da der Prozentsatz der Auspuffwärme und der Strahlungswärme, wie vorstehend erwähnt, 33% beträgt, ist dann der als Auspuff wärme und Strahlungswärme verbrauchte Wärmewert durch folgende Gleichung gegeben: (Auspuffwärme + Strahlungswärme) = 240975·0,33 = 79522 [kcal/h] (1)
Andererseits wird die durch einen Auspufftopf abgegebene Auspuffwärme unter der Bedingung, daß die Auspufftemperatur 300°C, die Umgebungstemperatur 20°C, die Strömungsmenge 313 m³/s und das spezifische Gewicht 0,596 kg/m³ sind, wie folgt ausgedrückt: (Auspuffwärme) = 0,24 [kcal/kg·Grad]·(300 – 20) [Grad]·313 [m3/s]·0,596 [kg/m3]·3600 [s] = 45230 [kcal/h] (2)
Dementsprechend ist gemäß (1) und (2) die Strahlungswärme wie folgt gegeben: (Strahlungswärme) = 79522 – 45230 = 34291 [kcal/h]
Dieser Wert entspricht ca. 14,2% des vorstehend erwähnten Werts Q (= 240975 [kcal/h]). Daher sind der durch das Kühlen des Kühlerwassers verbrauchte Prozentsatz des vom Motor erzeugten Gesamtwärmewerts von 100% ca. 30% und der als von den Außenwänden des Motors abgegebene Wärmt verbrauchte Prozentsatz des Wärmewerts ca. 14,2%.
Wird die vorstehende Überlegung auf den Motor 5 gemäß dieser Ausführungsform angewandt, entspricht der zuerst genannte Prozentsatz praktisch dem durch die erste Kühlluft 50 im Kühler 6c gekühlten Wärmewert, und der zuletzt genannte Prozentsatz entspricht praktisch dem durch die zweite Kühlluft 51 um den Motor gekühlten Wärmewert. Unter der Annahme, daß der zu kühlende Wärmewert praktisch proportional zur Strömungsmenge der Kühlluft ist, ist es daher unter dem Gesichtspunkt des Gleichgewichts des Wärmewerts optimal, wenn das Fliehkraftgebläse 4 mit dem Zentrifugal- Doppelgebläseradaufbau so konstruiert ist, daß als Verhältnis zwischen der Strömungsmenge der ersten Kühlluft 50 und der Strömungsmenge der zweiten Kühlluft 51 W1 : W2 = 2 : 1 gegeben ist. Durch diese Einstellung des Verhältnisses zwischen den Strömungsmengen können der Verlust an vom Fliehkraftgebläse verbrauchten Pferdestärken unterdrückt und eine Verringerung der Kraftstoffökonomie verhindert werden. Da das Fliehkraftgebläse nicht mit einer Drehzahl gedreht werden muß, die den erforderlichen Wert übersteigt, kann auch die Geräuschentwicklung verringert werden. Ferner kann ein Überkühlen des Motors vermieden werden, das aufgrund einer übermäßig großen Strömungsmenge W2 der zweiten Kühlluft 51 auftreten kann.
Unter Berücksichtigung der durch die Differenz zwischen den Widerständen des Strömungswegs auf der Seite der Wärmetauscher 6a–c, durch den die erste Kühlluft 50 strömt, und des Strömungswegs auf der Seite des Motors 5, durch den die zweite Kühlluft 51 strömt, gegen den Luftstrom, durch Herstellungsfehler, etc. verursachten Unterschiede zwischen tatsächlichen Motorräumen ist ein geeigneter Bereich für das Verhältnis zwischen den Strömungsmengen der ersten Kühlluft 50 und der zweiten Kühlluft 51 jedoch W1 : W2 = 2 : 0,5 : 2–2 : 1,5.
Dementsprechend kann das Gleichgewicht zwischen den Strömungsmengen der ersten Kühlluft 50 und der zweiten Kühlluft 51 bei dieser Ausführungsform durch Einstellen des Verhältnisses zwischen der effektiven Breite L1 des ersten Gebläseradabschnitts 4bL und der effektiven Breite L2 des zweiten Gebläseradabschnitts 4bR auf L1 : L2 = 2 : 0,5–2 : 1,5 optimiert werden.
Obwohl die erste Ausführungsform so konstruiert ist, daß einer der beiden Kühlluftströmungswege (d. h. die erste Kühlluft 50) zur Kühlung der Wärmetauscher, wie des Zwischenkühlers 6a, des Ölkühlers 6b und des Kühlers 6c, bestimmt ist und der andere Kühl luftströmungsweg (d. h. die zweite Kühlluft 51) zur Kühlung der elektrischen Vorrichtungen, wie der Lichtmaschine 10, des Motors 5 und der Ölwanne 14 bestimmt ist, können die zu kühlenden Objekte auch in jeder anderen geeigneten Weise als der vorstehend beschriebenen in den beiden Kühlluftströmungswegen verteilt sein. So kann beispielsweise der Zwischenkühler 6a unter den Wärmetauschern stromabseitig der Saugöffnung 7b auf der Seite des Motors 5 angeordnet sein. Im wesentlichen können ähnliche Vorteile wie bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform erzielt werden, wenn zumindest ein Wärmetauscher in dem Kühlluftströmungsweg angeordnet ist, der nicht auf der Seite des Motors 5 liegt.
Obwohl bei der ersten Ausführungsform die rotierende Haube 4g auf dem ersten Gebläseradabschnitt 4bL vorgesehen ist, muß die rotierende Haube 4g nicht immer nur zum Zwecke der Verbesserung der Kühlung der elektrischen Vorrichtungen, etc. vorgesehen sein. Als Alternative kann ebenso zusätzlich eine separate, rotierende Haube auf dem zweiten Gebläseradabschnitt 4bR vorgesehen sein, statt die rotierende Haube 4g nur auf dem ersten Gebläseradabschnitt 4bL vorzusehen, so daß sowohl der erste Gebläseradabschnitt 4bL als auch der zweite Gebläseradabschnitt 4bR rotierende Hauben aufweisen. Durch diese Modifikation können die Effizienz des Gebläses verbessert und die Geräuschentwicklung vermindert werden.
Obwohl bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform das Fliehkraftgebläse 4 das Doppelsauggebläserad 4b aufweist, das Luft aus zwei Richtungen ansaugt und sie in eine Richtung bläst, ist das Fliehkraftgebläse nicht auf diesen Aufbau beschränkt, sondern kann zwei Einzelsauggebläseräder umfassen, die Rückseite an Rückseite angeordnet sind. Diese modifizierte Ausführungsform ist in 7 gezeigt. Elemente, die mit denen der ersten Ausführungsform übereinstimmen, sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
7 ist eine seitliche Schnittansicht, die den Aufbau eines Motorraums zeigt, in dem ein Motorkühlsystem gemäß der modifizierten Ausführungsform installiert ist, das zwei Einzelsauggebläseräder umfaßt. Die modifizierte Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Ausführungsform dadurch, daß anstelle des aus einem Doppelsauggebläserad 4b bestehenden Fliehkraftgebläses 4 ein Fliehkraftgebläse 104 vorgesehen ist, das aus zwei Einzelsauggebläserädern 104Lb, 104Rb ausgebildet ist, deren Saugöffnungen in entgegengesetzten Richtungen voneinander abgewandt sind. Das Fliehkraftgebläse 104 umfaßt eine erste Nabe, beispielsweise eine an der Drehwelle 4h befestigte Nabenplatte 104La, ein an der Nabenplatte 104La befestigtes erstes Gebläserad 104Lb, eine zweite Nabe, beispielsweise eine an der Drehwelle 4h befestigte Nabenplatte 104Ra, eine auf der Ansaugseite am ersten Gebläserad 104Lb befestigte rotierende Haube 104Lg, ein an der Nabenplatte 104Ra befestigtes zweites Gebläserad 104Rb und eine auf der Ansaugseite am zweiten Gebläserad 104Rb befestigte rotierende Haube 104Rg. Dann saugt das gemäß der Zeichnung links angeordnete erste Gebläserad 104Lb die über die Kühllufteinlaßöffnung 7a aufgenommene erste Kühlluft 50, die den Zwischenkühler 6a, den Kühlkühler 6b, den Kühler 6c, etc. gekühlt hat, an und bläst die angesaugte Luft zur Auslaßöffnung 9. Das zweite Gebläserad 104Rb auf der gemäß der Zeichnung rechten Seite saugt die über die Kühllufteinlaßöffnungen 7b aufgenommene zweite Kühlluft 51, die den Motor 5, die elektrischen Vorrichtungen, wie die Lichtmaschine 10, und die Ölwanne 14 gekühlt hat, an und bläst die angesaugte Luft zur Auslaßöffnung 9.
Der übrige Aufbau stimmt im wesentlichen mit dem der ersten Ausführungsform überein.
Die modifizierte Ausführungsform bietet auch ähnliche Vorteile, wie die erste Ausführungsform.
Wenn die vorliegende Erfindung auf den herkömmlichen Aufbau angewendet wird, bei dem ein Fliehkraftgebläse verwendet wird, das aus einem Einzelsauggebläserad besteht, kann das Gebläserad zusätzlich zu diesen Vorteilen bei der Herstellung des Fliehkraftgebläses gemäß der vorstehend beschriebenen modifizierten Ausführungsform wiederverwendet werden. Aus diesem Grund kann die vorstehend beschriebene modifizierte Ausführungsform in der Praxis leichter als die erste Ausführungsform realisiert werden, bei der das aus dem ersten und dem zweiten Gebläseradabschnitt 4bL, 4bR zusammengesetzte Gebläserad 4b neu hergestellt werden muß. Ein weiterer Vorteil ist, daß der Freiheitsgrad bei der Konstruktion gesteigert wird, da die Außendurchmesser, die Anzahl der Naben, etc. des ersten und des zweiten Einzelsauggebläserads 104Lb, Rb ohne Einschränkungen durch die Wechselbeziehungen jeweils einzeln ausgewählt werden können.
Zweite Ausführungsform
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 8 und 9 beschrieben. Bei dieser Ausführungsform ist zusätzlich zu der Konstruktion der ersten Ausführungsform ein Spiralgehäuse vorgesehen. Die Elemente, die mit denen der ersten Ausführungsform übereinstimmen, sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
8 ist eine seitliche Schnittansicht, die den Aufbau eines Motorraums 1 zeigt, in dem ein Motorkühlsystem gemäß dieser Ausführungsform installiert ist. Diese Ausführungsform unterscheidet sich dadurch von der ersten Ausführungsform, daß ein Spiralgehäuse 212 vorgesehen ist, das den Auslaßbereich des Fliehkraftgebläses 4 in dessen Nähe bedeckt. Das Spiralgehäuse 212 weist einen Aufbau auf, der entlang einer Ebene, die die Drehwelle des Fliehkraftgebläses 4 enthält, in mehrere Teile unterteilbar ist und nach der Montage des Motors 5, des Zwischenkühlers 6a, des Ölkühlers 6b, des Kühlers 6c, des Fliehkraftgebläses 4, etc. in seiner Position befestigt wird.
9 ist eine perspektivische Ansicht, die den genauen Aufbau des Spiralgehäuses 212 und seiner Umgebung zeigt. Durch das Spiralgehäuse 212 wird ein Strömungsweg definiert, der eine Form aufweist, deren Querschnittsbereich allmählich zunimmt.
Bei der in den 8 und 9 gezeigten Konstruktion werden, wie bei der ersten Ausführungsform, die erste Kühlluft 50, die den Zwischenkühler 6a, den Ölkühler 6b und den Kühler 6c, etc. gekühlt hat, und die zweite Kühlluft 51, die den Motor, die elektrischen Vorrichtungen, wie die Lichtmaschine 10, gekühlt hat, in das Fliehkraftgebläse 4 gesaugt und von diesem hinausgeblasen. Anschließend wird die Luft im Spiralgehäuse 212 allmählich verlangsamt, wobei der Druck wieder hergestellt wird, und dann über die Auslaßöffnung 9 abgegeben.
Der übrige Aufbau stimmt im wesentlichen mit dem der ersten Ausführungsform überein.
Durch diese Ausführungsform können ebenfalls ähnliche Vorteile wie durch die erste Ausführungsform erzielt werden. Da die in den Strömen von den Auslässen dies Fliehkraftgebläses 4 enthaltenen Wirbelkomponenten, die in der Vergangenheit vollständig als Druckverlust verschwendet wurden, durch den Einbau des Spiralgehäuses 212 als Druck wieder hergestellt werden können, können zusätzlich zu diesen Vorteilen die Effizienz des Gebläses verbessert und die Kühlluft in einer größeren Strömungsmenge und mit einem dementsprechend höheren Druck eingeleitet werden. Durch einen derartigen höheren Druck der Kühlluft können der Grad der Abdichtung des Motorraums 1 verbessert und die Geräuschentwicklung dementsprechend weiter verringert werden.
Dritte Ausführungsform
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 10 beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wird ein Geräusche absorbierendes Material zur Konstruktion gemäß der zweiten Ausführungsform hinzugefügt. Die Elemente, die mit denen der ersten Ausführungsform übereinstimmen, sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
10 ist eine seitliche Schnittansicht, die den Aufbau des Motorraums 1 zeigt, in dem ein Motorkühlsystem gemäß dieser Ausführungsform installiert ist. Diese Ausführungsform unterscheidet sich dadurch von der zweiten Ausführungsform, daß an einem Teil der Innenfläche des Spiralgehäuses 212 ein geräuschabsorbierendes Material 313 befestigt ist. Alternativ kann das Geräusche absorbierende Material 313 statt an einem Teil an der gesamten Innenfläche des Spiralgehäuses befestigt sein.
Der übrige Aufbau stimmt im wesentlichen mit dem gemäß der zweiten Ausführungsform überein.
Zusätzlich zu ähnlichen Vorteilen, wie bei der zweiten Ausführungsform, ist diese Ausführungsform auch dadurch effektiv, daß sie den Motorraum 1 insgesamt leiser hält, da die von dem Fliehkraftgebläse 4, das eine der Hauptgeräuschquellen ist, erzeugten Geräusche von dem Geräusche absorbierenden Material 313 absorbiert werden können.
Vierte Ausführungsform
Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 11 beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wird ein Fliehkraftgebläse von einer anderen Antriebsquelle als der Kurbelwelle des Motors angetrieben.
11 ist eine seitliche Schnittansicht, die den Aufbau eines Motorraums zeigt, in dem ein Motorkühlsystem gemäß dieser Ausführungsform installiert ist. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform insbesondere dadurch, daß ein Fliehkraftgebläse 403 von einem (später beschriebenen) Elektromotor 406 angetrieben wird. Es wird darauf hingewiesen, daß der übrige Aufbau sich hinsichtlich verschiedener Komponenten ebenfalls in Einigem von der ersten bis dritten Ausführungsform unterscheidet, und daher betrifft die folgende Beschreibung sämtliche Elemente einschließlich der Elemente, die denen der ersten bis dritten Ausführungsform entsprechen. Das Motorkühlsystem ist in einem Motorraum 401 installiert, in dem ein Motor 402 montiert ist. Das Motorkühlsystem umfaßt hauptsächlich einen Zwischenkühler 409a zum Vorkühlen der dem Motor 402 zugeführten Verbrennungsluft, einen Ölkühler 409b zum Kühlen eines Arbeitsfluids für einen hydraulischen Bagger, einen Kühler 409c zum Kühlen von Wasser zum Kühlen des Motors 402, ein Fliehkraftgebläse 403 mit einer drehbar in einem Lager 413, das wiederum über ein Lagerhalterungselement 423 vom Motor 402 gehalten wird, gelagerten Drehwelle 403a, eine Antriebseinrichtung, beispielsweise einen Elektromotor 406, zum Erzeugen einer Antriebskraft aus elektrischer Energie, zum Übertragen der Antriebskräfte über einen Gebläseriemen 422 an die Drehwelle 403a des Fliehkraftgebläses 403, Saugrohre 410a, 410b zum Leiten von zwei (später beschriebenen) Strömen von Kühlluft 450, 451 zu zwei jeweils auf beiden Seiten (gemäß der Zeichnung auf der rechten und der linken Seite) angeordneten Saugöffnungen 403d, 403e des Fliehkraftgebläses 403 und eine Wasserpumpe 405 zum Umwälzen des Kühlwassers des Motors 402 durch Kühlwasserschläuche 415 in den Kühler 409c.
Die Wasserpumpe 405 wird von der Kraft angetrieben, die von der Kurbelwelle 411 des Motors 402 über einen Riemen 412 an die Drehwelle (die Drehwelle der Wasserpumpe) 421 übertragen wird.
Das Fliehkraftgebläse 403 weist einen Zentrifugal-Doppelgebläseradaufbau auf, der zwei Fliehkraftgebläseradkonstruktionen umfaßt. Das Fliehkraftgebläse 403 umfaßt eine (nicht gezeigte) Nabenplatte, die an der Drehwelle 403a befestigt ist, und ein an der Nabenplatte befestigtes Doppelsauggebläserad 403b. Das Gebläserad 403b ist aus einem ersten Gebläseradabschnitt 403bL und einem zweiten Gebläseradabschnitt 403bR aufgebaut, die jeweils auf einer der beiden Seiten der Nabenplatte vorgesehen sind und mehrere Flügel aufweisen. Das Fliehkraftgebläse 403 saugt Luft durch die Ansaugöffnungen 403d, 403e auf den beiden Seiten und bläst die angesaugte Luft durch Ausblasöffnungen 403f, die sich zum äußeren Umfang des Gebläses öffnen.
In der oberen und der unteren Wand des Motorraums 401 sind Kühllufteinlaßöffnungen 407a, 407b zur Aufnahme von Luft aus der Umgebung und eine Auslaßöffnung 408 zur Abgabe der Luft ausgebildet. Obwohl dies nicht gesondert dargestellt ist, sind elektrische Vorrichtungen, wie eine Lichtmaschine, in der Nähe des Motors 402 im Motorraum 401 installiert.
Bei dem wie vorstehend beschrieben konstruierten Motorkühlsystem sind vom Fliehkraftgebläse 403 aus gesehen auf der Seite des Kühlers 409c und der Seite des Motors 402 zwei Strömungswege für die Kühlluft definiert.
Genauer gelangt die durch den Strömungsweg auf der Seite des Kühlers 409c strömende erste Kühlluft 450 über die Kühllufteinlaßöffnung 407a von außerhalb des Motorraums 401 in den Motorraum 401 und wird nach dem Passieren der Wärmetauscher, wie des Zwischenkühlers 409a, des Ölkühlers 409b und des Kühlers 409c, von dem Ansaugrohr 410a gedrosselt, worauf sie in das Fliehkraftgebläse 403 eintritt. Anschließend wird die erste Kühlluft 450 zum äußeren Umfang des Fliehkraftgebläses 403 geblasen und dann über die Auslaßöffnung 408 in der oberen Wand des Motorraums 401 nach außen abgegeben.
Ebenso gelangt die den zweiten Strömungsweg auf der Seite des Motors 402 passierende zweite Kühlluft 451 über die Kühllufteinlaßöffnungen 407b von außerhalb des Motorraums 401 in den Motorraum 401 und strömt um den Motor 402 und die Ölwanne 404, etc., die in der Nähe des und unter dem Motor montiert ist, wobei sie sie kühlt. Anschließend wird die zweite Kühlluft 451 durch das Saugrohr 410b gedrosselt, bevor sie in das Fliehkraftgebläse 403 gelangt, wird zum äußeren Umfang des Fliehkraftgebläses 403 geblasen und dann zusammen mit der ersten Kühlluft 450 von der Seite des Kühlers 409c über die Auslaßöffnung 408 in der oberen Wand des Motorraums 401 nach außen abgegeben.
Darüber hinaus sind der erste Gebläseradabschnitt 403bL und der zweite Gebläseradabschnitt 403bR so konstruiert, daß das Verhältnis zwischen den Strömungsmengen der ersten Kühlluft 450 und der zweiten Kühlluft 451 W1 : W2 = 2 : 0,5–2 : 1,5 beträgt.
Zusätzlich zu ähnlichen Vorteilen, wie die erste Ausführungsform, bietet die wie vorstehend beschrieben konstruierte Ausführungsform auch die nachstehend aufgeführten Vorteile.
Zunächst kann das Fliehkraftgebläse 403 mit einer von den Arbeitsbedingungen abhängigen, optimalen Drehzahl gedreht werden, ohne von der Drehzahl des Motors 402 (= der Drehzahl der Wasserpumpe 405) beeinflußt zu werden, da die Drehzahl des Fliehkraftgebläses 403 durch den Elektromotor 406 unabhängig von der Drehzahl des Motors 402 einzeln eingestellt werden kann. Bei der Arbeit bei niedrigen Temperaturen kann die herkömmliche Konstruktion, bei der das Gebläse abhängig von der Drehzahl des Motors direkt gedreht wird, beispielsweise aufgrund einer aus der Sicherstellung einer normalen Nenndrehzahl des Motors resultierenden übermäßigen Drehung des Fliehkraftgebläses eine Überkühlung des Motors verur sachen. Da die Drehzahl des Fliehkraftgebläses 403 bei dieser Ausführungsform hingegen auf einen kleineren Wert eingestellt werden kann, während die Drehzahl des Motors 402 auf dem normalen Nennwert gehalten wird, kann verhindert werden, daß die Leistung des Motors 402 aufgrund einer Überkühlung verringert wird, und durch die niedrigere Drehzahl des Fliehkraftgebläses 403 kann eine Zunahme der vom Gebläse verursachten Geräusche verhindert werden. Als weiteres Beispiel kann bei in höheren Lagen ausgeführten Arbeiten durch den herkömmlichen Aufbau, bei dem das Gebläse abhängig von der Drehung des Motors direkt gedreht wird, aufgrund eines mangelhaften Kühlvermögens und der resultierenden Überhitzung des Motors eine Verringerung der Leistung des Motors verursacht werden, da die Drehzahl des Motors auf einen kleineren Wert eingestellt wird, um ein Absterben des Motors zu verhindern, und die Drehzahl des Fliehkraftgebläses entsprechend reduziert wird. Da bei dieser Ausführungsform hingegen die Drehzahl des Motors 402 auf einen kleineren Wert eingestellt werden kann, während die Drehzahl des Fliehkraftgebläses 403 auf dem normalen Wert gehalten wird, kann verhindert werden, daß sich die Leistung des Motors 402 aufgrund einer Überhitzung verringert.
Da die Drehzahl des Motors 402 unabhängig von der Drehzahl des Fliehkraftgebläses 403 eingestellt wird, kann auch der Vorteil einer Verbesserung der Kraftstoffökonomie erzielt werden.
Das Gewicht des Fliehkraftgebläses 403 kann möglicherweise höher als das eines konventionellen Axialgebläses sein. Da das Fliehkraftgebläse 403 bei dieser Ausführungsform jedoch nicht an der Drehwelle 421 des Motors 402 befestigt ist, sondern von dem Elektromotor 406 angetrieben wird, wird die auf ein (obwohl nicht dargestellt im Motor 402 installiertes) Lager der Drehwelle 421 des Motors aufgebrachte Last nicht erhöht. Anders ausgedrückt kann das höhere Gewicht des Fliehkraftgebläses 403 gelagert werden, indem das Lager 413 der Drehwelle 403a des Gebläses so konstruiert wird, daß es dem höheren Gewicht von Fall zu Fall standhält. Daher kann das Motorkühlsystem gemäß dieser Ausführungsform selbst dann leicht für einen vorhandenen Motor verwendet werden, der in Erwartung der Verwendung eines Axialgebläses konstruiert wurde, sofern nur das Lagerhalteelement 423 und das Lager 413 neu hinzugefügt werden.
Ferner hängt die zum Kühlen des Zwischenkühlers 409a, des Ölkühlers 409b und des Kühlers 409c optimale mittlere Position des Gebläses (die Position der Drehwelle des Gebläses) von den Größen und Formen dieser drei Wärmetauscher ab. Bei dem herkömmlichen Aufbau, bei dem die Drehwelle des Gebläses von der Kurbelwelle des Motors direkt gedreht wird, ziehen Schwierigkeiten bei der Verschiebung der Drehwelle des Gebläses in Bezug auf die Position des Motors unvermeidlich eine Verschiebung der Drehwelle aus der optimalen Position nach sich und verursachen eine Verringerung der Strömungsmenge der Kühlluft. Da die Drehwelle 403a bei dieser Ausführungsform dagegen auf jede gewünschte Position gesetzt werden kann, können die Drehwelle 403a des Gebläses abhängig von den drei Wärmetauschern 409a–c in jede gewünschte Position verschoben und eine Verringerung der Strömungsmenge der Kühlluft verhindert werden.
Obwohl bei der vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsform das aus einem Doppelsauggebläserad 403b aufgebaute Fliehkraftgebläse 403 verwendet wird, kann anstelle des Fliehkraftgebläses 403 auch ein aus zwei Einzelsauggebläserädern, deren Saugöffnungen in entgegengesetzten Richtungen voneinander abgewandt sind, aufgebautes Fliehkraftgeblase verwendet werden, wie bei der in 7 dargestellten modifizierten Ausführungsform. Auch in diesem Fall können ähnliche Vorteile erzielt werden.
Obwohl das Gebläserad 403b bei der dargestellten vierten Ausführungsform durch den Elektromotor 406 angetrieben wird, kann anstelle des Elektromotors 406 auch ein durch hydraulische Energie (Hydraulikfluid) angetriebener Hydraulikmotor verwendet werden. Auch in diesem Fall können ähnliche Vorteile erzielt werden.
Obwohl bei der vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsform der Elektromotor 406 verwendet wird, der eine von der Drehung des Motors 402 vollkommen unabhängige Antriebsquelle ist, besteht ferner keine Beschränkung auf die Verwendung einer derartigen unabhängigen Antriebsquelle, sondern die folgende Modifikation kann vorgenommen werden. Genauer kann das Fliehkraftgebläse 403 abhängig von den Arbeitsbedingungen mit einer geeigneten Drehzahl gedreht werden, indem eine Einrichtung zum Verändern der Drehzahl bereitgestellt wird, die die auf sie übertragene Drehung des Motors 402 empfängt, die Eingangsdrehzahl in einem gewünschten Beschleunigungs- bzw. Verlangsamungsverhältnis verändert und dann die resultierende Drehzahl an das Fliehkraftgebläse 403 ausgibt. Die Einrichtung zum Verändern der Drehzahl kann beispielsweise aus einem Untersetzungsgetriebemechanismus mit mehreren Zahnradtypen mit einer unterschiedlichen Anzahl von Zähnen und einer Einrichtung zur Steuerung des Beschleunigungs- bzw. Verlangsamungsverhältnisses der übertragenen Drehung durch den Untersetzungsgetriebemechanismus, beispielsweise einem Schaltmechanismus zum Verschieben der Zahnradpositionen in dem Untersetzungsgetriebemechanismus, aufgebaut sein. Auch in diesem Fall können ähnliche Vorteile erzielt werden.
Bei der vorstehend beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsform sind als Beispiele für Wärmetauscher die Zwischenkühler 6a, 409a, die Ölkühler 6b, 409b und die Kühler 6c, 409c vorgesehen. Die Wärmetauscher sind jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt, sondern können jeden anderen Typ einschließen, beispielsweise einen Kondensor für eine Klimaanlage. Auch in diesem Fall können ähnliche Vorteile erzielt werden.
Überdies wurde die vorstehend beschriebene erste bis vierte Ausführungsform beispielhaft im Zusammenhang mit einem in einer Baumaschine vorgesehenen Motorkühlsystem beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine derartige Anwendung beschränkt, sondern auch auf in Kraftfahrzeugen, landwirtschaftlichen Maschinen oder anderen Maschinentypen montierte Motorkühlsysteme anwendbar. Auch in diesem Fall können ähnliche Vorteile erzielt werden.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Da der Kühlströmungsweg der zweiten Kühlluft zum Kühlen der Motorseite erfindungsgemäß vom Kühlströmungsweg der ersten Kühlluft zum Kühlen der Wärmetauscher getrennt werden kann, kann die Größe einer auf der Seite des Motors zu erzeugenden Öffnung kleiner als bei herkömmlichen Systemen eingestellt werden. Dementsprechend können der Grad der Abdichtung der Motorseite verbessert und die Geräuschentwicklung verringert werden. Da verhindert wird, daß nach dem Kühlen der Wärmetauscher auf eine hohe Temperatur erhitzte Luft um die elektrischen Vorrichtungen, etc. strömt, können, anders als bei herkömmlichen Systemen, auch die Wirksamkeit der Kühlung der elektrischen Vorrichtungen und die Zuverlässigkeit der elektrischen Vorrichtungen, etc. verbessert werden.

Claims

Motorkühlsystem mit – mindestens einem in einem Motorraum (1, 401) mit einem darin montierten Motor (5, 402) angeordneten Wärmetauscher (6a–c, 409a–c) mit einem Kühler (6c, 409c) zum Kühlen des Kühlwassers des Motors (5, 402) und – einem durch eine Drehwelle (4h, 403a) angetriebenen Kühlgebläse (4, 403) zum Erzeugen eines Kühlluftstroms zum Kühlen des Wärmetauschers (6, 409), des Motors (5, 402) und um den Motor (5, 402) angeordneter elektrischer Vorrichtungen (10), wobei – das Kühlgebläse ein Fliehkraftlüfter (4, 403) mit einem Zentrifugal-Doppelgebläseradaufbau zum Ansaugen erster Kühlluft (50) zum Kühlen des Wärmetauschers (6a–c, 409a–c) durch eine erste Lufteinlaßöffnung (7a, 407a) in den Motorraum (1, 401) und zweiter Kühlluft (51) zum Kühlen des Motors (5, 402) und der elektrischen Vorrichtungen (10) durch zweite Lufteinlaßöffnungen (7b, 407b) in den Motorraum (1, 401) ist, dadurch gekennzeichnet, daß – der Fliehkraftlüfter (4, 403) so konstruiert ist, daß W1 : W2 = 2 : 0,5 bis 1,5 gilt, wobei W1 die Strömungsmenge der ersten Kühlluft (50) und W2 die Strömungsmenge der zweiten Kühlluft (51) ist und – mindestens ein Gebläserad (4bL) des Doppelgebläseradaufbaus eine am Gebläserad (4bL) befestigte drehbare Haube (4g) aufweist, die zusammen mit dem Gebläserad (4bL) gedreht wird.
Motorkühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fliehkraftlüfter (4, 403) so konstruiert ist, daß W1 : W2 = 2 : 1 gilt, wobei W1 die Strömungsmenge der ersten Kühlluft und W2 die Strömungsmenge der zweiten Kühlluft ist.
Motorkühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fliehkraftlüfter (4, 403) ein aus einem auf einer an der Drehwelle (4h, 403a) befestigten Nabe (4a, 403f) befestigten ersten Gebläseradabschnitt (4bL, 403bL) zum Ansaugen der ersten Kühlluft auf der Seite des einen Endes der Drehwelle (4h, 403a) und zum Hinausblasen der ersten Kühlluft zum äußeren Umfang des Fliehkraftlüfters und einem auf der dem ersten Gebläseradabschnitt (4bL, 403bL) gegenüberliegenden Seite an der Nabe (4a) befestigten zweiten Gebläseradabschnitt (4bR, 403bR) zum Ansaugen der zweiten Kühlluft auf der Seite des anderen Endes der Drehwelle (4h, 403a) und zum Hinausblasen der zweiten Kühlluft zum äußeren Umfang des Fliehkraftlüfters zusammengesetztes Doppelsauggebläserad (4b, 403b) umfaßt.
Motorkühlsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fliehkraftlüfter (4) eine Nabenplatte (4a) umfaßt, auf der das Doppelsauggebläserad (4b) befestigt ist, wobei der Durchmesser (D_h) der Nabenplatte (4a) kleiner als der Durchmesser D1 der Saugöffnung des ersten Gebläseradabschnitts (4bL) ist.
Motorkühlsystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fliehkraftlüfter (4) einstückig ausgebildet ist, wobei die Nabenplatte (4a) aus einem Eisenkern und die übrigen Teile des Gebläserads (4) aus geformtem Harz ausgebildet sind.
Motorkühlsystem mit – mindestens einem in einem Motorraum (1, 401) mit einem darin montierten Motor (5, 402) montierten Wärmetauscher (6a–c, 409a–c) mit einem Kühler (6c, 409c) zum Kühlen des Kühlwassers des Motors (5, 402) und – einem von einer Drehwelle (4h, 403a) angetriebenen Kühlgebläse (4, 403) zum Erzeugen eines Luftstroms zum Kühlen des Wärmetauschers (6, 409), des Motors (5, 402) und der um den Motor (5, 402) angeordneten elektrischen Vorrichtungen (10), wobei – das Kühlgebläse ein Fliehkraftlüfter (4) zum Saugen erster Kühlluft (5) zum Kühlen des Wärmetauschers (6a–c, 409a–c) durch eine erste Lufteinlaßöffnung (7a, 407a) in den Motorraum (1, 401) und zweiter Kühlluft (51) zum Kühlen des Motors (5, 402) und der elektrischen Vorrichtungen (10) durch zweite Lufteinlaßöffnungen (7b, 407b) in den Motorraum (1, 401) ist, dadurch gekennzeichnet, daß – der Fliehkraftlüfter (4, 403) so konstruiert ist, daß W1 : W2 = 2 : 0,5 bis 1,5 gilt, wobei W1 die Strömungsmenge der ersten Kühlluft (50) und W2 die Strömungsmenge der zweiten Kühlluft (51) ist, und – der Fliehkraftlüfter (104) aus zwei einzelnen Sauggebläserädern (104Lb und 104Rb) aufgebaut ist, deren Saugöffnungen zum Ansaugen der ersten und der zweiten Kühlluft (50, 51) in entgegengesetzten Richtungen voneinander abgewandt sind, wobei das erste Gebläserad (104Lb) an einer ersten Nabenplatte (104La) befestigt ist, das zweite Gebläserad (104Rb) an einer zweiten Nabenplatte (104Ra) befestigt ist und beide Nabenplatten (104La, 104Ra) an der Drehwelle (4h) befestigt sind.
Motorkühlsystem nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen den Strömungsmengen W1 und W2 der ersten und der zweiten Kühlluft (50, 51) 2 : 1 beträgt.
Motorkühlsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kühlluft (50) durch ein Saugrohr (8a) gedrosselt wird, bevor sie in den Fliehkraftlüfter (4) eintritt.
Motorkühlsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kühlluft (51) durch ein Saugrohr (8b) gedrosselt wird, bevor sie in den Fliehkraftlüfter (4) eintritt.
Motorkühlsystem nach Anspruch 8 oder 9 dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der einzelnen Sauggebläseräder (104Lb, 104Rb) eine auf der Ansaugseite an ihrem Gebläserad befestigte Haube (104Lg, 104Rg) aufweist.
Motorkühlsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe eines Auslaßbereichs des Fliehkraftlüfters (4) ein Spiralgehäuse (212) zum Verlangsamen der aus dem Fliehkraftlüfter (4) geblasenen Kühlluft zur Wiederherstellung des Drucks der herausgeblasenen Kühlluft angeordnet ist.
Motorkühlsystem nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß zumindest an einem Teil der Innenfläche des Spiralgehäuses (212) ein Geräusche absorbierendes Material (313) angebracht ist.
Motorkühlsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Antriebseinrichtung (406) zum Übertragen von Antriebskräften zum Drehen der Drehwelle (403a) des Fliehkraftlüfters (403) und zum Ermöglichen einer von der Drehzahl des Motors (402) unabhängigen Einstellung der Drehzahl des Fliehkraftlüfters (403).
Motorkühlsystem nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet daß die Antriebseinrichtung entweder eine Einrichtung (406) zur Erzeugung der Antriebskräfte durch elektrische Energie oder eine Einrichtung zur Erzeugung der Antriebskräfte durch hydraulische Energie ist.
Baumaschine mit – einem in einem Motorraum (1, 401) montierten Motor (5, 402), – einer durch den Motor (5, 402) angetriebenen Hydraulikpumpe, – durch von der Hydraulikpumpe gefördertes Hydraulikfluid angetriebenen Stellgliedern, gekennzeichnet durch ein Kühlsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.