DEP0023910DA - Regelbare Kühlung, insbesondere für Fahrzeug-Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Zur Erzielung einer wirksameren Kühlung sind die Kühlanlagen der zum Kraftfahrzeugantrieb dienenden Brennkraftmaschinen in der Regel mit einem Ventilator, gegebenenfalls auch mit einem die Luft auf höheren Druck fördernden Gebläse, versehen. Die hierfür aufgewandte Leistung wird jedoch nur teilweise nutzbringend verwendet, da während des grössten Teils des Betriebes - bei Ventilatoren z.B. in der Regel bis zu 80% der Betriebsdauer und mehr - ein Betrieb ohne Lüfter unter der Kühlwirkung des Fahrwindes allein im allgemeinen ausreicht. Währenddessen läuft der Lüfter unnötigerweise mit und verursacht Leistungsverluste und Geräusche.

Die Erfindung bezweckt eine Beseitigung dieser Nachteile und besteht im wesentlichen darin, dass der Lüfter erst oder im wesentlichen erst eingeschaltet wird, wenn die Kühlwirkung der Kühlanlage bei nicht-eingeschaltetem Lüfter nicht mehr ausreicht, um einen hinreichend niedrigen Wärmezustand der Maschine sicherzustellen. Die Schaltung erfolgt hierbei insbesondere in Abhängigkeit von der Temperatur des die Kühlanlage verlassenden Kühl- oder Zwischenkühlmittels, z.B. des den Motor und einen Rückkühler im Kreislauf durchströmenden Kühlwassers, und zwar zweckmässig durch einen in der Rücklaufleitung zwischen Rückkühler und Motor angeordneten Thermostaten. Zur Schaltung des Lüfters kann eine mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betriebene oder betätigte Kupplung dienen. Gegebenenfalls kann auch ein stufenweise oder stufenlos schaltbares, ausrückbares Getriebe dem Lüfter vorgeschaltet sein.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit hydraulisch betätigter, mechanischer Kupplung schematisch dargestellt.

Das vom Motor a kommende Kühlwasser fliesst durch eine Leitung b dem Kühler (Rückkühler) c zu und von diesem über eine Leitung d und eine Kühlwasserpumpe e zum Motor a zurück. Von der Leitung b zweigt eine durch einen Thermostaten f gesteuerte Umlaufleitung g ab, welche bei niedriger Kühlwassertemperatur in der Leitung b das Kühlwasser unter Umgehung des Kühlers c direkt zur Rücklaufleitung d leitet. Ein durch Riementrieb h angetriebener Ventilator i saugt die Kühlluft in Pfeilrichtung durch den Kühler c bzw. unterstützt die Kühlwirkung des den Kühler beaufschlagenden Fahrwindes.

Die Reimenscheibe k sitzt lose drehbar, jedoch zweckmässig unverschiebbar auf ihrer Antriebswelle l, z.B. der Ventilsteuerwelle der Brennkraftmaschine a. Sie ist mit dieser durch eine Kupplung m kuppelbar, deren auf der Welle l verschiebbar aber undrehbar gelagerte Kupplungshälfte m(sub)1 über einen doppelarmigen Hebel n o.dgl. mit einem federbelasteten Kolben o derart verbunden ist, dass dieser durch die Feder p in Ausrückstellung gehalten wird, unter der Wirkung einer Druckflüssigkeit im Zylinder q jedoch die Kupplungshälfte m(sub)1 mit der an der Riemenscheibe k angeordneten Kupplungshälfte m(sub)2 in Reibungseingriff bringt.

Die Druckflüssigkeit, z.B. das Schmieröl der Maschine oder eine sonstige Regelflüssigkeit, werde (wie in der Zeichnung schematisch angedeutet) einem Flüssigkeitsbehälter r entnommen und durch eine Pumpe a über eine Leitung s(sub)1 einem Steuerschieber t mit einer Nut t(sub)1 und einer Bohrung t(sub)2 zugeleitet, welcher durch einen Thermostaten u in der Rücklaufleitung d des Kühlwassers verstellt wird. Eine Leitung v verbindet das Gehäuse des Steuerschiebers mit dem Zylinder q. Eine Rückleitung w leitet das Öl aus dem Gehäuseraum x des Steuerschiebers in den Behälter r zurück. Ferner ist eine Umleitung y, welche bei links stehendem Steuerschieber die Bohrung t(sub)2 mit dem Raum x verbindet, und ein Überdruckventil z zwischen den Leitungen s(sub)1 und w vorgesehen.

Die Wirkungsweise des beschriebenen Ausführungsbeispieles ist folgende:

Der Thermostat u befindet sich normalerweise, unterhalb einer bestimmten höheren Temperatur des die Leitung d durchströmenden Kühlwassers, in zusammengezogenem Zustande, der Steuerschieber t also in seiner linken Stellung. In diesem Falle fördert die Pumpe s, welche z.B. ständig vom Motor angetrieben wird (gegebenenfalls aber auch vom Thermostaten u gesteuert, also normalerweise ausgeschaltet sein kann), die Flüssigkeit über die Steuerbohrung t(sub)2 zur Umleitung y und von dort über den Schieberraum x und die Rückleitung w zum Behälter r zurück. Der Raum x und damit der mit ihm in dieser Schieberstellung über v verbundene Zylinderraum q ist im wesentlichen drucklos, die Kupplung m unter der Wirkung der Feder p also ausgerückt. Der Ventilator i steht still. Die Rückkühlung des Kühlwassers im Kühler c erfolgt ausschliesslich durch den Fahrwind, wobei die Kühlwirkung durch den Thermostaten f geregelt wird. Zweckmässig leitet hierbei letzterer das Kühlwasser schon bei einer niedrigeren Temperatur als sonst üblich dem Kühler zu, damit in diesem, trotz dem stillstehenden Ventilator, ein ausreichender Wärmetausch stattfinden kann.

Reicht die Kühlwirkung des allein durch den Fahrwind beaufschlagten Kühlers c (z.B. auch dann, wenn die gesamte vom Motor a kommende Flüssigkeit durch den Thermostaten f dem Kühler zugeführt wird) nicht mehr aus, um die Kühlflüssigkeit auf die erforderliche niedrige Temperatur abzukühlen, so dehnt sich der Thermostat u so weit aus, dass die Verbindung zwischen v und x sowie zwischen y und t(sub)2 bzw. s(sub)1 unterbrochen wird und, wie in der Zeichnung dargestellt, die Bohrung t(sub)2 die Verbindung zwischen den Leitungen s(sub)1 und v herstellt. Die Pumpe s fördert daher die Flüssigkeit in den Zylinder q, und zwar unter einem Druck, welcher durch die Federbelastung des Ventils z bestimmt wird. Der Kolben o wird gegen die Wirkung der Feder p nach rechts verschoben und damit der Ventilator durch die

Kupplung m mit seiner Antriebswelle l gekuppelt. Von der Pumpe s überschüssig geförderte Flüssigkeit wird über z und w nach r zurückgeleitet.

Sinkt die Temperatur in d wieder, so dass der Schieber t nach links zurückverschoben wird, so wird die Leitung v bzw. der Zylinder q wieder über x mit w verbunden, wodurch die Flüssigkeit unter Ausdehnung der Feder p aus dem Zylinder q verdrängt und der Ventilator wieder entkuppelt wird.

Der Ventilator ist also jeweils nur oder im wesentlichen nur dann eingeschaltet, wenn man alle anderen Rückkühlungsmöglichkeiten des Kühlwassers bereits erschöpft sind. Natürlich kann die Einschaltung aus Sicherheitsgründen auch schon mehr oder weniger früher erfolgen. Auch kann das Ausschalten des Ventilators, z.B. durch Reibung am Schieber t o.dgl., mit einer gewissen Verzögerung gegenüber dem Einschalten des Ventilators (also erst bei niedrigerer Temperatur als das Einschalten) erfolgen, um ein ständiges Aus- und Einschalten des Ventilators im Bereiche der Regeltemperatur zu vermeiden.

Statt auf der Antriebswelle l kann die Kupplung m natürlich auch unmittelbar auf der Ventilatorwelle oder an sonst geeigneter Stelle angeordnet sein. Die Kupplung kann beispielsweise auch als elektrische oder hydraulische Kupplung, z.B. als eine durch Füllen und Entleeren schaltbare Strömungskupplung, ausgebildet sein. Auch kann z.B. ein ausschaltbares Strömungsgetriebe, ein Planetengetriebe, ein stufenlos schaltbares Reibradgetriebe o.dgl. verwendet werden, wobei eine stufenlose Schaltung in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur vorgesehen sein kann.

Bei direkter Luftkühlung der Maschine kann die Ein- bzw. Ausschaltung des Ventilators oder Gebläses in Abhängigkeit von der Temperatur der erwärmten Kühlluft erfolgen. Gegebenenfalls kann ferner eine Schaltung auch unmittelbar in Abhängigkeit vom Wärmezustand der Maschine vorgesehen sein.

Die Erfindung ist ausser bei Strassenfahrzeugen auch bei allen anderen Arten von Fahrzeugen, z.B. Schienen-, Luft- und Wasserfahrzeugen, sowie sinngemäss bei allen Maschinen anwendbar, welche unter ähnlichen Bedingungen arbeiten.

Claims (6)

1.) Regelbare Kühlung, insbesondere für Fahrzeug-Brennkraftmaschinen, mit einem die Kühlluft fördernden Lüfter (Ventilator oder Gebläse), dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfter erst oder im wesentlichen erst eingeschaltet wird, wenn die Kühlanlage bei nichteingeschaltetem Lüfter zur Erzielung des erforderlichen Kühlzustandes nicht ausreicht.

2.) Regelbare Kühlung nach Anspruch 1 mit Rückkühlung eines Zwischenkühlmittels (z.B. Kühlwassers) in dem von der Kühlluft beaufschlagten Kühler, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfter in Abhängigkeit von der Temperatur des rückgekühlten Zwischenkühlmittels geschaltet wird.

3.) Regelbare Kühlung nach Anspruch 1 - 2, gekennzeichnet durch eine durch einen Wärmeregler selbsttätig geschaltete Kupplung bzw. ein entsprechend schaltbares Getriebe zwischen dem Lüfter und seinem Antrieb.

4.) Regelbare Kühlung nach Anspruch 1 - 3, gekennzeichnet durch einen in der Rücklaufleitung für das Zwischenkühlmittel angeordneten Thermostaten, welcher über eine Hilfskraft die Kupplung bzw. das Getriebe zum Aus- und Einschalten des Lüfters steuert.

5.) Regelbare Kühlung nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Kupplung eine Reibungskupplung bzw. eine stosslos einschaltende, z.B. hydraulische oder elektrische Kupplung verwendet wird.

6.) Regelbare Kühlung nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schalten bzw. Ein- und Ausschalten des Lüfters ein stufenlos schaltendes Getriebe, z.B. ein hydraulisches Getriebe, ein Planetenradgetriebe o.dgl., verwendet wird.