EP1662111A1 - Lüfterzusammenbau - Google Patents

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EP1662111A1
EP1662111A1 EP05111024A EP05111024A EP1662111A1 EP 1662111 A1 EP1662111 A1 EP 1662111A1 EP 05111024 A EP05111024 A EP 05111024A EP 05111024 A EP05111024 A EP 05111024A EP 1662111 A1 EP1662111 A1 EP 1662111A1
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EP
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fan
ring
combustion engine
internal combustion
drive shaft
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Dierk Esau
Waldemar Stark
Gerald Werner
Peter Back
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Deere and Co
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Deere and Co
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/056—Bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/10—Guiding or ducting cooling-air, to, or from, liquid-to-air heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P5/00—Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/02—Pumping cooling-air; Arrangements of cooling-air pumps, e.g. fans or blowers
    • F01P5/06—Guiding or ducting air to, or from, ducted fans
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/541—Specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/545—Ducts

Definitions

  • the invention relates to a fan assembly comprising a fan which can be mechanically connected to an internal combustion engine by a drive shaft and set in rotation, and a fan ring which surrounds the fan in the circumferential direction and which is mechanically connected to the internal combustion engine, and a method for mounting it on a vehicle.
  • WO 98/037319 A shows a fan assembly for a vehicle engine.
  • the circumference of a fan driven by the vehicle engine is enclosed by a fan ring secured to the vehicle engine by a plurality of brackets.
  • a fan housing is arranged, which is firmly connected to the radiator.
  • a gap which is closed by a seal of a resilient material such as rubber to maintain the sealing function when the engine and the radiator mutually shift during vehicle operation.
  • the fan ring is fixed by the brackets on the engine, so that a certain effort for the manufacture and attachment of the brackets is required.
  • fan assemblies are known in which the fan ring is fixedly secured to the radiator and the electric operated fan motor and the fan carries (DE 42 44 039 A). These arrangements are particularly suitable for smaller cooling capacities, since the electric drive of the fan requires great effort and is associated with loss.
  • the object underlying the invention is seen to provide a simple and inexpensive to produce fan assembly.
  • a fixing of the fan ring in the circumferential direction can be effected by a fan housing connected indirectly to the internal combustion engine, against which the fan ring bears with a bias voltage.
  • the resulting frictional connection holds the fan ring in the direction of rotation of the fan.
  • unnecessary additional brackets for fixing the fan ring in its circumferential direction In a preferred embodiment, the fan housing is attached to a radiator that is in operation flows through with air transported by fan.
  • Relative movements possibly arising between the fan ring (connected by the bearing and the drive shaft to the engine) and the fan housing (connected to the radiator) are preferably accommodated by suitable, flexible decoupling elements arranged between the fan ring and the fan housing.
  • the fan cowl can be produced as rotationally symmetrical as well as one-piece and thus inexpensive, since no additional work steps are required for mounting the element.
  • an internal combustion engine 12 is mounted, preferably on rubber bearings (not shown).
  • the frame also carries a radiator 14, which serves to cool the internal combustion engine 12 and / or other units of the vehicle.
  • the radiator 14 may use oil or water as the cooling fluid.
  • a charge air cooler for a turbocharger of the internal combustion engine 12 or a cooling device for an air conditioning system or a radiator for a hydraulic circuit of the vehicle could also be used o. ⁇ . Be provided.
  • the internal combustion engine 12 has an output shaft 38 which extends in the direction of the radiator 14.
  • a clamping nut 36 is provided for connecting a drive shaft 16 to the output shaft 38 of the internal combustion engine 12.
  • the output shaft 38 (or another, not shown output shaft of the engine 12) is used to drive the driven elements of the vehicle, for. B. for the traction drive, a PTO or Erntegutbearbeitungs Rheinen.
  • a switchable coupling 18 is arranged around the circumference of a fan 20 is arranged with blades for conveying air.
  • the clutch 18 is electrically or hydraulically or thermally actuated and used for switching on and off or for gradual or continuous specification of the speed of the fan 20.
  • the fan 20 is at running engine 12 and the clutch 18 is an air flow in the direction of arrow 24 through the Radiator 14 and 12 to the internal combustion engine ready.
  • the outer circumference of the fan 20 surrounds a fan ring 22.
  • the fan ring 22 forms a closed ring around the fan 20 and is provided at its end adjacent to the engine 12 with struts 26 which extend radially to the drive shaft 16 back. Between the struts 26 free spaces can be formed or arranged a grid.
  • the struts 26 of the fan ring 22 are supported by a bearing 28 in the form of a rolling bearing (eg needle or ball bearings) on the drive shaft 16.
  • the bearing 28 secures the fan ring 22 against a radial and against axial movement relative to the drive shaft 16. Since the fan ring 22 is mounted on the drive shaft 16, which also carries the fan 22, so that there are no relative movements between the fan 20 and the fan ring 22 result, and since the fan ring in one piece, in particular made of plastic, and rotationally symmetric and thus can be produced with low tolerances, the radial gap between the fan 20 and the fan ring 22 can be relatively narrow, which is a good efficiency of the fan 20 and a low Noise development possible.
  • a fan housing 30 is attached, which covers the outside of the enveloping circle of the fan 20 surfaces of the radiator 14 in a funnel shape and ends at its the fan ring 22 adjacent end annularly with a diameter corresponding to the diameter of the fan ring 22 corresponds at least approximately.
  • a decoupling element 32 of inherently elastic material esp. Rubber
  • is attached which is pushed onto the fan housing 30 and it encloses U-shaped (see Figure 2).
  • a similar decoupling element 34 is attached.
  • the decoupling elements 32, 34 are biased against each other. Since the fan ring 22 transmits a force to the fan housing 30, the decoupling elements 32, 34 are compressed to a certain extent. As a result, the fan ring 22nd fixed in the direction of rotation of the fan 20. The sealing effect of the decoupling elements 32, 34 is retained due to their elasticity even when the radiator 14 and with him the fan housing 30 relative to the internal combustion engine 12 and the associated fan ring 22 moves.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lüfterzusammenbau mit einem durch eine Antriebswelle (16) mechanisch mit einem Verbrennungsmotor (12) verbindbaren und in Drehung versetzbaren Lüfter (20) und einem den Lüfter (20) in Umfangsrichtung umschließenden, mit dem Verbrennungsmotor (12) mechanisch verbundenen Lüfterring (22).
Es wird vorgeschlagen, dass der Lüfterring (22) durch eine drehbare Lagerung (28) in radialer und axialer Richtung an der Antriebswelle (16) abgestützt ist.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft einen Lüfterzusammenbau mit einem durch eine Antriebswelle mechanisch mit einem Verbrennungsmotor verbindbaren und in Drehung versetzbaren Lüfter und einem den Lüfter in Umfangsrichtung umschließenden, mit dem Verbrennungsmotor mechanisch verbundenen Lüfterring sowie ein Verfahren zu seiner Montage an einem Fahrzeug.
  • Die WO 98/037319 A zeigt einen Lüfterzusammenbau für einen Fahrzeugmotor. Der Umfang eines durch den Fahrzeugmotor angetriebenen Lüfters wird von einem Lüfterring umschlossen, der durch mehrere Halterungen am Fahrzeugmotor befestigt ist. Zwischen einem Kühler und dem Lüfterring ist ein Lüftergehäuse angeordnet, das fest mit dem Kühler verbunden ist. Zwischen dem Lüftergehäuse und dem Kühler befindet sich ein Spalt, der durch eine Dichtung aus einem elastischen Material wie Gummi geschlossen wird, um die abdichtende Funktion aufrecht zu erhalten, wenn sich der Motor und der Kühler beim Fahrzeugbetrieb gegenseitig verschieben. Hier wird der Lüfterring durch die Halterungen am Motor fixiert, so dass ein gewisser Aufwand für die Herstellung und Anbringung der Halterungen erforderlich ist.
  • In der US 3 794 001 A wird ein anderer Lüfterzusammenbau mit einem vom Verbrennungsmotor angetriebenen Lüfter beschrieben. Der Kühler trägt ein Lüftergehäuse mit einem ringförmigen Fortsatz, in den ein dem Umfang des Lüfters benachbarter Lüfterring eingeschoben ist. Hier sind Relativbewegungen zwischen dem Lüfterring und dem Lüfter möglich, die einen relativ großen Spalt zwischen diesen Elementen erfordern, was den Wirkungsgrad des Lüfters nachteilig beeinflusst.
  • Weiterhin sind Lüfterzusammenbauten bekannt, bei denen der Lüfterring fest am Kühler befestigt ist und den elektrisch betriebenen Lüftermotor und den Lüfter trägt (DE 42 44 039 A). Diese Anordnungen eignen sich insbesondere für kleinere Kühlleistungen, da der elektrische Antrieb des Lüfters hohen Aufwand erfordert und mit Verlust behaftet ist.
    • Aufgabe der Erfindung
  • Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, einen einfach und preisgünstig herstellbaren Lüfterzusammenbau bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehren der Patentansprüche 1 und 8 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind, die die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.
  • Es wird vorgeschlagen, den Lüfterring mit einer drehbaren Lagerung an der Antriebswelle des vom Verbrennungsmotor mechanisch antreibbaren Lüfters zu befestigen. Dadurch erübrigen sich separate Halterungen zur Befestigung des Lüfterrings am Verbrennungsmotor. Weiterhin kann durch die Befestigung des Lüfterrings am Verbrennungsmotor ein sehr enges Spaltmaß zwischen dem Lüfter und dem Lüfterring eingehalten werden, da auch bei einer Vibration des Verbrennungsmotors keine Relativbewegung zwischen dem Lüfter und dem Lüfterring stattfindet.
  • Während die Lagerung den Lüfterring bezüglich der Längsachse der Antriebswelle in axialer und radialer Richtung abstützt, kann eine Fixierung des Lüfterrings in Umfangsrichtung durch ein indirekt mit dem Verbrennungsmotor verbundenes Lüftergehäuse erfolgen, an dem der Lüfterring mit einer Vorspannung anliegt. Die sich ergebende kraftschlüssige Verbindung hält den Lüfterring in der Drehrichtung des Lüfters fest. Auf diese Weise erübrigen sich weitere Halterungen zum Fixieren des Lüfterrings in seiner Umfangsrichtung. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Lüftergehäuse an einem Kühler angebracht, der im Betrieb mit von Lüfter transportierter Luft durchströmt wird. Es wäre andererseits aber auch denkbar, den Lüfterring durch einfache Verbindungsmittel mit dem Verbrennungsmotor oder einem damit verbundenen Element zu verbinden, um den Lüfterring in seiner Umfangsrichtung festzusetzen. So könnte er eine überstehende Nase aufweisen, die in eine Öffnung am Rahmen des Fahrzeugs eingreift.
  • Sich zwischen dem (durch die Lagerung und die Antriebswelle mit dem Verbrennungsmotor verbundenen) Lüfterring und dem (mit dem Kühler verbundenen) Lüftergehäuse möglicherweise ergebende Relativbewegungen werden vorzugsweise durch geeignete, flexible Entkopplungselemente aufgenommen, die zwischen dem Lüfterring und dem Lüftergehäuse angeordnet sind.
  • Durch die beschriebene Befestigung kann die Lüfterhaube als rotationssymmetrisches sowie einteiliges und somit preiswertes, da keine zusätzlichen Arbeitsschritte zur Montage erforderndes Element hergestellt werden.
  • Die erfindungsgemäße Gestaltung des Lüfterzusammenbaus ermöglicht es, zunächst eine Baugruppe zu fertigen, die sich aus der Antriebswelle, dem Lüfter und dem durch die Lagerung mit der Antriebswelle verbundenen Lüfterring zusammensetzt. Diese Baugruppe wird dann in einen Zwischenraum zwischen einem Kühler mit einem Lüftergehäuse und einem Verbrennungsmotor eingefügt, so dass der Lüfterring durch den Kontakt mit dem Lüftergehäuse in seiner Umfangsrichtung fixiert wird. Die Antriebswelle wird mit dem Verbrennungsmotor verbunden.
    • Ausführungsbeispiel
  • In den Zeichnungen ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt:
    • Fig. 1
    einen schematischen seitlichen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Lüfterzusammenbau, und
    Fig. 2
    eine perspektivische Ansicht des Lüfterzusammenbaus.
  • Auf einem Rahmen 10 eines insbesondere landwirtschaftlichen Fahrzeugs, beispielsweise eines Traktors, Teleskopladers oder einer selbstfahrenden Erntemaschine, ist ein Verbrennungsmotor 12 befestigt, vorzugsweise über Gummilager (nicht eingezeichnet). Der Rahmen trägt auch einen Kühler 14, der zur Kühlung des Verbrennungsmotors 12 und/oder anderer Aggregate des Fahrzeugs dient. Der Kühler 14 kann Öl oder Wasser als Kühlflüssigkeit verwenden. Anstelle des Kühlers 14 oder stromab oder stromauf davon oder in seitlicher oder vertikaler Richtung neben dem bzw. oberhalb des Kühler(s) 14 könnte auch ein Ladeluftkühler für einen Turbolader des Verbrennungsmotors 12 oder eine Kühleinrichtung für eine Klimaanlage oder ein Kühler für einen Hydraulikkreis des Fahrzeugs o. ä. vorgesehen sein.
  • Der Verbrennungsmotor 12 weist eine Abtriebswelle 38 auf, die sich in Richtung auf den Kühler 14 zu erstreckt. Zur Verbindung einer Antriebswelle 16 mit der Abtriebswelle 38 des Verbrennungsmotors 12 ist eine Klemmmutter 36 vorgesehen. Die Abtriebswelle 38 (oder eine weitere, nicht eingezeichnete Abtriebswelle des Verbrennungsmotors 12) dient zum Antrieb der angetriebenen Elemente des Fahrzeugs, z. B. für den Fahrantrieb, eine Zapfwelle oder Erntegutbearbeitungseinrichtungen. Auf der Antriebswelle 16 ist eine schaltbare Kupplung 18 angeordnet, um deren Umfang ein Lüfter 20 mit Schaufeln zur Luftförderung angeordnet ist. Die Kupplung 18 wird elektrisch oder hydraulisch oder thermisch betätigt und dient zum Ein- und Ausschalten oder zur stufigen oder stufenlosen Vorgabe der Drehzahl des Lüfters 20. Der Lüfter 20 stellt bei laufendem Verbrennungsmotor 12 und eingeschalteter Kupplung 18 einen Luftstrom in Richtung des Pfeils 24 durch den Kühler 14 und zum Verbrennungsmotor 12 hin bereit.
  • Den äußeren Umfang des Lüfters 20 umrundet ein Lüfterring 22.
  • Der Lüfterring 22 bildet einen geschlossenen Ring um den Lüfter 20 und ist an seinem dem Verbrennungsmotor 12 benachbarten Ende mit Streben 26 ausgestattet, die sich radial zur Antriebswelle 16 hin erstrecken. Zwischen den Streben 26 können Freiräume gebildet oder ein Gitter angeordnet sein.
  • Die Streben 26 des Lüfterrings 22 sind durch eine Lagerung 28 in Form eines Wälzlagers (z. B. Nadel- oder Kugellager) an der Antriebswelle 16 abgestützt. Die Lagerung 28 sichert den Lüfterring 22 gegen eine radiale und gegen eine axiale Bewegung gegenüber der Antriebswelle 16. Da der Lüfterring 22 an der Antriebswelle 16 gelagert ist, die auch den Lüfter 22 trägt, so dass sich keine Relativbewegungen zwischen dem Lüfter 20 und dem Lüfterring 22 ergeben, und da der Lüfterring einteilig, insbesondere aus Kunststoff, und rotationssymmetrisch und demnach mit geringen Toleranzen herstellbar ist, kann der radiale Spalt zwischen dem Lüfter 20 und dem Lüfterring 22 relativ eng gewählt werden, was einen guten Wirkungsgrad des Lüfters 20 und eine geringe Geräuschentwicklung ermöglicht.
  • An der dem Lüfter 20 zugewandten Seite des Kühlers 14 ist ein Lüftergehäuse 30 befestigt, das die außerhalb des Hüllkreises des Lüfters 20 liegenden Flächen des Kühlers 14 trichterförmig abdeckt und an seiner dem Lüfterring 22 benachbarten Stirnseite ringförmig mit einem Durchmesser endet, der dem Durchmesser des Lüfterrings 22 zumindest näherungsweise entspricht. An dieser Stirnseite des Lüftergehäuses 30 ist ein Entkopplungselement 32 aus in sich elastischem Material (insb. Gummi) angebracht, das auf das Lüftergehäuse 30 aufgeschoben ist und es U-förmig umschließt (s. Figur 2). An der benachbarten Stirnseite des Lüfterrings 22 ist ein gleichartiges Entkopplungselement 34 befestigt.
  • Die Entkopplungselemente 32, 34 liegen aneinander vorgespannt an. Da der Lüfterring 22 eine Kraft auf das Lüftergehäuse 30 überträgt, sind die Entkopplungselemente 32, 34 in einem bestimmten Maße zusammengepresst. Dadurch wird der Lüfterring 22 in der Drehrichtung des Lüfters 20 fixiert. Die Dichtwirkung der Entkopplungselemente 32, 34 bleibt auf Grund ihrer Elastizität auch dann erhalten, wenn sich der Kühler 14 und mit ihm das Lüftergehäuse 30 gegenüber dem Verbrennungsmotor 12 und dem damit verbundenen Lüfterring 22 bewegt.
  • Anhand der Figuren ist erkennbar, dass sich eine aus der Kupplung 18, dem Lüfter 20 und dem Lüfterring 22 bestehende Baugruppe vormontieren und dann als komplette Einheit in das Fahrzeug einbauen lässt. Es sind keine zusätzlichen Halter oder dgl. zur Befestigung des Lüfterrings am Verbrennungsmotor 12 oder am Lüftergehäuse 30 notwendig.

Claims (8)

  1. Lüfterzusammenbau mit einem durch eine Antriebswelle (16) mechanisch mit einem Verbrennungsmotor (12) verbindbaren und in Drehung versetzbaren Lüfter (20) und einem den Lüfter (20) in Umfangsrichtung umschließenden, mit dem Verbrennungsmotor (12) mechanisch verbundenen Lüfterring (22), dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfterring (22) durch eine drehbare Lagerung (28) in radialer und axialer Richtung an der Antriebswelle (16) abgestützt ist.
  2. Lüfterzusammenbau nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein indirekt, insbesondere über einen Kühler (14), mit dem Verbrennungsmotor (12) verbundenes Lüftergehäuse (30), an dem der Lüfterring (22) endseitig anliegt, wobei der Lüfterring (22) durch eine kraftschlüssige Verbindung mit dem Lüftergehäuse (30) in seiner Umfangsrichtung drehsicher mit dem Lüftergehäuse (30) verbunden ist.
  3. Lüfterzusammenbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfterring (22) nur durch die drehbare Lagerung (28) und die kraftschlüssige Verbindung mit dem Lüftergehäuse (30) abgestützt ist.
  4. Lüfterzusammenbau nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein flexibles Entkopplungselement (32, 34) zwischen dem Lüfterring (22) und dem Lüftergehäuse (30) befindet.
  5. Lüfterzusammenbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfterring (22) einteilig ist.
  6. Lüfterzusammenbau nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfterring (22) rotationssymmetrisch ist.
  7. Landwirtschaftliches Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (12) und einem Lüfterzusammenbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  8. Verfahren zum Montieren eines Lüfterzusammenbaus an einem Fahrzeug mit folgenden Schritten:
    Montieren eines Lüfters (20) und einer drehbaren Lagerung (28), die einen den Lüfter (20) in Umfangsrichtung umschließenden Lüfterring (22) in radialer und axialer Richtung unbeweglich hält, an einer Antriebswelle (16), Einfügen des Lüfters (20) und des Lüfterrings (22) in einen Zwischenraum, der zwischen einem Verbrennungsmotor (12) und einem mit einem Kühler (14) verbundenen Lüftergehäuse (30) gebildet wird, wobei der Lüfterring (22) endseitig an dem Lüftergehäuse (30) zum Anliegen kommt, und
    Verbinden der Antriebswelle (16) mit dem Verbrennungsmotor (12).
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