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Ventilatorantrieb für wassergekühlte Brennkraftmaschinen Die Erfindung
betrifft einen Ventilatorantrieb einer wassergekühlten Brennkraftmaschine, bei dem
eine normalerweise durch eine Federkraft od. dgl. eingeschaltete Kupplung unterhalb
einer bestimmten Kühlwassertemperatur durch einen thermostatisch eingeschalteten
Elektromagneten unterbrochen wird.
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Während die üblichen starr gekuppelten Kühlventilatoren von Brennkraftmaschinen
unter anderem den Nachteil aufweisen, daß beirn Anfahren der Maschine eine längere
Zeit benötigt wird, bis das vorher kalte und durch den Ventilator in unerwünschter
Weise noch zusätzlich gekühlte Kühlwasser seine richtige Arbeitstemperatur erreicht
hat, sind auch schon zahlreiche Vorschläge bekannt, den Ventilatorantrieb in Abhängigkeit
von der Kühlwassertemperatur ein- und auszuschalten.
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Solche bereits bekanntgewordene abkuppelbare Ventilatorantriebe besitzen
elektromagnetische Kupplungen, die mittels eines auf die Kühlwassertemperatur ansprechenden
Thermostaten dann den Strornfluß durch den Elektromagneten einschalten, wenn eine
bestimmte obere Kühlwassertemperatur erreicht ist.
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Diese bekannten Ausbildungen einer elektromagnetischen Kupplung weisen
wesentliche Nachteile auf. Das anzutreibende Teil ist nämlich nur dann mit dem antreibenden
Teil gekuppelt, wenn die Magnetspule erregt ist. Der Erregerstrom wird durch den
Thermostaten eingeschaltet, sobald die Kühlwassertemperatur einen bestimmten oberen
Temperaturwert erreicht hat. Die Erregung muß während der ganzen Zeit der Kühlung
aufrechterhalten werden. Dies ist besonders für den Fall ungünstig, daß die Stromzuführung
zu den Elektromagneten defekt ist und damit der Ventilator mit dem antreibenden
Keilriemenrad nicht mehr verbunden wird. Als Folge davon unterbleibt die Kühlung,
und es sind ernstliche Schäden in der Brennkraftmaschine kaum zu vermeiden.
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Dieser wesentliche Nachteil der bisher beschriebenen elektromagnetischen
Kupplungen hat zur Entwicklung von Kupplungen geführt, die normalerweise durch Federkraft
eingeschaltet sind und durch einen auf die Kühlwassertemperatur ansprechende Thermostaten
unterhalb einer bestimmten Kühlwassertemperatur selbsttätig abgeschaltet werden.
Bei einer solchen Betriebsweise bleibt die Kupplung so lange ausgeschaltet, wie
die angestrebte Kühlwasserbetriebstemperatur noch nicht erreicht ist. überschreitet
das Kühlwasser den am Thermostaten eingestellten Temperaturwert, so gibt dieser
die Kupplung frei, und der Ventilator wird ohne Energiebedarf lediglich durch die
Federkraft eingekuppelt und über das Antriebsrad angetrieben. Eine bekannte Kupplung
dieser Art hat eine auf ihrer Antriebswelle längsverschiebbare, mit der Welle gekuppelte
ferromagnetische Reibscheibe. Diese steht unter dem Druck einer Feder, die sie gegen
eine Scheibe zu drücken versucht, an welcher der Ventilator befestigt ist. Ferner
ist auf der Welle eine Scheibe fest aufgekeilt, in der eine Wicklung untergebracht
ist, durch deren Erregung die verschiebbare Scheibe gegen den Druck der Feder von
der am Ventilator befestigten Scheibe abgehoben wird.
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Bei einer weiteren bekannten Anordnung trägt eine in einem konischen
Stutzen doppelt gelagerte Welle auf der Motorseite ein mit einer Keilriemennut versehenes
Antriebsrad. Auf der gegenüberliegenden Seite ist auf der Welle eine topfartig ausgebildete
Scheibe befestigt, die koaxial zur Welle eine Erregerwicklung trägt und in Ausnehmungen
Federn, die gegen eine auf der Welle verschiebbar angeordnete ferromagnetische Scheibe
drücken. Diese ferromagnetische Scheibe liegt wiederum an einer Nabe an, die die
Ventilatorblätter trägt und auf der Welle frei drehbar angeordnet ist.
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Ein Nachteil dieser bekannten Anordnungen besteht darin, daß der Ventilator
im entkuppelten Zustand frei drehbar ist, so daß er beim fahrenden Wagen durch den
Fahrtwind in Bewegung gesetzt werden kann. Ein weiterer Nachteil der zuletzt erwähnten
Anordnung besteht darin, daß der magnetische Kreis mehrere Luftspalte aufweist,
die an den übergangsstellen von der topfförmigen Scheibe auf das ferromagnetische
Material und wiederum von dem ferromagnetischen Material zur Topfscheibe auftreten;
insbesondere
die auf der Welle verschiebbare ferromagnetische Scheibe wirkt sich in bezug auf
den magnetischen Schluß sehr nachteilig aus. Als weiterer wesentlicher Nachteil
hat sich der Schleifkontakt erwiesen, der zur Übertragung des Erregerstroms für
die elektromagnetische Wicklung an der Welle angebracht ist. Er ist einem besonders
hohen Verschleiß unterworfen. Schließlich wird irn modernen Fahrzeugbau die Anordnung
der einzelnen Teile auf der Welle hintereinander als Nachteil empfunden, da damit
nicht ohne weiteres ein raumsparender gedrängter Aufbau zu erzielen ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ventilatorantrieb
zum Vermeiden der letztgenannten Mängel weiter zu vervollkommnen und insbesondere
eine konstruktive Anordnung der einzelnen Teile zu schaffen, die eine sehr gedrängte
Bauweise ermöglicht.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen
gekennzeichnet durch eine auf einer Welle festsitzende Kupplungsscheibe, die mit
einer in axialem Abstand von ihr angeordneten Keilriemenscheibe od. dgl. fest verbunden
ist, ferner durch ein in an sich bekannter Weise auf dem Wellenende frei drehbares
und axial um einen gewissen Betrag verschiebbares Ventilatorflügelrad, das über
Verbindungsteile mit einem ringförmigen Teil aus ferromagnetischem Material fest
verbunden ist, das in dem Zwischenraum zwischen der Keilriernenscheibe und der Kupplungsscheibe
neben der letzteren angeordnet und durch eine Federeinrichtung an die Kupplungsscheibe
gepreßt ist, und ferner durch einen zwischen dem ringförmigen Teil und der Keilriemenscheibe
angeordneten, mit dem Motorgehäuse fest verbundenen ringförinigen Elektromagneten,
der bei Erregung das ringfönnige Teil anzieht und festhält.
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Bei einer solchen Anordnung wird der von der Antriebswelle abgekuppelte
Ventilator über den Elektromagneten zwangläufig festgelegt und wirkt auf den an
ihm vorbeistreichenden Fahrtwind etwa nach Art von Leitschaufeln, durch welche die
Luftzirkulation um die in Fahrtrichtung dahinter befindliche Brennkraftmaschine
geleitet wird. Es entfallen jegliche koniplizierten und erfahrungsgemäß leicht zu
Störungen Anlaß gebende Schleifkontakte, weil der Elektromagnet feststehend angeordnet
ist.
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Bei dieser erfindungsgemäßen Anordnung ist der magnetische Kreis aus
sehr einfachen Teilen aufgebaut und weist nur zwei Luftspalte auf, so daß sich trotz
wesentlich kleinerer Erregerleistung im gekuppelten Zustand eine sehr große Kupplungskraft
ergibt.
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Schließlich wird durch die übereinandergreifende Anordnung der einzelnen
Kupplungsteile ein sehr gedrängter, im modernen Fahrzeugbau geforderter Aufbau der
Kupplung möglich.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung be# steht darin, daß
die Federeinrichtung zwischen der Kupplungsscheibe und einem auf der Welle verschiebbaren
Lagerteil eingespannt ist, das ein die freie Drehbarkeit des Ventilators ermöglichendes
Lager trägt.
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Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, daß die Kupplungsscheibe
mit einem Reibbelag versehen ist.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht,
es zeigt Fig. 1 den erfindungsgemäß antreibbaren Ventilator in einem axialen
Längsschnitt, Fig. 2 eine Einzelheit des Ventilatorantriebs in einer Seitenansicht.
Der dargestellte Ventilator 1 ist auf einer Nabe 2 mittels Schrauben
3 befestigt, die ihrerseits mittels eines dicht ausgeführten Wälzlagers 4
auf einem ringförmigen Lagerteil 5 gelagert ist, wobei der innere Laufring
des Wälzlagers auf dem Lagerteil 5 festgelegt ist. Das Lagerteil
5 ist unverdrehbar, jedoch axial verschiebbar auf einer Lagerbuchse
6 gelagert, die ihrerseits auf einer Antriebswelle 7 festgelegt ist
wobei die Antriebswelle 7 beispielsweise zugleich zum Antrieb einer nicht
dargestellten Kühlwasserpumpe einer in der Zeichnung nur angedeuteten Brennkraftmaschine
dienen kann.
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Die Antriebswelle 7 trägt neben der an ihrem freien Ende befindlichen
Lagerbuchse 6 noch eine Kupplungsscheibe 8, die auf derWelle
7 mittels eines Federkeils 9 festgelegt und außerdem über eine auf
das freie Ende der Antriebswelle 7 aufgeschraubte Mutter 10 und die
Lagerbuchse 6 gegen eine an der Antriebswelle 7 befindliche Ringschulter
7 a festgespannt ist.
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An der Kupplungsscheibe 8 ist außerdem mittels Schrauben 12
eine Keilriemenscheibe 11 befestigt, von der aus die Antriebswelle
7 angetrieben wird. Das auf der Lagerbuchse 6 axial verschiebbare
Lagerteil 5 ist gegenüber einem Verdrehen auf der Antriebswelle
7
dadurch gesichert, daß die Kupplungsscheibe 8 nach dem Lagerteil
5 zu eine Gruppe von Klauen 13 aufweist, in die entsprechende, an
der benachbarten Stirnseite des Lagerteils 5 befindliche Klauen 14 eingreifen.
Die Klauen 13 und 14 sind so bemessen, daß ihr Eingriff bei allen betriebsmäßig
vorkommenden axialen Verschiebungen des Lagerteils 5 gewahrt bleibt.
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Wie aus Fig. 1 hervorgeht, weist die Nabe 2 einen etwa topfförmigen,
die Kupplungsscheibe 8 übergreifenden axialen Ansatz auf, an dessen freiem
Ende ein aus Weicheisen bestehendes ringförmiges Teil 15 mittels Schrauben
16 konzentrisch zur Antriebswelle 7
befestigt ist, die auch die Nabe
der Keilriemenscheibe 11. umfaßt. Die Kupplungsseheibe 8 trägt an
ihrer dem ringförmigen Teil 15 zugekehrten Stirnfläche einen mittels Niete
18 angenieteten Reibbelag 17, gegen den das ringförmige Teil
15 normalerweise über eine zwischen der Kupplungsscheibe 8 und der
Nabe 2 eingefügte und die AntriebsweRe 7 umgebende Schraubenfeder19 fest
angepreßt wird. Die einerseits in einer Ringnut der Kupplungsscheibe 8 festgelegte
Schraubenfeder 19 stützt sich mit ihrem der Nabe 2 zugekehrten Ende gegen
einen angepaßten äußeren Bund des Lagerteils 5 ab, über den die Nabe 2 samt
dem ringförtnigen Teil 15 bis zu deren Anlage am Reibbelag 17 nach
außen gespannt wird, so daß bei über die Keilriemenscheibe 11 angetriebener
Antriebswelle 7 auch der Ventilator 11 über die Kupplungsscheibe
8 mit angetrieben wird.
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Auf der der Kupplungsscheibe 8 gegenüberliegenden Seite des
ringförmigen Teils 15 ist ein Elektromagnet 20 angeordnet, der über eine
Konsole 21 und einige zu seiner axialen Einstellung dienende Unterlagscheiben
23 fest mit einem die Antriebswelle 7 an der Brennkraftmaschine lagernden
Gehäuse 22 verbunden ist. Mittels der Unterlagscheiben 23 kann der Luftspalt
24 zwischen dem Elektromagneten 20 und dem ringfönnigen Teil 15 in der für
eine richtige Arbeit des Magneten erwünschten Weise eingestellt werden.
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Der Elektromagnet 20 ist an eine Stroniquelle 25
angeschlossen,
wobei in dem entsprechenden Stromkreis ein in das Kühlwasser 27 der Brennkraftmaschine
eintauchender
und mit einem elektrischen Schaltkontakt zusammenwirkender Thermostat
26 angeordnet ist. Dieser Thermostat 26 ist so eingestellt, daß er
den elektrischen Kontakt bei nicht aufgeheiztem Kühlwasser (bei Raumtemperatur)
geschlossen hält und erst beim Erwärmen des Kühlwassers nach Erreichen einer ganz
bestimmten Temperatur öffnet. Infolgedessen ist der Elektromagnet 20 bei geschlossenem
Stromkreis und noch nicht warmgelaufener Brennkraftmaschine zunächst stets eingeschaltet.
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Das durch den Elektromagneten 20 erzeugte Kraftfeld wird über das
ringförmige Teil 15 geschlossen, wodurch dieses entgegen der Kraft der Schraubenfeder
19 über das Lagerteil 5, das Wälzlager 4 und die Nabe 2 an den Elektromagneten
20 herangezogen wird. Durch die entsprechende axiale Verschiebung entfernt sich
das ringförinige Teil 15 vom Reibbelag 17 der Kupplungsscheibe,
8, wodurch der Ventilator 1
von der Antriebswelle 7 her nicht
mehr angetrieben werden kann. Der Ventilator 1 wird vielmehr durch die nunmehrige
Anlage des ringförmigen Teils 15 am feststehenden Elektromagneten 20 an diesem
praktisch unverdrehbar festgelegt.
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übersteigt die Kühlwassertemperatur beim Betrieb der Brennkraftmaschine
den bestimmten genannten Wert, so öffnet der Thermostat 26 den an ihm befindlichen
Kontakt, wodurch der an der Stromquelle 25
liegende Stromkreis unterbrochen
und der Elektromagnet 20 abgeschaltet wird. Da das ringförmige Teil 15 von
diesem Augenblick an nicht mehr vom Elektromagneten20 angezogen wird, kann sich
die Schraubenfeder 19 erneut auswirken und preßt das ringförmige Teil
15 wieder an den Reibbelag 17 der Kupplungsscheibe 8 an. Von
dem Augenblick an, wo die Kühlwassertemperatur den bestimmten Wert erreicht oder
überschritten hat, wird also der Ventilator 1 bei abgeschaltetem Elektromagneten
20 angetrieben.
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Sinkt die Temperatur des Kühlwassers 27 wieder, so wird auch
der Kontakt des Thermostaten 26 wieder geschlossen und derVentilatorl erneut
stillgesetzt. Damit der Elektromagnet 20 nicht bei abgestellter Brennkraftmaschine
unnötig eingeschaltet bleibt, wird der genannte Stromkreis zweckmäßig noch über
einen durch einen Schlüssel 28 überbrückbaren Kontakt geführt, so daß der
Stromkreis nach Abziehen des Schlüssels 28 ebenfalls unterbrochen werden
kann. Handelt es sich bei der Brennkraftmaschine z. B. um eine Vergasermaschine,
so kann als der genannte Schlüssel der übliche Zündschlüssel verwendet werden.