DE19628742A1

DE19628742A1 - Controlled operation of cooling fan for motor vehicle engine

Info

Publication number: DE19628742A1
Application number: DE1996128742
Authority: DE
Inventors: Winfried Dipl Ing Brehm
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1996-07-17
Filing date: 1996-07-17
Publication date: 1998-01-22

Abstract

The method for controlled operation of a cooling fan for a car engine has a hydraulic pump working in a closed circuit as a driving device with a rotating housing (1) connected to the fan. There is a throttle (6,7) integrated in the pipe joining the pressure side with the suction side. The rotary pistons (2) of the pump are directly or indirectly driven off the crankshaft. By changing the cross-section of the throttle (6) or the pump output, the pressure arising in the housing is increased and the housing is set into rotation by the corresponding reaction force. The changing of the pump output is done by adjusting the eccentricity of a vane pump.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gesteuerten Betreiben eines zur Kühlung eines Kraftfahrzeugmotors vorgesehenen Lüfters sowie eine entsprechend hierzu ausgebildete Lüfterkupplung.The invention relates to a method for controlled operation a fan provided for cooling a motor vehicle engine and a correspondingly designed fan clutch.

Um die zur Kühlung notwendige Leistung des Lüfters an die Tempera tur des Motors bzw. der Umgebung anpassen zu können, sind Visko- Lüfterkupplungen bekannt, bei denen in einem drehbar angeordneten Gehäuse ein von der Kurbelwelle ständig angetriebener Läufer vor gesehen ist, der in einem im Gehäuse vorgesehenen Arbeitsraum wirkt. Die Abmessungen des Läufers und des Arbeitsraumes sind so gewählt, daß zwischen dem Läufer und dem den Arbeitsraum begren zenden Gehäuse nur schmale Scherspalte vorhanden sind. Im Arbeits raum befindet sich eine viskose Flüssigkeit, durch die das Drehmo ment des Lüfters auf das Gehäuse übertragen wird. Je mehr Flüssig keit sich im Arbeitsraum befindet um so geringer ist der Schlupf zwischen Läufer und Gehäuse. Durch Verändern des Flüssigkeitsvolu mens in der Arbeitskammer kann folglich die Drehzahl des Gehäuses eingestellt werden. In order to bring the fan's cooling power to the tempera To adapt the motor or the environment, viscous Fan clutches are known in which arranged in a rotatable Housing a rotor that is constantly driven by the crankshaft is seen in a work space provided in the housing works. The dimensions of the runner and the work area are so chosen that between the runner and the limit the work space only narrow shear gaps are present. In work is a viscous liquid through which the torque ment of the fan is transferred to the housing. The more fluid There is less slip in the work area between rotor and housing. By changing the liquid volume mens in the working chamber can consequently the speed of the housing can be set.

Aus der DE 44 09 648 C1 ist es beispielsweise bekannt, das Flüs sigkeitsvolumen im Arbeitsraum durch eine im Gehäuse vorgesehene Rotationspumpe zu verändern. Entsprechend der Umgebungstemperatur wird die Leistung der Pumpe reguliert.From DE 44 09 648 C1 it is known, for example, the river liquid volume in the work area by a provided in the housing Change rotary pump. According to the ambient temperature the performance of the pump is regulated.

Nachteilig an dieser bekannten Flüssigkeitsreibungskupplung ist, daß sie ein träges Zu- und Abschaltverhalten aufweist, da eine Veränderung des Volumens im Arbeitsraum nicht schlagartig möglich ist. Außerdem besitzen solche Visko-Kupplungen grundsätzlich ein großes Hystereseverhalten und eine recht lange Kaltstartphase auf grund der entsprechend hohen Viskosität der Flüssigkeit.A disadvantage of this known fluid friction clutch is that it has a slow switch-on and switch-off behavior, since a The volume in the work area cannot be changed suddenly is. In addition, such viscous couplings basically have one great hysteresis behavior and a rather long cold start phase due to the correspondingly high viscosity of the liquid.

Hiervon ausgehend soll ein Verfahren zum gesteuerten Betreiben eines zur Kühlung eines Kraftfahrzeugmotors vorgesehenen Lüfters angegeben werden, das die aufgezeigten Nachteile vermeidet. Außer dem soll eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Lüfter kupplung angegeben werden.Proceeding from this, a method for controlled operation is to be carried out a fan provided for cooling a motor vehicle engine be specified that avoids the disadvantages shown. Except This is intended to be a fan suitable for carrying out the method coupling can be specified.

Zur Problemlösung ist vorgesehen, daßTo solve the problem it is provided that

- als Antriebsvorrichtung eine in einem geschlossenen Kreislauf betriebene Hydropumpe mit einem drehbar gela gerten, mit dem Lüfter in Verbindung stehenden Gehäuse verwendet wird,- As a drive device one in a closed Circuit operated hydraulic pump with a rotatable gela devices connected to the fan is used,
- in eine die Druckseite mit der Saugseite verbindende Leitung ein Drosselelement integriert wird,- In a connecting the pressure side with the suction side Line a throttle element is integrated,
- der Drehkolben der Pumpe direkt oder indirekt von der Kurbelwelle des Kraftfahrzeugmotors angetrieben wird und- The rotary lobe of the pump directly or indirectly from the Crankshaft of the motor vehicle engine is driven and
- durch Verändern des Drosselquerschnitts oder Veränderung der Pumpleistung der im Gehäuse anstehende Druck erhöht wird und durch die entstehende Reaktionskraft das Gehäu se in Rotation versetzt wird.- by changing the throttle cross-section or changing the pump power increases the pressure in the housing and through the resulting reaction force the casing is set in rotation.

Da die entstehende Reaktionskraft durch entsprechende Veränderung der Drosselstelle oder Veränderung der Pumpleistung definiert ein stellbar ist, kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine feine und nahezu hysteresefreie Einstellung der Gehäusedrehzahl und da mit der Lüfterdrehzahl erfolgen.Because the resulting reaction force through appropriate change the throttling point or a change in the pump power is adjustable, can be fine with the inventive method and almost hysteresis-free adjustment of the housing speed and there with the fan speed.

Die Veränderung der Pumpleistung erfolgt vorzugsweise durch Ver stellung der Exzentrizität einer verwendeten Flügelzellenpumpe. Die alternativ mögliche Veränderung des Drosselquerschnitts er folgt durch eine handelsübliche einstellbare Drossel, die tempera turabhängig angesteuert werden kann.The pump power is preferably changed by Ver position of the eccentricity of a vane pump used. The alternatively possible change in the throttle cross section is followed by a commercially available adjustable throttle, the tempera can be controlled depending on the door.

Zur Ausführung des Verfahrens dient eine Lüfterkupplung mit einem mit einem Lüfter in Verbindung stehenden drehbar gelagerten, einen Kolbenraum bildenden Gehäuse, einen im Kolbenraum rotierend ange triebenen Kolben, der im Kolbenraum eine Druckseite und eine Saug seite ausbildet, die untereinander über eine Leitung miteinander verbunden sind, wobei der Kolbenraum und die Leitung mit einem Hydraulikfluid gefüllt sind und in der Leitung ein regelbares Drosselelement angeordnet ist.A fan clutch with a is used to carry out the method with a fan connected rotatably mounted, one Piston chamber forming housing, a rotating in the piston chamber driven piston, the one in the piston chamber a pressure side and a suction Page that trains one another via a line are connected, the piston chamber and the line with a Hydraulic fluid are filled and an adjustable in the line Throttle element is arranged.

Im ungesteuerten Zustand muß die Drosselstelle geschlossen sein, so daß sich das Gehäuse nahezu mit der Kolbendrehzahl dreht, bzw. die maximale Pumpleistung eingestellt sein, damit das sogenannte "fail-save-Verhalten" gesichert ist, das gewährleistet, daß auch bei Ausfall der Steuerung der Lüfter kühlt und Motorschäden wirk sam vermieden werden. In the uncontrolled state, the throttle point must be closed so that the housing rotates almost at the piston speed, or the maximum pump power must be set so that the so-called "fail-save behavior" is assured, which ensures that too If the control system fails, the fan cools and motor damage takes effect sam be avoided.

Mit Hilfe einer Zeichnung sollen Ausführungsbeispiele der Erfin dung nachfolgend kurz erläutert werden. Es zeigt:With the help of a drawing, embodiments of the inven be briefly explained below. It shows:

Fig. 1 eine hydrostatische Hydropumpen-Anordnung; Fig. 1 is a hydrostatic hydraulic pump assembly;

Fig. 2 eine hydrodynamische Hydropumpen-Anordnung; Fig. 2 is a hydrodynamic hydraulic pump assembly;

Fig. 3 eine nach Art einer einhubigen Flügelzellenpumpe ausgebildete Lüfterkupplung. Fig. 3 is a fan clutch designed in the manner of a single-stroke vane pump.

Fig. 1 zeigt im Querschnitt eine doppelhubige Flügelzellenpumpe, die bauartbedingt nicht unwuchtig ist. Das Gehäuse 1 ist drehbar gelagert. Der in dem Gehäuse drehbar angeordnete Kolben 2 wird von der hier nicht dargestellten Kurbelwelle des Kraftfahrzeugmotors permanent angetrieben. Im Gehäuse 1 sind zwei Druckanschlüsse 3 und zwei Sauganschlüsse 4 vorgesehen. Über ein Leitungssystem 5 ist die Druckseite mit der Saugseite verbunden. In das Leitungssystem 5 integriert ist ein einstellbares Drosselelement 6 (Fig. 1 und 2) integriert. Fig. 1 shows in cross section a double-stroke vane pump, which is not unbalanced due to its design. The housing 1 is rotatably supported. The piston 2 , which is rotatably arranged in the housing, is permanently driven by the crankshaft of the motor vehicle engine, not shown here. Two pressure connections 3 and two suction connections 4 are provided in the housing 1 . The pressure side is connected to the suction side via a line system 5 . An adjustable throttle element 6 ( FIGS. 1 and 2) is integrated in the line system 5 .

Solange die Kurbelwelle den Drehkolben 2 antreibt, fördert die Pumpe Öl von der Druckseite über die Drossel 6 zur Saugseite. Ist die Drossel 6 so weit geöffnet, daß der Ölstrom nicht behindert wird, zirkuliert das ausgestoßene Öl zurück zur Saugseite 4. Wird die Drosselstelle hingegen im Querschnitt reduziert, steigt vor der Drossel 6 der Druck an, wodurch der Druck im Gehäuse 1 an steigt und die entstehende Reaktionskraft das Gehäuse 1 unmittel bar in Rotation versetzt. Das Gehäuse 1 ist in nicht dargestellter Weise mit dem nicht gezeigten Lüfter verbunden. Die Rotation des Gehäuses 1 dient unmittelbar dann zum Antrieb des Lüfters.As long as the crankshaft drives the rotary piston 2 , the pump delivers oil from the pressure side via the throttle 6 to the suction side. If the throttle 6 is opened so far that the oil flow is not hindered, the ejected oil circulates back to the suction side 4 . On the other hand, if the throttle point is reduced in cross section, the pressure rises upstream of the throttle 6 , as a result of which the pressure in the housing 1 increases and the reaction force which arises causes the housing 1 to rotate immediately. The housing 1 is connected to the fan, not shown, in a manner not shown. The rotation of the housing 1 then serves directly to drive the fan.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Peripheralpumpe im Querschnitt. Fig. 2 shows schematically a peripheral pump in cross section.

Wie Fig. 3 zeigt, kann eine Lüfterkupplung verwendet werden, die nach Art einer einhubigen Flügelzellenpumpe wirkt. Bei diesem Aus führungsbeispiel ist in das die Druckseite 3 mit der Saugseite 4 verbindende Leitungssystem 5 eine fest eingestellte Drossel 7 vor gesehen. Durch Verstellen der Exzentrizität e des im Gehäuse 1 gelagerten Flügelrades 8 wird die Pumpleistung erhöht bzw. redu ziert. Bei der im oberen Teil der Figur gezeigten maximalen Exzen trizität e_max ist die Pumpleistung am größten, so daß die entste hende Reaktionskraft das Gehäuse 1 mit der maximal möglichen Dreh zahl dreht.As shown in FIG. 3, a fan clutch can be used, which acts like a single-stroke vane pump. In this exemplary embodiment, a fixed throttle 7 is seen in the line system 5 connecting the pressure side 3 to the suction side 4 . By adjusting the eccentricity e of the impeller 8 mounted in the housing 1 , the pump output is increased or reduced. At the maximum eccentricity e _max shown in the upper part of the figure, the pump power is greatest, so that the resulting reaction force rotates the housing 1 at the maximum possible speed.

Claims

1. Verfahren zum gesteuerten Betreiben eines zur Kühlung eines Kraftfahrzeugmotors vorgesehenen Lüfters dadurch gekennzeich net, daß

- als Antriebsvorrichtung eine in einem geschlossenen Kreislauf betriebene Hydropumpe mit einem drehbar gela gerten, mit dem Lüfter in Verbindung stehenden Gehäuse (1) verwendet wird,
- in eine die Druckseite (3) mit der Saugseite (4) verbin dende Leitung (5) ein Drosselelement (6, 7) integriert wird,
- der Drehkolben (2, 8) der Pumpe direkt oder indirekt von der Kurbelwelle des Kraftfahrzeugmotors angetrieben wird und
- durch Verändern des Querschnitts der Drossel (6) oder Veränderung der Pumpleistung der im Gehäuse (1) anste hende Druck erhöht wird und durch die entstehende Reak tionskraft das Gehäuse (1) in Rotation versetzt wird.

1. A method for the controlled operation of a cooling fan provided for cooling a motor vehicle engine characterized in that

a drive pump operated in a closed circuit with a rotatably mounted housing ( 1 ) connected to the fan is used,
- A throttle element ( 6 , 7 ) is integrated into a line ( 5 ) connecting the pressure side ( 3 ) with the suction side ( 4 ),
- The rotary piston ( 2 , 8 ) of the pump is driven directly or indirectly from the crankshaft of the motor vehicle engine and
- Increased by changing the cross section of the throttle ( 6 ) or changing the pumping power in the housing ( 1 ) pending pressure and the reaction force which causes the housing ( 1 ) to rotate.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der Pumpleistung durch Verstellung der Exzentri zität einer verwendeten Flügelzellenpumpe erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the Change in pump performance by adjusting the eccentric the vane pump used.

3. Lüfterkupplung mit einem mit einem Lüfter in Verbindung ste henden drehbar gelagerten, einen Kolbenraum bildenden Gehäuse (1), einen im Kolbenraum rotierend angetriebenen Kolben (2), der im Kolbenraum eine Druckseite (3) und eine Saugseite (4) ausbildet, die untereinander über eine Leitung (5) miteinan der verbunden sind, wobei der Kolbenraum und die Leitung (5) mit einem Hydraulikfluid gefüllt sind und in der Leitung (5) eine regelbare Drossel (6) angeordnet ist.3. Fan clutch with a rotatably mounted, connected to a fan, forming a piston chamber housing ( 1 ), a rotatingly driven piston ( 2 ) in the piston chamber, which forms a pressure side ( 3 ) and a suction side ( 4 ) in the piston chamber, which are connected to each other via a line ( 5 ), the piston chamber and the line ( 5 ) are filled with a hydraulic fluid and an adjustable throttle ( 6 ) is arranged in the line ( 5 ).