DE2237979A1

DE2237979A1 - Luefter mit antrieb durch elektromotor bei kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2237979A1
Application number: DE19722237979
Authority: DE
Inventors: Gerd Dipl Ing Dr Seifert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-08-02
Filing date: 1972-08-02
Publication date: 1974-02-14

Description

Lüster mit Antrieb durch Elektromotor bei Eraftfahrzeugen.
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung Lüftern mit Antrieb durch Elektromotoren zur Kühlung von Flüssigkeiten bei Kraftfahrzeugen.
Es ist bekannt, daß die bisher meist verwendete Anordnung, den Luftdurchsat durch den Flüssigkeitskühler bei Kraftfahrzeugen mittels eines vom Verbrennungsmotor angetriebenen Lüfters zu steigern erhebliche Mängel aufweist.
Andererseits hat sich herausgestellt, daß der erforderliche Kühlluftdurchsatz durch den Blüssigkeitskühler, -welcher am Stand und vorzugsweise im unteren Drehzahlbereich erforderlich ist, durch einen mit Elektromotor angetriebenen Lüfter mit wesentlich geringerem Leistungs- und Bauaufwand erfolgen kann0 Bei den bisher vorgeschlagenen Lösungen arbeiten solche Lüfter jedoch mit einer konstanten Drehzahl und werden durch einen Thermoschalter der im Kühlflüssigkeitsstrom liegt, geschaltet. SogO Schwarz/weiß-Schaltungen erfüllen nicht alle Forderungen bei verschiedenen Betriebszuständen, Es wurde auch vorgeschlagen zusätzlich zu dem vom Verbrennungsmotor angetriebenen Lüfter einen weiteren Lüfter, der von einem Elektromotor angetrieben wird, vorzusehen; wobei dieser zusätliche Lüfter dann in ätigkeit tritt, wenn die Kühlflüssigkeiti-des Motors eine bestimmte Temperatur übersteigt. Diese Anordnung ist sehr aufwendig und konstruktive Vorteile bleiben ungenutzt. Die Kühlung heißer Teile im Motorraum, z.B.
Abgasanlage ist mit der vorgeschlagenen Steuerung nicht gewährleistet.
Bei der vorliegenden Erfindung werden die Nachteile der bisherigen Anordnungen des von einem Elektromotor angetriebenen Lüfters vermieden und für alle Betriebsbereiche eine ausreichende Förderung von Kühlluft, auch im Stand und bei abgestelltem Motor, sichergestellt.
Diese Forderungen werden erfüllt durch Verwendung von mindestens zwei Thermoschaltern zur Steuerung des Elektromotors, welcher den Lüfter antreibt. Mindestens ein Thermoschalter spricht auf die Temperatur eines Fliissigkeitskreislaufes an.
Ein weiterer Thermoschalter wird außerhalb des Motors angeordnet. Er bewirkt, daß der Elektromotor des Lüfters eingeschaltet wird, wenn die Temperatur an einer wählbaren Messtelle im Motorraum, z.B. nahe der Abgasanlage einen zulässigen Wert übersteigt. Damit ist auch während der Aufheizzeit des Motors, bzw. der Kühlflüssigkeit ein Luftdurchsatz im Motorraum sichergestellt, sodaß örtliche Tempersturspitzen (zog, Abgasleitungen) nicht auftreten können.
Andererseits wird eine zusätzliche Abkühlung im Motorraum z.B. bei Kaltstart im Winter- vermieden, sodaß die Betrieb4seit mit Starthilfe herabgesetzt wird da der Thermoschalter im Motorraum den Lüfter erst nach Erreichen einer festgelegten Temperatur einschaltet.
Ein für die Kühlung der Kühlflüssigkeit ausgelegter, von einem Elektromotor angetriebener Lüfter, erzeugt jedoch stärkere Geräusche, die sich nach Abschalten des Verbrennungsmotors nach außen unangenehm bemerkbar machen Es ist zweckmäßig, wenn der Elektromotor des Lüfters durch einen zOBO im Motorraum angeordneten Thermoschalter mit einer wählbaren Teillast eingeschaltet wird0 Damit kann die Geräuschbelastung auch bei stehendem Fahrzeug in Grenzen gehalten werden, die Batteriebelastung wird verringert und trotzdem an Stellen hoher Temperaturen im Motorraum ein wirksamer Kühlluftstrom erzeugt0 Die Anordnung der Lüfter mit Antrieb durch Elektromotor kann vor und/oder hinter dem Kühler erfolgen.
Die Schaltung erfolgt direkt oder über Relais in üblicher Weise. Teillastbetrieb kann z¢BO durch Widerstand, Anordnung einer dritten Bürste oder auch durch elektronis che Steuerung stufenweise oder kontinuierlich eingestellt werden0 Bei Verwendung von zwei Lüftern mit Antrieb durch Elektromotor kann die Anordnung zweckmäßig so getroffen werden, daß ein im Flüssigkeitskreislauf angeordneter Thermoschalter beide Elektromotoren parallel einschaltet0 Ein weiterer Thermoschalter, z,B, im Motorraum, schaltet die beiden Elektromotoren der Lüfter in Serienschaltung ein, Damit wird elektrische Energie gespart und auch bei Stillstand des Fahrzeuges ein Luftstrom z.B. an Abgasanlagen bei V-Motoren mit geringer Geräuschentwicklung erzeugte Die Verwendung von Lüftern mit einem Vollastbereich und mindestens einem Teillastbereich erlaubt es auch den Elektromotor für den Vollastbereich höher zu belasten, da bei diesem Betriebs zustand immer eine zusätzliche kühlung durch den Fahrwind vorhanden ist.
Da der Stromerzeuger vom Verbrennungsmotor angetrieben, unter diesem Betriebs zuständen mit voller Leistungsabgabe läuft ist auch höhere Leistungsaufnahme des Lüftermotors unbedenklich.
Erhöhte Geräusche eines leistungsstärkeren Lüfters können in Kauf genommen werden, da das Motorgeräuech in diesen Betriebe zuständen immer über dem GerEuschniveau des Verbrennungsmotors liegt.
In der Zeichnung sind Ausfübrungsbeispiele dargestellt.
Es zeigen: igO 1 eine Anordnung des durch Elektromotor angetriebenen Lüfters am Kühler des Fahrzeugmotors und ein Beispiel für die Anordnung von 2 hermosehalternO Fig, 2 zeigt schematisch die Anordnung von 2 Lüftern, durch Elektromotor angetrieben, bei einem V-Motore Figo 3 zeigt ein Schaltbild für den Betrieb des Lüfters mit zwei Geschwind#eiten und zwei Thermoschaltern.
Fige 4 zeigt das Schaltbild bei Verwendung eines Motors mit dritter Bürste und einem kombitierten Relais zur Steuerung des Motors0 Fig. 1 zeigt einen Verbrennungsmotor 1 mit Getriebe, 2 den Wärmeaustauscher für die Kühlflüssigkeit, 3 den von einem Elektromotor angetriebenen Lüfter, 4 einen Wärmeaustauscher für einen Ölkreislauf, z*B. Wandleröl.
Dieser Wårmeaustauscher ist getrennt gezeichnet. Er wird selbstverständlich im Luftstrom des Lüfters 3 liegen, oder mit dem Wärmeaustauscher 2 eine bauliche Einheit bilden.
Am Verbrennungsmotor 1 ist der Antrieb einer Flüssigkeitspumpe 5 durch einen Keilriemen 6 gezeigt. Der Thermoschalt er T1 ist in der Rüchlaufleitung vom Kühler zum Motor, hier beispielsweise vor der Wasserpumpe, angeordnet.
Dieser Ehermoschalter schaltet~den Elektromotor des Lüfters mit Volleistung ein. in der Gegend heißer Bauteile, wie der Abgasleitung 7 ist ein Thermoschalter T2 außerhalb des Motors angeordnet. Dieser Thermoschalter reagiert auf die Motorraumtemperatur in diesem Bereich und schaltet den Elektromotor des Lüfters mit einer Xeillaststuie ein.
Fig. 2 zeigt die Umrisslinie eines V-Motors 8. Der vor diesem liegende Kühler ist in seinem Umfang gestrichelt gezeichnet und mit 9 bezeichnet. Desgleichen sind durch gestrichelte Kreise lo und 11 die von je einem Elektromotor angetriebenen Lüfter angedeutet. Beide Zylinderreihen des V-Motors besitzen Abgasleitungen, 12 und 13.
Diese liegen innerhalb des Strömungsbereiches der von Elektromotoren angetriebenen Lüfter lo und 11. Die Thermoschalter zur Schaltung der Lüfter aufgrund der Motorraumtemperatur sind oberhalb der Abgasleitungen gezeigt.
Der Thermoschalter T2 oberhalb Abgasleitung 12 und gegebenenfalls der Thermoschalter T22 oberhalb der anderen Abgasleitung 13.
Fig. 3 zeigt eine elektrische Schaltung einer Anlage.
Die Teillaststufe wird hier durch einen Vorschaltwiderstand erzeugt. Es bedeuten 3 den Lüfter der von einem Gleichstrommotor 14 angetrieben wird. Die eine Bürste des Gleichstrommotors liegt über Masse am Minuspol des Stromnetzes. Die andere Bürste liegt über einen Thermoschalter T1 Sicherung 15 an der Motoreinschaltvorrichtung 16, die hier im offenen Zustand gezeigt ist. Der andere Kontakt dieser Schaltvorrichtung liegt an + des Stromnetzes. Eine Stromrichtungssperre 17 kann vorgesehen werden.
Vom Pluspol des Stromnetzes ist eine Abzweigung über Sicherung 18 zum Thermoschalter T2 geführt, Dieser Thermoschalter wird über einen Widerstand 19 mit der + Bürste des Elektrootors verbunden. Dae Schaltbild zeigt Thermoschalter T1 und T2 welche den Elektromotor direkt schalten.
Gegebenenfail. kann diese Schaltung auch über Relais erfolgen. Die gezeigte Anordnung arbeitet wie folgt. Der Thermoschalter T1 sei im ühlflüssigkeitskreislauf des Verbrennungsrotors eingebaut. Der Thermoschalter T2 beispielsweise außerhalb d.s Motors im Motorraum in der Nähe der heißesten Stelle, z.B. Abgasanlage. Wird der Verbrennungsmotor mit Schalter 16 eingeschaltet so liegt Spannung am Thermoschalter T1 . Wenn dieser die gewählte Temperatur erreicht hat schaltet der Thermoschalter T1 den Elektromotor 14 des Lüfters 3 mit Volleistung ein. Wenn bei erhöhtem Luftdurchsatz durch den Kühler die Schalttemperatur des Thermoschalter T1 unterschritten wird öffnet dieser und der Elektromotor 14 mit Lüfter 3 kommen zum Stillstande Ist jedoch die Temperatur an der Meßstelle im Motorraum höher als die Schalttemperatur des Thermoschalter T2 , so wird dieser das Stromnetz über Widerstand 19 mit der + Bürste des Elektromotors verbinden. Diese Betriebsstufe wird immer wirksam solange die Temperatur über der Schalttemperatur des Thermoschalters T2 liegt, ganz gleich ob der Verbrennungsmotor eingeschaltet ist oder nicht. Durch diese Schaltung wird erreicht, daß*sich die Temperatur im Motorraum nicht unzulässig erhöht.
Xach Abschalten des Yerbrennungsmotors durch Schalter 16 wird der Lüftermotor über T2 noch solange auf Teillaststufe eingeschaltet bleiben bis die heißen Teile der Abgasleitung gekühlt sind und k abschaltet. Es kann Jedoch nach Abschalten des Verbrennungsmotors die Kühlflüssigkeit den Thermoschalter T1 eingeschaltet halten, während der Lüftermotor über hermoschaller T2 eingeschaltet ist. In diesem Falle würde bei den z.Zt. üblichen Schaltungen eine Stromabzweigung über T1 zur Zündung bßw. andere Stromverbraucher des Fahrzeuges erfolgen Um dieses zu vermeiden ist ein Stromrichtungsventil 17 eingebaut.
iSg. 4 zeigt wieder den Lüfter 3, der durch einen Elektromotor 20 angetrieben ist. Dieser Motor hat beispielsweise für Vollastbetrieb eine dritte Bürste 21, während er zwischen den Bürsten + und - mit Teillast läuft. In diesem Beispiel erfolgt die Steuerung von dem Thermoschalter T1 und T2 über ein kombiniertes Relais. Der Schalter 16 schaltet den Verbrennungsmotor ein 9 Zündung). Thermoschalter T1 sei im Kühlflüssigkeitskreislauf angeordnetF Thermoschalter T2, welcher vor dem Schalter 16 an + des Bord tzes liegt spricht auf die Temperatur an einer wählbaren Stelle des kotorraumes an, Das kombinierte Relais besteht aus einem Anker 21, der an einem Punkt 22 drehbar oder elastisch verbunden ist und durch eine Feder 23 in Nullage gehalten wird0 An dem Anker sind Kontaktplatten 24 und 25 isoliert angebracht. Diese Kontaktplatten arbeiten mit den Gegenkontakten 25, 25' und 26, 26 zusammeln. Zu beiden Seiten des Ankers sind Steuermagnete 28 und 29 angeordnet. Der Steuermagnet 29 besitzt noch einen Öffnungsschalter 30, der von diesem Magnet betätigt wird. Die Anordnung arbeitet wie folgt: Wenn der Verbrennungsmotor eingeschaltet wird werden Thermoschalter T1 und Schaltkontakt 25 über Sicherung 15 mit dem Bordnetz verbunden0 Außerdem besteht über die Abzweigung vor dem Schalter 16 über Sicherung 18 eine Verbindung mit Thermoschalter T2 und Schaltkontakt 260 Wenn der Thermoschalter T1 seine wählbare Temperatur erreicht hat erhält die Spule des Magneten 29 Spannung.
Der Magnet zieht einmal den Anker des Öffners 30 an und gleichzeitig den Anker 21 des Schaltrelais. Damit werden Kontakte 25 und 25 verbunden und die dritte Bürste 21 des Elektromotors wird wirksam, der Motor läuft mit Vollleistung. Während dieses Betriebszustandes ist der Thermoschalter T2 wirkungslos, der Elektromotor kann nicht auf Teillast laufen, da die Kontakte 26 und 26' offen sind.
Ist durch den erhöhten Luftdurchsatz im Kühler die Rühlflüssigkeit abgekühlt, so öffnet T1 und der Anker 21 nimmt die gezeigte Ruhelage auf Grund einer Federspannung wieder ein, Wird jedoch durch eine heiße Stelle im Motorraum und unabhängig ob der Verbrennungsmotor eingeschaltet ist oder nicht der Thermoschalter seine Einschalttempertur erreichen, so erhält die Spule des Magneten 28 über den nun geschlossenen Öffner 30 Spannung und zieht den Anker 21 an. Damit werden die Kontakte 26, 26 verbunden und der Lüftermotor läuft zwischen den Bürsten + und - mit Teillast Aus Sicherheitsgründen ist es erforderlich, daß der Thermoschalter T1 den Teillastbetrieb, der über T2 gescnaltet wird jeder Zeit bei laufendem Motor abschalten kann und den Vollastbetrieb einstellt, Dieses wird durch den Öffner 3o erreicht9 welcher bei Erregung des Magneten 29 den Steuerstromkreis des Megneten 28 dann unterbricht wenn der Thermoschalter T1 geschlossen isto

Claims

Patentansprüche Lüfter mit antrieb durch Elektromotor zur Kühlung von Flüssigkeiten bei Kraftfahrzeugmotoren, dadurch gekenrzeichnet, daß der Elektromotor des Lufters durch mindestens zwei Lhermoschalter, von denen einer uf klie Temperatur der Kühlflüssigkeit anspricht, gesteuert wird0
2. Lüfter mit Antrieb durch Elektromotor nach Anspruch 1 da(ttirch gekennzeichnet, daß ein weiterer Thermoschalter im Motorraum in der Nähe heißer Bauteile und/oder Wärmespeicher angeordnet ist0
3. Lüfter mit Antrieb durch Elektromotor nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß Thermoschalter in der Nähe mindestens einer Abgasleitung angeordnet sind
4. Lüfter mit Antrieb durch Elektromotor nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Thermoschalter auf die Temperatur in einem Ölkreislauf anspricht.
5. Lüfter mit Antrieb durch Elektromotor nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß der den Lüfter antreibende Elektromotor mindestens zwei Betriebspunkte, Vollast und Teillastpunkte besitzt.
6. Lüfter mit Antrieb durch Elektromotor nach Anspruch 1 - 5 dadurch gekennzeichnet, daß der auf die Kühlflüssigkeitstemperatur ansprechende Thermoschalter den Lüfter mit seiner höchsten Leistungsaufnahme einschaltet.
7. Lüfter mit Antrieb durch Elektromotor nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß der in einem Ölkreislauf liegende Thermoschalter den Lüfter mit seiner höchsten Leistungsaufnahme einschaltet.
8. Lüfter mit Antrieb durch Elektromotor nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß im Fliissigkeitskreislauf angeordnete Thermoschalter ( T1, und T1' ) in der Rücklaufleitung des jeweiligen Kühlers angeordnet sindo 90 Lüfter mit Antrieb durch Elektromotor nach Anspruch 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiterer Thermoschalter ( T2 22' ) den Elektromotor des Lüfters mit Teillast einschaltet0 loO Lüfter mit Antrieb durch Elektromotor nach Anspruch 1 b-is 9 dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis, in welchem der auf die Kühlflüssigkeitstemperatur ansprechende Thermoschalter ( T1' ) liegt, durch die Einschaltung des Verbrennungsmotors unter Spannung steht.

11. Lüfter mit Antrieb durch Elektromotor nach Anspruch 1 bis lo dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis mindestens eines weiteren Dhermoschalter ( T2 T2 ) unabhängig von der Stellung der Motoreinschaltvorriclitung unter Spannung steht.

12. Lüfter mit Antrieb durch Elektromotor nach Anspruch 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von mehr als einem durch Elektromotor angetriebenen Lüftern diese durch den Thermoschalter des Kühlflüssigkeitskreislaufes (T T11) im Parallelbetrieb eingeschaltet werden. und bei Einschaltung durch weitere Thermoschalter (T2, T2') die beiden Lüftermotoren in Serienschaltung arbeiten 13o Lüfter mit Antrieb durch Elektromotor nach Anspruch 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, daß bei Einschaltung des Lüftermotors mit Vollastbetrieb ( 25, 25', 21) die Stromzufuhr für den Teillastbetrieb ( 26, 26', 25) abgeschaltet wird.

14o Lüfter mit Antrieb durch Elektromotor nach Anspruch 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stromkreis für Vollastbetrieb eine Stromrichtungssperre ( 17 ) eingesetzt ist0 150 Lüfter nit Antrieb durch Elektromotor nach Anspruch 1 bis 14 gekennzeichnet durch ein Öffnerrelais ( 30), das im Steuerstromkreis des Relais der Teillastschaltung ( 25, 26, 26', 28) liegt.

L e e r s e i t e