DE2931953A1

DE2931953A1 - Ventilatorantrieb

Info

Publication number: DE2931953A1
Application number: DE19792931953
Authority: DE
Inventors: Michael C Shadday; Dennis A Wilber
Original assignee: Cummins Engine Co Inc
Current assignee: Cummins Inc
Priority date: 1978-08-07
Filing date: 1979-08-07
Publication date: 1980-02-14
Also published as: SE7906525L; IT1118840B; ES483006A1; MX148295A; CA1143233A; FR2433102A1; GB2027499A; AU515278B2; IT7968608A0; BR7904938A; JPS5857608B2; GB2027499B; SE442423B; AU4883279A; JPS5525598A; IN153468B; FR2433102B1; DE2931953C2

Description

Cummins Engine Company, Inc., 1000 Fifth Street, Columbus, Indiana, U.S.A.

Ventilatorantrieb

Die Erfindung betrifft einen Ventilatorantrieb für einen Verbrennungsmotor, der ein Triebwerk, einen Ventilator sowie eine Triebwerksschmiereinrichtung einschließt, wobei der Ventilatorantrieb eine Kupplung zwischen Triebwerk und Ventilator aufweist, diese Kupplung eine Druckkammer einschließt; eingekuppelt das Triebwerk mit dem Ventilator zusammenkoppelt und ausgekuppelt das Triebwerk vom Ventilator trennt, wobei durch den Ventilatorantrieb eine Zuführungs- sowie eine Rückführungsleitung verläuft und Einrichtungen zur Verbindung dieser Zuführ- und Rückführungsleitungen zum kontinuierlichen Im-Kreis-Führen des Schmiermittels während des Laufens des Trieb-

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BOEHMERT & BOEHMERT

werks durch den Ventilatorantrieb vorgesehen sind.

Verbrennungsmotoren, wie z.B. Dieselmotoren, weisen normalerweise einen Kühlventilator auf, der durch das Triebwerk angetrieben wird und Luft durch den Kühler des Triebwerks und durch den Motor bewegt. Der Zweck dieser Vorrichtung besteht darin, das Triebwerk und daran angeschlossene Zusatzteile vor Überhitzung zu schützen. In der Vergangenheit wurde ein Ventilator derart angeschlossen, daß er kontinuierlich unabhängig von der Triebwerkstemperatur oder -geschwindigkeit angetrieben wurde . In letzter Zeit sind jedoch Ventilatorantriebe mit Kupplungen entwickelt worden, welche den Ventilator nur unter bestimmten Bedingungen antreiben. Z.B. muß der Ventilator nicht an einem kalten Tag oder wenn das Fahrzeug sich mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt, angetrieben werden, weil dann Kühlung nicht notwendig oder wünschenswert wäre. Der Zweck eines derartigen Ventilatorantriebs besteht darin, den Ventilator nur dann anzutreiben, wenn eine Kühlung benötigt wird und derart Kraftstoff zu sparen und mehr Energie zur Bedienung des Fahrzeugs freizusetzen, wenn keine Ventilatorkühlung benötigt wird. Ein weiterer Zweck besteht darin, das Ventilatorgeräusch zu reduzieren, indem die Kupplung, wann immer auch möglich, getrennt wird.

Eine Anzahl von Ventilatorantrieben ist zur Erfüllung dieser Funktion entwickelt worden. Die US-PS 29 27 563 enthält ein System, bei dem das Triebwerk-Kühlmittel als Arbeits-Flüssigkeit eingesetzt wird, wobei ein Temperaturfühler für das Triebwerks-Kühlmittel zur Steuerung der Kupplung eingeschlossen ist. Die US-PS

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ORIGINAL INSPECTED

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38 04 219 sowie die Broschüre der Borg Warner Corporation Form 2262-7 R 5M2/76 enthalten einen Antrieb, bei dem Druckluft zur Betätigung der Kupplung verwandt wird.

Der Nachteil von Antrieben nach dem Stand der Technik besteht darin, daß bisher 3 oder mehr Flüssigkeitsleitungen zum Antrieb benötigt wurden. Im Falle eines durch Luftdruck angetriebenen Systems müssen Luftdruckleitungen angeschlossen werden, außerdem müssen hydraulische Leitungen vorgesehen werden, um Kühlmittel durch den Antrieb zu leiten.Im Falle einer durch den Kühlmitteldruck betätigten Kupplung mußten bisher eine Steuerleitung und zwei das Kühlmittel umwälzende Leitungen eingesetzt werden.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Antriebe besteht in der Arbeitsweise von zumindest einigen der bekannten Einrichtungen. Druck wird durch Öffnen eines Ventils zur Betätigung der Kupplung angewandt, der durch das Schließen des Ventils abgebaut werden sollte. Wenn jedoch das Ventil geschlossen ist, wird die unter Druck befindliche Flüssigkeit in der Kupplung eingeschlossen und der Druck nimmt relativ langsam ab, wenn die Flüssigkeit durch die Teile der Kupplung leckt. Dieser relativ langsame Druckabbau kann dazu führen, daß die Kupplung schleifend arbeitet, wodurch ein zusätzliches Aufheizen der Kupplungsscheibe sowie Glattschleifen und/oder Abnutzen der Scheiben auftritt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, einen verbesserten Ventilatorantrieb zu schaffen, der die Nachteile des Standes der Technik umgeht, insbesondere

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die Zahl der Flüssigkeitsleitungen herabsetzt und das Auskuppeln und Einkuppeln der Kupplungsscheiben sicherer gestaltet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem der Ventilatorantrieb eine Steuerleitung beinhaltet, die mit der Druckkammer verbunden ist, weiterhin auf die Triebwerkstemperatur ansprechende, zwischen der Steuerleitung und der Zuführungsleitung angebrachte Ventile, wobei bei geöffneten Ventilen der Schmiermitteldruck in der Druckkammer wirkt, vorgesehen sind.

Der Antrieb verwendet also das Triebwerksschmiermittel als Steuer- und Schmiermittel, wobei lediglich zwei Flüssgikeitsleitungen zum Antrieb notwendig sind. Ein den Druck ablassendes Ventil wird geliefert, das durch den Schmiermitteldruck und Zentrifugalkräfte betätigt wird.

Insbesondere weist ein Ventilatorantrieb hach der Erfindung eine Kupplung mit einer Druckkammer auf. Weiterhin schließt der Antrieb eine Flüssigkeitszuführung oder Versorgungsleitung auf, eine Flüssigkeitsrückführleitung sowie eine Flüssigkeitssteuerleitung. Die Zuführ- und Rückführ-Leitungen sind an das Schmiersystem des Triebwerks angeschlossen. Das Schmiermittel fließt kontinuierlich während des Betriebs durch diese beiden Leitungen. Ein auf die Triebwerkstemperatur ansprechendes Ventil ist vom zeitweiligen Einlaß von Schmiermittel aus der Zuführungsleitung zur Steuerleitung vorgesehen; aus diesem Grund sind nur zwei Schmiermittel-Leitungen zum Antrieb notwendig. Weiterhin schließt der Antrieb ein druckabsenkendes Ventil

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in der Druckkammer auf, um sehr schnell den Schmiermitteldruck herabzusetzen, wenn das temperaturgesteuerte Ventil geschlossen wird.

Insgesamt bezieht sich die Erfindung also auf einen Antrieb für den Ventilator einer Verbrennungsmaschine, wobei der Antrieb eine Kupplung, die das Triebwerk und die Ventilblätter verbindet, einschließt. Ein durch eine steuernde Flüssigkeit bewegter Kolben kann durch diese Bewegung die Kupplung betätigen. Der Ventilatorantrieb ist mit den Triebwerksschmiereinrichtungen derart verbunden, daß das Triebwerksschmiermittel als Steuerflüssigkeit wirkt. Ein triebwerkstemperaturgesteuerter Schaltkreis betätigt die Kupplung zum Einkuppeln und Auskuppeln bei bestimmten Triebwerkstemperaturen. Der Ventilatorantrieb weist eine Zuführungsleitung, eine Rückführungsleitung und eine Steuerleitung auf, wobei aber nur zwei Flüssigkeitsleitungen zur Kupplung notwendig sind. Wenn der auf Temperatur ansprechende Kreis das Auskuppeln der Kupplung veranlaßt, baut ein Ventil den Druck ab, um schnell die Kupplung zu trennen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung erläutert ist. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer innenliegenden Verbrennungsmaschine mit einem erfindungsgemäßen Ventilatorantrieb;

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt des in Fig. 1 gezeigten Ventilatorantriebs;

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Fig. 3 eine fragmentarische, vergrößerte Ansicht eines Ventils des Ventilatorantriebs; und

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich der Fig. 3, welche andere Positionen der Teile zeigt.

In der Fig. 1 bedeutet das Bezugszeichen 1O ein Triebwerk, das konventionell konstruiert sein kann, bis auf den Antrieb des Ventilators und die mit diesem zusammenhängenden Steuerleitungen. Das Triebwerk 10 schließt einen Kopf 11, einen Motorblock 12, einen ölbehälter 13, einen Turbolader 14 und ein verzweigtes Leitungssystem 15 ein. Eine Scheibe 17 ist zum Antrieb mit der Kurbelwelle des Triebwerks 10 durch ein zusätzliches Getriebe (nicht gezeigt) verbunden, und wird dazu eingesetzt, Zusatzeinrichtungen des Triebwerks, eingeschlossen einen Ventilatorantrieb 21 (Fig. und 2) nach der Erfindung anzutreiben.

Der Ventilatorantrieb 21 ist durch eine Befestigungsklammer 21 am vorderen Ende des Triebwerks 10 angebracht. Eine Vielzahl von mit Gewinde versehenen Löchern 24 sind durch die Befestigungsklammer 22 ausgebildet, um die Klammer 22 an einem Maschinenteil 20 beispielsweise durch den Gebrauch von Bolzen festzumachen. Auf der Befestigungsklammer 22 ist eine stationäre Welle 26 starr befestigt, die sich von der Befestigungsklammer 22 nach vorne erstreckt. Die Welle 26 ist zylindrisch und ihr mittlerer Teil 29, der an dem Lager, das mit dem Bezugszeichen 29 gekennzeichnet ist, beginnt, weist einen verringerten Durchmesser auf. Das vordere Drittel 31 der Welle 26, das von einem anderen Lager 32 aus beginnt, weist einen noch kleineren Durchmesser auf. Das hinterste Drittel dieser Welle ist mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet.

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Eine Lagerbuchse 36 ist drehbar auf dem vorderen Drittel 31 der Welle 26 angebracht und trägt die Ventilatorblätter 35 sowie die Träger der Ventilatorflügel 34. Die Lagerbuchse 36 weist eine innere Bohrung 37 auf, welche über den Teil 31 der Welle 26 paßt, wobei ein Nadellager 38 die Lagerbuchse 36 drehbar auf der Welle 26 befestigt. Zwischen der vorderen Stirnfläche der Welle 26 und dem mittleren Teil der Lagerbuchse ist eine Anzahl ringförmiger Belleville-Federn 42 sowie ein Rollenlager 43 angebracht. Das Rollenlager 43 absorbiert die mechanische Beanspruchung zwischen Lagerbuchse 36 und der Welle 26, wobei die Belleville-Federn 42 die Lager vorspannen. Die Ventilatorblätter 35 und die Träger 34 sind an einem sich radial erstreckenden Flansch 44 der Lagerbuchse 36 angebracht, wobei Bolzen 46 verwendet werden, um die Träger 34 an der Lagerbuchse 36 zu sichern.

Der Ventilatorantrieb 21 schließt ferner ein Gehäuse

c. ein, welches einen Scheibenteil 51 und eine Abdeckung 52 aufweist, die mit Hilfe einer Vielzahl winkelmäßig versetzter Bolzen 53 miteinander verbunden sind. Das Scheibenteil 51 ist drehbar auf dem hinteren Teil 30 der Welle 26 mit Hilfe eines hinteren Rollenlagers gelagert, wobei die Abdeckung 52 drehbar auf der äußeren Oberfläche der Lagerbuchse 36 mit Hilfe eines Vorwärts-Rolleß-Lagers 58 angebracht ist. Wie in Fig. gezeigt, sind die beiden Lager 54 und 58 in einem derartigen Winkel angeordnet so daß das Lager 54 Vorwärtsbewegung des Scheibenteils 51 und das Lager 58 Rückwärtsbewegung der Abdeckung 52 verhindert. Der innere Laufring des vorderen Anschlages 58 wird an der Rückwärtsbewegung durch den Rückhaltering 64 ge-

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hindert, der in einer ringförmigen Aussparung, die in der äußeren Peripherie der Lagerbuchse 36 angebracht ist, weiterhin durch einen Rückhaltering 66, der zwischen dem Anschlag 58 und dem Ring 64 angebracht ist. Eine hintere Abdichtung 57 der Drehachse ist zwischen der äußeren Oberfläche des hinteren Teils 30 der Welle 26 und dem inneren Umfang des Scheibenteils 51, direkt am Ende des Lagers 54_f angebracht. Eine weitere Abdichtung 58 der drehenden Achse ist zwischen dem äußeren Umfang der Lagerbuchse und dem inneren Umfiang der Abdeckung 52 kurz vor dem Anschlag 5 8 angebracht.

Aus dem obenstehenden ist ersichtlich, daß aufgrund der Lager 54 und 58, bezogen auf die Achse 26 sowie die Lagerbuchse 36 _t das Gehäuse drehbar ist. Weiterhin verhindern die Achsabdichtungen 67 und 6 8 das Auslecken von Flüssigkeit vom Inneren des Gehäuses. Ein Paar ringförmiger Aussparungen 69 zur Aufnahme von V-Riemen sind im äußeren Umfang des Scheibenteils 51 ausgespart, die die beiden Treibriemen aufnehmen. Falls das Triebwerk arbeitet, rotieren die Treibriemen 18 oder treiben den Scheibenteil 51 und die Abdeckung 52 an.

Da die Lagerbuchse 36 sowohl gegenüber der Achse 26 als auch gegenüber den Gehäuseteilen 51 und 52 drehbar ist, dreht sich die Lagerbuchse so lange nicht, bis nicht eine Kupplungsvorrichtung, im allgemeinen durch das Bezugszeichen 71 gekennzeichnet, in Eingriff gekommen ist. Die Kupplungsvorrichtung 71 ist in der Ausnehmung, die durch die beiden Gehäuseteile 51 und 52 gebildet ist, angebracht und schließt zwei oder mehr radiale Scheiben 72 ein, die sich nach innen erstreckende Mitnehmer 73

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AA

auf ihrem inneren Umfang ausgebildet haben. Die Mitnehmer 73 sind in regelmäßig versetzten Schlitzen 74 der äußeren Oberfläche der Lagerbuchse 36 angeordnet, so daß diese Scheiben 72 zusammen mit der Lagerbuchse 36 rotieren. Die Kupplungsvorrichtung 71 schließt weiterhin drei oder mehr ringförmige Platten 76 ein, welche mit den Scheiben 72 abwechseln. Die Platten 76 weisen eine Vielzahl sich radial nach außen erstreckender Mitnehmer 77 auf, die in sich in axialer Richtung erstreckende Schlitze 78 in einem Kolbengehäuse 79 aufgenommen sind. Das Kolbengehäuse 79 schließt eine röhrenartige Lagerbuchse 81 ein, die drehbar auf dem mittleren Teil 29 der Welle 26 gelagert ist; ein ; sich radial erstreckendes Wandteil 82, das sich von der Lagerbuchse 81 radial nach außen bis nahe der äußeren Wand des Scheibenteils 51 erstreckt; ein röhrenförmiges äußeres Wandteil, das die Platten 26 und die Scheiben 72 einschließt und mit axialen Schlitzen 78 ausgestattet ist; und einen sich radial nach außen erstreckenden Flansch 84, der zwischen den benachbarten Oberflächen des Scheibenteils 51 und der Abdeckung 52 festgeklemmt ist. Ein Ring 86 befindet sich ebenfalls zwischen dem Flansch 84 und der Abdeckung 52, um das Kolbengehäuse 51 mit den Gehäuseteilen 51 und 52 zu verbinden. Da der Flansch 84 an das Gehäuse angeklammert ist, wird offensichtlich das Kolbengehäuse 79 und die Platten mitgedreht, wenn das Gehäuse durch die Riemen 18 gedreht wird.

Es ist ein axial bewegbarer Kolben 91 vorgesehen, der dazu dient, die Kupplungsvorrichtung 71 zu steuern. Der Kolben 91 ist drehbar auf der äußeren Oberfläche der Lagerbuchse 81 des Kolbengehäuses 79 gelagert, wobei

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eine Dichtung 92 zwischen dem Kolben 91 und der Lagerbuchse 81 voraesehen ist. Der Kolben 91 erstreckt sich radial von der Lagerbuchse 31 nach außen in die Nähe der inneren Peripherie des äußeren Wandteils 83 des Kolbengehäuses 79. Eine weitere Dichtung 93 ist zwischen dem Kolben 91 und dem äußeren Wandabschnitt 83 vorgesehen. Auf der vorderen Seite des Kolbens 91, benachbart den Platten 76,ist eine sich radial erstreckende Druckflächen 94 ausgebildet. Daraus folgend werden die Platten 76 und die Scheiben 72 zwischen der Oberfläche und einer sich radial erstreckenden Oberfläche 96 der Abdeckung 52 zusammengepreßt, wenn der Kolben 91 nach vorne bewegt wird.

Der Druck des Schmiermittels des Triebwerk-Schmiersystems wird dazu verwendet, die Kupplung zu steuern. In der Achse 26 ist eine sich in axialer Richtung erstreckende Steuerleitung 101 ausgebildet, die in axialer Richtung nach vorne bis zu einem Bereich verläuft, der sich radial auf gleicher Höhe wie die Lagerbuchse 81 des Kolbengehäuses 79 befindet. Eine radiale Leitung 104 erstreckt sich von der axialen Leitung 1O1 zur äußeren Peripherie der Achse 26, wobei eine ringförmige Rinne

106 in der inneren Peripherie der Lagerbuchse 81 ausgebildet ist und diese mit der Leitung 104 verbindet. Eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Leitungen

107 sind in der Lagerbuchse 81 ausgebildet und verbinden die Rinne 106 mit einer Druckkammer 108, die sich zwischen der vorderen Seite des Kolbengehäuses 79 und der hinteren Seite des Kolbens 90 befindet. Die Kammer 108 ist an den inneren und äußeren Enden mit Hilfe der beiden Dichtungen 92 und 93 abgedichtet. Wenn die Leitungen 101 und 104, die Rinne 106 und die

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Kammer 1Ο8 mit einem Schmiermittel unter Druck gefüllt sind, wird offensichtlich der Schmiermitteldruck den Kolben 91 und den hinteren Wandteil 82 des Kolbengehäuses 49 auseinanderdrücken. Da sich das Kolbengehäuse 79 nicht axial bewegen kann,wenn der Flansch festgeklemmt ist, wird sich der Kolben 91 nach vorne bewegen und die Platten 76 und Scheiben 72 werden zwischen den Oberflächen 94 und 96 zusammengedrückt. Zwei zusätzliche Dichtungen 111 sind zwischen der Lagerbuchse 81 des Kolbengehäuses 79 und der Achse 26 auf entgegengesetzten Seiten der Rinne 106 ausgebildet, um Druckverluste in der Kammer 108 zu verhindern. Zusätzlich zur Kontrollleitung 101 sind weitere Flüssigkeitsleitungen in der Welle 26 vorgesehen, um das Schmiermittel zu den Lagern und der Kupplungsvorrichtung 71 zu führen, um diese zu kühlen und zu schmieren. Eine sich axial erstreckende Zuführungsleitung 112 ist durch die gesamte Länge der Achse 26 ausgebildet und eine weitere, sich axial erstreckende Rückführungsleitung 113 führt vom Lager 26 zum hinteren Ende. In dem Klemmring 62 ist eine Leitung 116 ausgebildet, um Rückfluß zur Leitung 113 aus dem Inneren des Gehäuses zu ermöglichen. Eine Saugpumpe mit gebogenem Rohr 114 ist an die Leitung 116 angeschlossen, die das Schmiermittel vom Inneren des Gehäuses zur Leitung 113 pumpt.

Der Antrieb ist mit dem Schmiersystem des Triebwerks durch zwei Schlauchstücke oder Röhren 121 und 122 verbunden. Das Schlauchstück 121 ist bevorzugt im Schmiersystem benachbart der Druck- oder Auslaßseite der durch das Triebwerk angetriebenen Schmiermittelpumpe (nicht gezeigt) angebracht. Das Schlauchstück 122 ist mit einer Rückführungsleitung verbunden, die zum Schmiermittelreservoir

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führt. Kupplungen oder Paßstücke 123 sichern die Schläuche 121 und 122 an der Klammer 22. Der Schlauch

121 verbindet mit der Zuführleitung 112 und der Schlauch

122 verbindet mit der Rückführleitung 113. Daraus ergibt sich ein kontinuierlicher Fluß des Triebwerksschmiermittels in die Leitung 112, durch die Lager und um die Kupplungsplatten aus der Leitung 113, wenn das Triebwerk und die Pumpe arbeiten.

Die Steuerleitung 101 ist mit einer abgezweigten Leitung 126 verbunden, die sich von der Steuerleitung 101 durch ein Ventil 127 zum hinteren Ende der Zuführleitung 112 erstreckt. An dem auf dem unteren Ende der Klammer 22 angebrachten Ventil ist ein elektrisches Solenoid 128 befestigt, das dieses Ventil 127 steuert. Elektrische Leitungen 129 verbinden das Solenoid 128 mit einem Kontrollkreis (nicht gezeigt). Dieser Kontrolkreis wird nicht beansprucht und kann z.B. einen thermostatisehen Schalter enthalten, der in Reihe mit einer Energieversorgung und dem Solenoid 128 geschaltet sein kann. Dieser Schalter kann so verbunden sein, daß er die Motortemperatur erfühlt und oberhalb einer bestimmten Temperatur geschlossen wird, wodurch das Solenoid 128 mit Energie versorgt wird und das Ventil öffnet.

Bei geschlossenem Ventil 127 ist die Druckverbindung zwischen der zuführenden Leitung 112 und der Steuerleitung 101 blockiert, woraufhin das Schmiermittel nur durch die Zuführleitung 112, die Schmier- und Kühlleitungen im Ventilatorantrieb und in der rückführenden Leitung 113 fließt. Bei offenemVentil 127 fließt das Schmiermittel durch die oben erwähnten Schmier- und Kühl-

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leitungen, der volle Schmiermitteldruck tritt jedoch auch in der abgezweigten Leitung 126 und in der Steuerleitung 101 auf.

Bei geschlossenem Ventil 127 ist der Druck in der Kammer 108 niedrig, der Kolben 91 schwimmt im Kolbengehäuse und drückt die Platten 76 und die Scheiben 72 nicht zusammen, solange das Triebwerk 10 arbeitet und über die Treibriemen 18 den Scheibenteil 51 und die Abdeckung antreibt. Falls die Motortemperatur ein vorherbestimmtes Maß übersteigt, wird das Ventil 127 geöffnet und der Schmiermitteldruck in der Kammer 108 treibt den Kolben-91 nach vorne oder nach rechts, wie in Fig. gezeigt, woraufhin die Scheiben 72 und die Platten 76 zwischen den Oberflächen 74 und 96 zusammengedrückt werden. Unter diesen Bedingungen werden die Scheiben und diese Platten im wesentlichen zusammengeschlossen, wodurch im wesentlichen eine direkte Antriebsverbindung zwischen dem Scheibenteil 51 und der Lagerbuchse 36 zustandekommt. Die Kupplung für den Ventilatorantrieb enthält weiterhin ein Ventil zum Abbau des Drucks 131, um den Druck in der Kammer 108 relativ schnell nach Schließen des Ventils 127 zu reduzieren. Während das Ventil 131 sowohl im Kolben 91 als auch in dem Kolbengehäuse 79 ausgebildet sein kann, wird es bevorzugt in der hinteren radialen Wand 82 des Kolbengehäuses 79 angeordnet. Das Ventil 131 schließt eine Ventilleitung 132 (Fig. 3 und 4) ein, die durch die hintere Wand 82 des Kolbens 79 benachbart zur äußeren Wand 83 verläuft. Diese Leitung 132 hat einen kreisförmigen Querschnitt und ihre Mittellinie erstreckt sich parallel zur Rotationsachse des Kolbens 79. Eine freie oder unbehinderte Kugel 133 ist im vorderen Ende

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BOEHMEPT %. BOEKMFRT

AW

der Leitung 132 angeordnet, wobei der Durchmesser der Kugel 133 größer als der Innendurchmesser der Ventilleitung 132 sein soll. Das vordere Ende der Ventilleitung 132 weist einen Sitz 134 für die Kugel, sowie eine sich in axialer Richtung erstreckende Gegenbohrung 136 auf. Der Durchmesser dieser Gegenbohrung 136 ist wesentlich größer als der der Ventilleitung 132. Der Sitz 134 erstreckt sich zwischen der Ventilleitung 132 und der Gegenbohrung 136. Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, ist der Durchmesser der Gegenbohrung 136 wesentlich größer als der der Kugel 133, so daß die Kugel sich frei in radialer Richtung in der Gegenbohrung bewegen kann. Falls die Kugel 133 auf der vorderen Kante der Leitung 132 (Fig. 3) sitzt, ist die vordere Seite der Kugel vom Kolben 91 mit Abstand angeordnet, die Kugel kann jedoch in radialer und Vorwärtsrichtung auf diesem Sitz zur Stellung der Fig. 4 rollen, wo sie mit dem Kolben 91 in Eingriff kommt, der die Kugel 133 in der Gegenbohrung festhält. In der in Fig. 4 dargestellten Stellung legt die Kugel die Leitung 132 frei, befindet sich jedoch noch benachbart dem vorderen Ende der Leitung 132. Es wird nun der Fall betrachtet, daß die Treibriemen 18 die Teile 51 und 52, den Kolben 91 und das Kolbengehäuse antreiben. Falls das Ventil 127 geschlossen ist und sich kein Schmiermittel in der Kammer 108 benachbart dem Ventil 131 befindet, wird die auf die Kugel 133 wirkende Zentrifugalkraft diese Kugel nach außen in die in Fig. dargestellte Position bewegen, wo sie durch den Kolben 91 an weiterer Bewegung gehindert wird. Falls das Ventil 127 geöffnet wird, fließt das Schmiermittel unter Druck schnell in die Kammer 108 und beginnt, aus dieser Kammer durch die Leitung 132 auszufließen. Die Ausflußgeschwindigkeit des Schmiermittels aus der

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Kammer 108 durch die Leitung 132 steigt schnell an, bis der Differenzdruck über die Kugel 133 genügend groß ist, der Zentrifugalkraft entgegenzuwirken und die Kugel 133 in Richtung ihres Sitzes (Fig. 3) zu bewegen. Diese gerade erwähnte Differentialkraft entsteht durch den Druckabfall über die verengte Leitung, der zwischen der Kugel 133 und ihrem Sitz 134 auftritt, wenn die Kugel in der in Fig. 4 gezeigten Position ist. Sobald die Kugel 133 festsitzt und die Leitung 132 blockiert, baut sich ein Druck in der Kammer 108 auf und kuppelt ein, wobei der Schmiermitteldruck die Kugel auf dem Kugelsitz festhält.

Wenn das Ventil 127 anschließend geschlossen wird, wird das Schmiermittel in der Kammer 108 sofort eingeschlossen. Dieses Schmiermittel dreht sich mit dem Teil 79 und 91, wobei die durch das Schmiermittel auf den Kolben 91 ausgeübte Zentrifugalkraft den Kolben gegen die Kupplungsplatten festhält und die Kupplungsvorrichtung eingekuppelt hält. Da immer noch ein geringfügiges Lecken des Schmiermittels aus der Kammer 108 durch die Abdichtungen 92, 93 und 111 auftritt, fällt der Schmiermitteldruck in der Kammer 1O8 langsam. Es gibt zwei Kräfte, die auf die Kugel 133 wirken, die Zentrifugalkraft, die die Kugel in radialer Richtung auswärts in die in Fig. 4 dargestellte Position bewegt sowie die Schmiermittelkraft, die die Kugel auf ihrem Sitz hält. Sobald der Schmiermitteldruck fällt, wird die Schmiermittelkraft kleiner als die Zentrifugalkraft und die Kugel bewegt sich daraufhin in die in Fig. 4 dargestellte Position. Anschließend fließt das Schmiermittel durch die Leitung 132 in die Kammer mit der Pumpe 114, der darauf folgende Druckabfall in der Kammer 108

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führt schnell zum Auskuppeln der Kupplungsvorrichtung. Das aus der Kammer 108 fließende Schmiermittel wird durch Luft ersetzt, die sich relativ leicht durch die Abdichtungen bewegt.

Aus diesen Ausführungen ergibt sich, daß es sich beim erfindungsgemäßen Gegenstand um einen neuen und nützlichen Ventilatorantrieb handelt. Während der erfindungsgemäße Ventilatorantrieb Zu- und Abführleitungen enthält, durch die kontinuierlich das Schmiermittel fließt, weist er ebenfalls eine Kupplungssteuerleitung auf, durch die Schmiermittel mit Unterbrechungen fließt, wobei lediglich zwei Flüssigkeits-Leitungen zum Antrieb notwendig sind. Das Druck-Abbauventil 131 ruft einen sehr schnellen Schmiermitteldruck-Abbau und Auskuppeln der Kupplungsvorrichtung hervor. Das Ventil 131 weist eine sehr einfache Konstruktion und Wirkungsweise auf und arbeitet automatisch ohne irgendwelche weiteren Steuermittel.

Die Funktion des Ventils 131 hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, wie Antriebsgeschwindigkeit, Kugelgröße und -gewicht. Ein Durchschnittsfachmann wird durch Berücksichtigung der kritischen Faktoren in den Stand gesetzt, die notwendigen charakteristischen Größen zu erhalten und daraufhin ein derartiges Ventil zu konstruieren. Im folgenden wird ein Gleichungssystem, das die auf die Kugel 113 wirkenden Kräfte beschreibt, angegeben:

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^PE = ^F1 - ^F2

A cos

F₁ = 28.38 W₉ R_ (U/min) ² sin/^/2 (2)

' ^{Δ S} (1000)

F₉ = .4333 (U/min)² (R - R) A cos/£/2 (3)

^Z (1000) ^{s r}

A = 7T(d/2 ^cos/3/2) (4)

W₂ = 4/3 J(d/₂ )³ (D_B )-4/3 5T(d/2)³(D_f) (5)

Dabei ist:

P_E der für das Halten der Kugel 133 auf ihrem Sitz benötigte Schmiermitteldruck.

R,p ist der radiale Abstand der Rotationsachse der Welle 26 zur Mitte der Zuführungsleitung 107.

R_ ist der Abstand von der Rotationsachse der Welle 26

zur Mitte der Ventilleitung 132.

β ist der Winkel des Kugel-Sitzes 134 (siehe Fig. 3).

U/min ist die Rotationsgeschwindigkeit der Achse 26.

A ist der Oberflächenabschnitt der Kugel 133, der sich innerhalb der durch die Kontaktlinie mit dem Kugelsitz befindet (Fig. 3).

d ist der Durchmesser der Kugel 133.

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W~ ist das wirksame Gewicht der Kugel 133, wenn sie in dem Schmiermittel eingetaucht ist.

D_R ist die Dichte des Kugelmaterials. D_f ist die Dichte des Schmiermittels.

Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung sowie in den nachfolgenden Ansprüchen offenbarten Merkmale und Vorteile der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

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Akte: C

BSZUG3ZSICHENLI3TS (LIST OF RSFSSSNCS NUMERALS)

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2	?
3
4
5	5
6	6
7	7
8	8
9	9
IO Triebwerk	10
H Kopf	11
12 Motorblock	12
15 ölwanne	1^
14 Turbolader	14
15 verzweigtes Leitungssystem	15
16	16
17 Scheibe	17
18 Riemen	18
19	19
20 Triebwerksteil	20
21 Ventilatorantrieb	21
22 Befestigungsklammer	22
23	2^5
24 Löcher mit Gewinden	24
25	25
Pfi Stationäre Welle	26
27	27
28 Lager	28
29 Zentralteil von 26	29
30 hinteres Drittel der Welle 26	30

030007/0903

BOEHMERl & BOEHMERT

31 vorderes Drittel der Welle 26 31

32	32
33	33
3^ Ventilatorflüqelträger	34
35 Ventilatorflüael, -blätter	35
36 Laqerachse	36
37 Bohrung in 36	37
38 Nadellager	38
39	39
40	40
41	41
42 ringförmige Belleville Federn	42
43 Rollenlager	43
44 radialer Flansch von 36	44
45	45
46 Nieten zur Befestigung von 34auf 36	46
47	47.
48	48
49	49
50	50
51 Scheibenteil, verb, mit 5?	51
52 Abdeckung	52
53 Bolzen zur Verbindung von 51 und 52	53
54. Lager	54
55	55
56	56
57	57
58 Lager	58
59	59
60	60
61 '	61
62 Klemmring	62
63	63
64	64
65	65

030007/0803

BOEHMERT & BOEHMERT

67 Wellendichtung	67
68 Wellendichtung	68
69	69
70	70
71 Kupplungsvorrichtung	71
72 Scheiben	72
73 Mitnehmer	73
74	74
75	75
76 ringförmige Platten	76
77 Mitnehmer auf 76	77
78 axiale Schlitze in 79	78
79 Kolbenqehäuse	79
80	80
81 röhrenförmige Nabe	81
82 hinteres Wandteil	82
83 äußeres Wandteil	83
84 Flansch, an das Gehäuse geklammert	84
85	85
86 ning	86
87	87
88	88
89	89
90	90
91 axial beweglicher Kolben	91
92 Dichtung zwischen 81 und 91	92
93 Dichtung zwischen 83 und 91	93
94 Oberfläche	94
95	95
96 Oberfläche der Abdeckung 52	96
97	97
98	98
99	99
100	100

- 3 -030007/0903

BOEHMLRT & BOEHMERT

UM

•Ί01 Steuerleitung

102	102
103 radiale Leitung	103
104	104
105	105
106 ringförmige Rinne	106
107 radiale Leitungen	107
108 Kammer	108
109	109
110	110
111 Dichtunqen zwischen 81 und 26	111
112 Zuführleituna	112
113 Rückführleituna	113
114 Sauapumpe mit gebogenem Rnh-r	114
115	115
116 Leitung	116
117	117
118	118
119	119
120	120
121 Rohr	121
122 Schlauch, angeschlossen an Klckführieituna für	SchmienrrH-tTpl
123	123
124	124
125	125
126 abgezweigte Leitung	126
127 Ventil	127
128 elektrisches Solenoid	128
129 elektrische Leitungen verh. 1?R mit- rrtr*it-
130	130
131 Ablaßventil	131
132 Ventilleituna	132
133 Kugel in 132	133
134 Sitz für 133	134
135	135
136 axial erstreckende Gegenbohrung

030007/0903

Leerseite

Claims

BOEHMFRT & BORHMFRT

C 835

ANSPRÜCHE

( 1 .y Ventilatorantrieb für einen Verbrennungsmotor, der ein Triebwerk, einen Ventilator sowie eine Triebwerksschmiereinrichtung einschließt, wobei der Ventilatorantrieb eine Kupplung zwischen Triebwerk und Ventilator aufweist, diese Kupplung eine Druckkammer einschließt, eingekuppelt das Triebwerk mit dem Ventilator zusammenkoppelt und ausgekuppelt das Triebwerk vom Ventilator trennt, wobei durch den Ventilatorantrieb eine Zuführungs- sowie eine Rückführungsleitung verläuft und Einrichtungen zur Verbindung dieser Zuführ- und Rückführungsleitungen zum kontinuierlichen Im-Kreis-Führen des Schmiermittels während des Laufens des Triebwerks durch den Ventilatorantrieb vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilatorantrieb eine Steuerleitung (101) beinhaltet, die mit der Druckkammer (1O8) verbunden ist, weiterhin auf die Triebwerkstemperatur ansprechende, zwischen der Steuerleitung {IOD und der Zuführungsleitung (112) angebrachte Ventile, wobei bei geöffneten Ventilen der Schmiermitteldruck in der Druckkammer (1O8) wirkt, vorgesehen sind.

0*0007/0101

BOEHMERT & BOEHMERT
2. Ventilatorantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Temperatur ansprechenden Ventile ein Solenoid-gesteuertes Flüssigkeitsventil aufweisen.
3. Ventilatorantrieb nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Triebwerk Befestigungseinrichtungen zur Befestigung des Ventilatorantriebs an dem Triebwerk aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung (112) und die Rückführleitung (113) durch Befestigungseinrichtungen (22) verlaufen und sich die Steuerleitung (101) in die Befestigungseinrichtungen hinein erstreckt und innerhalb dieser Befestigungseinrichtungen mit der Zuführungsleitung verbunden ist.
4. Ventilatorantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das auf Temperatur ansprechende Ventil auf den Befestigungseinrichtungen (22) angebracht ist und sich die Steuerleitung (101) durch dieses Ventil erstreckt.
5. Ventilatorantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, die weiterhin eine Kupplungseinrichtung zum Verbinden der Zuführungs- und Rückführleitungen mit den Triebwerks^Schmiereinrichtungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß diese Kupplungseinrichtungen die einzigen Verbindungen zwischen der Ventilantriebsvorrichtung und den Schmiereinrichtungen darstellen.
6. Ventilatorantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß druck-abbauende Einrichtungen (131) mit der Druckkammer (108) verbunden sind.

030007/0903