Kühlanlage für Kraftfahrzeuge

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Kühlanlage für Kraftfahrzeuge mit den Merkmalen des Oberbegriffs im Anspruch 1.

[0002] Die Kühlanlage ist in der noch nicht veröffentlichten deutschen Anmeldung DE 199 50 755.4, aber auch in einer Reihe anderer Veröffentlichungen (EP 1 045 217 A1) beschrieben worden. In der noch nicht veröffentlichten Anmeldung, die der gleichen Anmelderin gehört, geht es darum, die Effizienz der Kühlanlage weiter zu verbessern, was dort durch eine optimierte Position des Radiallaufrades innerhalb der Kühlanlage erreicht wird.

[0003] Die Kühlanlagen der im Oberbegriff beschriebenen Art sind grundsätzlich effizienter als konventionelle Kühlanlagen mit in Kühlluftströmungsrichtung hintereinander angeordneten einzelnen Kühlern, weil bei den Kühlanlagen der beschriebenen Art Radialventilatoren eingesetzt werden können. Jedoch sollte, wenn die Kühlanlage für Kraftfahrzeuge vorgesehen ist, die Frage der Effizienz aus der Sicht der Gesamtenergiebilanz des Fahrzeuges betrachtet werden. Der meist elektrisch oder direkt vom Motor angetriebene Ventilator, der den Kühlluftstrom durch das Kühlnetz der Kühler hindurch saugt, wird nur bei Bedarf in Betrieb genommen. In Phasen geringer Kühlungsanforderung reicht der Staudruck aus, um genügend Kühlleistung zur Verfügung zu stellen, weil der bei konventionellen Kühlanlagen größere Querschnitt einen relativ hohen Volumenstrom der Kühlluft zulässt. Hier ist Verbesserungspotential für die Kühlanlagen der gattungsgemäßen Art vorhanden.

[0004] Aus der DE 197 24 728 A1 ist eine kastenförmige Kühlanlage bekannt, bei der die Kühlnetzfläche eines der Kühler mittels einer außen am Kühler angeordneten Schiebejalousie abgedeckt oder geöffnet werden kann, um den Volumenstrom auf die Kühlnetzfläche der anderen Kühler nach Bedarf variieren zu können.

[0005] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Volumenstrom der Kühlluft im Staudruckbetrieb der Kühlanlage zu erhöhen, ohne die Wirksamkeit des Radialventilators während seiner Betriebsphasen wesentlich zu beeinträchtigen.

[0006] Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich bei der Kühlanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs im Anspruch 1 durch die in dessen Kennzeichen stehenden Merkmale. Weitere Merkmale sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 10.

[0007] Durch das Vorsehen von zusätzlichen Öffnungen in der Frontwand, die im Staudruckbetrieb geöffnet und in den Betriebsphasen des Radialventilators geschlossen sind, wird erreicht, dass im Staudruckbetrieb ein größerer Volumenstrom der Kühlluft zur Verfügung steht, der die Kühlwirkung auf die in den Rohren der Kühler strömenden Medien verbessert. Somit kann die Kühlanlage des Kraftfahrzeugs über einen größeren Betriebsbereich im Staudruckbetrieb arbeiten, d. h. ohne den Radialventilator in Betrieb zu nehmen, wodurch weniger Energie benötigt wird. Die Einschalthäufigkeit und die Einschaltdauer des Radialventilators wurden durch die Erfindung reduziert, was ebenfalls zu einem reduzierten Kraftstoffverbrauch führt.

[0008] Im einfachsten Fall besitzen die Öffnungen Abdeckungen (Verschlußelemente), die wie Rückschlagventile wirken. Ganz einfach kann diese Wirkung bereits durch die Anordnung von Gummilappen an der Innenseite der Frontwand erreicht werden, die durch den Staudruck geöffnet werden, wenn der Radialventilator nicht in Betrieb ist. Ist der Radialventilator in Betrieb, sorgt der im Inneren der Kühlanlage herrschende Druck dafür, dass die Abdeckungen geschlossen bleiben. Die Abdekkungen sind oberhalb oder seitlich der Öffnungen und vorzugsweise an der Innenseite der Frontwand befestigt.

[0009] Es können jedoch auch andere Verschlußelemente und Verschlußmechanismen zum Einsatz kommen, die den gleichen Zweck erfüllen. Solche Verschlußelemente und Mechanismen sind Gegenstand der Ansprüche 5 bis 9. Es handelt sich dabei um mittels geeigneter Mechanismen bewegbare flexible oder steife Verschlußelemente, die über Signale - beispielsweise gemeinsam mit der Inbetriebsetzung oder Abschaltung des Radialventilators - gesteuert bzw. bewegt werden. Solche Verschlußmechanismen sind generell etwas aufwendiger. Sie können jedoch funktionelle Vorteile besitzen, die beispielsweise in der Geräuscharmut bestehen oder darin, dass die Öffnungen besser verschließbar sind, so dass das Entweichen von ungenutzter Kühlluft in den Betriebsphasen des Radialventilators möglichst vollständig verhindert wird. Beispielsweise ist ein geeigneter Mechanismus, bestehend aus Ritzel und Zahnstange in der bereits genannten DE197 24 728 A1 offenbart worden, der dort eine Schiebejalousie bewegt. Über angetriebene Rollen bewegbare Abdeckungen oder dergleichen gehen beispielsweise aus DE-OS 25 01 013 hervor. In der DE-OS wird mittels des dortigen Rollenantriebs zwar ein Rollbandfilter bewegt, jedoch ist der dort gezeigte Rollenantrieb selbst auch im vorliegenden Zusammenhang geeignet. Der Verweis auf diese Dokumente soll hier eine detailliertere Darstellung ersetzen. Die Abdeckung kann insgesamt aus flexiblem Material bestehen oder nur in dem auf - oder abwickelbaren Bereich flexibel sein, wobei die Abdeckung selbst eine steife Platte sein kann, die mittels des Rollenantriebs in oberen und unteren Führungen, die an der Frontplatte angeordnet sind, bewegbar ist, wodurch die Öffnungen geöffnet oder geschlossen werden.

[0010] Die Form, Anzahl und Anordnung der Öffnungen in der Frontwand kann beliebig sein und richtet sich danach, wie groß der zusätzliche Volumenstrom sein soll, wie er sich verteilen soll, welche Verschlußelemente und Verschlußmechanismen ausgewählt werden, selbstverständlich auch nach Aspekten der Festigkeit und Stabilität, wenn die Frontwand als tragendes Element der Kühlanlage dient und nach anderen baulichen oder funktionellen Restriktionen.

[0011] Es ist bei konventionellen Kühlanlagen oder bei im Kühlluftstrom liegende, in einer Öffnung der Motorkapsel eingebaute Ladeluftkühler, z. B. aus der DE 35 45 650 A1, bestens bekannt, durch den Fahrtwind oder durch einen die Temperatur in der Motorkapsel aufnehmenden Thermostaten Klappjalousien oder dergleichen zu öffnen, um den Fahrtwind durch den Ladeluftkühler und in die Motorkapsel strömen zu lassen. Bei diesen Lösungen gibt es jedoch in der Regel keinen Ventilator, so dass die Kühlung nur durch den Staudruck möglich ist. Bei solchen Lösungen sind der oder die Wasserkühler und andere Kühler separat, d. h. an einem anderen Ort im Motorraum des Kraftfahrzeugs angeordnet, die in der Regel zusätzlich einen die Kühlluft fördernden Axialventilator aufweisen müssen, um effizient zu arbeiten. Das ist insgesamt wesentlich aufwendiger - auch unter dem Gesichtspunkt eines sparsamen Energieeinsatzes. Irgendwelche Anregungen, um die Effizienz im Staudruckbetrieb bei Kühlanlagen der vorgeschlagenen Art zu verbessern, ohne die Wirksamkeit der Kühlung im Ventilatorbetrieb zu verschlechtern, gehen aus der genannten Veröffentlichung nicht hervor.

[0012] Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen beschrieben. Die beiliegenden Figuren zeigen folgendes.

Fig. 1 Perspektivansicht auf die Frontwand der Kühlanlage;

Fig. 2 vertikaler Schnitt gemäß der Linie II - II in Fig. 1;

Fig. 3 vertikaler Schnitt entlang der Linie III - III in Fig. 1;

[0013] Die Kühlanlage besteht gemäß Fig. 1 aus rechts und links angeordneten Wasserkühlern 1; 2 und einem oben angeordneten Ladeluftkühler 3 und ist für schwere Kraftfahrzeuge vorgesehen. Das Kühlnetz 20 des Ladeluftkühlers 3 ist in seiner Blocktiefe 30 wesentlich größer als die Blocktiefe 30 der Wasserkühler 1; 2. Die Blockbreite hat das Bezugszeichen 31 und ist beim Ladeluftkühler 3 ebenfalls größer als bei den Wasserkühlern 1; 2. In diesem Ausführungsbeispiel befindet sich unten kein Kühler. Die Unterseite ist deshalb durch die Wand 26 (Fig. 3) verschlossen. Außerdem ist die nicht deutlich gezeigte Rückseite der Kühlanlage mittels einer Wand verschlossen. In der Frontwand 12 befindet sich eine Ansaugöffnung 11 mit einer Düse 10, die in diesem Ausführungsbeispiel nicht zentral in der Frontwand 12, sondern geringfügig zum oberen Bereich verschoben, angeordnet wurde. In der Ansaugöffnung 11 sind die Ausblasschaufeln 7 und die Rückwand 9 des Laufrades des Radialventilators 6 zu erkennen. Die Achse 5 des Radialventilators 6 wurde durch eine gestrichelte Linie kenntlich gemacht. In Richtung dieser Achse 5 wird die Kühlluft angesaugt, radial umgelenkt und in Richtung auf die Kühler 1; 2; 3 geblasen. Die Kühler 1; 2; 3 besitzen ein bekanntes Kühlnetz 20, bestehend aus Flachrohren 22 mit dazwischen angeordneten Wellrippen 23, wobei das Kühlnetz 20 in Fig. 2 detaillierter gezeigt ist. Die Flachrohre 22 erstrecken sich jeweils zwischen den je zwei Sammelkästen 21 der einzelnen Kühler 1; 2; 3, so dass sie quer zur Ventilatorachse 5 verlaufen. Im in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind insgesamt neun Öffnungen 13 in der Frontwand 12 vorhanden, wovon zwei Öffnungen 13 oben, jeweils eine auf jeder Seite, und die restlichen sieben Öffnungen 13 unterhalb der Ansaugöffnung 11 angeordnet wurden. Die Frontwand 12 ist im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges dem Fahrtwind ausgesetzt. Bei den Öffnungen 13 handelt es sich um im wesentlichen rechteckige Durchbrüche, wobei es auf die Form, die Anzahl und die Anordnung der Öffnungen 13 nicht besonders ankommt. In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel sind die abdeckbaren Öffnungen 13 bzw. wesentliche Teile der Frontwand 12 grillartig, also beispielsweise nach Art eines Kühlergrills ausgestaltet. Die oberen beiden Öffnungen 13 sind im geöffneten Zustand eingezeichnet worden, d. h. die Abdeckung 15 steht nach innen hin einseitig ab, so dass im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges von außen anströmende Kühlluft durch die Öffnungen 13 in das Innere der Kühlanlage eindringen kann. Die unteren Öffnungen 13 wurden geschlossen gezeichnet, wobei es sich versteht, dass das nur aus Gründen der Anschaulichkeit so gezeichnet wurde. Im Staudruckbetrieb sind sämtliche Öffnungen 13 geöffnet und im Betrieb des Radialventilators 6 sind hingegen sämtliche Öffnungen 13 mittels der Abdekkungen 14 geschlossen. Die Abdeckungen 14 bestehen aus einem geeigneten Gummi. Sie sind oberhalb der Öffnungen 13 innen an der Frontwand 12 befestigt. Die Befestigung ist selbstverständlich auch außen an der Frontwand 12 möglich. Aus funktionellen Gründen muß in diesem Ausführungsbeispiel die Abdeckung 14 selbst allerdings innen an der Frontwand 12 angeordnet sein. Die Befestigung ist stabil ausgeführt, damit die dauerhafte Funktion der Abdeckungen 14 über den gesamten Nutzungszeitraum der Kühlanlage gesichert ist. Eine solche Abdeckung 14 ist in der Fig. 2 zu erkennen. Die Fig. 2 zeigt die Abdeckung 14 in einer Stellung, wie sie im Staudruckbetrieb der Kühlanlage, jedoch an sämtlichen Öffnungen 13, vorhanden ist. Genauso wie die Form, Anzahl und Anordnung der Öffnungen 13 verschieden ausgestaltet sein können, können auch die Abdeckungen 14 verschieden konstruiert sein. Es muß nicht zwangsläufig jeder einzelnen Öffnung 13 eine einzelne Abdeckung 14 zugeordnet sein. Mehrere vorzugsweise kleinere Öffnungen 13 können mittels einer einzigen Abdeckung 14 verschließbar sein.

[0014] Die Fig. 2 zeigt ferner deutlicher als die Fig. 1, dass der Ladeluftkühler 3 neben der größeren Blocktiefe 30 auch noch eine größere Blockbreite 31 aufweist, so dass ein deutlicher Überstand 32 des Ladeluftkühlers 3 nach vorne über die Frontwand 12 vorhanden ist. Mit solchen Maßnahmen kann den Kühlanforderungen an jeden einzelnen Kühler in einem konkreten Anwendungsfall bestens entsprochen werden. Der Überstand 32 wird mittels eines Abdeckbleches 25 ausgeglichen.

[0015] Im vertikalen Schnitt in Fig. 2 ist das oben bereits beschriebene Kühlnetz 20 des einen Wasserkühlers 1 deutlich zu erkennen.

[0016] In Fig. 3 ist gezeigt, dass jede Öffnung 13 eine extra Abdeckung 14 besitzt, was bei der gewählten Größe der Öffnungen 13 vorteilhaft ist, weil eine bessere Abdichtung beim Betrieb des Radialventilators 6 erwartet wird. Ferner muß die Größe der Abdeckungen 14 einerseits natürlich so gewählt werden, dass sie nicht in das Radiallaufrad gelangen oder beschädigt werden können und andererseits, dass sie die Öffnungen 13 ausreichend dicht geschlossen halten können.

Ansprüche

1. Kühlanlage für Lastkraftfahrzeuge, mit mehreren einzelnen Kühlem (1, 2, 3), die derart angeordnet sind, dass die Kühlrohre (4) des Kühlnetzes (20) der Kühler (1, 2, 3) quer zur Achse (5) des im Inneren der Anordnung rotierenden Laufrades eines Radialventilators (6) verlaufen, der Ausblasschaufeln (7), Deckscheibe (8) und Rückwand (9) aufweist, wobei der Radialventilator (6) in seinen Betriebsphasen Frischluft über eine mit einer Düse (10) versehenen Ansaugöffnung (11) in der Frontwand (12) ansaugt und als Kühlluft durch die Kühler (1; 2; 3) der Anordnung hindurch bläst und wobei ferner in Phasen niedriger Kühlungsanforderung die Kühlung im Staudruckbetrieb bei abgeschaltetem Radialventilator (6) durch den eintretenden Fahrtwind möglich ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
einer der Kühler (3) eine größere Tiefe (30) und eine größere Breite (31) des Kühlnetzes (20) aufweist als die anderen Kühler (1;2),
und dass die Frontwand (12) zusätzliche Öffnungen (13) besitzt, die in den Betriebsphasen des Radialventilators (6) im wesentlichen verschlossen sind und im Staudruckbetrieb den Eintritt des Fahrtwindes in die Kühlanlage zulassen.

2. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (13) mittels Rückschlagventile (14) verschließbar sind.

3. Kühlanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückschlagventile (14) durch die im Staudruckbetrieb eintretende Kühlluft geöffnet werden und in den Betriebsphasen des Radialventilators (6) durch den im Inneren der Kühlanlage herrschenden höheren Druck geschlossen gehalten werden.

4. Kühlanlage nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückschlagventile (14) vorzugsweise innen an der Frontwand (12) befestigte, flexible Abdeckungen (15) der Öffnungen (13) sind, die beispielsweise aus einem geeigneten Gummi bestehen.

5. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlüsse der Öffnungen (13) Verschlußelemente sind, die durch Signale über einen Verschlußmechanismus bewegbar sind, so dass die Öffnungen (13) geschlossen und geöffnet werden können, wobei die Signale vorzugsweise die gleichen sind, die den Radialventilator (6) in Betrieb setzen und abschalten.

6. Kühlanlage nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (13) in der Frontwand (12) Verschlußelemente aufweisen, die ähnlich wie die Blende des Objektivs einer Kamera arbeiten.

7. Kühlanlage nach den Ansprüchen 1 und 5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlußelemente aus flexiblen oder steifen Abdeckungen bestehen, die mittels angetriebener Rollen auf - und abwickelbar oder bewegbar sind und die vorzugsweise an der Frontwand (12) befestigt sind.

8. Kühlanlage nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlußelemente aus Abdeckungen bestehen, die mittels eines Ritzels entlang einer Zahnstange bewegbar sind.

9. Kühlanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlußelemente vor oder hinter der Frontwand (12) angeordnet sind.

Claims

1. Cooling system for heavy-goods motor vehicles, with a plurality of individual radiators (1, 2, 3) which are arranged in such a way that the cooling tubes (4) of the cooling network (20) of the radiators (1, 2, 3) run transversely to the axis (5) of the rotor, rotating inside the arrangement, of a radial fan (6) which has blow-out blades (7), a cover disc (8) and a rear wall (9), the radial fan (6), in its operating phases, sucking in fresh air via an intake orifice (11) provided in a nozzle (10) and located in the front wall (12) and blowing the said fresh air as cooling air through the radiators (1; 2; 3) of the arrangement, and, furthermore, in phases with a low cooling requirement, cooling being possible in the ram-pressure mode, with the radial fan (6) switched off, by means of the inflowing relative wind, characterized in that one of the radiators (3) has a greater depth (30) and a greater width (31) of the cooling network (20) than the other radiators (1; 2), and in that the front wall (12) possesses additional orifices (13) which are essentially closed in the operating phases of the radial fan (6) and in the ram-pressure mode allow the relative wind to flow into the cooling system.

2. Cooling system according to Claim 1, characterized in that the orifices (13) can be closed by means of a non-return valve (14).

3. Cooling system according to Claims 1 and 2, characterized in that the non-return valves (14) are opened by the cooling air flowing in in the ram-pressure mode and are kept closed in the operating phases of the radial fan (6) by the higher pressure prevailing inside the cooling system.

4. Cooling system according to Claim 2 or 3, characterized in that the non-return valves (14) are preferably flexible covers (15) of the orifices (13), the said covers being fastened on the inside to the front wall (12) and consisting, for example, of a suitable rubber.

5. Cooling system according to Claim 1, characterized in that the closures of the orifices (13) are closing elements which can be moved via a closing mechanism by means of signals, so that the orifices (13) can be closed and opened, the signals preferably being the same as those which put the radial fan (6) into operation and switch it off.

6. Cooling system according to Claims 1 and 5, characterized in that the orifices (13) in the front wall (12) have closing elements which work in a similar way to the shutter of the lens of a camera.

7. Cooling system according to Claims 1 and 5, characterized in that the closing elements consist of flexible or rigid covers which can be wound up and unwound or be moved by means of driven rollers and which are preferably fastened to the front wall (12).

8. Cooling system according to Claims 1 and 5, characterized in that the closing elements consist of covers which can be moved along a rack by means of a pinion.

9. Cooling system according to one of the preceding claims, characterized in that the closing elements are arranged in front of or behind the front wall (12).

Revendications

1. Système de refroidissement pour poids lourds, comprenant plusieurs radiateurs individuels (1, 2, 3), qui sont disposés de telle sorte que les tubes de refroidissement (4) du réseau de refroidissement (20) des radiateurs (1, 2, 3) s'étendent transversalement à l'axe (5) du rotor d'un ventilateur radial (6) tournant à l'intérieur du système, lequel présente des aubes de soufflante (7), un disque de recouvrement (8) et une paroi arrière (9), où le ventilateur radial (6) aspire, dans ses phases de fonctionnement, de l'air frais par le biais d'une ouverture d'aspiration (11) pourvue d'une buse (10) dans la paroi avant (12) et le soufflant sous forme d'air de refroidissement à travers les radiateurs (1, 2, 3) du système et où en outre, dans des phases de moindre demande de refroidissement, le refroidissement est possible en fonctionnement à pression dynamique avec le ventilateur radial déconnecté (6) par le vent relatif de conduite se produisant,
caractérisé en ce que
l'un des radiateurs (3) présente une plus grande profondeur (30) et une plus grande largeur (31) du réseau de refroidissement (20) que les autres radiateurs (1 ; 2),
et en ce que la paroi avant (12) possède des ouvertures supplémentaires (13) qui sont essentiellement fermées dans les phases de fonctionnement du ventilateur radial (6) et qui autorisent l'entrée du vent relatif de conduite dans le système de refroidissement en fonctionnement à pression dynamique.

2. Système de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ouvertures (13) peuvent être fermées au moyen de soupapes de non retour (14).

3. Système de refroidissement selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les soupapes de non retour (14) sont ouvertes par l'air de refroidissement entrant lors du fonctionnement à pression dynamique et sont maintenues fermées dans les phases de fonctionnement du ventilateur radial (6) par la pression plus élevée régnant à l'intérieur du système de refroidissement.

4. Système de refroidissement selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les soupapes de non retour (14) sont de préférence des recouvrements flexibles (15) des ouvertures (13), fixés à l'intérieur sur la paroi avant (12), qui se composent par exemple d'un caoutchouc approprié.

5. Système de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fermetures des ouvertures (13) sont des éléments de fermeture qui peuvent être déplacés par des signaux par le biais d'un mécanisme de fermeture, de sorte que les ouvertures (13) puissent être fermées et ouvertes, les signaux étant de préférence les mêmes signaux qui mettent en marche et déconnectent le ventilateur radial (6).

6. Système de refroidissement selon les revendications 1 et 5, caractérisé en ce que les ouvertures (13) dans la paroi avant (12) présentent des éléments de fermeture qui fonctionnent de manière analogue au diaphragme de l'objectif d'un appareil photo.

7. Système de refroidissement selon les revendications 1 et 5, caractérisé en ce que les éléments de fermeture se composent de recouvrements flexibles ou rigides, qui peuvent être enroulés et déroulés ou déplacés par le biais de rouleaux entraînés et qui sont de préférence fixés sur la paroi avant (12).

8. Système de refroidissement selon les revendications 1 et 5, caractérisé en ce que les éléments de fermeture se composent de recouvrements qui peuvent être déplacés au moyen d'un pignon le long d'une crémaillère.

9. Système de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de fermeture sont disposés devant ou derrière la paroi avant (12).

Zeichnung