DE10034398A1 - Kühleinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einem Lüfter, dessen Lüfterrad in einer Halterung einer Lüfterzarge gelagert ist und über einen Antriebsstrang mit einer steuerbaren Kupplung mechanisch von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, wobei der Lüfter mit einem Kühler eine Einheit bildet, die räumlich entfernt von der Brennkraftmaschine angeordnet ist. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, daß der Antriebsstrang eine Gelenkwelle enthält.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der Regel ist bei heutigen Nutzkraftfahrzeugen die Lage des Kühlers der Brennkraftmaschine immer an die Lage der Brennkraftmaschine gekoppelt, weil der Lüfter des Kühlers durch einen Keilriementrieb von einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Damit sind mögliche Freiheitsgrade bei der Anordnung des Kühlers versperrt, z. B. eine sehr weit nach vorn verlagerte Position des Kühlers bei gleichzeitiger Rückverlagerung der Brennkraftmaschine, um die Last der Vorderachse zu verringern und/oder das Fahrerhaus für niedrigere Einstiegshöhen absenken zu können. Ferner kann der Lüfter relativ zum Kühler nicht immer optimal angeordnet werden, wodurch sich Kühlleistungsverluste ergeben.

Es ist bei Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Personenkraftwagen bekannt, den Lüfter durch einen Elektromotor anzutreiben. Dadurch ergibt sich zum einen der Vorteil, dass die aus Kühler und Lüfter gebildete Einheit mit dem Elektromotor von der Brennkraftmaschine räumlich ent­ fernt angeordnet und der Elektromotor im Sinne eines Kühlmanagements von kühltechnischen Parametern, z. B. von Temperaturen, Leistungsanforderungen, Umwelteinflüssen usw. geregelt werden kann. Der elektrische Antrieb hat jedoch gegenüber dem mechanischen Antrieb einen schlechteren Wirkungsgrad, da mechanische Energie zunächst in elektrische und dann in wieder in mechanische Energie umgewandelt werden muss. Ferner hat der elektrische Antrieb ein größeres Gewicht, was insbesondere bei hohen Leistungen beachtlich ist, wie sie bei Nutzkraft­ fahrzeugen üblich sind.

Aus der DE 195 33 642 C2 ist eine aus Kühler und Lüfter bestehende Einheit räumlich entfernt von der Brennkraftmaschine angeordnet. Der Lüfter ist in einer Halterung einer Lüfterzarge bzw. Kühlerhaube gelagert und wird über ein lüfterseitiges Winkelgetriebe, eine flexible Welle, ein Winkelgetriebe auf der Seite der Brennkraftmaschine und eine Flüssigkeitsreibungskupplung von einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine angetrieben. Die Flüssigkeitsreibungskupplung kann durch die Elektromagnete in ihrem Übertragungsverhalten in Abhängigkeit von kühltechnischen Parametern, z. B. von der Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine und/oder von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs geregelt werden. Auf das lüfterseitige Winkelgetriebe treibt außerdem ein Elektromotor über einen Freilauf, so dass eine ausreichende Kühlleistung auch dann sicher gestellt ist, wenn die Brennkraftmaschine bei niedrigen Drehzahlen und hoher Last betrieben wird. Die bekannte Antriebseinrichtung ist sehr aufwändig und auf Grund der flexiblen Welle für hohe Leistungen weniger geeignet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine gattungsgemäße Kühleinheit für große Leistungen, insbesondere für Nutzkraftfahrzeuge, energetisch günstig anzutreiben. Die Aufgabe wird erfin­ dungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nach der Erfindung enthält der Antriebsstrang des Lüfters eine Gelenkwelle, über die mit gutem Wirkungsgrad hohe Leistungen übertragen werden können. Gleichzeitig bleibt die Freizügigkeit weit gehend erhalten, die aus Kühler und Lüfter gebildete Einheit räumlich entfernt von Brenn­ kraftmaschine anzuordnen, insbesondere um eine gute Gewichtsbelastung der Vorderachse und eine niedrige Einstiegshöhe des Fahrerhauses zu erreichen. Dabei ist es zweckmäßig, die Kupp­ lung als Trennkupplung auszubilden und an der Brennkraftmaschine anzuordnen. Bei geringem Wärmeanfall kann somit der Lüfter und die Gelenkwelle von der Brennkraftmaschine abgekop­ pelt werden, ohne dass Leerlaufverluste auftreten. Zum Ein- und Ausschalten der Kupplung dient eine elektronische Steuereinheit, die in Abhängigkeit kühltechnischer Parameter die Kupplung ansteuert und in ihrem Übertragungsverhalten regelt. Dadurch kann allen Belangen eines Ther­ momanagements mit einem hohen Wirkungsgrad Rechnung getragen werden. Außerdem lässt sich durch die elektronische Steuereinheit eine Einschaltstrategie verwirklichen, so dass Ein­ schaltstöße auf Grund der Massenträgheit des Lüfterrads und der Gelenkwelle vermieden wer­ den. Als Trennkupplungen eignen sich vor allem elektrisch und hydraulisch betätigte Reibflä­ chenkupplungen. Außerdem sind verschleißfreie Hysteresekupplungen geeignet.

Gemäß einer Ausgestaltung einer Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Gelenkwelle homokine­ tische Gelenke aufweist. Dadurch wird die Drehbewegung der Brennkraftmaschine gleichmäßig auf das Lüfterrad übertragen, wodurch Schwingungen vermieden werden. Dabei ist es zweck­ mäßig, dass ein homokinetisches Gelenk als Schiebegelenk ausgebildet ist, um Längenänderun­ gen der Gelenkwelle auf Grund unterschiedlicher Temperaturen ausgleichen zu können. Das Schiebegelenk wird in vorteilhafter Weise auf der Seite der Brennkraftmaschine angeordnet.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthal­ ten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Die einzige Figur zeigt: schematisch einen teilweisen Längsschnitt durch den vorderen Teil eines Nutzkraftfahrzeugs.

Das schematisch dargestellte Kraftfahrzeug 1 besitzt eine Vorderachse 2, an der Räder 3 ange­ lenkt sind. Das Fahrzeug 1 hat eine Brennkraftmaschine 4, in der Regel eine Hubkolbenbrenn­ kraftmaschine, die über ein Getriebe 5 eine nicht näher dargestellte weitere Fahrzeugachse antreibt. In dem vorderen Teil des Fahrzeugs 1 befindet sich räumlich entfernt von der Brenn­ kraftmaschine 4 eine aus einem Kühler 12 und einem Lüfter 13 gebildete Einheit, wobei der Lüfter 13 in einer Halterung 14 gelagert ist. An diese schließt sich eine den Lüfter 13 eng um­ schließende Lüfterzarge 15 an, die gleichzeitig zur Luftführung für den Kühler 12 dient.

Der Lüfter 13 wird von der Brennkraftmaschine 4 über eine Kupplung 6 und eine Gelenkwelle 9 mit zwei homokinetischen Gelenken 10 und 11 angetrieben, wobei das homokinetische Gelenk 10 auf der Seite der Brennkraftmaschine 4 zweckmäßigerweise als Schiebegelenk ausgebildet ist, um Längenänderungen aufnehmen zu können.

Durch die Gelenkwelle 9 kann die aus Kühler 12 und Lüfter 13 bestehende Einheit weit gehend freizügig relativ zur Brennkraftmaschine 4 angeordnet werden, wobei die Anordnung im Sinne einer guten Belastung der Vorderachse 2 und einer niedrigen Einstiegshöhe einer nicht näher dargestellten Fahrerkabine erfolgt. Ferner kann die Lage des Kühlers optimal zur Kühlluftströ­ mung ausgerichtet werden, wobei der Abstand 16 zwischen dem Kühler 12 und dem Lüfter 13 sowie der Spalt 17 zwischen dem Umfang des Lüfters 13 und der Lüfterzarge 15 so abzustim­ men sind, dass ein guter Kühlungswirkungsgrad erreicht wird.

Die Kupplung 6 wird von einer elektronischen Steuereinheit 7 angesteuert, und zwar in Abhän­ gigkeit von kühltechnischen Parametern, zu denen u. a. Temperaturen der Kühlflüssigkeit, des Schmieröls, der Umgebung sowie Leistungsparameter der Brennkraftmaschine, Fahrgeschwin­ digkeit usw. gehören, deren Signale an den Eingängen 8 anliegen und unter Zuhilfenahme von abgespeicherten Kenngrößen, Kennlinien, Kennfeldern und/oder Fuzzyregeln zu Ausgangs­ signalen verarbeitet werden. Ferner können die Betriebszustände anderer Kühl- und Heizaggre­ gate des Fahrzeugs in der Regelung berücksichtigt werden.

Claims (6)

1. Kühleinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einem Lüfter, dessen Lüfterrad in einer Halterung einer Lüfterzarge gelagert ist und über einen Antriebsstrang mit einer steuerbaren Kupplung mechanisch von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, wobei der Lüfter mit einem Kühler eine Einheit bildet, die räumlich entfernt von der Brennkraftmaschi­ ne angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang eine Gelenkwelle (9) ent­ hält.

2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (6) als Trenn­ kupplung ausgebildet und an der Brennkraftmaschine (4) angeordnet ist sowie von einer elek­ tronischen Steuereinheit (7) in Abhängigkeit kühltechnischer Parameter gesteuert wird.

3. Kühleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (6) eine elek­ trisch oder hydraulisch betätigte Reibflächenkupplung ist.

4. Kühleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (6) eine Hyste­ resekupplung ist.

5. Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkwelle (9) homokinetische Gelenke (10, 11) aufweist.

6. Kühleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk (10) auf der Seite der Brennkraftmaschine (4) ein Schiebegelenk ist.