DE102011105920A1

DE102011105920A1 - Wärmetauscheranordnung für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102011105920A1
Application number: DE201110105920
Authority: DE
Inventors: Patrick Landsbeck; Claus Steller
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2011-06-21
Publication date: 2012-12-27

Abstract

Ein Gegenstand der Anmeldung betrifft eine Wärmetauscheranordnung (1) für ein Kraftfahrzeug (2). Die Wärmetauscheranordnung (1) weist einen ersten Wärmetauscher (3) mit einer ersten, mit einem Kühlmedium beaufschlagbaren Anströmfläche (4) und mit ersten Wärmetauscherrohren (5) auf. Zudem weist die Wärmetauscheranordnung (1) einen zweiten Wärmetauscher (6) mit einer zweiten, mit dem Kühlmedium beaufschlagbaren Anströmfläche (7) und mit zweiten Wärmetauscherrohren (8) auf. Die ersten Wärmetauscherrohre (5) und die zweiten Wärmetauscherrohre (8) sind in Strömungsrichtung des Kühlmediums zumindest teilweise fluchtend hintereinander angeordnet.

Description

Die Anmeldung betrifft eine Wärmetauscheranordnung für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug mit einer Wärmetauscheranordnung.
Aus der DE 36 43 050 A1 ist eine Kühleranordnung bei einem Kraftfahrzeug mit einer wassergekühlten aufgeladenen Brennkraftmaschine mit einem luftdurchströmten Kühlwasserkühler und einem luftdurchströmten Rückkühler für einen flüssigkeitsdurchströmten Ladeluftkühler und mit einer Klimaanlage, die einen luftdurchströmten Kondensator enthält, bekannt. Der Rückkühler, der Kondensator und der Motorwasserkühler sind in dieser Reihenfolge unmittelbar hintereinander liegend hinter einer Lufteintrittsöffnung in der Frontpartie des Kraftfahrzeugs angeordnet.
Aufgabe der Anmeldung ist es, eine Wärmetauscheranordnung für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug mit einer Wärmetauscheranordnung anzugeben, welche einen weiter verbesserten Wärmeaustausch ermöglichen.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Eine Wärmetauscheranordnung für ein Kraftfahrzeug weist gemäß einem Aspekt der Anmeldung einen ersten Wärmetauscher mit einer ersten, mit einem Kühlmedium beaufschlagbaren Anströmfläche und mit ersten Wärmetauscherrohren auf. Zudem weist die Wärmetauscheranordnung einen zweiten Wärmetauscher mit einer zweiten, mit dem Kühlmedium beaufschlagbaren Anströmfläche und mit zweiten Wärmetauscherrohren auf. Die ersten Wärmetauscherrohre und die zweiten Wärmetauscherrohre sind in Strömungsrichtung des Kühlmediums zumindest teilweise fluchtend hintereinander angeordnet. Dabei wird hier und im Folgenden unter „zumindest teilweise fluchtend hintereinander angeordnet” verstanden, dass die ersten Wärmetauscherrohre und die zweiten Wärmetauscherrohre in Strömungsrichtung des Kühlmediums zumindest teilweise geradlinig bzw. in einer Linie hintereinander angeordnet sind.
Die Wärmetauscheranordnung gemäß der Anmeldung ermöglicht einen weiter verbesserten Wärmeaustausch dadurch, dass die ersten Wärmetauscherrohre und die zweiten Wärmetauscherrohre in Strömungsrichtung des Kühlmediums zumindest teilweise fluchtend hintereinander angeordnet sind. Durch die fluchtende Anordnung sind die ersten Wärmetauscherrohre und die zweiten Wärmetauscherrohre derart positioniert, dass diese einen möglicht geringen Strömungswiderstand für das Kühlmedium darstellen. Die Strömung des Kühlmediums wird somit in möglichst geringer Weise durch die Wärmetauscherrohre behindert und das Strömungsprofil turbulentfreier, womit ein besserer Wärmeaustausch ermöglicht werden kann.
Dadurch kann bei gleicher Anströmfläche bzw. Baugröße der Wärmetauscher eine höhere Kühlleistung ermöglicht werden, bzw. können die Wärmetauscher bei gleich bleibender Kühlleistung in ihren Abmessungen verringert werden. Durch eine Verkleinerung der Wärmetauscher ergibt sich eine Platzersparnis und der frei gewordene Bauraum lässt sich für andere Komponenten nutzen. Zudem kann dadurch eine Verbesserung einer Einstufung des Kraftfahrzeugs für eine Kfz-Versicherungspolice aufgrund gewonnener so genannter AZT-Crashlänge, die insbesondere für den AZT-Reparaturcrashtest-Front von Bedeutung ist, erreicht werden. Dieser Test spiegelt den Kostenaufwand für den bei einem unter speziellen Bedingungen durchgeführten Frontalzusammenstoß entstandenen Schaden wieder. Zudem ermöglicht eine Verkleinerung der Wärmetauscher eine Materialeinsparung und führt zu einer Gewichtsreduktion der Wärmetauscher. Dies führt in vorteilhafter Weise zu geringeren Verbrauchswerten des Kraftfahrzeugs und damit gegebenenfalls einem geringeren Ausstoß an Abgasen, insbesondere zu einem geringeren CO₂-Ausstoß. Weiterhin können durch eine Verkleinerung der Wärmetauscher ein Eintrag von durch die Wärmetauscher verursachten Schwingungen in den Fahrgastbereich des Kraftfahrzeugs und damit eine Geräuschbelastung für Insassen des Kraftfahrzeugs verringert werden.
In einer Ausführungsform der Wärmetauscheranordnung weisen die ersten Wärmetauscherrohre eine erste Höhe h₁ auf. Weiterhin weisen die zweiten Wärmetauscherrohre eine zweite Höhe h₂ auf. Dabei gilt in dieser Ausführungsform h₁ = h₂. Das Vorsehen der gleichen Bauhöhe für die ersten und zweiten Wärmetauscherrohre ermöglicht in einfacher Weise eine fluchtende Anordnung der Wärmetauscherrohre.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Wärmetauscheranordnung weiterhin eine erste Kühllamellen-Anordnung zwischen benachbart angeordneten ersten Wärmetauscherrohren und eine zweite Kühllamellen-Anordnung zwischen benachbart angeordneten zweiten Wärmetauscherrohren auf. Dadurch wird eine vergrößerte Fläche für eine Abfuhr der Wärme an das Kühlmedium bereitgestellt.
Die erste Kühllamellen-Anordnung und die zweite Kühllamellen-Anordnung sind in einer Ausgestaltung in Strömungsrichtung des Kühlmediums zumindest teilweise fluchtend hintereinander angeordnet. In dieser Ausgestaltung sind die entsprechenden Kühllamellen somit derart positioniert, dass diese einen möglichst geringen zusätzlichen Strömungswiderstand für das Kühlmedium darstellen. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise einen weiter verbesserten Wärmeaustausch.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die erste Kühllamellen-Anordnung eine höhere Lamellendichte als die zweite Kühllamellen-Anordnung auf. Dabei wird hier und im Folgenden unter Lamellendichte die Zahl der Lamellen pro Längeneinheit in Längsrichtung der Wärmetauscherrohre verstanden. Durch eine entsprechende Ausgestaltung der Lamellendichte kann der Strömungswiderstand in unterschiedlichen Bereichen der Wärmetauscheranordnung in weiter verbessertem Maße an die baulichen Gegebenheiten der entsprechenden Anordnung angepasst werden.
Der erste Wärmetauscher und der zweite Wärmetauscher sind in Fahrzeuglängsrichtung bevorzugt zumindest teilweise hintereinander angeordnet. Dadurch kann der für die Anordnung der Wärmetauscher benötigte Bauraum in vorteilhafter Weise gering gehalten werden.
In einer Ausführungsform bildet der erste Wärmetauscher einen Klimakondensator des Kraftfahrzeugs und der zweite Wärmetauscher bildet einen Motorkühler des Kraftfahrzeugs. Für die genannten Wärmetauscher-Typen ist die oben beschriebene fluchtende Anordnung der Wärmetauscherrohre in besonderem Maße für eine Verbesserung der Strömungsverhältnisse geeignet.
Der erste Wärmetauscher und/oder der zweite Wärmetauscher weist bevorzugt eine Metall-Legierung, insbesondere eine Aluminiumlegierung, eine Kupferlegierung und/oder eine Eisenlegierung, und/oder einen Kunststoff und/oder ein Keramikmaterial auf. Die genannten Metall-Legierungen besitzen dabei eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit, Kunststoffe bzw. Keramikmaterialien zeigen eine besonders hohe chemische Beständigkeit.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Wärmetauscheranordnung weiterhin einen dritten Wärmetauscher mit einer dritten, mit dem Kühlmedium beaufschlagbaren Anströmfläche und mit dritten Wärmetauscherrohren auf. Die dritten Wärmetauscherrohre sind in Strömungsrichtung des Kühlmediums zumindest teilweise fluchtend vor oder hinter den ersten Wärmetauscherrohren und den zweiten Wärmetauscherrohren angeordnet. Der dritte Wärmetauscher bildet dabei bevorzugt einen Ladeluftkühler des Kraftfahrzeugs. Durch die zumindest teilweise fluchtende Anordnung der dritten Wärmetauscherrohre vor oder hinter den ersten und zweiten Wärmetauscherrohren wird wiederum eine Verringerung des Strömungswiderstandes für das Kühlmedium und damit ein weiter verbesserter Wärmeaustausch ermöglicht.
Die Wärmetauscheranordnung kann weiterhin zumindest ein Luftleitelement zur Einstellung einer Richtung eines Kühlluftstroms aufweisen. Dadurch können ausgewählte Bereiche der entsprechenden Anströmflächen der Wärmetauscher in erhöhtem Maße mit dem Kühlmedium beaufschlagt werden. Dies ermöglicht eine verbesserte Anpassung an die baulichen Gegebenheiten der Wärmetauscher. Zudem kann eine Steuerung des Kühlluftstroms mittels zumindest eines Steuerelementes, beispielsweise mittels Klappen oder Jalousien, erfolgen. Dadurch kann die momentane Kühlleistung in verbessertem Maße an den jeweiligen Betriebspunkt des Kraftfahrzeugs angepasst werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Wärmetauscheranordnung weiterhin einen Lüfter zur Erzeugung eines Kühlluftstroms, insbesondere bei stehendem Fahrzeug bzw. bei niedrigen Fahrtgeschwindigkeiten, auf. Dadurch kann in den genannten Situationen eine ausreichende Kühlleistung zuverlässig bereitgestellt werden. Dabei kann der Lüfter aufgrund des durch die oben beschriebene fluchtende Anordnung der Wärmetauscherrohre verbesserten Wärmeaustausches ebenfalls in seinen Abmessungen verkleinert werden. Die Verkleinerung des Lüfters führt dabei wiederum zu einer Verringerung an Gewicht und zu einem geringeren Materialverbrauch. Dies führt in vorteilhafter Weise zu verringerten Verbrauchswerten des Kraftfahrzeugs und damit gegebenenfalls einem geringeren Ausstoß an Abgasen sowie zudem zu einer Kostenreduktion.
In einer Ausführungsform sind die ersten Wärmetauscherrohre und die zweiten Wärmetauscherrohre in Fahrzeugquerrichtung angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform sind die ersten Wärmetauscherrohre und die zweiten Wärmetauscherrohre in Fahrzeughochrichtung angeordnet.
Die Wärmetauscheranordnung ist bevorzugt Bestandteil eines Kühlmoduls des Kraftfahrzeugs. Dabei wird hier und im Folgenden unter einem Kühlmodul eine Anordnung von zumindest zwei Wärmetauschern verstanden.
Bevorzugt weist das Kühlmodul einen Einbaurahmen zur Befestigung der Wärmetauscher, d. h. zumindest des ersten Wärmetauschers und des zweiten Wärmetauschers, an dem Kraftfahrzeug auf. Dies ermöglicht einen einfachen und Platz sparenden Einbau der Wärmetauscher des Kühlmoduls.
Die Anmeldung betrifft zudem ein Kraftfahrzeug, das eine Wärmetauscheranordnung gemäß einer der vorgenannten Ausführungsformen aufweist. Das Kraftfahrzeug ist dabei bevorzugt ein Personenkraftwagen.
Das Kraftfahrzeug gemäß der Anmeldung weist die bereits im Zusammenhang mit der Wärmetauscheranordnung gemäß der Anmeldung genannten Vorteile auf, welche an dieser Stelle zur Vermeidung von Wiederholungen nicht nochmals aufgeführt werden.
Ausführungsformen der Anmeldung werden nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung;
2A und 2B zeigen eine Wärmetauscheranordnung für das in 1 gezeigte Kraftfahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der Anmeldung;
3A zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Teilbereichs der in den 2A und 2B gezeigten Wärmetauscheranordnung gemäß einer Ausführungsform;
3B zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Teilbereichs der in den 2A und 2B gezeigten Wärmetauscheranordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform;
4A und 4B zeigen eine Wärmetauscheranordnung für das in 1 gezeigte Kraftfahrzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform der Anmeldung;
5 zeigt ein Kühlmodul mit einer Wärmetauscheranordnung gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung.
1 zeigt ein Kraftfahrzeug 2 gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung. Das Kraftfahrzeug 2 ist in der gezeigten Ausführungsform ein Personenkraftwagen. Eine Fahrzeugslängsrichtung ist in den Figuren dabei schematisch mittels eines Pfeils x, eine Fahrzeugquerrichtung mittels eines Pfeils y und eine Fahrzeughochrichtung mittels eines Pfeils z dargestellt.
Das Kraftfahrzeug 2 weist in einem vorderen Bereich eine in 1 nicht näher dargestellte Wärmetauscheranordnung auf. Weitere Einzelheiten der Wärmetauscheranordnung werden dabei im Zusammenhang mit den folgenden Figuren näher erläutert.
Dazu zeigen 2A und 2B eine Wärmetauscheranordnung 1 des in 1 gezeigten Kraftfahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der Anmeldung. 2B zeigt dabei eine vergrößerte Darstellung eines in 2A gezeigten Bereiches B.
Die Wärmetauscheranordnung 1 weist einen ersten Wärmetauscher 3, der auch als Wärmeaustauscher bzw. Wärmeübertrager bezeichnet wird, mit einer ersten, mit einem Kühlmedium beaufschlagbaren Anströmfläche 4 und mit ersten Wärmetauscherrohren 5 auf. Zudem weist die Wärmetauscheranordnung 1 einen zweiten Wärmetauscher 6 mit einer zweiten, mit dem Kühlmedium beaufschlagbaren Anströmfläche 7 und mit zweiten Wärmetauscherrohren 8 auf. Darüber hinaus weist die Wärmetauscheranordnung 1 einen dritten Wärmetauscher 11 mit einer dritten, mit dem Kühlmedium beaufschlagbaren Anströmfläche 12 und mit nicht näher dargestellten dritten Wärmetauscherrohren auf. Die Wärmetauscherrohre werden dabei auch als Wärmeübertragungsrohre bezeichnet. Eine Strömungsrichtung des Kühlmediums ist schematisch mittels eines Pfeils A dargestellt. Die Strömungsrichtung, das heißt die Richtung des Kühlluftstroms, kann dabei in einer Ausgestaltung mittels eines nicht näher dargestellten Luftleitelements eingestellt werden.
In der gezeigten ersten Ausführungsform sind die ersten Wärmetauscherrohre 5 und die zweiten Wärmetauscherrohre 8 in Strömungsrichtung des Kühlmediums fluchtend hintereinander angeordnet. Die Strömungsrichtung des Kühlmediums ist in der gezeigten Ausführungsform parallel zu der Fahrzeuglängsrichtung des Kraftfahrzeugs. Damit sind die ersten Wärmetauscherrohre 5 und die zweiten Wärmetauscherrohre 8 in der gezeigten Ausführungsform in Fahrzeuglängsrichtung in einer Flucht hintereinander angeordnet. Die ersten Wärmetauscherrohre 5 weisen dabei eine erste Höhe h₁ auf. Weiterhin weisen die zweiten Wärmetauscherrohre 8 eine zweite Höhe h₂ auf. Dabei gilt in der gezeigten Ausführungsform h₁ = h₂.
Die Wärmetauscherrohre 5 und 8 sind damit derart positioniert, dass diese keinen zusätzlichen bzw. einen möglichst geringen Strömungswiderstand für das Kühlmedium, das heißt in der gezeigten Ausführungsform für die Kühlluft, darstellen und die Strömung dadurch in möglichst geringem Maße behindern. 2B zeigt dazu schematisch Strömungsfäden 20 des Kühlmediums. Wie in 2B dargestellt ist, verlaufen die Strömungsfäden 20 im Wesentlichen parallel zueinander und parallel zur Fahrzeuglängsrichtung. Das Strömungsprofil ist damit turbulentfreier beziehungsweise im Wesentlichen laminar, wodurch ein besserer Wärmeaustausch ermöglicht wird. Zudem können so genannte Totwassergebiete zwischen den einzelnen Wärmetauschern, das heißt in der gezeigten Ausführungsform zwischen dem ersten Wärmetauscher 3 und dem zweiten Wärmetauscher 6, vermieden werden. Für eine möglichst weitgehende Vermeidung einer Wirbelbildung innerhalb des Strömungsprofils ist es dabei vorteilhaft, den Abstand zwischen dem ersten Wärmetauscher 3 und dem zweiten Wärmetauscher 6 gering zu halten, wobei bauartbedingt typischerweise ein gewisser Mindestabstand zwischen dem ersten Wärmetauscher 3 und dem zweiten Wärmetauscher 6 verbleibt.
In weiteren Ausführungsformen sind die ersten Wärmetauscherrohre 5 und die zweiten Wärmetauscherrohre 8 in Strömungsrichtung des Kühlmediums teilweise fluchtend hintereinander angeordnet. Dabei bedeutet teilweise fluchtend, dass beispielsweise jedes zweite der ersten Wärmetauscherrohre 5 fluchtend zu einem der zweiten Wärmetauscherrohre 8 angeordnet ist. Dies ist insbesondere bei Ausgestaltungen möglich, bei denen der erste Wärmetauscher 3 und der zweite Wärmetauscher 6 unterschiedliche Anzahlen an Wärmetauscherrohren 5 bzw. 8 aufweisen.
In der gezeigten Ausführungsform sind der erste Wärmetauscher 3 und der zweite Wärmetauscher 6 in Fahrzeuglängsrichtung hintereinander angeordnet. Der erste Wärmetauscher 3 bildet dabei einen Klimakondensator des Kraftfahrzeugs und der zweite Wärmetauscher 6 einen Motorkühler eines nicht näher dargestellten Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs. Der dritte Wärmetauscher 11 bildet in der gezeigten Ausführungsform einen Ladeluftkühler des Kraftfahrzeugs.
3A zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Teilbereichs der in den 2A und 2B gezeigten Wärmetauscheranordnung 1 gemäß einer Ausführungsform. Komponenten mit den gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und im Folgenden nicht nochmals erläutert.
Wie in 3A dargestellt ist, weist der erste Wärmetauscher 3 eine erste Kühllamellen-Anordnung 9 zwischen benachbart angeordneten ersten Wärmetauscherrohren 5 auf. Zudem weist der zweite Wärmetauscher 6 eine zweite Kühllamellen-Anordnung 10 zwischen benachbart angeordneten zweiten Wärmetauscherrohren 8 auf. In der in 3A gezeigten Ausführungsform sind die erste Kühllamellen-Anordnung 9 und die zweite Kühllamellen-Anordnung 10 in Strömungsrichtung des Kühlmediums fluchten hintereinander angeordnet. Dazu weisen die erste Kühllamellen-Anordnung 9 und die zweite Kühllamellen-Anordnung 10 die gleiche Lamellendichte, das heißt die gleiche Zahl an Lamellen pro Längeneinheit in Längsrichtung der Wärmetauscherrohre 5 und 8 auf. Dies ermöglicht wiederum einen weiter verbesserten Wärmeaustausch.
Die genannten Komponenten der Wärmetauscher 3 und 6, das heißt die Wärmetauscherrohre 5 bzw. 8 sowie die Kühllamellen, bestehen bevorzugt aus einer Metall-Legierung, beispielsweise einer Aluminiumlegierung, einer Kupferlegierung und/oder einer Eisenlegierung, und/oder einem Kunststoff und/oder einem Keramikmaterial.
In der gezeigten Ausführungsform sind die Wärmetauscherrohre 5 und 8 jeweils in Fahrzeugquerrichtung angeordnet, das heißt die jeweiligen Längsachsen der Wärmetauscherrohre 5 und 8 sind parallel zur Fahrzeugquerrichtung. Die Wärmetauscherrohre 5 bzw. 8 verlaufen somit in der gezeigten Ausführungsform in horizontaler Richtung.
In einer nicht näher dargestellten Ausgestaltung sind die Wärmetauscherrohre 5 und 8 jeweils in Fahrzeughochrichtung angeordnet. Dies entspricht einer Drehung der in 3A gezeigten Anordnung um 90°. Die Wärmetauscherrohre 5 bzw. 8 sind somit in dieser Ausgestaltung in vertikaler Richtung angeordnet.
3B zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Teilbereichs der in den 2A und 2B gezeigten Wärmetauscheranordnung 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Komponenten mit den gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und im Folgenden nicht nochmals erläutert.
Die in 3B gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in 3A gezeigten Ausführungsform dadurch, dass eine erste Kühllamellen-Anordnung 9 zwischen benachbart angeordneten ersten Wärmetauscherrohren 5 eine höhere Lamellendichte als eine zweite Kühllamellen-Anordnung 10' zwischen benachbart angeordneten zweiten Wärmetauscherrohren 8 aufweist. Durch eine entsprechende Ausgestaltung der Lamellendichte kann der Strömungswiderstand in unterschiedlichen Bereichen der Wärmetauscheranordnung 1 in weiter verbessertem Maße an die baulichen Gegebenheiten der jeweiligen Anordnung angepasst werden.
In der in 3B gezeigten Ausführungsform sind die Wärmetauscherrohre 5 und 8 wiederum in Fahrzeugquerrichtung angeordnet. In einer nicht näher dargestellten Ausgestaltung sind die Wärmetauscherrohre 5 und 8 in Fahrzeughochrichtung angeordnet.
4A und 4B zeigen eine Wärmetauscheranordnung 1 des in 1 gezeigten Kraftfahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform der Anmeldung. Dabei zeigt 4B eine vergrößerte Darstellung eines in 4A gezeigten Bereiches B. Komponenten mit den gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und im Folgenden nicht nochmals erläutert.
Die Wärmetauscheranordnung 1 weist wiederum einen ersten Wärmetauscher 3 mit einer ersten, mit einem Kühlmedium beaufschlagbaren Anströmfläche 4 und mit ersten Wärmetauscherrohren 5 auf. Zudem weist die Wärmetauscheranordnung 1 einen zweiten Wärmetauscher 6 mit einer zweiten, mit dem Kühlmedium beaufschlagbaren Anströmfläche 7 und mit zweiten Wärmetauscherrohren 8 auf. Weiterhin weist die Wärmetauscheranordnung 1 einen dritten Wärmetauscher 11 mit einer dritten, mit dem Kühlmedium beaufschlagbaren Anströmfläche 12 und mit dritten Wärmetauscherrohren 13 auf. Eine Strömungsrichtung des Kühlmediums ist dabei schematisch mittels eines Pfeils A dargestellt. Die erste Anströmfläche 4, die zweite Anströmfläche 7 und die dritte Anströmfläche 12 sind dabei parallel zueinander angeordnet.
In der gezeigten Ausführungsform sind die dritten Wärmetauscherrohre 13, die ersten Wärmetauscherrohre 5 und die zweiten Wärmetauscherrohre 8 in Strömungsrichtung des Kühlmediums fluchtend hintereinander angeordnet. Dabei sind die dritten Wärmetauscherrohre 13 in Strömungsrichtung des Kühlmediums fluchtend vor den ersten Wärmetauscherrohren 5 und diese wiederum fluchtend vor den zweiten Wärmetauscherrohren 8 angeordnet. Dazu weisen die ersten Wärmetauscherrohre 5 eine erste Höhe h₁, die zweiten Wärmetauscherrohre 8 eine zweite Höhe h₂ und die dritten Wärmetauscherrohre 13 eine dritte Höhe h₃ auf, wobei h₁ = h₂ = h₃.
Der dritte Wärmetauscher 11, der erste Wärmetauscher 3 und der zweite Wärmetauscher 6 sind in der gezeigten Ausführungsform in Fahrzeugslängsrichtung hintereinander angeordnet. Der erste Wärmetauscher 3 bildet dabei einen Klimakondensator des Kraftfahrzeugs, der zweite Wärmetauscher 6 einen Motorkühler eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs und der dritte Wärmetauscher 11 einen Ladeluftkühler des Kraftfahrzeugs.
Die genannte Reihenfolge der Wärmetauscher 11, 3 und 6 berücksichtigt dabei, dass die einzelnen Wärmetauscher bei unterschiedlichen Betriebszuständen des Kraftfahrzeugs ihren jeweiligen maximalen Bedarf an Kühlleistung und die zu kühlenden Betriebsmittel jeweils unterschiedliche Betriebstemperaturen aufweisen.
Die gezeigten Ausführungsformen ermöglichen einen verbesserten Wärmetausch aufgrund der genannten Anordnung der Wärmetauscherrohre bzw. der Kühllamellen zueinander. Die Lamellen und die Wärmetauscherrohre werden derart positioniert, dass diese keinen zusätzlichen bzw. einen möglichst geringen Strömungswiderstand für das Kühlmedium darstellen und die Strömung in möglichst geringem Maße behindern. Diese Anordnung ermöglicht, dass durch den verbesserten Wärmeaustausch die jeweiligen Kühler bzw. Wärmetauscher kleiner gebaut werden können. Dabei werden zudem die Abstände zwischen den einzelnen Kühlern bzw. Wärmetauschern minimiert, wodurch wiederum ein besseres Strömungsprofil erzielt werden kann. Das Zusammenrücken der Kühlkörper ermöglicht, dass das Strömungsprofil turbulentfreier ist. Somit kann wiederum ein besserer Wärmeaustausch erzielt werden.
Durch eine schmalere Bauweise der Kühler bzw. Wärmetauscher ergibt sich eine Platzersparnis, wobei sich dieser frei gewordene Bauraum für andere Teile nutzen lässt bzw. die so genannte Fahrzeug-TIC-Einstufung durch gewonnene AZT-Crashlänge verbessert wird. Im Weiteren ergibt die Materialeinsparung auch eine Gewichtsreduzierung und dadurch eine verbesserte Fahrzeughandhabung, einen reduzierten Kraftstoffverbrauch, beispielsweise einen reduzierten Benzinverbrauch, und einen geringeren Ausstoß an Abgasen, beispielsweise einen geringeren CO₂-Ausstoß.
5 zeigt ein Kühlmodul 15 mit einer Wärmetauscheranordnung 1 gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung. Komponenten mit den gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und im Folgenden nicht nochmals erläutert.
Das Kühlmodul 15 weist in der gezeigten Ausführungsform einen ersten Wärmetauscher 3 und einen zweiten Wärmetauscher 6 auf, die in Fahrzeuglängsrichtung bzw. in Strömungsrichtung des Kühlmediums hintereinander angeordnet sind. Der erste Wärmetauscher 3 ist beispielsweise ein Klimakondensator und der zweite Wärmetauscher 6 ein Motorkühler eines Verbrennungsmotors des nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs. Die Wärmetauscher 3 und 6 weisen eine Anordnung der Wärmetauscherrohre auf, wie sie in den 2A und 2B dargestellt ist. Weiterhin weisen die Wärmetauscher 3 und 6 erste und zweite Kühllamellen-Anordnungen entsprechend einer der in den 3A und 3B gezeigten Ausführungsformen auf.
Das Kühlmodul 15 weist zudem ein Gebläse bzw. einen Lüfter 14 zur Erzeugung eines zusätzlichen Kühlluftstromes, insbesondere bei stehendem Fahrzeug bzw. bei niedrigen Fahrtgeschwindigkeiten, auf. Der Lüfter 14 ist in der gezeigten Ausführungsform in Fahrzeuglängsrichtung hinter den Wärmetauschern 3 und 6 angeordnet.
Darüber hinaus weist das Kühlmodul 15 einen Einbaurahmen 16 zur Befestigung des ersten Wärmetauschers 3, des zweiten Wärmetauschers 6 und des Lüfters 14 an dem Kraftfahrzeug auf. Der erste Wärmetauscher 3 wird dazu in eine erste Führungsschiene 17 des Einbaurahmens 16 eingebracht. Entsprechend wird der zweite Wärmetauscher 6 in eine zweite Führungsschiene 18 und der Lüfter 14 in eine dritte Führungsschiene 19 des Einbaurahmens 16 eingebracht. Der erste Wärmetauscher 3, der zweite Wärmetauscher 6 und der Lüfter 14 sind dadurch lösbar an dem Einbaurahmen 16 befestigt. Der Einbaurahmen 16 wird mittels nicht näher dargestellten Befestigungselementen an dem Kraftfahrzeug befestigt.
Das Kühlmodul 15 wird auch als condenser, radiator and fan modul (CRFM, Kondensator-, Kühler- und Gebläsemodul) bezeichnet.
Obwohl zumindest eine beispielhafte Ausführungsform in der vorhergehenden Beschreibung gezeigt wurde, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Die genannten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Beschreibung dem Fachmann einen Plan zur Umsetzung zumindest einer beispielhaften Ausführungsform zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion und der Anordnung von in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elementen gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Wärmetauscheranordnung
2: Kraftfahrzeug
3: Wärmetauscher
4: Anströmfläche
5: Wärmetauscherrohr
6: Wärmetauscher
7: Anströmfläche
8: Wärmetauscherrohr
9: Kühllamellen-Anordnung
10: Kühllamellen-Anordnung
10': Kühllamellen-Anordnung
11: Wärmetauscher
12: Anströmfläche
13: Wärmetauscherrohr
14: Lüfter
15: Kühlmodul
16: Einbaurahmen
17: Führungsschiene
18: Führungsschiene
19: Führungsschiene
20: Strömungsfaden
h₁: Höhe
h₂: Höhe
h₃: Höhe
x: Pfeil
y: Pfeil
z: Pfeil
A: Pfeil
B: Bereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3643050 A1 [0002]

Claims

Wärmetauscheranordnung für ein Kraftfahrzeug (2) aufweisend – einen ersten Wärmetauscher (3) mit einer ersten, mit einem Kühlmedium beaufschlagbaren Anströmfläche (4) und mit ersten Wärmetauscherrohren (5), – einen zweiten Wärmetauscher (6) mit einer zweiten, mit dem Kühlmedium beaufschlagbaren Anströmfläche (7) und mit zweiten Wärmetauscherrohren (8), wobei die ersten Wärmetauscherrohre (5) und die zweiten Wärmetauscherrohre (8) in Strömungsrichtung des Kühlmediums zumindest teilweise fluchtend hintereinander angeordnet sind.
Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 1, wobei die ersten Wärmetauscherrohre (5) eine erste Höhe h₁ aufweisen und wobei die zweiten Wärmetauscherrohre (8) eine zweite Höhe h₂ aufweisen, wobei h₁ = h₂.
Wärmetauscheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend eine erste Kühllamellen-Anordnung (9) zwischen benachbart angeordneten ersten Wärmetauscherrohren (5) und eine zweite Kühllamellen-Anordnung (10, 10') zwischen benachbart angeordneten zweiten Wärmetauscherrohren (8).
Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 3, wobei die erste Kühllamellen-Anordnung (9) und die zweite Kühllamellen-Anordnung (10) in Strömungsrichtung des Kühlmediums zumindest teilweise fluchtend hintereinander angeordnet sind.
Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 3, wobei die erste Kühllamellen-Anordnung (9) eine höhere Lamellendichte als die zweite Kühllamellen-Anordnung (10') aufweist.
Wärmetauscheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Wärmetauscher (3) und der zweite Wärmetauscher (6) in Fahrzeuglängsrichtung zumindest teilweise hintereinander angeordnet sind.
Wärmetauscheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Wärmetauscher (3) einen Klimakondensator des Kraftfahrzeugs (2) bildet und wobei der zweite Wärmetauscher (6) einen Motorkühler des Kraftfahrzeugs (2) bildet.
Wärmetauscheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Wärmetauscher (3) und/oder der zweite Wärmetauscher (6) eine Metall-Legierung und/oder einen Kunststoff und/oder ein Keramikmaterial aufweist.
Wärmetauscheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend einen dritten Wärmetauscher (11) mit einer dritten, mit dem Kühlmedium beaufschlagbaren Anströmfläche (12) und mit dritten Wärmetauscherrohren (13), wobei die dritten Wärmetauscherrohre (13) in Strömungsrichtung des Kühlmediums zumindest teilweise fluchtend vor oder hinter den ersten Wärmetauscherrohren (5) und den zweiten Wärmetauscherrohren (8) angeordnet sind.
Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 9, wobei der dritte Wärmetauscher (11) einen Ladeluftkühler des Kraftfahrzeugs (2) bildet.
Wärmetauscheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend zumindest ein Luftleitelement zur Einstellung einer Richtung eines Kühlluftstroms.
Wärmetauscheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend einen Lüfter (14) zur Erzeugung eines Kühlluftstroms.
Wärmetauscheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wärmetauscheranordnung (1) Bestandteil eines Kühlmoduls (15) ist.
Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 13, wobei das Kühlmodul (15) einen Einbaurahmen (16) zur Befestigung an dem Kraftfahrzeug aufweist.
Kraftfahrzeug aufweisend eine Wärmetauscheranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.