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Die Erfindung betrifft eine Kühlluftzufuhrvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Kühlluftzufuhrvorrichtungen für Kraftfahrzeuge sind bekannt und sind einem Kühlkreislauf des Kraftfahrzeugs zugeordnet. Kühlluftzufuhrvorrichtungen umfassen zumindest einen Kühler, welcher der Kühlung eines einen Motor des Kraftfahrzeugs und/oder einen Ladeluftkühler einer Aufladeeinrichtung des Motors durchströmenden Kühlmittels dient. Das vom Motor und/oder Ladeluftkühler erwärmte Kühlmittel durchströmt den Kühler und wird dort auf eine bestimmte Kühltemperatur abgekühlt bevor es wieder dem Motor und/oder dem Ladeluftkühler zugeführt wird.
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Aus der Patentschrift
DE 660 109 A geht eine Kühlluftzufuhrvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem in einer Kraftfahrzeugkarosserie des Kraftfahrzeugs angeordneten Motor hervor. Zur differenzierten Kühlung des Motors ist eine Umgehung eines Luftkühlers des Motors vorgesehen. Des Weiteren weist die Kühlluftzufuhrvorrichtung einen ersten Kühler und einen zweiten Kühler auf, wobei der Motor in Längsrichtung der Kraftfahrzeugkarosserie gesehen, zwischen den beiden Kühlern positioniert ist. Es ist ein Strömungskanal der Kühlluftzufuhrvorrichtung ausgebildet, welcher eine Eintrittsöffnung zum Eintritt der Kühlluft in die Kühlluftzufuhrvorrichtung aufweist, wobei sich der Strömungskanal stromab der Eintrittsöffnung in einen ersten Kanalarm und einen zweiten Kanalarm teilt. Der erste Kanalarm ist zur Durchströmung des ersten Kühlers mit diesem durchströmbar verbunden, wobei der zweite Kanalarm stromab der Eintrittsöffnung zur Durchströmung des zweiten Kühlers mit diesem durchströmbar verbunden ist. Eine Umgehung des ersten Kühlers, welcher zur Kühlung einer Ansaugluft des Motors vorgesehen ist, wird mittels einer Umgehungsvorrichtung herbeigeführt. Durch den zweiten Kühler durchgeführte Kühlluft, welcher nicht zur Kühlung der Ansaugluft vorgesehen ist, wird zumindest stromab des zweiten Kühlers teilweise zur Innenraumheizung der Kraftfahrzeugkarosserie genutzt.
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Die Offenlegungsschrift
US 4,653,788 A offenbart eine Kühlluftzufuhrvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Kraftfahrzeugkarosserie und einem Motor, wobei eine Eintrittsöffnung der Kühlluftzufuhrvorrichtung der Kraftfahrzeugkarosserie mittig in einer Stoßstange der Kraftfahrzeugkarosserie ausgebildet ist. Ein die Eintrittsöffnung aufweisender Strömungskanal der Kühlluftzufuhrvorrichtung ist teilweise in der Stoßstange ausgebildet und teilt sich stromab der Eintrittsöffnung ebenfalls in einen ersten Kanalarm und einen zweiten Kanalarm, wobei im ersten Kanalarm ein Kühler des Motors positioniert ist. In diesem Kühler wird die über den ersten Kanalarm strömende Kühlluft zumindest teilweise gekühlt. Ein weiterer Teil der den ersten Kanalarm durchströmenden Kühlluft strömt am Kühler vorbei und wird mittels der Stoßstange auf eine Bremse des Kraftfahrzeugs zur Kühlung der Bremse geführt. Der zweite Kanalarm führt die durch die Eintrittsöffnung über den zweiten Kanalarm strömende Frischluft direkt auf eine weitere Bremse des Kraftfahrzeugs zur Kühlung.
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Auch die Offenlegungsschrift
DE 10 2007 023 232 A1 offenbart eine Kühlluftzufuhrvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche neben einer Kühlung eines Motors des Kraftfahrzeugs einer Kühlung von Fahrzeugrädern dient. Dabei ist mittig in einer Karosseriefront eine zentrale Eintrittsöffnung der Kühlluftzufuhrvorrichtung ausgebildet, über welche Kühlluft einerseits einem für den Motor vorgesehenen Kühler zuführbar ist und andererseits Kühlluft den beidseitig an der Kraftfahrzeugkarosserie aufgenommenen Fahrzeugrädern zugeführt werden kann.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 102 47 704 A1 geht, wie auch aus der
DE 35 30 494 A1 , eine Kühlluftzufuhrvorrichtung für ein Kraftfahrzeug hervor, wobei mittig in einer Karosseriefront eine zentrale Lufteintrittsöffnung ausgebildet ist, über welche Kühlluft jeweils in einem Seitenbereich der Kraftfahrzeugkarosserie angeordneten Kühlern zuführbar ist.
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Die
FR 2 825 326 offenbart eine Kühlluftzufuhrvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei eine zentrale Lufteinlassöffnung der Kühlluftzufuhrvorrichtung mittels eines Aktuators in ihrer effektiven Größe veränderbar ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine verbesserte Kühlluftzufuhrvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kühlluftzufuhrvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen das Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Kühlluftzufuhrvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche zur Kühlung eines Motors des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, ist durchströmbar ausgebildet und weist eine Eintrittsöffnung zum Eintritt von Kühlluft in die Kühlluftzufuhrvorrichtung auf. Die Kühlluftzufuhrvorrichtung umfasst einen ersten Kühler und einen zweiten Kühler, welche von durch die Eintrittsöffnung strömender Kühlluft anströmbar sind, sowie eine Regelvorrichtung zur Regelung der Kühlluftzufuhr zum ersten Kühler und/oder zweiten Kühler.
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Besonders heutige und insbesondere leistungsstarke Motoren weisen hohe Zündtemperaturen auf, die einen Motorblock des Motors sehr stark hinsichtlich seiner Festigkeit beanspruchen. Des Weiteren wird bei einem stark erhitztem Motorblock die angesaugte Verbrennungsluft bereits aufgrund eines Wärmeübergangs vom Motorblock auf die Verbrennungsluft erwärmt, so dass es zu einer Leistungsreduktion und/oder erhöhtem Kraftstoffverbrauch kommen kann. Daher ist es von großem Vorteil, sowohl für die Festigkeit des Motors als auch für seinen Wirkungsgrad, dem Motor und/oder auch einer Ladeluftkühlung einer dem Motor zugeordneten Aufladeeinrichtung ausreichend gekühltes Kühlmittel zur Verfügung zu stellen.
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Nichtsdestotrotz kann es auch zur Erzielung einer effektiven Verbrennung des Motors angebracht sein, den Motor weniger stark zu kühlen, insbesondere um die optimale Arbeitstemperatur auch bei niedriger Außentemperatur rasch erreichen zu können.
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Zur Erhöhung einer hinreichend gekühlten Kühlmittelmasse, welche insbesondere bei mittleren und hohen Lasten des Motors einen effektiven Betrieb des Motors ermöglicht, sind zwei Kühler vorgesehen. Damit auch bei niedrigen Außentemperaturen die optimale Arbeitstemperatur erzielt werden kann, umfasst die Kühlluftzufuhrvorrichtung eine Regelvorrichtung zur Regelung der Kühlluftzufuhr zum ersten Kühler und/oder zweiten Kühler. Somit kann ein von den Kühlern dem Motor zugeführter Kühlmittelmassenstrom den entsprechenden Umgebungs- und Betriebsbedingungen angepasst werden.
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In einer Ausgestaltung regelt die Regelvorrichtung die Kühlluftzufuhr zum ersten Kühler und zum zweiten Kühler simultan, so dass beide Kühler vorteilhafterweise gleichmäßig be- oder entlastet werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist die Kühlluftzufuhrvorrichtung zur Regelung der Kühlluftzufuhr einen Hauptkanal auf, von welchem abzweigend ein erster Nebenkanal und ein zweiter Nebenkanal zur Anströmung des ersten Kühlers bzw. des zweiten Kühler ausgebildet ist, wobei die Eintrittsöffnung dem Hauptkanal zugeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Kühlluftzufuhr zentral regelbar ist. Beispielsweise könnte die Eintrittsöffnung zur Reduzierung oder Erhöhung der Kühlluftzufuhr in ihrer effektiven Strömungsöffnung veränderbar sein.
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Bevorzugt ist die den ersten Nebenkanal und den zweiten Nebenkanal durchströmende Kühlluft stromauf des ersten Kühlers des ersten Nebenkanals und stromauf des zweiten Kühlers des zweiten Nebenkanals mittels Regelelementen der Regelvorrichtung veränderbar, wobei die Regelelemente zumindest an den ihnen zugeordneten Nebenkanälen angrenzbar oder zumindest hineinragbar angeordnet sind. Da die Regelelemente zumindest im Bereich der Nebenkanäle ausgebildet sind, idealerweise direkt an einem ersten Kanalende bzw. einem zweiten Kanalende des Hauptkanals, oder direkt im Nebenkanal, ist es möglich mittels der Regelelemente eine Strömungsrichtung der Kühlluft auf die Kühler einzustellen, so dass eine verbesserte Anströmung der Kühler realisierbar ist. Dies wäre mit einem in der Eintrittsöffnung ausgebildeten Regelelement nur aufwendig herzustellen.
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Insbesondere sind die Regelelemente klappenformartig ausgebildet, so dass die Regelelemente auf einfache Weise eine strömungsleitartige Funktion übernehmen können.
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Zur Realisierung einer einfachen Regelvorrichtung weisen die Regelelemente jeweils eine Drehachse auf, um welche sie rotierbar angeordnet sind.
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Aufgrund von Verbindungselementen, welche eine Verbindung zwischen den Regelelementen und dem Aktuator bereitstellen, ist eine einfache Kinematik zu Bewegungsübertragung von rotatorischen Bewegungen in translatorische Bewegungen und vice versa realisiert. Idealerweise sind die einzelnen Verbindungselemente starr ausgebildet, wobei sie relativ zueinander bewegbar sind.
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Durch ihren Aufbau hat die erfindungsgemäße Kühlluftzufuhrvorrichtung den weiteren Vorteil geringer Herstellungs- und Montagekosten, da nur ein einziger Antrieb in Form des Aktuators benötigt wird.
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Die angegebene Kühlluftzufuhrvorrichtung kann bei allen Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Insbesondere ist sie unabhängig von einer Positionierung des Motors im Front-, Mittel- oder Heckbereich der Kraftfahrzeugkarosserie. Ebenso ist zur Realisierung eines entsprechenden Designs der Kraftfahrzeugkarosserie insbesondere die Regelvorrichtung der Kühlluftzufuhrvorrichtung in einem üblicherweise gegenüber Außen abgedeckten Bereich ausgebildet.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist es möglich, dass die Elemente nicht in allen Figuren mit ihrem Bezugszeichen versehen sind, ohne jedoch ihre Zuordnung zu verlieren. Es zeigen:
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1 in einer schematischen Darstellung einen Schnitt einer erfindungsgemäßen Kühlluftzufuhrvorrichtung für ein Kraftfahrzeug in einem ersten Ausführungsbeispiel, und
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2 in einer perspektivischen Ansicht eine Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Kühlluftzufuhrvorrichtung in einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Kühlluftzufuhrvorrichtung 1 in einer schematischen Darstellung in einem Schnitt entlang einer Karosseriequerachse 2 einer Kraftfahrzeugkarosserie 3 eines Kraftfahrzeugs 4 in einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Kraftfahrzeugkarosserie 3 weist eine Außenkante 5 auf. Ein nicht näher dargestellter Motor des Kraftfahrzeugs 4 ist innerhalb der Kraftfahrzeugkarosserie 3 aufgenommen. Dem Motor sind ein erster Kühler 6 der Kühlluftzufuhrvorrichtung 1 und ein zweiter Kühler 7 der Kühlluftzufuhrvorrichtung 1 zur Bereitstellung eines ausreichend temperierten Kühlmittels zugeordnet, wobei die Kühler 6, 7 nicht zwingend ausschließlich entsprechend temperiertes Kühlmittel für den Motor bereitstellen müssen, sondern es könnte auch hinreichend temperiertes Kühlmittel für einen nicht näher dargestellten Ladeluftkühler einer Aufladevorrichtung des Motors zur Verfügung gestellt werden können.
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Die Kühlluftzufuhrvorrichtung 1 umfasst einen mit Hilfe der Kraftfahrzeugkarosserie 3 ausgebildeten Hauptkanal 8, welcher eine Eintrittsöffnung 9 aufweist. Dem Hauptkanal 8 ist ein erster Nebenkanal 10 und ein zweiter Nebenkanal 11 zugeordnet, wobei der erste Nebenkanal 10 und der zweite Nebenkanal 11 mit dem Hauptkanal 8 durchströmbar verbunden sind. Ausgehend von der zentral im Hauptkanal 8 positionierten Eintrittsöffnung 9 sind somit der erste Nebenkanal 10 und der zweite Nebenkanal 11 durchströmbar.
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Der Hauptkanal 8 ist sich überwiegend entlang der Karosseriequerachse 2 erstreckend ausgebildet und weist in Durchströmrichtung ein erstes Kanalende 12 und ein zweites Kanalende 13 auf. Am ersten Kanalende 12 ist der erste Nebenkanal 10 und am zweiten Kanalende 13 ist der zweite Nebenkanal 11 positioniert. Mit anderen Worten, der erste Nebenkanal 10 und der zweite Nebenkanal 11 sind vom Hauptkanal 8 abzweigend ausgebildet.
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Die Kühlluftzufuhrvorrichtung 1 weist eine Regelvorrichtung 14 zur Regelung der Luftzufuhr zum ersten Kühler 6 und zum zweiten Kühler 7 auf. Das heißt, die Regelvorrichtung 14 ist stromauf der Kühler 6, 7 ausgebildet.
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Die Regelvorrichtung 14 umfasst Regelelemente in Form einer ersten Regelklappe 15 und einer zweiten Regelklappe 16 zur Freigabe oder teilweisen Freigabe oder Sperrung des ersten Nebenkanals 10 bzw. des zweiten Nebenkanals 11, wobei die erste Regelklappe 15 und die zweite Regelklappe 16 das erste Kanalende 12 bzw. das zweite Kanalende 13 verschließbar am Hauptkanal 8 ausgebildet sind. Somit wird ein effektiver Strömungsquerschnitt des ersten Nebenkanals 10 bzw. des zweiten Nebenkanals 11 mittels der Regelklappen 15, 16 je nach Positionierung der Regelklappen 15, 16 verändert.
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Eine Umfangskontur 17 der Regelklappen 15, 16 ist einer Innenkontur 18 des sie aufnehmenden Hauptkanals 8 im Bereich der Kanalenden 12, 13 angepasst ausgebildet. Die Regelklappen 15, 16 sind um jeweils eine Drehachse, eine erste Drehachse 19 bzw. eine zweite Drehachse 20, rotierbar angeordnet. Die Drehachsen 19, 20 sind zu einer Kanalachse 26 des Hauptkanals 8 quer im Sinne von senkrecht positioniert (s. 2), so dass die Regelklappen 15, 16 bei einer Rotation um ihre entsprechende Drehachse 19, 20 eine Freigabe oder eine Schließung des ersten Kanalendes 12 bzw. des zweiten Kanalendes 13 herbeiführen.
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Zur Bewegung der Regelklappen 15, 16 weist die Regelvorrichtung 14 einen Aktuator 21 auf. Der Aktuator 21 ist mit Hilfe eines ersten Verbindungselements 22 mit der ersten Regelklappe 15 und mit Hilfe eines zweiten Verbindungselements 23 mit der zweiten Regelklappe 16 verbunden. Die Verbindungselemente 22, 23 sind in diesem Ausführungsbeispiel stangenformartig sowie steif bzw. unelastisch ausgebildet, sodass eine Bewegung des Aktuators 21 über das entsprechende Verbindungselement 22, 23 eine Bewegung der dem entsprechenden Verbindungselement 22, 23 zugeordneten Regelklappe 15, 16 schnell und verzögerungsarm herbeiführt. Das erste Verbindungselement 22 ist unabhängig von dem zweiten Verbindungselement 23 ausgebildet.
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Eine Verstellung der Regelklappen 15, 16 wird durch Rotation des Aktuators 21 um eine Aktuatorachse 24 herbeigeführt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie in 1 dargestellt, ist die Aktuatorachse 24 parallel zur ersten Drehachse 19 und zur zweiten Drehachse 20 angeordnet. Diese parallele Anordnung ist nicht zwingend erforderlich. Ebenso könnten die Drehachsen 19, 20 auch einen Winkel relativ zur Aktuatorachse 24 aufweisen.
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Eine Rotation des Aktuators 21 um seine Rotationsachse 24 erwirkt eine translatorische Bewegung der Verbindungselemente 22, 23, wodurch eine rotatorische Bewegung der Regelklappen 15, 16 herbeigeführt wird. Die Luftzufuhr zum ersten Kühler 6 und zum zweiten Kühler 7 wird simultan geregelt. Mit anderen Worten heißt dies, dass sobald die erste Regelklappe 15 bewegt wird, gleichzeitig auch die zweite Regelklappe 16 bewegt wird.
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In 1 sind die Regelklappen 15, 16 in einer vollständigen Schließstellung, welche durchgezogen dargestellt ist, und in einer Öffnungsstellung, welche gestrichelt dargestellt ist, gezeigt.
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Im gemäß 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist der Hauptkanal 8 mit Hilfe eines Formteils 25 und eines weiteren Formteils 27 ausgebildet. Das Formteil 25 ist rohrartig gestaltet, wobei die Kanalachse 26 zur Karosseriequerachse 2 leicht gekrümmt ist und somit das Formteil 25 eine leichte Krümmung gegenüber der Karosseriequerachse 2 auf. Diese Krümmung ist formbedingt aufgrund einer strömungstechnisch bevorzugten Gestaltung der Kraftfahrzeugkarosserie 3.
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Dem Formteil 25 ist das weitere Formteil 27 zugeordnet. Das weitere Formteil 27 stellt eine Wandung des Hauptkanals 8 dar, wobei die Eintrittsöffnung 9 in dem weiteren Formteil 27 ausgebildet ist. Dieser zweiteilige Aufbau des Hauptkanals 8 bietet wesentliche Vorteile hinsichtlich der Montage. Insbesondere kann das weitere Formteil 27 beispielsweise schnappverschlussartig mit dem Formteil 25 verbunden werden.
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Des Weiteren zeigt das zweite Ausführungsbeispiel eine Variante der Verstellkinematik. Zwischen den Regelklappen 15, 16 und dem ersten Verbindungselement 22 bzw. dem zweiten Verbindungselement 23 ist zur verbesserten Bewegung der Regelklappen 15, 16 ein drittes Verbindungselement 29 bzw. ein viertes Verbindungselement 30 angeordnet.
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Der Hauptkanal 8 weist an seinen Kanalenden 12, 13 jeweils ein ringformartiges Einsatzelement 28 auf, welches die Innenkontur 18 besitzt und komplementär zur Umfangskontur 17 der Regelklappen 15, 16 gestaltet ist. Aufgrund der komplementären Konturen 17, 18 kann eine wesentlich verbesserte Regelung der Kühlluftzufuhr realisiert werden, da eine gesicherte Abdichtung der Nebenkanäle 10, 11 in der Schließstellung der Regelklappen 15, 16 möglich ist.
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Eine Bewegungsinitiierung des Aktuators 21 kann mechanisch und/oder elektrisch bzw. elektronisch erfolgen, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die Bewegungsinitiierung elektronisch ausgebildet ist. Sofern eine bestimmte Last des Motors erreicht ist, werden die Regelklappen 15, 16 ausgehend von einer Rotationsbewegung des Aktuators 21 über eine Translations- und Rotationsbewegung der Verbindungselemente 22, 23, 29, 30 rotatorisch, der Last, angepasst bewegt.
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Die Regelklappen 15, 16 dienen des Weiteren einer Strömungsausrichtung. Die den ersten Nebenkanal 10 und den zweiten Nebenkanal 11 durchströmende Kühlluft ist mittels der Regelklappen 15, 16 stromauf des ersten Kühlers 6 und stromauf des zweiten Kühlers 7 veränderbar. Dadurch, dass die Regelelemente 15, 16 zumindest an den ihnen zugeordneten Nebenkanälen 10, 11 angrenzend angeordnet sind, ragen sie durch die Rotationsbewegung zumindest teilweise in den entsprechenden Nebenkanal 10, 11 hinein und können der Kühlluft eine Strömungsrichtung vorgeben.
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Das heißt mit anderen Worten, sie haben zusätzlich zu ihrer Öffnungs- und Schließfunktion eine Leitfunktion für die Kühlluft, wodurch die Kühler 6, 7 optimiert angeströmt werden. Ebenso könnten die Regelklappen 15, 16 auch vollständig in den Nebenkanälen 10, 11 aufgenommen sein.
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Zwischen diesen Stellungen sind die Regelklappen 15, 16 in jede weitere beliebige Stellung zu positionieren. Der Vorteil ist, dass die Kühlluftzufuhr einer benötigten Kühlleistung der Kühler 6, 7 anpassbar ist. Das heißt, bei maximaler Öffnungsstellung ist eine maximale Kühlluftzufuhr erreichbar, während sie bei weiteren Positionen der Regelklappen 15, 16 demgegenüber geringer ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 660109 A [0003]
- US 4653788 A [0004]
- DE 102007023232 A1 [0005]
- DE 10247704 A1 [0006]
- DE 3530494 A1 [0006]
- FR 2825326 [0007]
