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Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für ein Aggregat eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eine Scheibenbremse, mit einer Luftleiteinrichtung zur Kühlluftführung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Es ist bereits bekannt, bei Fahrzeugen mit Scheibenbremsen, deren Bremsscheiben mit Luft zur Kühlung zu beaufschlagen. Um hohe Bremsscheibentemperaturen zu vermeiden sind die Bremsscheiben auch innengekühlt, das heißt, Kühlluft wird durch im Wesentlichen radial gerichtete Hohlräume in der Bremsscheibe geleitet. Dabei ist auch darauf zu achten, dass genügend Luft zur Bremsscheibe geleitet wird, denn der größte Teil der beim Bremsen umgesetzten Energie wird über Konvektion in der Bremsscheibe abgeführt. Dieser Problematik folgend umfasst der Stand der Technik eine Vielzahl an verbessernden Maßnahmen im Bereich der Bremsscheibenkühlung. So ist es ebenfalls bekannt, Bremsscheiben ganzheitlich mit Löchern und Nuten zu durchsetzen, dass der Fahrtwind eine größere Oberfläche überstreichen kann.
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Allerdings ist es trotz aller Maßnahmen an der Bremsscheibe bei Fahrtwindkühlung noch denkbar, dass zum Beispiel bei langsamer gebremster Gefällefahrt eine zu geringe Luftanströmung stattfindet und so die Betriebsbremse unerwünschte Betriebstemperaturen erreichen kann. Deshalb sind zur Beaufschlagung der Bremsscheiben mit Kühlluft auch Luftleiteinrichtungen bekannt geworden, bei denen ein an einem Einströmquerschnitt eines Leitkanals eingetretener Zuluftstrom einem zwangsbelüftbaren Wärmetauscher und danach ein Teilluftstrom einer zugeordneten Bremseinrichtung und zuführbar ist. Die der Bremseinrichtung zugeführte Kühlluft wird vom Abluftstrom des Wärmetauschers abgezweigt. Eine solche Luftführungseinrichtung zur Radbremsenkühlung für ein Kraftfahrzeug beschreibt die
DE 10 2008 039 728 A1 .
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Kühleinrichtung für ein Aggregat eines Kraftfahrzeugs, insbesondere für eine Scheibenbremse, bereitzustellen, bei der die Luftkühlung für bestimmte Betriebszustände noch verbessert wird.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung beschreiben die abhängigen Ansprüche.
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Nach der Erfindung ist eine Kühleinrichtung für ein Aggregat eines Kraftfahrzeugs mit einer Luftleiteinrichtung, die Luft so zu dem Aggregat hin führt, dass dieses durch die Luftströmung eine Kühlwirkung erfährt, wobei wenigstens zeitweise eine Teilmenge der Luft mittels eines Gebläses durch die Luftleiteinrichtung gefördert wird und die Luftleiteinrichtung mit wenigstens einer Lufteintrittsöffnung und einer Luftaustrittsöffnung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine weitere Lufteintrittsöffnung vorgesehen und die Luftleiteinrichtung so gestaltet ist, dass sie die Funktion einer Strahlpumpe besitzt, wozu die Teilmenge der Luft, die mittels des Gebläses gefördert wird, durch dieses als Treibmedium über die Lufteintrittsöffnung in die Luftleiteinrichtung gelangt und ein Saugmedium über die weitere Lufteintrittsöffnung ansaugt und wonach Treib- und Saugmedium als Kühlluft über die Luftaustrittsöffnung zum Aggregat gelangen.
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Das hat den Vorteil, dass eine effiziente und robuste Aggregatkühlung mit einem vorhandenen Kühlergebläse und deshalb auch bei niedriger Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs möglich ist. Zusätzlich wird mit dem Abluftstrom des Wärmetauschers noch Kühlluft mit Umgebungstemperatur gefördert und die nachfolgende Kühlung mit Mischluft ist besonders effizient. Außerdem findet eine Aggregatkühlung mit der Kühlluft mit Umgebungstemperatur immer statt, auch bei außer Betrieb befindlichem Kühlergebläse, wenn, wie in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, die weitere Lufteintrittsöffnung an einer dem Fahrtwind ausgesetzten Stelle des Kraftfahrzeugs in Vorwärts-Fahrtrichtung gerichtet ist.
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Bevorzugt kommt eine solche Aggregatkühlungseinrichtung zur Kühlung einer Radbremse, insbesondere einer Scheibenbremse und bei dieser insbesondere zur Kühlung der Bremsscheibe zur Anwendung. Dabei kann zur Erzeugung des Treibgasstroms, neben der Wirkung des Fahrtwinds, als Gebläse ein bereits vorhandenes Wärmetauschergebläse eines Verbrennungsmotorwärmetauschers verwendet werden und sich die Lufteintrittsöffnung deshalb stromabwärts an den Verbrennungsmotorwärmetauscher mit Wärmetauschergebläse anschließen. Die Luftaustrittsöffnung liegt dann vorzugsweise in einem Radhaus, zur Fahrzeugmitte hin mit Ausströmrichtung der Mischluft in das Radinnere zur Bremsscheibe und/oder zum Bremssattel der Scheibenbremse hin gerichtet, die sich ja gewöhnlich nach dem Stand der Technik auf einer radinneren Seite befindet.
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Zum Beispiel abhängig von der Geschwindigkeit der Kraftfahrzeugs ist bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung denkbar, mittels gesteuerten Luftführungsklappen in der Luftleiteinrichtung zum Beispiel eine Verkehrung von Treib- und Schleppgas für eine definierte Auslegung bzw. Betriebsstrategie auszunutzen. Damit wird eine zusätzliche Optimierung der Kühlwirkung erreicht.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschreibt die nachfolgende Beschreibung mit der zugehörigen Zeichnung. Es zeigen:
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1: eine schematisch gezeichnete Anordnung einer erfindungsgemäßen Kühleinrichtung für eine Scheibenbremse, als Aggregat eines Kraftfahrzeugs, in einer Draufsicht auf einen Frontbereich des Kraftfahrzeugs ohne Motorhaube und
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2: das durch einen Kreis gekennzeichnete Detail 6 der Luftleiteinrichtung aus 1, mit Strahlpumpenwirkung gemäß der Erfindung, in einer schematisch gezeichneten Ausführung.
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In 1 sind symbolisch zwei Fahrzeugvorderräder 1, 1' eines Kraftfahrzeugs mit nicht sichtbarer, da innerhalb einer Radfelge liegender Scheibenbremse mit belüftetem Bremsscheibenring dargestellt. Zu Kühlzwecken ist jeweils für jedes Vorderrad 1, 1' eine Luftleiteinrichtung angeordnet, die Luft so wenigstens zum Bremsscheibenring führt, dass dieser durch eine Luftströmung eine Kühlwirkung erfährt. Die Scheibenbremsen befinden sich jeweils auf einer radinneren Seite der nicht sichtbaren Radfelgen und die Luftströmung eines Fahrtwinds gegen eine Front 3 des Kraftfahrzeugs, durch Pfeile 3a, 3b, 3b' sinnbildlich dargestellt, wird durch die beiden Luftleiteinrichtungen, eine auf jeder Seite des Kraftfahrzeugs, aus dessen Umgebung in das jeweilige Radinnere zu einer Bremsscheibe und/oder einem Bremssattel hin geführt. Dazu besitzt jede Luftleiteinrichtung eine Lufteintrittsöffnung 2, 2', die von einem Wärmetauschergebläse 4 eines Verbrennungsmotorwärmetauschers 5 beaufschlagt wird, da jede Lufteintrittsöffnung 2, 2' stromabwärts des Kühlluftstroms für den Verbrennungsmotorwärmetauscher 5 hinter dem Wärmetauschergebläse 4 platziert ist. Jeweils eine weitere Lufteintrittsöffnung 7, 7' der Luftleiteinrichtung ist an einer dem Fahrtwind (Pfeil 3b, 3b') ausgesetzten Stelle des Kraftfahrzeugs, in Vorwärts-Fahrtrichtung gerichtet, und jeweils eine Luftaustrittsöffnung 8, 8' der Luftleiteinrichtung befindet sich im jeweiligen nicht gezeichneten Radhaus, so eingebaut, dass die die jeweilige Luftleiteinrichtung durchströmende Luftströmung (Pfeile 9, 9') die jeweilige Scheibenbremse beaufschlagt.
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Innerhalb jeder Luftleiteinrichtung sind jeweils die Lufteintrittsöffnung 2, 2' mit der weiteren Lufteintrittsöffnung 7, 7' mittels jeweils eines Luftschachtes 10, 10', der in jeweils einen weiteren Luftschacht 11, 11' mit der jeweiligen Luftaustrittsöffnung 8, 8' mündet, so verbunden, dass die die jeweilige Luftleiteinrichtung verlassende Luftströmung (Pfeile 9, 9') zusammengeführt wird aus dem Fahrtwindanteil (Pfeil 3b, 3b') und dem Wärmetauschergebläseanteil, durch Pfeile 3c, 3c' sinnbildlich dargestellt. Auf diese Weise wird auf jeder Fahrzeugseite zur Kühlung jeder vorderen Scheibenbremse eine ausschließlich fahrtwindbedingte mit einer zusätzlich gebläseerzeugten Luftströmung entsprechend der Darstellung in 2 als Einzelheit zur Bezugsziffer 6 an der durch den Kreis symbolisierten Stelle in 1 zusammengeführt. Hier, bei der Zusammenführung des jeweiligen Luftschachts 10, 10' mit dem jeweiligen weiteren Luftschacht 11, 11', ist die Luftleiteinrichtung so gestaltet, dass sie die Funktion einer Strahlpumpe 6 besitzt, wozu die jeweilige Teilmenge der Luftströmung (Pfeile 3c, 3c'), die mittels des Gebläses 4 gefördert wird, durch dieses als Treibmedium nach der jeweiligen Lufteintrittsöffnung 2, 2' in eine Treibdüse 14 der jeweiligen Strahlpumpe 6 der Luftleiteinrichtung gelangt und als Saugmedium über jeweils den weiteren Luftschacht 11, 11' die diesen durchströmende Luftströmung (Pfeile 3b, 3b') ansaugt und beschleunigt, wonach Treib- und Saugmedium sich in einer Fangdüse 12 mischen und als Kühlluft nach dem Durchströmen eines Diffusors 13 über die Luftaustrittsöffnung 8, 8' auf die jeweilige nicht gezeichnete Scheibenbremse gelangen.
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Das Treibmedium (Luftströmung Pfeile 3c, 3c') tritt mit möglichst hoher Geschwindigkeit aus der Treibdüse 14 aus. Hierbei entsteht gemäß dem Gesetz von Bernoulli ein dynamischer Druckabfall. Aus diesem Grund ist der Druck in der Luftströmung geringer als der Normaldruck. Die Treibdüse 14 ist zur Maximierung der Geschwindigkeit vorteilhafterweise als Lavaldüse nach dem Stand der Technik ausgebildet und der Treibstrahl (Luftströmung Pfeile 3c, 3c') tritt mit Überschall aus. In der Fangdüse 12 trifft der Treibstrahl (Luftströmung Pfeile 3c, 3c') auf das hier befindliche Saugmedium (Luftströmung Pfeile 3b, 3b'), das meist unter Normaldruck steht. Nach Austritt aus der Treibdüse 14 verhält sich der Treibstrahl (Luftströmung Pfeile 3c, 3c') zunächst wie ein Freistrahl. Durch innere Reibung und Turbulenzen entsteht eine Scherspannung in der Grenzschicht zwischen dem schnellen Treibmedium (Luftströmung Pfeile 3c, 3c') und dem wesentlich langsameren Saugmedium (Luftströmung Pfeile 3b, 3b'). Diese Spannung bewirkt eine Impulsübertragung, d. h. das Saugmedium (Luftströmung Pfeile 3b, 3b') wird beschleunigt und mitgerissen. Die Mischung geschieht nach dem Prinzip der Impulserhaltung. Durch die Aufweitung des Treibstrahles (Luftströmung Pfeile 3c, 3c') und durch die Ansaugung von Saugmedium (Luftströmung Pfeile 3b, 3b') wird der Treibstrahl (Luftströmung Pfeile 3c, 3c') abgebremst, d. h. dynamischer Druck wird in statischen Druck umgewandelt. Da das Saugmedium (Luftströmung Pfeile 3b, 3b') in der Mischkammer beschleunigt wird, entsteht nach Bernoulli auch für das Saugmedium (Luftströmung Pfeile 3b, 3b') ein Druckabfall, d. h. eine Saugwirkung, die weiteres Saugmedium (Luftströmung Pfeile 3b, 3b') über den weiteren Luftschacht 11, 11' nachfördert.
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Eine solche Bremsenkühlung, wie oben beschrieben, führt zusätzlich dazu, dass die Auslegungskriterien hinsichtlich maximaler Bremsscheibentemperatur auch bei höheren Anforderungen an die Bremsanlage und/oder bei durch die Rädergröße vorgegebenem begrenztem Bauraum erreicht werden können, ohne die Dimensionierung der Bremse zu verändern. Beziehungsweise kann, bei gleicher Bremsleistung und gleichem Fahrzeuggewicht, die Bremsendimensionierung verkleinert werden, was dann Gewichts- und Kostenvorteile bringt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008039728 A1 [0003]
