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Die Erfindung betrifft einen Kühlmittelkühler für ein Kraftfahrzeug zur direkten Kühlung eines Kühlmittels, der in einer Anströmrichtung mit einem Kühlluftstrom entlang eines Kühlluftpfads beaufschlagbar ist.
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Der Kühlmittelkühler ist beispielsweise Bestandteil eines Kühlmittelkreislaufs des Kraftfahrzeugs und dient der Kühlung des Kühlmittels, welches insbesondere im Rahmen des Kühlmittelkreislaufs zumindest zeitweise umgewälzt wird. Der Kühlmittelkühler ist dabei für eine direkte Kühlung ausgelegt, ist also derart an dem Kraftfahrzeug angeordnet, dass er von dem zumindest zeitweise fahrtinduzierten Kühlluftstrom beaufschlagt wird. Der fahrtinduzierte Kühlluftstrom tritt während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs auf. Alternativ oder zusätzlich kann der Kühlluftstrom zumindest zeitweise von einem Lüfter oder dergleichen erzeugt werden.
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Der vorstehend erwähnte Kühlkreislauf, der den Kühlmittelkühler enthält, weist wenigstens eine zu kühlende Einrichtung, insbesondere jedoch eine Vielzahl zu kühlender Einrichtungen auf. Diese können sich dabei zum Teil deutlich in ihren Kühlanforderungen unterscheiden. Somit können sich während des Betriebs des Kühlmittelkreislaufs unterschiedliche Wärmelasten ergeben, welche mithilfe des Kühlmittelkühlers an eine Außenumgebung des Kraftfahrzeugs abgegeben werden müssen. Für extreme Betriebspunkte, wie beispielsweise eine Fahrt des Kraftfahrzeugs mit maximaler Fahrgeschwindigkeit bei hohen Umgebungstemperaturen, benötigt der Kühlkreislauf seine maximale Kühlleistung. Entsprechend muss er mit einem maximalen Kühlluftstrom beaufschlagt werden.
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In gemäßigten Fahrzuständen, beispielsweise eine Überlandfahrt mit mittlerer Geschwindigkeit ohne Steigung, ist der Kühlkreislauf theoretisch überdimensioniert, sodass grundsätzlich der Kühlluftstrom reduziert werden kann. Hierzu kann ein verstellbares Querschnittsverstellelement vorgesehen sein. Durch die Verringerung des Kühlluftstroms mittels des Querschnittsverstellelements kann der cw-Wert des Kraftfahrzeugs verbessert und somit letztlich ein Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs reduziert werden. Das Querschnittsverstellelement wird beispielsweise an einem Ziergitter des Kraftfahrzeugs oder an dem Kühlmittelkühler selbst angeordnet. Eine derartige Ausgestaltung erfordert jedoch einen vergleichsweise großen Bauraum.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
DE 10 2004 047 583 A1 bekannt. Diese betrifft eine Wärmetauscheranordnung, insbesondere Kühleranordnung für den Frontbereich eines Kraftfahrzeugs, mit einem Wärmetauscher. Dabei ist vorgesehen, dass der Wärmetauscher mehrteilig in Form von Wärmetauscher-Elementen, nämlich mindestens einem Haupt-Wärmetauscher und mindestens einem Neben-Wärmetauscher, ausgebildet ist, wobei mindestens zwei der Wärmetauscher-Elemente im Crashfall relativ zueinander verschiebbar angeordnet sind.
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Weiterhin beschreibt die Druckschrift
DE 10 2009 031 695 A1 ein Kühlmodul mit mehreren von Kühlluft beaufschlagten Kühlern für Fahrzeuge, das in oder an einer Streben aufweisenden Rahmenkonstruktion mit einem Verschiebemechanismus derart angeordnet ist, dass das Modul zum Zwecke der Inspektion/Reinigung oder dergleichen verschiebbar ist.
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Schließlich zeigt die Druckschrift
DE 10 2006 053 883 A1 eine Kühlerbaugruppe für ein Fahrzeug mit einem Wasser- und/oder Ladeluftkühler und mit einer Vorrichtung zur Beeinflussung der durch die Kühlerbaugruppe durchströmbaren Luftmenge. Es ist vorgesehen, dass die Vorrichtung aus zumindest zwei beabstandet zum Wasser- und/oder Ladeluftkühler angeordneten Modulblechen besteht, von denen zumindest eines auf dem anderen gleitend ortsverlagerbar ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Kühlmittelkühler für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welcher gegenüber bekannten Kühlmittelkühlern Vorteile aufweist, insbesondere einen verstellbaren Kühlluftstrom mit geringem Bauraumbedarf realisiert.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einem Kühlmittelkühler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass der Kühlmittelkühler zwei Kühlmittelteilkühler aufweist, die jeweils über einen ersten Kühlmittelsammelkasten, einen zweiten Kühlmittelsammelkasten sowie mehrere, die Kühlmittelsammelkästen strömungstechnisch miteinander verbindende und parallel zueinander angeordnete Kühlerrohre aufweisen, wobei zwischen jeweils zwei der Kühlerrohre ein Kühlluftkanal für den Kühlluftstrom vorliegt, und wobei die Kühlmittelteilkühler in Anströmrichtung hintereinander angeordnet und in einer Verlagerungsrichtung senkrecht zu der Anströmrichtung gegeneinander verlagerbar sind, sodass in einer ersten Stellung der Kühlmittelteilkühler zueinander die Kühlluftkanäle der Kühlmittelteilkühler eine erste Überdeckung und in einer zweiten Stellung eine zweite Überdeckung miteinander aufweisen, wobei der durch die Kühlluftkanäle beider Kühlmittelteilkühler verlaufende Kühlluftpfad bei der ersten Überdeckung einen ersten Durchströmungsquerschnitt und bei der zweiten Überdeckung einen zweiten Durchströmungsquerschnitt aufweist.
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Der Kühlmittelteilkühler verfügt insoweit über wenigstens zwei Kühlmittelteilkühler, welche relativ zueinander verlagerbar sind, insbesondere mittels eines Antriebs, beispielsweise eines elektrischen, hydraulischen und/oder pneumatischen Antriebs. Selbstverständlich können auch mehr als zwei Kühlmittelteilkühler vorliegen. Die Kühlmittelteilkühler liegen im Wesentlichen in Anströmrichtung hintereinander vor. Jeder der Kühlmittelteilkühler verfügt über den ersten Kühlmittelsammelkasten, den zweiten Kühlmittelsammelkasten und die Kühlerrohre. Über den ersten Kühlmittelsammelkasten kann dem entsprechenden Kühlmittelteilkühler beispielsweise Kühlmittel zugeführt werden, welches nachfolgend über die Kühlerrohre in den zweiten Kühlmittelsammelkasten einströmt. Aus diesem kann das Kühlmittel nachfolgend entnommen werden.
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Beispielsweise ist es vorgesehen, dass die Kühlmittelteilkühler hinsichtlich des Kühlmittels parallel geschaltet sind, sodass insbesondere das Kühlmittel den ersten Kühlmittelsammelkästen der Kühlmittelteilkühler zugeführt und aus den zweiten Kühlmittelsammelkästen der Kühlmittelteilkühler entnommen wird. Selbstverständlich kann auch eine Hintereinanderschaltung realisiert werden, sodass das Kühlmittel dem ersten Kühlmittelsammelkasten eines ersten der Kühlmittelteilkühler zugeführt wird.
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Der zweite Kühlmittelsammelkasten des ersten der Kühlmittelteilkühler ist mit dem ersten Kühlmittelsammelkasten eines zweiten der Kühlmittelteilkühler strömungsverbunden, sodass das Kühlmittel aus dem zweiten Kühlmittelsammelkasten in den ersten Kühlmittelsammelkasten überströmen kann. Anschließend strömt das Kühlmittel in Richtung des zweiten Kühlmittelsammelkastens des zweiten der Kühlmittelteilkühler beziehungsweise in diesen ein und kann nachfolgend aus ihm entnommen werden.
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Um die Verstellbarkeit des Kühlluftstroms zu realisieren, sind die Kühlmittelteilkühler in Anströmrichtung hintereinander angeordnet und zudem in der Verlagerungsrichtung gegeneinander verlagerbar. Beispielsweise ist dabei einer der Kühlmittelteilkühler bezüglich des Kraftfahrzeugs ortsfest angeordnet, während der zweite der Kühlmittelkühler verlagerbar ist, nämlich insbesondere in Einbaurichtung des Kühlmittelkühlers in vertikaler Richtung, die senkrecht oder zumindest im Wesentlichen senkrecht auf der Anströmrichtung steht.
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Zwischen jeweils zwei der Kühlerrohre ist für jeden der Kühlmittelteilkühler ein Kühlluftkanal angeordnet. Entsprechend verfügen die Kühlmittelteilkühler jeweils über wenigstens einen Kühlluftkanal, insbesondere über mehrere Kühlluftkanäle, welcher/welche grundsätzlich von dem Kühlluftstrom durchströmbar ist/sind. Durch die Verlagerung der Kühlmittelteilkühler in Verlagerungsrichtung gegeneinander können die Kühlluftkanäle in unterschiedliche Überdeckungen, nämlich zumindest die erste Überdeckung und die zweite Überdeckung, gebracht werden. Die erste Überdeckung liegt in der ersten Stellung und die zweite Überdeckung in der zweiten Stellung der Kühlmittelteilkühler zueinander vor.
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Der Kühlluftpfad, welcher durch die Kühlerkanäle der hintereinander angeordneten Kühlmittelteilkühler verläuft, weist bei Vorliegen der ersten Überdeckung den ersten Durchströmungsquerschnitt und bei Vorliegen der zweiten Überdeckung den zweiten Durchströmungsquerschnitt auf. Lediglich der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass sowohl die beiden Stellungen, als auch die beiden Überdeckungen und die beiden Durchströmungsquerschnitte voneinander verschieden sind.
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Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kühlerrohre eines der Kühlmittelteilkühler in wenigstens einer Stellung der Kühlmittelteilkühler zueinander dichtend an den Kühlerrohren eines anderen der Kühlmittelteilkühler anliegen. Die Kühlmittelteilkühler sind also in Strömungsrichtung beziehungsweise in Anströmrichtung derart hintereinander angeordnet, dass die Kühlerrohre in wenigstens einer Stellung aneinander anliegen, sodass ein Kühlluftkanal des einen der Kühlmittelteilkühler derart mit einem Kühlluftkanal des anderen der Kühlmittelteilkühler strömungsverbunden ist, dass sie von anderen der Kühlluftkanäle strömungstechnisch separiert sind. Die Kühlluft durchströmt insoweit beide Kühlluftkanäle hintereinander und wird erst hinter dem letzten der Kühlmittelteilkühler wieder mit anderen Teilen des Kühlluftstroms zusammengeführt.
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Eine bevorzugte weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die erste Überdeckung größer ist als die zweite Überdeckung, sodass der erste Durchströmungsquerschnitt größer ist als der zweite Durchströmungsquerschnitt. Je größer die Überdeckung der Kühlluftkanäle der Kühlmittelteilkühler ist, umso größer ist der Durchströmungsquerschnitt. Beispielsweise ist die erste Überdeckung derart gewählt, dass der erste Durchströmungsquerschnitt einem maximal möglichen Durchströmungsquerschnitt entspricht. Der zweite Durchströmungsquerschnitt ist dagegen kleiner als der erste Durchströmungsquerschnitt. Beispielsweise ist die zweite Überdeckung derart gewählt, dass der Kühlluftpfad vollständig versperrt ist. Der zweite Durchströmungsquerschnitt ist in diesem Fall gleich Null.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in Verlagerungsrichtung benachbarte Kühlerrohre der Kühlmittelteilkühler einander zugewandte plane Kühlluftleitflächen aufweisen, die gegenüber der Verlagerungsrichtung angewinkelt sind. Im Schnitt gesehen sind die Kühlerrohre beispielsweise rechteckig oder zumindest näherungsweise rechteckig. Sie weisen insoweit plane Flächen auf. Zwei dieser planen Flächen bilden beispielsweise die Kühlluftleitflächen, welche die Kühlluftkanäle begrenzen. Beispielsweise verfügt jedes der Kühlerrohre über zwei gegenüberliegende Kühlluftleitflächen, wobei jede der Kühlluftleitflächen einen der Kühlluftkanäle begrenzt. Insbesondere liegen die Kühlluftkanäle vorzugsweise jeweils zwischen einer Kühlluftleitfläche eines ersten der Kühlerrohre und der Kühlluftleitfläche eines benachbarten zweiten der Kühlerrohre vor. Die Kühlluftleitflächen sind vorzugsweise gegenüber der Verlagerungsrichtung angewinkelt, beispielsweise stehen sie senkrecht auf der Verlagerungsrichtung.
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Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kühlerrohre eines der Kühlmittelteilkühler in Verlagerungsrichtung größere Abmessungen aufweisen als die Kühlluftkanäle eines anderen der Kühlmittelteilkühler, sodass in wenigstens einer Stellung der Kühlmittelteilkühler zueinander die Kühlerrohre des einen der Kühlmittelteilkühler die Kühlluftkanäle des anderen der Kühlmittelteilkühler vollständig abdecken. Die Kühlmittelteilkühler können insoweit unterschiedlich große Kühlerrohre aufweisen. Beispielsweise verfügen die Kühlerrohre eines in Strömungsrichtung vorne liegenden der Kühlmittelteilkühler über kleinere Abmessungen als die Kühlerrohre eines in Strömungsrichtung weiter hinten liegenden der Kühlmittelteilkühler. Mit einer derartigen Ausgestaltung der Kühlerrohre kann ein vollständiges Verschließen der Kühlluftkanäle sichergestellt werden.
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Schließlich kann es vorgesehen sein, dass einer der Kühlmittelteilkühler an verlagerbaren Führungsschienen befestigt ist. Die Führungsschienen dienen der Führung des Kühlmittelteilkühlers. Zur Verlagerung kann zudem eine Verlagerungseinrichtung vorgesehen sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Kühlmittelkühlers für ein Kraftfahrzeug,
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2 eine schematische Schnittdarstellung des Kühlmittelkühlers, wobei zwei Kühlmittelteilkühler des Kühlmittelkühlers in einer ersten Stellung zueinander vorliegen, sowie
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3 eine weitere schematische Darstellung des Kühlmittelkühlers, wobei die Kühlmittelteilkühler in einer zweiten Stellung zueinander angeordnet sind.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kühlmittelkühlers 1 für ein Kraftfahrzeug. Der Kühlmittelkühler 1 ist zur direkten Kühlung eines Kühlmittels vorgesehen und ist in einer Anströmrichtung gemäß Pfeil 2 mit einem Kühlluftstrom entlang eines Kühlluftpfads beaufschlagbar. Der Kühlmittelkühler 1 weist zwei Kühlmittelteilkühler 3 und 4 auf, die in Anströmrichtung hintereinander angeordnet sind. Der Kühlmittelteilkühler 3 weist einen ersten Kühlmittelsammelkasten 5, einen zweiten Kühlmittelsammelkasten 6 und die Kühlmittelsammelkästen 5 und 6 miteinander strömungsverbindende Kühlerrohre 7 auf, von welchen hier lediglich einige beispielhaft gekennzeichnet sind.
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Analog verfügt der Kühlmittelteilkühler 4 über einen ersten Kühlmittelsammelkasten 8, eine zweiten Kühlmittelsammelkasten 9 und die Kühlmittelsammelkästen 8 und 9 strömungstechnisch miteinander verbindende Kühlerrohre 10 auf. Zwischen jeweils zwei der Kühlerrohre 10 liegt für jeden der Kühlmittelteilkühler 3 und 4 ein Kühlluftkanal 11 beziehungsweise 12 vor. In der hier vorliegenden Darstellung sind lediglich die Kühlluftkanäle 11 erkennbar. Die Kühlluftkanäle 12 liegen in Strömungsrichtung hinter diesen.
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Einer der Kühlmittelteilkühler 3 und 4, in dem hier vorgestellten Ausführungsbeispiel der Kühlmittelteilkühler 3, ist in einer Verlagerungsrichtung bezüglich des jeweils anderen Kühlmittelteilkühlers 3 beziehungsweise 4 verlagerbar.
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Die Verlagerungsrichtung steht vorzugsweise senkrecht auf der Anströmrichtung. Die Verlagerungsrichtung ist derart gewählt, dass die Kühlluftkanäle 11 und 12 in einer ersten Stellung der Kühlmittelteilkühler 3 und 4 zueinander eine erste Überdeckung und mithin einen ersten Durchströmungsquerschnitt aufweisen und in einer zweiten Stellung eine zweite Überdeckung und einen entsprechenden zweiten Durchströmungsquerschnitt. Durch eine Verlagerung der Kühlmittelteilkühler 3 und 4 gegeneinander kann insoweit der Durchströmungsquerschnitt der Kühlluftkanäle 11 und 12 beziehungsweise des Kühlmittelkühlers 1 eingestellt werden.
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Die 2 zeigt eine Schnittdarstellung des Kühlmittelkühlers 1, wobei sich die Kühlmittelteilkühler 3 und 4 in einer ersten Stellung zueinander befinden. Es ist erkennbar, dass jedes der Kühlerrohre 7 und 10 zwei gegenüberliegende plane Kühlluftleitflächen 13 und 14 aufweist. Diese Kühlluftleitflächen 13 und 14 begrenzen die Kühlluftkanäle 11 und 12. Die Kühlluftleitflächen 13 und 14 sind vorzugsweise bezüglich der Verlagerungsrichtung angewinkelt, insbesondere steht die Verlagerungsrichtung senkrecht auf den Kühlluftleitflächen 13 und 14. In der hier dargestellten ersten Stellung fluchten die Kühlluftkanäle 11 und 12 zumindest teilweise, insbesondere vollständig miteinander. Entsprechend liegt ein erster größerer Durchströmungsquerschnitt vor.
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Die 3 zeigt eine Schnittdarstellung des Kühlmittelkühlers 1, wobei die Kühlmittelteilkühler 3 und 4 in einer zweiten Stellung zueinander angeordnet sind. In dieser sind die Kühlluftkanäle 11 und 12 gegeneinander versetzt angeordnet, sodass ein zweiter kleinerer Durchströmungsquerschnitt des Kühlluftpfads gegeben ist. Besonders bevorzugt ist der Kühlluftpfad durch den Kühlmittelkühler 1 in der zweiten Stellung vollständig verschlossen.
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Die beschriebene Ausgestaltung des Kühlmittelkühlers 1 ermöglicht ein Einstellen des den Kühlmittelkühler 1 durchströmenden Kühlluftstroms ohne dem Kühlmittelkühler 1 in Strömungsrichtung vorgelagerte oder nachgelagerte Querschnittsverstelleinrichtungen. Hierdurch wird die Versteilbarkeit ohne eine Vergrößerung des in Strömungsrichtung benötigten Bauraums realisiert.
