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Die Erfindung betrifft einen Kühler mit aktiver Drosselfunktion eines Kühlluftmassenstromes für ein Kühlsystem eines Fahrzeuges, welcher als Modul verbaubar ist.
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Um Bauteile zu kühlen, sind im Fahrzeug in der Regel an der Fahrzeugfront Kühler vorgesehen. Gemäß der
DE 10 2010 011 495 A1 besitzt ein solches Kühlmodul mehrere Modulelemente, die gegeneinander verschiebbar sind. Diese Modulelemente stellen einmal einen Kondensator und zum anderen einen Kühler dar, die beide relativ großflächig ausgebildet sind. Allerdings wird nicht in jedem Fahrzustand die volle Kühlleistung benötigt, weswegen häufig ein Kühlluftregelsystem, wie es aus der
DE 10 2009 011 339 A1 bekannt ist, eingesetzt wird. Das Kühlluftregelsystem ist dem Kühler vorgebaut, wobei mit diesem die Kühlluft bedarfsgerecht gedrosselt werden kann. Derartige Kühlluftregelsysteme umfassen üblicherweise eine Kühlluftjalousie, die entsprechend geöffnet und geschlossen werden kann, je nachdem, welche Kühlluftmenge benötigt wird. Somit wird der Luftwiderstand des Fahrzeuges verringert und ein Kraftstoffverbrauch des Fahrzeuges reduziert.
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Um allerdings eine Grundkühlung zu gewährleisten, muss das Kühlluftregelsystem eine gewisse Grundbelüftung in Form von Undichtigkeiten und Leckage aufweisen, was bedeutet, dass es nicht dicht schließen darf. Aufgrund dieser Grundbelüftung entfaltet allerdings das Kühlluftregelsystem nicht das volle aerodynamische Potential. Zu Gunsten der Kühlung erhöht sich somit der Luftwiderstand. Außerdem stellt ein Kühlluftregelsystem durch die Versperrung im geöffneten Zustand bei hohem Kühlungsbedarf eine Drossel der Kühlluftmenge dar, was sich in einer verminderten Kühlleistung ausdrückt. Ein solches Kühlluftregelsystem ist normalerweise hinter dem Stoßfänger angeordnet, wie es in 3 ersichtlich ist. Während die Luft bei dem Kühlluftregelsystem 13 bei geöffneten Lamellen in Fahrtrichtung (x-Koordinate, Pfeil P3) durch den Kühler 11 strömt und mittels Konvektion das Kühlmittel kühlt, verhindern die Kühlmittelleitung und die Waben des Kühlers 11 dazwischen einen signifikanten Luftstrom entlang der Kühlerebene in y- und z-Koordinaten (Pfeil P4, P5 in 4).
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kühler anzugeben, bei welchem die Nachteile des Standes der Technik weitgehend unterbunden werden.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
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Die Erfindung ist mit einem Kühler dadurch gelöst, dass dieser mehrere drehbare Segmente aufweist, wobei jedes Segment mindestens eine Schottwand aufweist. Dies hat den Vorteil, dass die Eigenschaften des Kühlers und des Kühlluftregelsystems in einer Baueinheit vereinigt sind. Somit ist eine volle aerodynamische Wirkung eines Kühlluftregelsystems durch einen solchen Kühler im Fahrbetrieb nutzbar. Durch die Zusammenfassung in nur einem Bauteil wird Bauraum eingespart, wodurch eine größere Designfreiheit in der Fahrzeugfront gewonnen wird. Aufgrund der Reduktion der Teileanzahl ist ebenfalls eine Kostenreduktion möglich. Bei der Montage treten entsprechende Vorteile hinsichtlich Toleranzen, Anzahl der Teile und Taktzeit der Montage auf. Auch die Package-Anforderungen sind bei einem solchen Kompaktteil geringer, da weniger Baugruppen hintereinander in der Fahrzeugfront angebracht werden müssen. Aufgrund der verbesserten Packaging-Situation kann in einem Schadensfall auf den Austausch des gesamten Kühlers verzichtet werden, sondern nur der Tausch einiger einzelner Segmente vorgenommen wird, weswegen die Reparaturkosten verringert werden. Die Entwicklung wird dahingehend entlastet, dass nur ein multifunktionaler Kühler und nicht mehrere separate Bauteile konstruiert werden müssen.
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Vorteilhafterweise sind alle Segmente aktiv drehbar in einem Rahmen befestigt. Dabei wird das Kühlluftregelsystem durch die jeweilige Stellung der Schottwände der Segmente ausgeführt und die verbesserte Kühlleistung durch eine geringe Versperrung des Kühlluftpfades erreicht.
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In einer Ausgestaltung erfolgt ein Antrieb der Segmente über den Rahmen. Durch den Rahmen lässt sich jedes Segment gezielt von außen in eine vorgegebene Position einstellen.
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In einer Variante ist der Rahmen zur Aufnahme eines Kühlmittels und zum Anschluss an einen Kühlmittelkreislauf hohl ausgebildet. Das hat den Vorteil, dass der Rahmen im Prinzip die Funktion des Kühlers ausführt. Bei geringem Kühlluftbedarf erfolgt eine Reduktion des Luftwiderstandes aufgrund permanent sichergestellter Grundkühlung bei Ausschöpfung des vollen aerodynamischen Potentials durch hermetische Schließung des Kühlluftpfades. Dadurch ist auch eine Verbrauchsreduktion von Kraftstoff in Messzyklen beim realen Fahrbetrieb möglich.
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Je nach den Erfordernissen des Einbauortes ist eine Drehachse des Segmentes mittig oder außermittig zum Segment angeordnet. Das ermöglicht ebenfalls die volle Ausnutzung des vorhandenen Bauraumes.
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In einer Ausführungsform sind die einzelnen Segmente an demselben oder an unterschiedliche Kühlkreisläufe angeschlossen. Aufgrund dieser einfachen Segmentierung des Kühlers ist es möglich, einen Teilbereich der Segmente beispielsweise für den Niedertemperaturkreislauf zur Verfügung zu stellen, während andere Segmente für die Klimaanlage genutzt werden. So ist eine bedarfsgerechte K0ühlerkonfiguration möglich.
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Je nach aerodynamischer oder thermischer Notwendigkeit sind eine Drehrichtung und/oder ein Kippwinkel jedes Segmentes systemspezifisch ausgelegt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, umfassend ein Kühlsystem mit einem Kühler, der hinter einer Stoßstange angeordnet ist. Bei einem Fahrzeug, bei welchem das Kühlsystem in seinen baulichen Ausdehnungen verringert ist, ist der Kühler mit aktiver Drosselfunktion des Kühlluftmassenstromes nach mindestens einem in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Merkmal ausgebildet.
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Vorteilhafterweise ist der Kühler mit aktiver Drosselfunktion des Kühlluftmassenstromes in einer gekippten Position verbaut. Diese Verbauung wird entsprechend der Einbaulage, der Anströmung und der Kühleranordnung festgelegt.
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In einer Ausgestaltung ist dem Kühler mit aktiver Drosselfunktion des Kühlluftmassenstromes ein konventioneller Kühler nachgeordnet. Dies ist insbesondere immer dann von Bedeutung, wenn eine hohe Kühlleistung erforderlich ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kühlers,
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2 eine Prinzipdarstellung einer Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Kühlers,
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3 ein Ausführungsbeispiel eines Kühlsystems nach dem Stand der Technik,
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4 ein Ausführungsbeispiel eines Kühlers nach dem Stand der Technik.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßer Kühler 1 dargestellt, welcher gemäß 1a in eine Mehrzahl von horizontalen oder vertikalen Segmenten 3 unterteilt ist. 1b zeigt dabei eine Seitenansicht des Kühlers 1 mit den Segmenten 3. Die einzelnen Segmente 3 sind aktiv drehbar an einem Rahmen 5 befestigt und weisen jeweils eine Schottwand 7 auf, wie es in 1c gezeigt ist. Die Schottwand 7 ist segmentmittig angeordnet, wobei eine Drehachse 9 jedes Segmentes 3 am Rahmen 5 angreift. Über den Rahmen 5 erfolgt ein Antrieb der Segmente 3. Gleichzeitig ist der Rahmen 5 hohl ausgebildet und von einem Kühlmittel durchflossen, so dass die Kühlerfunktion durch den Kühlmittelfluss zwischen Kühler 1 und einem angeschlossenen, nicht weiter dargestellten Kühlkreislauf ausgeführt wird. Je nach Konstruktion und Ausführung kann die Drehachse 9 des Segmentes 3 auch außermittig zum Segment 3 angebracht sein.
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Entsprechend der Kühlungsanforderungen werden, wie in 2 dargestellt, die Segmente 3 in verschiedene Lagen gedreht. Dabei ist mit Pfeil P1 die Strömungsrichtung der Kühlluft verdeutlicht, während mit Pfeil P2 die Fahrtrichtung des Fahrzeuges andeutet ist. Stehen die Segmente 3 senkrecht zum Rahmen 5 (2a), strömt die komplette Kühlluft durch den Kühler 1. Die Kühlleistung ist somit maximal. Ist keine maximale Kühlleistung notwendig, werden die Segmente 3 gedreht. Dabei werden insbesondere deren Schottwände 7 in die Kühlluftströmung gedreht, was eine Drosselung der Kühlluft und damit eine Reduktion des Luftwiderstandes zur Folge hat. Werden die Segmente 3 so weit gedreht, dass die Schottwände 7 die Kühlluft am Eindringen in den Motorraum hindert, wird eine optimale aerodynamische Wirkung erreicht. Da aber weiterhin ein Teil des Kühlers 1, der vor der Schottwand 7 liegt, dem kühlenden Fahrtwind ausgesetzt ist und somit durchströmt wird, ist eine Grundkühlung des Kühlsystems permanent erfüllt. Somit kann auch eine vollständige Abdichtung in einem Fahrzustand aufrechterhalten werden. Die Reduktion des Luftwiderstandes bei geringem Kühlungsbedarf aufgrund permanent sichergestellter Grundkühlung ermöglicht die Ausschöpfung des vollen aerodynamischen Potentials durch die hermetische Schließung des Kühlluftpfades.
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Durch die kompakte Ausgestaltung des aktiven Kühlers 1 erfolgt eine Reduktion von Trennstellen in der Kühlluftführung aufgrund der Reduzierung der Anzahl der Bauteile, wodurch eine Verringerung von Leckageverlusten auftritt. Die vorgeschlagene Lösung übernimmt somit die Funktion eines Kühlers eines Kühlsystems eines Fahrzeuges bei gleichzeitiger Ausführung der Funktion eines Kühlluftregelsystems.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010011495 A1 [0002]
- DE 102009011339 A1 [0002]
