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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Abführen von Wärme bei einem Kraftfahrzeug-Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 sowie ein hiermit ausgestattetes Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 12.
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Die Verwendung einer Anordnung zum Abführen von Wärme bei einem Kraftfahrzeug-Wärmetauscher ist allgemein bekannt. Wie speziell aus der den Stand der Technik repräsentierenden 1 dieses Dokumentes hervorgeht, weist eine Anordnung 1 zum Abführen von Wärme bei einer in einem Kraftfahrzeug 10 eingebauten Wärmetauschervorrichtung, die nachfolgend als Kraftfahrzeug-Wärmetauscher 12 bezeichnet wird, mindestens eine Kühlerzarge 15 auf, in der mindestens ein Wärmetauscher, hier zwei Wärmetauscher 20-1 bzw. 20-2, befestigt sind. Kühlluft 25 strömt von außen (in der 1 rechts) in die Anordnung 1 ein und wird durch die Eingangsseite 30-1 des Wärmetauschers 20-1 und dessen Ausgangsseite 35-1 in einen zwischen beiden Wärmetauschern 20-1 und 20-2 befindlichen Abstandsraum 40 geleitet. Von dem Abstandsraum 40 strömt die Kühlluft 25 durch die Eingangsseite 30-2 in den Wärmetauscher 20-2 und durch dessen Ausgangsseite 35-2 heraus in Richtung eines an einer Lüfterzarge 45 befestigten Lüfters 50, der die Kühlluft 25 weiter transportiert. Durch diese Anordnung wird eine in dem Kraftfahrzeug befindliche, hier nicht gezeigte Vorrichtung, beispielsweise eine Antriebsmittelkomponente, gekühlt. Dem Lüfter 50 benachbart, und in einer von diesem aufgespannten virtuellen Ebene befindlich, ist eine Anzahl von Fluidklappen 55 angeordnet, die jeweilige Fluidöffnungen 60 wahlweise verschließen oder öffnen. Hierdurch ist es möglich, den Kühlluft-Massenstrom nach Wunsch zu verändern, insbesondere einen Teil 65 der Luftströmung 25 unter Umgehung des Lüfters 50 in Richtung der Antriebsmittelkomponente 5 zu leiten. Es sei angemerkt, dass aus dem Stand der Technik auch eine lüfterlose Anordnung 1 bekannt ist, deren Aufbau dem hier unter Bezug auf 1 beschriebenen Aufbau, jedoch unter Entfall des Lüfters 50, entspricht.
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Diese Form der Anordnung zum Abführen von Wärme bei einem Kraftfahrzeug-Wärmetauscher hat sich dem Grundsatz nach in der Praxis bewährt. Allerdings kann von Fall zu Fall der Wunsch auftreten, die Veränderung, insbesondere Erhöhung, des Kühlluft-Massenstroms auf vielfältigere Art als aus dem Stand der Technik bekannt vorzunehmen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung Mittel anzugeben, mit denen eine solche Veränderung vorgenommen werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung zum Abführen von Wärme bei einem Kraftfahrzeug-Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Anordnung zum Abführen von Wärme bei einem Kraftfahrzeug-Wärmetauscher weist einen ersten Wärmetauscher, der eine erste Kühlebene bildet, durch welche Kühlluft von einer ersten Eingangsseite zu einer ersten Ausgangsseite strömen kann, sowie mindestens einem weiteren Wärmetauscher auf, der eine weitere, stromabwärts der ersten Kühlebene befindliche weitere Kühlebene bildet, durch welche Kühlluft von einer weiteren Eingangsseite zu einer weiteren Ausgangsseite strömen kann. Hierbei befindet sich zwischen jeder Kühlebene ein Abstandsraum, der von Kühlluft durchströmbar ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich durch mindestens ein Führungsmittel aus, das eingerichtet ist, einen Teil der stromaufwärts der ersten Kühlebene befindlichen Kühlluft an der ersten Kühlebene und/oder der zweiten bzw. jeder weiteren Kühlebene vorbei in den Abstandsraum zu leiten. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, den für die Kühlung vorgesehenen Luftmassenstrom an gewünschte Bedingungen anzupassen. Alternativ oder kumulativ ist es möglich, die in den Abstandsraum eingeströmte Luft durch einen Kanal derart zu leiten, dass sie das Kraftfahrzeug verlässt. Hierzu besitzt der Kanal einen Einlass in dem Abstandsraum und einen Auslass an einer solchen Stelle, die ein Ausströmen der Luft aus dem Kraftfahrzeug, insbesondere dessen Karosserie, ermöglicht.
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Es sei angemerkt, dass der hier verwendete Begriff „Wärmetauscher“ je nach Anwendungszweck einen Kühlmittelkühler, einen Kondensator oder dergleichen Mittel umfasst. Der durch die erfindungsgemäße Anordnung beeinflusste Luftmassenstrom kann zur Kühlung jeder beliebigen in dem Kraftfahrzeug vorgesehenen Komponente, beispielsweise bei einem Kühlmittelkühler, einem Klimakondensator oder einer Antriebsmittelkomponente, oder jedes beliebigen in dem Kraftfahrzeug vorgesehenen Raumes, beispielsweise des Innenraumes, verwendet werden. In jedem Fall wird der Kühlluftmassenstrom in den Wärmetauschern effektiv erwärmt und das Kühlmittel effektiv abgekühlt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das in der Anordnung vorgesehene Führungsmittel einen Kanal auf, der einen stromaufwärts der ersten Kühlebene befindlichen Einlass sowie einen stromabwärts der ersten Kühlebene und stromaufwärts der weiteren Kühlebene befindlichen Auslass umfasst. Der Auslass und/oder Einlass weist seinerseits ein Verschlussmittel auf, das den Auslass und/oder Einlass wahlweise öffnet oder schließt. Hierdurch ist eine besonders einfache Gestaltung des Führungsmittels erzielt, das darüber hinaus sicher und zuverlässig funktioniert.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Führungsmittel ein erstes, sich in der ersten Kühlebene befindliches Verschlussmittel und/oder ein weiteres, sich in der weiteren Kühlebene befindliches Verschlussmittel auf, wobei die erste Kühlebene und die weitere Kühlebene in Richtung der in die erste Eingangsseite einströmenden Kühlluft versetzt angeordnet sind. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise eine bedarfsgerechte Veränderung des Kühlluft-Massenstromes in den genannten Ebenen geschaffen.
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Eine besonders einfache Gestaltung der in dem Absatz zuvor offenbarten Anordnung ist geschaffen, wenn sich das erste Verschlussmittel an einer den ersten Wärmetauscher aufnehmenden Kühlerzarge und das weitere Verschlussmittel an einer weiteren, den weiteren Wärmetauscher aufnehmenden Kühlerzarge befindet, wobei das erste Verschlussmittel und das zweite Verschlussmittel diametral voneinander entfernt angeordnet sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens ein Lüfter vorgesehen. Dieser kann sich stromaufwärts der ersten Kühlebene oder stromabwärts der weiteren Kühlebene befinden. Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße Anordnung mindestens zwei Lüfter aufweist, von denen einer stromaufwärts der ersten Kühlebene und ein anderer stromabwärts der weiteren Kühlebene angeordnet ist. In jedem Fall kann hierdurch der Kühlluft-Massenstrom weiter optimiert werden.
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In vorteilhafter Weise ist die Anordnung eingerichtet, stromabwärts der Ausgangsseite des Wärmetauschers mindestens eine Fluidöffnung wahlweise zu öffnen oder zu schließen. Die Fluidöffnung befindet sich außerhalb der aus dem Stand der Technik bekannten, von dem Lüfter ausgebildeten virtuellen Ebene. Hierdurch ist es in zusätzlicher Weise möglich, den Kühlluft-Massenstrom in und mit der erfindungsgemäßen Anordnung derart zu verändern, dass mindestens ein Teil der aus dem Kühler ausströmenden Kühlluft an dem Lüfter vorbei geleitet wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Fluidöffnung zu einer, den Wärmetauscher mindestens teilweise aufnehmenden, Kühlerzarge und stromabwärts der zweiten Kühlebene benachbart angeordnet. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise ein besonders einfacher und kostengünstig herstellbarer Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung geschaffen. In besonders vorteilhafter Weise ist die Fluidöffnung im Wesentlichen orthogonal zu der von dem Lüfter ausgebildeten virtuellen Ebene ausgebildet.
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Zum Zwecke einer kontrollierbaren und kontrollierten Strömung der Kühlluft ist die stromabwärts der Ausgangsseite des Kühlers und stromaufwärts des Lüfters befindliche Fluidöffnung durch ein Verschlussmittel in vorteilhafter Weise wahlweise verschließbar oder öffnenbar ausgebildet.
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Ein besonders einfacher Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung wird erzielt, wenn das zuvor offenbarte Verschlussmittel ein elastisches Mittel oder ein elastisch vorgespanntes Mittel ist.
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Alternativ oder kumulativ kann vorgesehen sein, dass das Verschlussmittel aus mindestens einem Abschnitt der Lüfterzarge und/oder der Kühlerzarge gebildet ist. Auch hierdurch ist in vorteilhafter Weise eine wirksame Beeinflussung des Kühlluft-Massenstromes geschaffen.
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Zur Erhöhung der Wirksamkeit der zuvor dargestellten Kühlluft-Massenstrombeeinflussung ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass der Abschnitt translatorisch und/oder rotatorisch beweglich ausgebildet ist.
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Dies gilt umso mehr, wenn die Lüfterzarge gegenüber der Kühlerzarge in vorteilhafter Weise translatorisch und/oder rotatorisch beweglich ausgebildet ist.
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Die Verschlussmittel können in vorteilhafter Weise als an sich bekannte Staudruckklappen ausgebildet sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist jedes Verschlussmittel, unabhängig davon, ob es sich um eine Staudruckklappe handelt oder nicht, über ein Antriebsmittel, insbesondere einen Stellmotor, verstellbar ausgebildet. Ein eventuell erforderliches Stellsignal kann durch die in dem Kraftfahrzeug vorhandene Bordelektronik ausgelöst werden.
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Die genannte Aufgabe wird ebenfalls durch ein Kraftfahrzeug gelöst, das eine Anordnung zum Abführen von Wärme der zuvor offenbarten Art aufweist. Die genannten Vorteile gelten adäquat.
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Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf die beigefügten, nicht maßstäblichen Figuren eine Darstellung des Standes der Technik sowie eine detaillierte, nicht präjudizierende, insbesondere einschränkende, Beschreibung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Gleiche Elemente sind mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit nichts anderes angegeben wird.
- 1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Anordnung zum Abführen von Wärme bei einem Kraftfahrzeug-Wärmetauscher;
- 2 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Abführen von Wärme bei einem Kraftfahrzeug-Wärmetauscher; und
- 3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Abführen von Wärme bei einem Kraftfahrzeug-Wärmetauscher.
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1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Anordnung 1 zum Abführen von Wärme, die bei einem Kraftfahrzeug 10 eingesetzt ist. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die Erläuterung dieses Standes der Technik im Einleitungsteil dieses Dokumentes verwiesen.
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2 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung 1 zum Abführen von Wärme bei einem Kraftfahrzeug-Wärmetauscher 12. Diese ist dem Grundsatz nach wie die in 1 beschriebene Anordnung 1 aufgebaut, jedoch um folgende Merkmale bereichert:
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Der erste Wärmetauscher 20-1 bildet eine erste virtuelle Kühlebene 22-1, und der zweite Wärmetauscher 20-2 bildet eine zweite virtuelle Kühlebene 22-2 aus. Die beiden Kühlebenen 22-1, 22-2 erstrecken sich jeweils in der von den beiden Wärmetauschern 20-1 bzw. 20-2 aufgespannten y-z-Ebenen (wobei y die Querrichtung und z die Höhenrichtung des Kraftfahrzeuges 10 bezeichnet) und sind in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet.
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Die Anordnung 1 umfasst mindestens ein Führungsmittel 24, mit dem in das Kraftfahrzeug 1 einströmende Kühlluft 25 an der ersten Kühlebene 22-1 vorbei in den Abstandsraum 40 geleitet werden kann. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Anordnung 1 zwei Führungsmittel 24 auf, die in der 2 oben bzw. unten dargestellt sind; diese sind symmetrisch zu der x-y-Ebene ausgebildet.
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Das Führungsmittel 24 weist einen Kanal auf, der einen stromaufwärts der ersten Kühlebene 22-1 befindlichen Einlass 26 sowie einen stromabwärts der ersten Kühlebene 22-1, jedoch stromaufwärts der zweiten Kühlebene 22-2 befindlichen, Auslass 28 umfasst, wobei der Auslass 28 fluidisch kommunizierend mit dem Abstandsraum 40 ausgebildet ist. Zum wahlweisen Öffnen und Schließen des Führungsmittels 24 sind Verschlussmittel 37 vorgesehen, die als an sich bekannte Staudruckklappen ausgebildet sein können, so dass Kühlerluft 39, die mindestens einen Teil der Kühlluft 25 beinhaltet, nach Wunsch an der ersten Kühlebene 22-1 vorbei in Richtung Abstandsraum 40 geleitet werden kann.
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Dem Grundsatz nach ist die zuvor beschriebene Anordnung 1 vollständig eingerichtet, um die patentgemäße Aufgabe zu lösen. Allerdings ist die Anordnung 1 in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel um die nachfolgend beschriebenen weiteren Mittel in vorteilhafter Weise ergänzt.
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Stromabwärts der Ausgangsseite 35-2 des Wärmetauschers 20-2 und stromaufwärts des Lüfters 50 befinden sich zwei Fluidöffnungen 70, die durch ein an der Lüfterzarge 45 befindliches, mit der Kühlerzarge 15 wirkverbundenes Verschlussmittel 75 in dem hier gezeigten Betriebszustand unabgedeckt, mithin geöffnet, sind. Die Fluidöffnungen 70 sind derart in der Anordnung 1 eingerichtet, dass ein Teil 80 der Kühlerluft 25 durch diese hindurch, aber an einem optionalen Lüfter 50 vorbei, strömt. Gemäß dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel strömt also ein Teil der Kühlerluft 25 durch den Lüfter 50, ein weiterer Teil 65 durch die in der Lüfterzarge 45 befindlichen Fluidöffnungen 60 und ein zusätzlicher Teil 80 durch die beiden Fluidöffnungen 70.
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Die Fluidöffnungen 60 sind durch an sich bekannte Staudruckklappen 55, die jeweils eine um eine Schwenkachse verschwenkbare Platte aufweisen, verschließbar bzw. öffnenbar. Dem Grundsatz nach können auch die Verschlussmittel 75 entsprechend ausgebildet sein. Die in diesem Ausführungsbeispiel vorhandenen Verschlussmittel 75 sind jedoch als elastische Mittel, bevorzugt aus einem Kunststoff, ausgebildet, die sich unter einem stromabwärts der Ausgangsseite 35-2 des Wärmetauschers 20-2 und stromaufwärts des Lüfters 50 vorhandenen Überdruckes derart elastisch verformen, dass sie - wie der 2 entnommen werden kann - die Fluidöffnungen 70 freigeben. Bei einer Verringerung des Überdruckes nehmen die Verschlussmittel 75 ihre ursprüngliche Position wieder ein, so dass die Fluidöffnungen 75 wieder geschlossen sind (hier nicht gezeigt). Es sei angemerkt, dass auch die Staudruckklappen 37 als elastische Mittel entsprechend ausgebildet sein können.
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3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung 1 zum Abführen von Wärme bei einem Kraftfahrzeug-Wärmetauscher 12, die dem Grundsatz nach wie die in 1 beschriebene Anordnung 1 aufgebaut, jedoch um folgende Merkmale bereichert ist:
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Während die in 2 dargestellten Wärmetauscher 20-1, 20-2 in z-Richtung im Wesentlichen gleich ausgerichtet sind, sind die in 3 dargestellten Wärmetauscher 20-1, 20-2 in z-Richtung betrachtet gegeneinander versetzt. Die beiden Kühlebenen 22-1, 22-2 sind im Wesentlichen parallel zueinander in der y-z-Ebene ausgerichtet. Ein Führungsmittel 24 umfasst einen Einlass 26, der in einem zwischen der Kühlerzarge 15 und dem Wärmetauscher 20-1 vorgesehenen Abstandsbereich derart ausgebildet ist, dass mindestens ein Teil der in das Kraftfahrzeug 10 einströmenden Kühlluft 25 durch den Einlass 26 in den Abstandsraum 40 - unter teilweiser oder vollständiger Umgehung des Wärmetauschers 20-1 - zu strömen vermag. Hierzu ist an dem Einlass 26 ein als Staudruckklappe ausgebildetes Verschlussmittel 37 angeordnet, welche Staudruckklappe wie die in 2 beschriebene Staudruckklappe 37 aufgebaut sein kann. Das Führungsmittel 24 gemäß dieser Ausführungsform umfasst des Weiteren einen Auslass 28, der in einem zwischen der Kühlerzarge 15 und dem Wärmetauscher 20-2 vorgesehenen Abstandsbereich derart ausgebildet ist, dass mindestens ein Teil der in dem Abstandraum 40 befindlichen Kühlluft 25 - unter teilweiser oder vollständiger Umgehung des Wärmetauschers 20-2 - in Richtung Lüfterzarge 45 zu strömen vermag.
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Dem Grundsatz nach ist die zuvor beschriebene Anordnung 1 vollständig eingerichtet, um die patentgemäße Aufgabe zu lösen. Allerdings ist die Anordnung 1 in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel um die nachfolgend beschriebenen weiteren Mittel in vorteilhafter Weise ergänzt.
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Stromabwärts der Ausgangsseite 35-2 des Wärmetauschers 20-2 und stromaufwärts des optionalen Lüfters 50 befinden sich zwei Fluidöffnungen 70, die durch ein an der Lüfterzarge 45 befindliches, mit der Kühlerzarge 15 wirkverbundenes Verschlussmittel 75 in dem hier gezeigten ersten Betriebszustand abgedeckt, mithin geschlossen, sind. Das Verschlussmittel 75 umfasst gemäß diesem Ausführungsbeispiel von der Lüfterzarge 45 abragende Abschnitte 85, die benachbarte Abschnitte der Kühlerzarge 15 dichtend abdecken.
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Zum teilweisen oder vollständigen Öffnen der Fluidöffnungen 70 erfolgt eine hier nicht gezeigte translatorische Verschiebung der Lüfterzarge 15 nach links, wobei sich die Abschnitte 85 von der Kühlerzarge 15 unter Freigabe der Fluidöffnungen 70 entfernen. Die Öffnung erfolgt derart, dass ein Teil 80 der Kühlerluft 25 durch die Fluidöffnungen 70 hindurch, und an dem Lüfter 50 vorbei, strömt. Gemäß dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel strömt also ein Teil der Kühlerluft 25 durch den Lüfter 50, ein weiterer Teil 80 durch die beiden Fluidöffnungen 70, während eine Strömung durch die in der Lüfterzarge 45 befindlichen Fluidöffnungen 60 unterbunden ist.
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Zum erneuten Verschließen der Fluidöffnungen 70 erfolgt eine translatorische Verschiebung der Lüfterzarge 45 in der 3 nach rechts (nicht gezeigt).
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Es sei angemerkt, dass eine Betätigung der Staudruckklappen 37 bzw. 55, des Lüfters 50 und der Verschlussmittel 75 in Abhängigkeit von an den Kühlluft-Massenstrom gestellten Anforderungen erfolgt. Anders als zuvor beschrieben ist es erfindungsgemäß daher auch möglich, die Kühlluft 25 unter Umgehung des Lüfters 50 und/oder der Fluidöffnung 60 ganz oder teilweise durch die Fluidöffnung 70 zu fördern. Durch Schließen der Fluidöffnungen bei niedrigen Drücken kann in vorteilhafter Weise insbesondere ein thermischer Kurzschluss bei der erfindungsmäßigen Vorrichtung 1 vermieden werden.
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Die Fluidöffnungen 70 befinden sich gemäß den in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsformen stromabwärts der Ausgangsseite 35-2 des Wärmetauschers 20-2 und stromaufwärts des Lüfters 50. Es ist in vorteilhafter Weise jedoch auch möglich, alternativ oder kumulativ weitere, hier nicht gezeigte Fluidöffnungen 70 zwischen den beiden Wärmetauschern 20-1 und 20-2 anzuordnen. Sollten mehr als die gezeigten Wärmetauscher 20-1 und 20-2 in der Anordnung 1 vorhanden sein, so können auch zwischen zwei von diesen oder allen von diesen nicht gezeigten Wärmetauschern Fluidöffnungen 70 angeordnet sein.
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Die Anzahl und geometrische Form der Fluidöffnungen 70 (und solcher, die hier nicht gezeigt sind) bzw. Verschlussmittel 37, Fluidklappen 55 und Verschlussmittel 75 kann von der Anzahl und Form der hier gezeigten Fluidöffnungen 70 etc. verschieden sein, ohne von der hier dargestellten erfindungsgemäßen Anordnung 1 abzuweichen.
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Schließlich sei angemerkt, dass der erste Wärmetauscher 20-1 und weitere Wärmetauscher 20-2 nicht nur in z-Richtung, sondern alternativ oder kumulativ in y-Richtung unter Aufnahme eines Führungsmittels 24 versetzt sein können. Darüber hinaus können sie gleiche oder unterschiedliche Abmessungen derart aufweisen, dass ein Führungsmittel 24 zwischen ihnen ausgebildet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anordnung
- 10
- Kraftfahrzeug
- 12
- Kraftfahrzeug-Wärmetauscher
- 15
- Kühlerzarge
- 20-1,20-2
- Wärmetauscher
- 22-1; 22-2
- Kühlebene
- 24
- Führungsmittel
- 25
- Kühlluft
- 26
- Einlass
- 28
- Auslass
- 30-1,30-2
- Eingangsseite
- 35-1,35-2
- Ausgangsseite
- 37
- Verschlussmittel
- 39
- Kühlerluft
- 40
- Abstandsraum
- 45
- Lüfterzarge
- 50
- Lüfter
- 55
- Fluidklappen
- 60
- Fluidöffnung
- 65
- Luftströmung
- 70
- Fluidöffnung
- 75
- Verschlussmittel
- 80
- Kühlerluft
- 85
- Abschnitte
- x,y,z
- Koordinaten eines an sich bekannten, fahrzeugeigenen kartesischen Koordinatensystems
