DE19849945A1 - Anordnung zur Flüssigkeitskühlung eines Fahrzeugantriebes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung 10 zur Flüssigkeitskühlung eines Fahrzeugantriebes, insbesondere für gepanzerte Fahrzeuge, mit mindestens einer zu kühlenden Baugruppe 12, 14, 20, mit einem einen Kühler 16, 18 umfassenden Kühlkreislauf 26, 30; 36, 38; 52; 60 für die zu kühlende Baugruppe 12, 14, 20. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß zumindest zwei autonome, jeweils einen Kühler 16, 18 umfassende Kühlkreisläufe 26, 30; 36, 38; 52; 60 für die Kühlung der zu kühlenden Baugruppe 12, 14, 20 vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Flüssigkeits­ kühlung eines Fahrzeugantriebes gemäß der im Oberbe­ griff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.

Derartige Anordnungen zur Flüssigkeitskühlung von Fahr­ zeugantrieben, insbesondere für Panzerkampffahrzeuge sind seit langem bekannt und mit einer einen Generator antreibenden Brennkraftmaschine, in der Regel ein Die­ selmotor, versehen. Der Generator liefert die Spannung für zwei seitlich im Fahrzeug angeordnete Elektromoto­ ren, die über ein Getriebe mit einem Antriebszahnrad verbunden sind, das Teil eines Kettenantriebs seitlich am Fahrzeug ist. Sowohl die Brennkraftmaschine als auch die Elektromotoren müssen während des Betriebes gekühlt werden, wofür ein Kühler vorgesehen ist, der zwei un­ terschiedliche Kühlringe versorgt, nämlich einen Kühl­ ring mit Kühlwasser für den Dieselmotor und einen Kühl­ ring mit Kühlöl für die Elektromotoren.

Bei gepanzerten Fahrzeugen ist der Kühlbereich in der Regel schwächer geschützt als die Antriebsbaugruppen, wie die Elektromotoren oder der Dieselmotor, da sich die Forderung für die Kühler nach hohem ballistischen Schutz und hohem Luftdurchsatz bei geringem Luftwider­ stand widersprechen. Zudem stellen die Kühlleitungen zwischen den verschiedenen Baugruppen mit den notwen­ digen Trennstellen, wie Leitungsanschlüssen, ein er­ höhtes Risiko in Bezug auf Undichtigkeiten dar. Ist der Kühlkreislauf beschädigt und leckt, führt dies nach kurzer Zeit entweder zu einem Abschalten des Motors oder zu einem Motorschaden und somit zur Immobilität des Fahrzeugs. Dies ist inbesondere bei Panzerkampf­ fahrzeugen ein für die Fahrzeugbesatzung lebensbedroh­ licher Zustand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anord­ nung zur Flüssigkeitskühlung eines Fahrzeugantriebes gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 ange­ gebenen Art derart weiterzubilden, daß trotz einer möglichen Beschädigung des Kühlsystems zumindest ein Teil der Mobilität des Fahrzeuges erhalten bleibt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 in Verbindung mit den Oberbegriffs­ merkmalen gelöst.

Weitere Merkmale der Erfindung bilden die Gegenstände der Unteransprüche.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß durch das Vorsehen mehrerer autonomer Kühlkreisläufe, die je­ weils mit allen zu kühlenden Baugruppen verbunden sind, bei Ausfall eines Kühlkreislaufes die anderen Kühl­ kreisläufe zumindest eine teilweise Kühlung der zu küh­ lenden Baugruppen ermöglichen. Hierdurch wird auf ein­ fache Weise zumindest ein gewisses Mindestmaß an Be­ triebsbereitschaft des Fahrzeuges bei Ausfall eines Kühlkreislaufes gewährleistet. Zudem können die einzel­ nen, kleineren Kühler statt eines großen Kühlers besser im Fahrzeug den Raumerfordernissen entsprechend ange­ ordnet werden.

Nach der Erfindung sind daher zumindest zwei autonome, jeweils einen Kühler umfassende Kühlkreisläufe für die Kühlung der zu kühlenden Baugruppe vorgesehen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die bei­ den Kühlkreisläufe untereinander kurzgeschlossen und die Zu- und Rückläufe der Kühlkreisläufe sind über Ven­ tile wahlweise so sperrbar, daß lediglich ein Kühl­ kreislauf wirksam an der zu kühlenden Baugruppe an­ liegt. Bei Beschädigung eines Kühlkreislaufes kann dieser blind geschlossen und der andere Kühlkreislauf ohne weiteres weiterbetrieben werden.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung bil­ det eine Brennkraftmaschine die zu kühlende Baugruppe und weist insbesondere mindestens zwei Zylinder, vor­ zugsweise zwei Zylinderreihen, auf. Dabei liegt ein Teil der Zylinder an dem einen Kühlkreislauf und der andere Teil der-Zylinder an dem anderen Kühlkreislauf an. Ist beispielsweise die zu kühlende Baugruppe ein Dieselmotor, der als V-Motor ausgebildet ist, dann haben die linke und die rechte Zylinderreihe jeweils ein getrenntes Kühlsystem, das nicht zusammengeführt, sondern jeweils zu einem anderen Kühler geleitet wird.

Die Kühler können dabei beispielsweise an einander gegenüberliegenden Seiten des Fahrzeuges angeordnet sein. Bei einem Schaden in einem Kühlkreislauf wird die dann ungekühlte Seite über die Kraftstoffeinspritzung abgeschaltet, damit diese Zylinderreihe keinen Schaden nimmt. Die andere Zylinderreihe arbeitet weiter, da diese von dem anderen Kühlkreislauf weiter gekühlt wird. Da heute nahezu alle kraftstoffbetriebenen Die­ selmotoren eine elektrische Einspritzung haben, ist diese Maßnahme einfach und ohne größeren Aufwand zu realisieren. Der Dieselmotor, und damit das Fahrzeug, können nunmehr mit halber Leistung uneingeschränkt weiterbetrieben werden, wenn ein Kühlkreislauf aus­ fällt.

Als zu kühlende Baugruppen können ein Dieselmotor, Elektromotoren, Generatoren und/oder Leistungselek­ tronik verwendet werden. Insbesondere sind mehrere zu kühlende Baugruppen für die jeweiligen Kühlkreisläufe vorhanden.

Vorzugsweise sind die zu kühlenden Baugruppen so anein­ ander gekoppelt, daß die Brennkraftmaschine einen Gene­ rator antreibt, der die Spannung für zumindest zwei Elektromotoren liefert, die jeweils mit einem Antriebs­ rad, beispielsweise einem Kettenantrieb, verbunden sind.

Um einen Kühlring, beispielsweise für einen Elektro­ motor, möglichst klein zu halten, besteht der Kühl­ kreislauf aus mehreren Kühlringen, die vorzugsweise unterschiedliche Kühlmedien enthalten.

Gemäß einer Ausführungsform ist ein Elektromotor über mehrere Kühlringe mit dem Kühler verbunden, wobei zwischen den Kühlringen ein Wärmetauscher zwischengeschaltet ist.

Für ein einfaches Ein- und Ausbauen und Anschließen der zu kühlenden Baugruppe und des ihn kühlenden Kreislau­ fes sind der Wärmetauscher, die zu kühlende Baugruppe sowie ein Kühlring in einer Baueinheit integriert. Die Baueinheit weist hierbei zwei Anschlüsse für einen wei­ teren Kühlring auf. Selbstverständlich können auch meh­ rere zu kühlende Baugruppen in der Baueinheit inte­ griert sein.

In einem Kühlring ist beispielsweise Kühlwasser ent­ halten. In einem weiteren Kühlring ist beispielsweise Kühlöl enthalten.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der fol­ genden Beschreibung zweier Ausführungsformen der Erfin­ dung im Zusammenhang mit der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Anordnung zur Flüssigkeitskühlung eines Fahrzeugantriebes gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild einer Anordnung zur Flüssigkeitskühlung eines Fahrzeugantriebes gemäß einer zweiten Aus­ führungsform der Erfindung;

Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild einer Anordnung zur Flüssigkeitskühlung eines Fahrzeugantriebes gemäß einer dritten Aus­ führungsform der Erfindung;

Fig. 4 eine andere schematische Darstellung von Fig. 3 in einer schematischen Schnittan­ sicht; und

Fig. 5 eine Querschnittsansicht von Fig. 4.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Anordnung zur Flüssigkeitskühlung eines Fahrzeugantrie­ bes 10 mit zwei Elektromotoren 12 und 14, zwei Kühlern 16 und 18 sowie einem Zwölfzylinder Dieselmotor 20, dessen Zylinder 22 eine V-Anordnung einnehmen.

Die in Bezug auf Fig. 1 linke Zylinderreihe 24 ist über eine Leitung 26 mit dem Kühler 16 verbunden. Die in Be­ zug auf Fig. 1 rechte Zylinderreihe 28 ist über eine Leitung 30 mit dem Kühler 18 verbunden. Die Leitungen 26 und 30 laufen zu dem Kühler 16 bzw. 18 und von diesem wieder zu dem Dieselmotor 20 zurück. Im Rücklauf ist jeweils eine Pumpe 32 bzw. 34 für das Kühlmedium, in diesem Fall Kühlwasser, vorgesehen. Die Leitungen 26 und 30 bilden jeweils einen ersten Kühlkreislauf des ihr zugeordneten Kühlers 16 bzw. 18.

Zudem gibt es jeweils einen zweiten Kühlring der beiden Kühlkreisläufe mit den Kühlern 16 und 18. Hierbei ist der Kühler 16 über die Leitung 36 zur Kühlung mit bei­ den Elektromotoren 12 und 14 mit einem Zulauf und einem Rücklauf verbunden. In gleicher Weise ist der Kühler 18 über eine Leitung 38 mit beiden Elektromotoren 12 und 14 über einen Zulauf und einen Rücklauf verbunden. In dem Zulauf der Leitung 36 und 38 ist jeweils eine Pumpe 40 und 42 für das Kühlmedium, in diesem Fall Kühlöl, vorgesehen.

Somit ist jede zu kühlende Baugruppe, nämlich der Die­ selmotor 20 sowie die beiden Elektromotoren 12 und 14 mit ihrer hier nicht dargestellten Leistungselektronik, mit jeweils den beiden Kühlern 16 und 18 verbunden. Wird nun ein Kühler 16 oder 18 oder der zugeordnete Kühlkreislauf beschädigt, kühlt der andere Kühler 18 oder 16 die zu kühlenden Baugruppen weiter. Die Elek­ tromotoren 12 und 14 mit ihrer Leistungselektronik werden nur mit halber Kühlleistung gekühlt und beim Dieselmotor 20 wird nur eine Zylinderreihe 24 oder 28 gekühlt. Die nicht gekühlte Zylinderreihe 24 bzw. 28 wird abgeschaltet, um einen Motorschaden zu vermeiden. Dies ist bei einer elektronischen Einspritzung einfach und ohne Zeitverzögerung durchzuführen. Das Fahrzeug kann daher bei Ausfall eines Kühlers 16 bzw. 18 mit halber Leistung uneingeschränkt weiterbetrieben werden.

In Fig. 2 ist eine alternative Ausführungsform der Er­ findung in einem Blockschaltbild schematisch darge­ stellt.

Im Unterschied zur ersten Ausführungsform werden die Leitungen 26 und 30 über ein Ventil 44 im Zulauf und ein Ventil 48 im Rücklauf miteinander kurzgeschlossen. Es ist dann nur noch eine Pumpe 50 für den ersten Kühl­ ring der beiden Kühlkreisläufe der beiden Kühler 16 und 18 notwendig. Die Pumpe 50 ist dem Ventil 44 nachge­ schaltet. Eine gemeinsame Leitung 52 verbindet das Ventil, die Pumpe 50 und den Dieselmotor 20 und ver­ sorgt beide Zylinderreihen 24 und 28 des Dieselmotors 20 und führt zu dem Ventil 48. Dort teilt sich die Lei­ tung 52 in die Leitung 26 zum Kühler 16 sowie in die Leitung 30 zum Kühler 18.

Das gleiche Prinzip wird für den zweiten Kühlring der beiden Kühlkreisläufe für die Elektromotoren 12 und 14 mit ihrer Leistungselektronik angewandt. Es sind hier­ bei Ventile 54 im Zulauf und 56 im Rücklauf vorgesehen, in die die Leitung 36 des Kühlers 16 sowie die Leitung 38 des Kühlers 18 münden. Dem Ventil 52 ist eine ein­ zige Pumpe 58 im Zulauf nachgeschaltet. Eine Leitung 60 verbindet das Ventil 54, die Pumpe 58 sowie zur Kühlung die Elektromotoren 12 und 14. Die Leitung 60 endet im Rücklauf nach den Elektromotoren 12 und 14 in dem Ven­ til 54. Der zweite Kühlring der beiden Kühlkreisläufe ist somit geschlossen und die Elektromotoren 12 und 14 werden sowohl von dem Kühler 16 als auch von dem Kühler 18 über ihre Leitungen 36, 38 und 60 gekühlt.

Fällt nun ein Kühler 16 oder 18 aus, werden die Ventile 44, 48 sowie 52 und 54 so geschaltet, daß der erste und zweite Kühlring des beschädigten Kühlers, beispielswei­ se der Kühler 18, geschlossen wird. Der Dieselmotor 20 sowie die Elektromotoren 12 und 14 werden dann nur noch von dem intakten Kühler, in diesem Fall der Kühler 16, gekühlt. Durch diese Anordnung wird der defekte Kühl­ kreislauf jeweils blind geschlossen. Mit dem intakten Kühlkreislauf steht die halbe Kühlleistung für den Dieselmotor 20 und die Elektromotoren 12 und 14 zur Verfügung. In Folge der Speicherfähigkeit des Kühl­ systems kann jedoch kurzfristig die gesamte Leistung des Fahrzeugantriebs abgerufen werden, so daß sich der Panzerkampfwagen beispielsweise aus dem Gefechtsbereich entfernen kann.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform anhand eines schematischen Blockschaltbildes dargestellt. Sie zeigt beispielsweise den Kühlring zwischen dem Kühler 16 und dem Elektromotor 12, der wiederum in zwei durch Leitun­ gen 62 und 64 gebildete Ringkreisläufe aufgeteilt ist, wobei im Zulauf jeweils eine Pumpe 63 bzw. 65 für das Kühlmedium zwischengeschaltet ist.

Die beiden Ringkreisläufe 62 und 64 sind über einen Wärmetauscher 66 aneinander gekoppelt. Hierdurch ist es möglich, den Ringkreislauf 64, der den Elektromotor 12 kühlt, möglichst klein zu halten. Dabei wird außer dem Elektromotor 12 auch noch die Leistungselektronik ge­ kühlt. In diesem zweiten Ringkreislauf 64 bildet Kühlöl das Kühlmedium. Der Wärmetauscher 66 ist daher ein Kühlöl/Kühlwasser-Wärmetauscher. Hierdurch wird er­ reicht, daß das brennbare Kühlöl nur in wenigen Be­ reichen und nicht über Leitungen im Mannschaftsraum eines Panzerkampffahrzeuges verläuft.

In den Fig. 4 und 5 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung in einer Schnittansicht sowie einer Quer­ schnittsansicht dargestellt, wobei beispielsweise der Kühler 16 und der Elektromotor 12 dargestellt sind. Der Elektromotor 12, der Wärmetauscher 66, die Leistungs­ elektronik des Elektromotors 12 sowie der zweite Ring­ kreislauf 64 sind in einer Baueinheit 68 integriert. Es sind lediglich zwei Anschlüsse 70 und 72 vorgesehen, die dem ersten Ringkreislauf 62 zugeordnet sind, nämlich der Anschluß 70 für den Vorlauf und der Anschluß 72 für den Rücklauf des ersten Ringkreislaufes 62.

Dadurch entfallen zwischen den einzelnen Baugruppen sämtliche Kühl- als auch Elektronikleitungen und zu­ sätzliche Trennstellen in Form von Anschlüssen. Dies führt zu einer Reduzierung der Anfälligkeit und zu einer kompakten Bauweise. Die Leistungselektronik ist insbesondere um den Elektromotor 12, 14 herum ange­ ordnet und der Zuschnitt wird so gewählt, daß diese Baueinheit an die Bauform einer Wanne 74 des Panzer­ kampffahrzeuges angepaßt ist, und somit in diese optimal integriert werden kann.

Die Erfindung zeichnet sich durch die einfache Möglich­ keit aus, mit Hilfe mehrerer Kühler die Betriebsbereit­ schaft des Fahrzeugs, insbesondere des Panzerkampffahr­ zeuges, zumindest teilweise aufrecht zu erhalten.

Bezugszeichenliste

10

Anordnung zur Flüssigkeitskühlung eines Fahrzeugantriebes

12

Elektromotor - unten

14

Elektromotor - oben

16

Kühler - unten

18

Kühler - oben

20

Dieselmotor

22

Zylinder

24

linke Zylinderreihe

26

Leitung

28

rechte Zylinderreihe

30

Leitung

32

Pumpe - Leitung

26

34

Pumpe - Leitung

30

36

Leitung - unten

38

Leitung - oben

40

Pumpe - Leitung

36

42

Pumpe - Leitung

38

44

Ventil - Zulauf

48

Ventil - Rücklauf

50

Pumpe

52

Leitung

54

Ventil - Zulauf

56

Ventil - Rücklauf

58

Pumpe

60

Leitung

62

erster Ringkreislauf/Leitung

64

zweiter Ringkreislauf/Leitung

66

Wärmetauscher

68

Baueinheit

70

Anschluß - Zulauf

72

Anschluß - Rücklauf

74

Fahrzeugwanne

Claims (16)

1. Anordnung (10) zur Flüssigkeitskühlung eines Fahrzeugantriebes, insbesondere für gepanzerte Fahrzeuge, mit mindestens einer zu kühlenden Baugruppe (12, 14, 20), mit einem einen Kühler (16, 18) umfassenden Kühlkreislauf (26, 30; 36, 38; 52; 60) für die zu kühlende Baugruppe (12, 14, 20), dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei autonome, jeweils einen Kühler (16, 18) umfassende Kühlkreisläufe (26, 30; 36, 38; 52; 60) für die Kühlung der zu kühlenden Baugruppe (12, 14, 20) vorgesehen sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die beiden Kühlkreisläufe (26, 30; 36, 38; 52; 60) untereinander kurzgeschlossen sind, und daß die Zu- und Rückläufe der Kühlkreis­ läufe (26, 30; 36, 38; 52; 60) über Ventile (44, 48; 54, 56) wahlweise so sperrbar sind, daß lediglich ein Kühlkreislauf (26, 30; 36, 38; 52; 60) wirksam an der zu kühlenden Bau­ gruppe (12, 14, 20) anliegt.

3. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, gekennzeichnet durch eine Brennkraftma­ schine (20) als zu kühlende Baugruppe, insbe­ sondere mit mindestens zwei Zylindern (24, 28).

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Teil der Zylinder (24) an dem einen Kühlkreislauf (26) kund der andere Teil der Zylinder (28) an dem anderen Kühlkreislauf (30) anliegt.

5. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, gekennzeichnet durch einen Elektromotor (12, 14) als zu kühlende Baugruppe.

6. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, gekennzeichnet durch einen Generator als zu kühlende Baugruppe.

7. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, gekennzeichnet durch eine Leistungselek­ tronik als zu kühlende Baugruppe.

8. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, gekennzeichnet durch mehrere zu kühlende Baugruppen (12, 14, 20).

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 und 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraft­ maschine (20) einen Generator antreibt, der die Spannung für die zumindest zwei Elektromotoren (12, 14) liefert, die jeweils mit einem An­ triebsrad, beispielsweise einem Kettenantrieb, verbunden sind.

10. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkreis­ läufe (26, 30; 36, 38; 52; 60) aus mehreren Kühlringen bestehen, wobei zumindest ein Kühl­ ring einer zu kühlenden Baugruppe (12, 14, 20) zugeordnet ist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kühlringe unterschiedliche Kühlmedien enthalten.

12. Anordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zu kühlende Baugruppe (12, 14) über mehrere Kühlringe mit dem Kühler (16, 18) verbunden ist, wobei zwischen den Kühlringen ein Wärmetauscher (66) zwischenge­ schaltet ist.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wärmetauscher (66), die zu kühlende Baugruppe (12, 14, 20) sowie ein Kühlring in einer Baueinheit (68) integriert sind.

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Baueinheit (68) zwei An­ schlüsse (70, 72) für einen weiteren Kühlring (62) aufweist.

15. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlwasser in einem Kühlring (26, 30; 52) enthalten ist.

16. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlöl in einem weiteren Kühlring enthalten ist.