DE2424929A1

DE2424929A1 - Motorfahrzeug mit fluessigkeitsgekuehlter brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2424929A1
Application number: DE19742424929
Authority: DE
Inventors: Keith Reginald Hemmings
Original assignee: Rover Co Ltd
Current assignee: Rover Co Ltd
Priority date: 1973-05-23
Filing date: 1974-05-22
Publication date: 1974-12-12
Also published as: IT1012762B; FR2230514A1; JPS5035812A

Description

"Motorfahrzeug mit flüssigkeitsgekühlter Brennkraftmaschine"

Priorität: 23. Mai 1973; Großbritannien; Anmelde-Nr.: 24744/73

Die Erfindung bezieht sich auf ein Motorfahrzeug mit einer f lüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine, insbesondere auf ein Lastkraftfahrzeug, das ein Fahrerhaus oder eine Fahrgastkabine mit jeweils einem Dach aufweist.

Das Flüssigkeitskühlsystem für den Fahrzeugmotor besteht bei Nutzfahrzeugen bei einer bekannten Ausführungsform darin, daß ein Kühlkörper bzw. ein Kühler an der Vorderseite des Fahrzeugs vor dem Motor angebracht ist; ein Luftstrom wird durch den Kühler geführt, strömt über den Motor und tritt an der Rückseite

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des Motorrames wieder aus. Diese Anordnung weist mehrere Nachteile auf: als erstes braucht man im Frontaufbau des Fahrzeugs eine große Öffnung, durch die Luft angesaugt werden kann, und diese Öffnung bringt Beschränkungen in der Gestaltung bzw. Konstruktion des Fahrerhauses mit sich. Zum zweiten wird es sehr schwierig, den Lärm einzudämmen, den der Fahrzeugmotor erzeugt, solange es eine große Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung an der Rückseite des Fahrerhauses gibt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Motorfahrzeug mit einem Flüssigkeits-Kühlsystem für seinen Motor zu entwickeln, bei dem diese genannten Schwierigkeiten zumindest zum Teil überwunden werden. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Motorfahrzeug zu entwickeln, das eine besonders wirksame Kühlung aufweist, die gleichzeitig besonders leise ist. Diese Aufgabe ist insbesondere (aber nicht ausschließlich) im Hinblick auf Nutzfahrzeuge gestellt, und hiervon wiederum insbesondere im Hinblick auf Lastkraftwagen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Motorfahrzeug dadurch gelöst, daß dessen Kühleranordnung und dessen Kühlgebläse im Dach angeordnet sind.

ersten
Nach einer Vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Fahrzeug ein Lastkraftfahrzeug mit einem Fahrerhaus bzw. einem Fahrgastraum, das bzw. der den Fahrzeugmotor im wesentlichen einkapselt, wobei die Kühleranordnung und der ihr zugeordnete Kühlventilator des Kühlsystems im Dach des Fahrerhauses angeordnet sind.

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Nach einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung weist die Kühleranordnung zwei gitterartige Kühler, wie z.B. Wabenkühler, auf, die miteinander in V-Anordnung im Dach angebracht sind, so daß Luft, die durch einen Einlaß oder durch mehrere Einlasse ins Dach gelangt, jedes Kühlergitter von seiner Unterseite her durchströmt und durch einen Auslaß an der Oberseite des Daches über einen oberhalb der beiden Kühlergitter angeordneten Kühlventilator wieder austritt.

Einer dritten Ausgestaltung der Erfindung gemäß ist der Kühlventilator an einer Auflage angebracht, die von den äußeren Enden der V-Anordnung getragen wird.

Einer vierten Ausgestaltung der Erfindung gemäß sind die gitterartigen Kühler am Dach mittels einer Vielzahl von insbesondere flexiblen Befestigungselementen angebracht, die geeignet sind, jegliche Schwingung der Kühler von der Fahrzeugkabine abzuschirmen.

Nach einer fünften Ausgestaltung der Erfindung wird der Kühlventilator mittels eines hydraulischen Motors angetrieben.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung enthält jede flexible Aufhängung für die gitterartigen Kühler eine Einrichtung aus elastomerem Material, die so ausgelegt ist, daß sie bei Beanspruchungen in vertikaler Richtung sowie in Drehrichtung im Betrieb auf Schub beansprucht wird, hingegen auf

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Druck beansprucht wird, wenn sie Belastungen ausgesetzt wird/ die durch Bremsen oder Kurvenfahrt des Fahrzeugs verursacht werden.

Eine siebte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß eine Flüssigkeitskupplung zwischen dem hydraulischen Motor und dem Kühlventilator angeordnet ist, um den letzteren anzutreiben, wobei die Flüssigkeitskupplung so ausgelegt ist, daß die Höchstdrehzahl des Kühlventilators einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet, auch wenn dieser vom antreibenden hydraulischen Motor überschritten wird.

Die Kühleinrichtung der Erfindung weist verschiedene Vorteile auf. Sie gestattet den Gebrauch von Kühlern mit einer größeren Oberfläche als sie bei Anordnungen möglich wäre, wo ein derartiger Kühler neben dem Motor und/oder unter dem Kabinenboden angeordnet ist; dort ergeben sich nämlich bei der Unterbringung erhebliche Probleme, da in dieser Zone nur im begrenzten Maße Raum verfügbar ist. Als Folge davon, daß größere Kühler verwendet werden können, wird eine Verringerung des Druckabfalls über dem Kühler und damit eine Verringerung der Luftgeschwindigkeit durch die Kühler-Durchtrittsöffnungen ermöglicht. Dies wiederum führt dazu, daß das Kühlsystem weniger Lärm erzeugt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß es ebenso möglich ist, einen Kühlventilator mit größerem Durchmesser

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zu verwenden als dies bei der herkömmlichen Anordnung von Kühler und zugehörigem Kühlventilator möglich wäre. Benutzt man einen derartigen Ventilator mit größerem Durchmesser, dann kann dieser zum Erzielen einer guten Kühlleistung bei niedrigerer Drehzahl betrieben werden als ein Ventilator mit üblichen Abmessungen. Diese niedrigere Drehzahl führt wiederum zu einem niedrigeren Ventilatorengeräusch und somit zu einer allgemeinen Verringerung des Geräuschpegels im Fahrerhaus.

Verwendet man anstelle äer üblichen Anordnung von Kühler und Ventilator die erfindungsgemäße, so ist es auch möglich, den Motor des Fahrzeugs leichter voll abzukapseln und zu isolieren, da es nicht mehr länger nötig ist, einen großen Luft-Massenstrom für Kühlzwecke in der Nähe des Motors vorzusehen. Es ist lediglich nötig, einen kleinen Lufteinlaß anzuordnen, der Luft zur Luftansaugstelle des Motors zum Zweck der Verbrennung liefert, und der alle die am Motor angeordneten Zusatzgeräte kühlt, die besondere Aufmerksamkeit verlangen, wie z.B. die Treibstoffpumpe oder die Lichtmaschine.

Somit ermöglicht die Erfindung eine beträchtliche Verringerung des Geräuschpegels, der vom Fahrer und von Personen außerhalb des Fahrzeugs bzw. des Lastwagens wahrgenommen wird.

Die Erfindung wird im folgenden beispielshalber anhand der Zeichnung noch näher erläutert.

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Fig. 1 ist die schematische Perspektivdarstellung des Fahrerhauses eines erfindungsgeinäßen Lastwagens;

Fig. 2 ist die Frontansicht von Kühlventilator und Kühler gemäß Fig. 1 im Aufriß;

Fig. 3 stellt eine Draufsicht von Fig. 2 dar;

Fig. 4 ist die Vorderansicht einer der elastomeren Aufhängungen im Aufriß, wie sie schon in Fig. 2 dargestellt ist, jedoch in vergrößertem Maßstab;

Fig. 5 stellt eine schematische Darstellung des hydraulischen Systems dar, das zum Antrieb des Kühlventilators aus Fig. 1 verwendet wird; und

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung des gesamten Kühlsystemes.

Ein Lastwagen hat ein Fahrerhaus 1, das z.B. ein sogenanntes "Kippfahrerhaus" sein kann. Ein Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) ist vom Fahrerhaus 1 im wesentlichen voll umschlossen, aber natürlich nicht, wenn es sich um ein Kippfahrerhaus handelt, das gerade abgekippt ist.

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Das Fahrerhaus 1 weist zwei gitterartige Kühler 3 und 4 auf, von denen jeder im wesentlichen rechteckig ausgebildet ist; die Kühler 3 und 4 sind V-förmig innerhalb des Dachs 5 des Fahrerhauses 1 angeordnet. Das Dach 5 ist hohl und weist eine innere Wand 6 und eine äußere .Wand 7 auf, wobei die Kühleranordnung 3, 4 zwischen den beiden Wänden 6 und 7 angeordnet ist. Die innere Wand 6 weist eine tiefgezogene Metall-Blechplatte auf, die einen Teil des üblichen metallenen Fahrerhauses 1 darstellt, und die äußere Wand 7 enthält eine Abdekkung aus Glasfibermaterial, die abnehmbar, ist, damit die Anordnung des Kühlers und des Ventilators zugänglich ist.

Die gitterartigen Kühler 3, 4 werden von vier Aufhängungen 8 getragen, die an der inneren Wand 6 des Daches befestigt sind, aber so konstruiert sind, daß sie die übertragung von irgendeiner Schwingung oder einem Geräusch von den Kühlern 3, 4 auf die innere Wand 6 verhindern oder zumindest möglichst klein halten.

Ein Kühlventilator 9 ist oberhalb der Kühleranordnung 3, 4 angeordnet und wird durch einen hydraulischen Motor Io angetrieben, um (wie mit den Pfeilen in Fig. 1 angezeigt), Luft nach oben durch die beiden gitterartigen Kühler 3, 4 zu führen.

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Der I\ 'υventilator 9 wird durch eins Halterung 11 getragen, die sich ihrerseits auf die ^:;usseren Enden 5a,4a der V.'aben'^:~ühler S,4 abstützt. Der tnrdrauli scher ^otor Io ist zwischen den inneren TCnden 3b,4b der Kühler 3 und 4 angebracht.

Es sind Blenden vorgesehen, die sicherstellen, dass die Luft nur durch die beiden gitterartigen Kühler 3,4, nicht aber um deren 3nden herum strömen kann.

Luft kann auf der Vorderseite des Kabinendachs 5 durch Einlassöffnungen 2 eintreten, wie das mit Pfeilen in Pig.l dargestellt ist; dann strömt die Luft durch die beiden gitterartigen Kühler 3,4 von deren Unterseite her nach oben. Nachdem die Luft die Köhler 3,4 durchströmt hat, strömt sie über den Kühlventilator durch einen Auslass hinaus, der in der äusseren V.^rand 7 des Fahrerhausdaches 5 angeordnet ist. Der Zweck des Ventilators ist es natürlich, den Luftstrom, der in Fig.l dargestellt ist,

herbeizuführen. σ

cn Zwischen den Einlassen 2 und der Unterseite der Kühler 3,4 ο ^ ist eine strömungsgünstige Luftführung vorgesehen, und eine

O^ Sperre am Ende der Luftführung stellt sicher, dass eine

Staudr/uckfront erzeugt v;ird; dadurch wird ein Luftstrom herbeigeführt.

Es sind Röhren oder Leitungen vorgesehen, die die beiden gitterartigen Kühler 3,4 mit dem Verbrennungsmotor verbinden. Im F_aii eines Kippfahrerhauses würden diese Röhren oder Leitungen, z.B. d· durch, dass sie flexibel· sind, so angeordnet

werden, dass das Fahrerhaus gekippt werden kann, ohne dass die Verbindung «wischen den Ilotor und den K .hlorn 3,4 unterbrechen wird.

Einer anderen Lösung getaliss können die Einlassöffnungen für die Luft zu den gitterförniigen V/lirmetauschern 3,4 l^:;ngs der Seiten des Daches 5 des Fahrerhauses 5 angeordnet sein, : statt an der Vorderseite, wie in Pig.l gezeigt. Damit eine Unterkühlung bei kaltem ^rretter verhindert v/erden kann, können die Lufteinlässe 2 mit verstellbaren Jalousien *a.sgestattet werden.

Der Kühlventilator 9 wird durch einen hydraulischen Motor Io über eine Flüssigkeitskupplung 12 angetrieben; deren Aufgabe ist es, die Geschwindigkeit des Ventilators 9 zu begrenzen, z.B.'

auf 98o Umdrehungen prollinute, um den Lärm, der vom Ventilator 9 erzeugt wird, auf ein Minimum zu bringen· Der hydraulische Motor Io selbst wird von einer Getriebe- bzw. Zahnradpumpe 13 angetrieben, die mit der normalen Pumpe 14 für die Servo-Lenkung des Fahrzeugs hintereinander .geschaltet ist (sääae Fig 5).

Die Einrichtung, die aus dem Ventilator 9 und den Wärmetauschern 3, 4 besthet, wird - wie bereits ervHhnt - von flexiblen Halterungen 8 getragen; dies hat zum Zweck, dass die Übertragung irgendwelcher Schwingungen "on dieser Einrichtung auf das Führerhaus 1 so gering wie möglich wird. Diese flexiblen Halterungen 8 sJnd detaillierter in Fig.4 dargestellt. Sie weisen ein Teil 15 aus Elastomer auf, das die

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Eigenschaft aufweist, daß es bei Beanspruchungen in senkrechter Richtung oder in Drehrichtung auf Schub beansprucht wird, während es auf Druck bei Belastungen beansprucht wird, die von Bremsungen oder von einer Kurvenfahrt des Fahrzeuges verursacht werden. Mittels dieser Einrichtung v/erden vertikale Schwingungen und Drehschwingungen gedämmt, während Kräfte, die beim Bremsen und bei Kurvenfahrt vom Fahrzeug her einwirken, nicht zu übermäßigen Bewegungen der Einrichtung führen.

Die flexiblen Halterungen 8 sind in erster Linie dafür konstruiert, um das Fahrerhaus 1 vor Schwingungen abzudämmen, die vom Ventilator 9 herkommen und die in einem Frequenzbereich von 8 bis 17 Hz (55o bis looo Schwingungen pro Minute) liegen. Während vertikale und rotatorische Schwingungen abgeschirmt werden sollen, dürfen Kräfte, die von Bremsungen und von Kurvenfahrt herrühren, keine übermäßige Bewegung auf die Anordnung aufbringen, die aus Kühlventilator 9 und den Wärmetauscher-Einheiten 4, 3 besteht. Ebenso dürfen Schwingungen oder Eigenfrequenzen in der Fahrzeugaufhängung keine Schwingungen bei dieser Anordnung hervorrufen. Diese verschiedenen Anforderungen stehen miteinander bis zu einem gewissen Grade im Widerspruch; die Abschirmung von so niedrigen Frequenzen wie 8 Hz verlangt ziemlich weiche Befestigungsglieder, während diese Befestigungselemente relativ starr in der Richtung sein sollen, in der sie Brems- oder Fliehkräften Widerstand bieten sollen.

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Dieses ^Dro"blem kann dadurch überwunden werden, indem man von der Tatsache Gebrauch macht, dass Gunmi bei Druckbelastung wesentlich steifer ist als bei Schubbelastung« Die Aufhängungen 8 sollten daher in der vertikalen Pachtung und in Drehrichtung auf Schuo belastet v/erden, und auf Druck in den Richtungen, in denen Belastungen aus Brems- und Abbiegevorgängen auftreten.Das kann durch eine Anordnung und Vorrichtung bewirkt v/erden, v;ie sie in Fig.4 gezeigt ist. Jede der eliistiscfen HalterungenS, von denen eine in Fig.4 dargestellt ist, weist einen Kalter 16 auf, der an der von Ventilator 9 und Kühlern 3,4 gebildeten Einrichtung befestigt ist. Bei einem Gtamiteil 15 ist an dessen innerer Oberfläche ein erstes üetallanlageteil 17a und an dessen äusserer Oberflache ein zweites Metallanlageteil 17b verklebt. Das Metallanlageteil 17a ist am Halter 16 befestigt, und das Anlageteil 17b ist an der inneren '"and des Fahrerhausdaehes 5 befestigt, und zwar mittels eines Bolzens 19 und eins s Gummirings bzw. einer Gummibuchse 18.

In Fig.5 ist eine Getriebe.- tzvr. Zahnradpumpe 13 dargestellt, die mit der Pumpe 14·für die Servolenkung des Fahrzeugs hintereinandergeschaltet ist und die den hydraulischen Antrieb des .Kühlventilators 9 versorgt, der aus einem hydraulischen Getriebe- bzw. Zahnradmotor 10 und einer Flüssigkeitskupplung .12 besteht. Der Gebrauch von zwangsfö'rdernden'Verdrängerpumpen und zugehöri gen -Motoren führt zu einer direkten Wirk-Ubertragung .zwischen dem Motor und dem Ventilator 9. Wenn

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zum Beispiel bei der I.Iotordrehzahl von 1500 U/min 24249 (hier wird das grösste Drehmoment abgegeben)-Λοτ Ventilator 9 rait VlC U/min uitLl⁵iuft, dann l"uft er bei einer "otordrehzahl von 2500 U/min (hier wird die grösste Leistung abgegeben) mit 1180 U/min um. Sine Drehzahl von 980 U/min ist fJr den Ventilator 9 zu Kühlungszwecken ausreichend, und 1180 U/min wurden nur mehr Lärm als nötig erzeugen und überdies mehr Leistung verbrauchen. Deshalb ist eine Flüssigkeitskupplung 12 zwischen dem Hydromotor 10 und dem Ventilator 9 angeordnet, um dessen Drehzahl zu begrenzen, z.B. auf 980 U/min· Unterhalb dieser Drehzahl wirkt sie als direkte übertragung, und oberhalb davon als eine Art Drehzahlregler, "'eiterhin

2 v/eist das System ein Überdruckventil auf, das auf 49,215 kp/cm ( 700 psi) eingestellt ist, das bei zu grossem Druck die Pumpe 13 entlastet; dieser Fall ist gegeben, wenn die Flüssigkeitskupplung 12 in Tätigkeit ist. sin Vorratsbehälter 21 liefert über eine Leitung 22 hydraulische Flüssigkeit zur Pumpe 13, und diese Flüssigkeit gelangt vom liotor 10 über die Leitung 23 wieder zurück zum Vorratsbehälter 21.

In Figur 6 ist ein Kühlsystem dargestellt, das nach, zwei besonderen Gesichtspunkten ausgelegt und gestaltet wurde: geringstmögliche Druekverluste und die Verhinderung von Luftverstopfung an den hochgelegenen Punkten des Systems. Die beiden Wärmetauscher J3 und 4 arbeiten parallel, um Druekverluste zu verringern, wobei Yiasser bei einem oberen Tank 24 ein- und bei einem unteren Tank 25 austritt (Fig.3). Um zu verhindern, dass sich in den hochgelegenen Stellen des

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Systems Luftverstopfungen bilden, verbindet ein kleines Rohr 31 den oberen Tank 24 mit dem Haupttank 29. Dieses Entlüftungsrohr 31 wird im Betrieb ständig etwas durchströmt werden, aber hierdurch wird die Kühlleistung des Systems nicht wesentlich beeinträchtigt. Weiterhin sind in Fig. 6 noch der Motor 26, die übliche Wasserpumpe 27, das Thermostat 28 und die Heizkörper 3o dargestellt.

Die konstruktive Gestaltung der verwendeten Kühler ist im Rahmen der Erfindung insoweit frei, als es sich um Durchströmkühler handelt. Es können alle entsprechenden Kühlerarten somit verwendet werden, wobei insbesondere Gitter-, Waben- und rostförmige Kühler zu nennen sind, auf die jedoch ausdrücklich die Erfindung nicht beschränkt ist..

Die vorliegende Erfindung bezieht sich nicht nur auf ein Motorfahrzeug mit Kühlsystem, sondern ausdrücklich auch auf das Kühlsystem an sich, das ja durchaus vorteilhaft auch in stationären Anlagen beispielsweise eine Verwendung finden kann. Als Fahrzeug ist ein Land-, Wasser- oder Luftfahrzeug bezeichnet.

Ansprüche

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Claims

Ansprüche

* l.\ Motorfahrzeug mit einer flüssigkeitsgekühlten Verbren- ^^jjtfngskraftmaschine sowie mit einem Fahrerhaus oder einer Fahrgastkabine, die jeweils ein Dach aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlereinrichtung (3, 4) und das zugehörige Gebläse (9) im Dach (5) angeordnet sind.
2. Motorfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrerhaus (1) bzw. der Fahrgastraum dazu eingerichtet ist, im wesentlichen den Fahrzeugmotor zu umschließen.
3. Motorfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlereinrichtung zwei gitterartige Kühler

. (3, 4) aufweist, die miteinander eine V-Anordnung bilden und die im Dach (5) in einem Luftstrom angeordnet sind, der in das Dach (5) durch eine oder mehrere Einlaßöffnungen (2) eintritt, jedes Kühlgitter (3, 4) von dessen Unterseite her passiert und über ein Kühlgebläse (9), das oberhalb der beiden gitterartigen Kühler (3, 4) angeordnet ist, das Dach (5) durch einen Auslaß in dessen Oberteil (7) wieder verläßt.
4. Motorfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (9) an einer Halterung (11) angebracht ist, die von den äußeren Enden (3a, 4a) der V-förmig angeordneten

Kühler (3, 4) getragen wird.

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5. Motorfahrzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gitterartigen Kühler (3, 4) im Dach (5) mittels einer Mehrzahl elastischer Befestigungselemente (8) angebracht sind, die geeignet sind, jegliche Schwingungen der gitterartigen Kühler (3, 4) vom Fahrerhaus (1) des Fahrzeugs abzudämmen .
6. Motorfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlgebläse (9) mittels eines hydraulischen Motors (lo) angetrieben wird.
7. Motorfahrzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede der elastischen Befestigungen (8) für die gitterartigen Kühler (3, 4) eine Baugruppe aus elastomerischem Material aufweist, die geeignet ist, Belastungen in vertikaler Richtung und in Drehrichtung als Schubspannungen aufzunehmen und Belastungen, die durch Bremsen oder Kurvenfahrt des Fahrzeugs verursacht werden, als Druckspannung aufzunehmen.
8. Motorfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet» daß das Kühlgebläse (9) durch eine zwischen ihm und dem hydraulischen Motor (lo) angeordnete Viskositätskupplung (12) angetrieben wird, die bewirkt, daß die Höchstdrehzahl des. Kühlgegebläses (9) auf einen vorher festgelegten Wert begrenzt wird, auch wenn der hydraulische Motor (lo) diese Drehzahl überschreitet.

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