DE2530743C3

DE2530743C3 - Geräuscharme Kühlanlage für Lastkraftwagen

Info

Publication number: DE2530743C3
Application number: DE2530743A
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. Hauser; Gebhard Schwarz
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1975-07-10
Filing date: 1975-07-10
Publication date: 1980-02-28
Also published as: FR2317117B1; IT1067074B; DE2530743B2; DE2530743A1; SE427999B; FR2317117A1; SE7607844L

Description

Die Erfindung betrifft eine geräuscharme Kühlanlage

ίο für Lastkraftwagen, bestehend aus einem oder mehreren hinter einem Fahrerhaus angeordneten Kühlern und einem oder mehreren oberhalb des Fahrerhausdaches mit lotrechter Achse angeordneten Lüftern, sowie einem Luftschacht zwischen Lüfter und Kühler.

Es besteht die Forderung, daß der Geräuschpegel von Kraftfahrzeugen, insbesondere von Lastkraftwagen gegenüber den heute zulässigen Werten um ca.10 dB (A) gesenkt werden muß. Dies bedeutet, daß auch das Lüftergeräusch um etwa den gleichen Betrag zu reduzieren ist. Eingehende Untersuchungen haben gezeigt, daß die erforderliche Pegelminderung mit den bisher verwendeten Axial- und Halbaxiallüftern nicht zu erreichen ist, wenn nicht der Druckverlust der Kühlanlage beträchtlich verringert wird, so daß die Lüfter mit geringerer Umfangsgeschwindigkeit getrieben werden können. Deshalb werden Kühlanlagen mit wesentlich größerer Kühlerstirnfläche benötigt, die aber aus Platzgründen nicht mehr im Motorraum untergebracht werden können.

Es ist bekannt, derartige Kühlanlagen hinter dem Fahrerhaus anzuordnen, wobei die Luftförderung durch mehrere mit senkrechter Achse nebeneinander angeordnete Axiallüfter erfolgt, die hinter dem Fahrerhaus in einem rechteckigen Schacht eingebaut sind. Dieser Schacht ist mit einem rechteckigen Krümmer verbunden, der als Lufteintritt dient und oberhalb des Fahrerhausdaches mündet. Die Lufteintrittsöffnung liegt dabei senkrecht zur Fahrtrichtung, so daß der Staudruck der Fahrgeschwindigkeit ausgenutzt wird. Die Kühlluft wird über den erwähnten Schacht nach unten gefördert, wo ein großflächiger Kühler vorzugsweise schräg angeordnet ist, der entgegen der Fahrtrichtung durchströmt wird.

Um den hohen Kostenaufwand zu verringern, ist es auch bekannt, anstelle mehrerer Axiallüfter einen großen Lüfter mit horizontaler Achse zwischen Fahrerhaus und schrägstehendem Kühler einzubauen, wobei die Kühlluft ebenfalls oberhalb des Fahrerhausdaches über einen Schacht angesaugt wird. Beide

so Ausführungen haben den gemeinsamen Nachteil, daß sich eine relativ große Bautiefe ergibt, wodurch die Ladefläche erheblich verkürzt wird. Außerdem wird die Anlage durch den bei beiden Ausführungsbeispielen notwendigen großflächigen Kühler stark verteuert.

Zur Verringerung der Lärmentwicklung eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Lastkraftwagens, ist es bekannt (GB-PS 13 38 300), eine kombinierte Kühler-Lüftereinheit hinter einem Fahrerhaus oder im windschnittig verkleideten Fahrerhaus anzuordnen und schalltechnische Mittel zur Lärmverringerung anzuwenden, die darin bestehen, daß der Motorraum völlig oder nahezu völlig schalldicht abgeschlossen isoliert wird, der oder die Lüfter möglichst hoch über der Fahrbahn angeordnet werden und die Lufteintrittskanäle für die Motorraumbelüftung, den Kühlluftkanal und andere Luftleitungen schalldämmend ausgekleidet werden.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine hinter einem Fahrerhaus zu installieren-

de Kühlanlage zu schaffen, die eine geringere Bautiefe aufweist und mit den heute üblichen relativ kleinen Kühlerstirnflächen die gestellten Anforderungen an Kühlleistung und Geräuscharmut erfüllt

Diese Aufgabe wird bei einer geräuscharmen Kühlanlage der eingangs erläuterten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Luftförderung ein horizontal oder annähernd horizontal ausblasender Radiallüfter vorgesehen ist, daß eine Lüfteransaugöffnung oberhalb des Bereiches der Fahrerhaushinterkante dem Fahrerhausdach zugekehrt ist, daß eine Ansaugdüse die Fahrerhaushinterkante in Fahrtrichtung um 30 bis 100% des kleinsten Ansaugdüsendurchrnessers überragt, und daß der Abstand zwischen der Eintrittsebene der Ansaugdüse und dem Fahrerhausdach mindestens 25% des kleinsten Düsendurchmessers beträgt

Durch die Erfindung wird die zugrundeliegende Aufgabe mit strömungstechnischen Mitteln gelöst, nämlich durch eine besondere Ausbildung des Lüfters und durch eine besondere Luftführung, womit die Luftströmung der Kühlluft beeinflußt wird, so daß die Geräuschentwicklung des Lüfters herabgesetzt wird.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß eine Lösung der gestellten Aufgabe durch Erhöhung der Druckziffer, wodurch die L Tifangsgeschwindigkeit herabgesetzt bzw. größere Drjckverluste der Anlage überwunden werden können, durch Anhebung des Lüfterwirkungsgrades, wobei die Verringerung der Strömungsverluste im Lüfter ein günstiges Geräuschverhalten ergeben und durch eine Verbesserung der Zu- und Abströmverhältnisse am Lüfter erreicht wird.

Durch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mindestabstand zwischen Fahrerhausdach und Lüftereintrittsöffnung wird eine ungestörte Beauh.chlagung des Lüfters auch dann gewährleistet, wenn die Lüftereintrittsöffnung die Fahrerhaushinterkante in Fahrtrichtung zur Einhaltung einer möglichst geringen Bautiefe überragt

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das Radiallaufrad von einem Spiralgehäuse oder von zwei Teilspiralen derart umgeben, daß die Kühlluft vorwiegend quer zur Fahrtrichtung austritt. Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn als Radiallaufrad ein freilaufendes Radialrad mit rückwärtsgekrümmten bzw. rückwärtsgeneigten Schaufeln dient, der Austrittswinkel der Schaufeln kleiner als 55° ist, das Laufrad von einem rechteckigen oder quadratischen Kastengehäuse umgebenist, das auf einer oder beiden Seiten und/oder auf der Rückseite Luftaustrittsöffnungen aufweist, derart, daß die Kühlluft quer zur Fahrtrichtung und/oder entgegen der Fahrtrichtung austritt.

Um die Anströmung des Lüfters zu verbessern, ist es vorteilhaft, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, die vom Fahrerhausdach und der Fahrerhausrückwand gebildete Kante mit einem Radius versehen ist, der mindestens 25% des kleinsten Ansaugdusendurchfhessers des Radiallüfters beträgt.

Nach einem noch weiteren Merkmal der Erfindung wird eine Verbesserung der Lüfteranströmung dadurch erreicht daß der vt>in Fahrerhausdach und Fahrerhausrückwand gebildeten Kante gegenüberliegend ein oder mehrere Leitbleche Angeordnet sind, die einen Teil des Luftstromes zu dem die Fahrerhaushinterkante überragenden Teil der Eintrittsöffnung des Lüfters führen.

Um ein Instabilwerden der Anströmung durch die Schwankungen der Anströmrichtung des Lüfters bei den vorliegenden Anströmv.ärhältnissen zu vermeiden, ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft, wenn vor der Ansaugöffnung des Lüfters eine in Fahrtrichtung verlaufende, in der Ebene der Lüfterachse liegende Trennwand angeordnet ist, deren Höhe etwa den Mindestabstand des Lüfters zur Fahrerhausoberkante entspricht

Bei der erfindungsgemäßen KühJanlage ist es auch möglich, mehrere kleinere Lüfter nebeneinander In einer Reihe senkrecht zur Fahrtrichtung anzuordnen. Es ergeben sich kleinere Lüfterabmessungen jedoch entsteht ein konstruktiver Mehraufwand gegenüber einem einzelnen Lüfter.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Lüfter mit einem hydrostatischen Antrieb versehen sind.

Der Lüfter der erfindungsgemäßen Kühlanlage kann zusammen mit einem Teil des Ansaugschachtes am Fahrerhaus befestigt sein, während die Kühler und ein weiterer Teil des Ansaugschachtes am Fahrzeugrahmen abgestützt sind. Bei kippbaren Fahrerhäusern ist zweckmäßigerweise die Trennstelle mit einer elastisehen Dichtung versehen. Es ist aber auch möglich, die gesamte Kühlanlage am Fahrzeugrahmen oder am Fahrerhaus zu befestigen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung

werden anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch Ausführungsbeispiele darstellt Dabei zeigt

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kühlanlage mit Radiallüfter,

Fig.2 einen Schnitt durch ein Lüftergehäuse und Laufrad bei einer Kühlanlage mit Radiallüfter,
Fig.3 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel mit zwei Teilspiralen, und

Fig.4 ein noch weiteres Ausführungsbeispiel mit freilaufendem Radialrad und kastenförmigen Gehäuse.

In den F i g. 1 bis 4 ist eine erfindungsgemäße Kühlanlage mit Radiallüfter, teilweise dargestellt Dabei ist über einem Fahrerhaus 17 mit Fahrerhausdach 18 und der Fahrerhausrückwand 19 in einem Lüftergehäuse 8 ein Lüfter 6 untergebracht, mit einem Radiallaufrad 6' und einer zugeordneten Ansaugdüse 7. Das Lüftergehäuse 8 geht in den Ansaugschacht 4 über, der zu den Kühlern 3 führt. Die Luft wird über den Schacht 4 durch Kühler 3 hindurchgesaugt und nach oben ausgeblasen. Die erforderliche Kühlerstirnfläche ist hier vorteilhafterweise auf zwei schmale Kühler 3 aufgeteilt, wodurch die Bautiefe weiterhin verringert werden kann. Die beiden Kühler 3 können senkrecht oder V-förmig angeordnet sein. Wie aus F i g. 1 ersichtlich überragt der Lüfter 6 mit der lotrechten Achse 21 das Dach 18 des Fahrerhauses 17 und ebenso überragt die Luftansaug-Öffnung 23 das Dach 18. Eine vom Fahrerhausdach 18 und eine Fahrerhausrückwand 19 gebildete Kante 20 wird vorzugsweise mit einem Radius ausgebildet, der mindestens 25% des kleinsten Ansaugdüsendurchmessers 7 beträgt.

Zur Verbesserung der Lüfteranströmung sind ein oder mehrere Leitbleche 5 gegenüber der abgerundeten Kante 20 vorgesehen, wodurch die Strömung zu dem die Kante 20 überragenden Teil der Luftansaugöffnung 23 gelenkt wird.

Um Instabilitäten der anströmenden Luft zu reduzieren oder zu vermeiden ist es zweckmäßig, wenn vor der Ansaugöffnung des Lüfters eine in Fahrtrichtung verlaufende, in der Ebene der Lüfterachse liegende, Trennwand 16 angeordnet ist, deren Höhe etwa dem Mindestabstand des Lüfters 6 zur Fahrerhausoberkante (-dach) 18 entspricht.

Die Verwendung eines Radiallüfters gestattet wegen der höheren Druckziffer auch weitere Kühleinrichtun-

gen vorzusehen, beispielsweise zur Kühlung des Getriebeöls. Dabei kann, wie in F i g. 1 angedeutet, ein ölkühler 24 luftseitig mit den Wasserkühlern 3 hintereinandergeschaltet werden. Insbesondere können sehr hohe Druckverluste überwunden werden, ohne daß der zulässige -Geräuschpegel überschritten wird, wenn als Radialrad 6' ein Trommelläufer verwendet wird.

Dabei sind in vorteilhafter Weise Kühler 3 und ölkühler 24 am Fahrgestellrahmen 22 befestigt. Bei Verwendung eines horizontal ausblasenden Radiallüfters soll die Ansaugdüse 7 die Fahrerhausrückwand 19 in Fahrtrichtung um 30 bis 100% des kleinsten Ansaugdüsendurchmessers überragen. Dieses Maß wird jeweils von der zu installierenden Kühlstirnfläche bestimmt. Da die Höhe der Kühier 3 aus fertigungstechnischen Gründen und wegen des wasserseitigen Druckverlustes nicht beliebig groß ausgeführt werden kann, ergibt sich eine Mindestgröße für die Kühlerbreite.

Auch aus optischen Gründen ist eine möglichst geringe Bauhöhe anzustreben. Der Abstand zwischen Fahrerhausdach 18 und Schaufeleintrittskante soll möglichst klein sein. Eine störungsfreie Lüfteranströmung wird erreicht, wenn der Abstand zwischen der Eintrittsebene der Ansaugdüse 7 und dem Fahrerhausdarh 18 mindestens 25% des kleinsten Düsendurchmessers beträgt.

Der Einsatz eines freilaufenden Radialrades 6' mit rückwärtsgekrümmten oder rückwärtsgeneigten Schaufeln, deren Austrittswinkel ß₂ kleiner als 55° ist, ist die erwähnte Hintereinanderschaltung von Wasser- und Ölkühler 3 und 24 möglich. Da die Schaufeln mit ß₂ kleiner als 55° einen hohen Reaktionsgrad aufweisen, d.h. bereits innerhalb der Beschaufelung einen hohen statischen Druck erzeugen, kann auf ein Spiralgehäuse zur Umsetzung von dynamischen in statischen Druck verzichtet werden, wodurch sich eine erhebliche Verringerung des Bauaufwandes ergibt.

Bei dem Ausführungsbeispiel in F i g. 2 ist ein Spiralgehäuse 9 in der Draufsicht dargestellt, wobei Luftaustrittsöffnungen 11 vorgesehen sind, durch die die Kühlluft seitlich, d. h. im wesentlichen quer zur Fahrtrichtung austritt.

In F i g. 3 ist eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach F i g. 1 dargestellt, bei dem zwei Teilspiralen 10 vorgesehen sind.

Bei einem freilaufenden Radialrad genügt, wie in F i g. 4 dargestellt, ein einfaches kastenförmiges Gehäuse 12, welches seitlich und/oder an der Rückwand Luftaustrittsöffnungen 13 und 14 aufweist Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Lüfter 6 hydrostatisch angetrieben werden.

Der Bauaufwand bezüglich eines Lüfters 6 ist bei der Ausführung mit Spiralgehäuse 9 am größten während bei den Kühlern 3, 24 die entgegengesetzt'.* Tendenz vorliegt. Mit Rücksicht auf bauliche Verhältnisse und Kostenaufwand muß von Fall zu Fall entschieden werden, welche Kombination von Kühler 3, 24 und Lüfter 6 jeweils am vorteilhaftesten eingesetzt werden kann.

Der Lüfter 6 kann zusammen mit einem Teil des Ansaugschachtes 4 am Fahrerhaus 17 befestigt sein, während die Kühler 3, 24 am Fahrzeugrahmen 22 abgestützt werden. Bei kippbaren Fahrerhäusern 17 ist in F i g. 1 eine Trennstelle 15 angedeutet, mit einer elastischen Dichiung 25.

Es ist aber auch möglich, die gesamte Kühlanlage am Fahrzeugrahmen 22 oder am Fahrerhaus 17 zu befestigen.

Da die erwärmte Kühlluft nicht mit einem Motorraum in Berührung kommt, kann sie zur Beheizung des Fahrerhauses 17 verwendet werden, indem ein im Kühlluftschacht installiertes Gebläse die Warmluft in die Kabine drückt

Bei dem Radiallüfter wird die Warmluft vorteilhaft im Spiralgehäuse oder dem kastenförmigen Lüftergehäuse 12 in F i g. 4 entnommen.

Die Entnahmeöffnung ist mit 26 bezeichnet Ist diese trichterförmige öffnung 26 der Strömung zugekehrt, dann wird auch der Staudruck der Kühlluft ausgenutzt, so daß auf ein zusätzliches Heizungsgebläse verzichtet werden kann. Außerdem kann die Kühlluftseite mit oberhalb der Windschutzscheibe angeordneten Düsen verbunden werden, so daß die ausströmende Warmluft eine Scheibenenteisung bewirkt

Es ist ferner möglich, eine Klimaanlage zu integrieren. Ein Kondensator 28 wird, wie in F i g. 1 angedeutet vorteilhaft in einer Wand des Ansaugschachtes 4 angeordnet und vom Kühlgebläse belüftet Die übrigen Teile der Klimaanlage, z. B. ein Verdampfer oder ein Gebläse können in einem isolierten Raum innerhalb des Kühlluftschachtes 4 untergebracht werden.

In Abwandlung von den gezeigten Ausführungsbeispielen können auch zwei oder mehr Lüfter vorgesehen sein, die vorzugsweise in einer Reihe quer zur Fahrtrichtung nebeneinander angeordnet sind.

Die Kühler 3 können ferner abgesehen von ihrer Neigung zur Waagrechten auch in bezug auf die Fahrtrichtung geneigt sein, so daß auch der Staudruck der Fahrtluft zumindest teilweise ausgenutzt werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Geräuscharme Kühlanlage für Lastkraftwagen, bestehend aus einem oder mehreren hinter einem Fahrerhaus angeordneten Kühlern und einem oder mehreren oberhalb des Fahrerhausdaches mit lotrechter Achse angeordneten Lüftern, sowie einen Luftschacht zwischen Lüfter und Kühler, dadurch gekennzeichnet, daß zur Luftförderung ein horizontal oder annähernd horizontal ausblasender Radiallüfter (6) vorgesehen ist, daß eine Lüfteransaugöffnung (23) oberhalb des Bereiches der Fahrerhaushinterkante (20) dem Fahrerhausdach

(18) zugekehrt ist, daß eine Ansaugdüse (7) die Fahrerhaushinterkante in Fahrtrichtung um 30 bis 100% des kleinsten Ansaugdüsendurchmessers überragt, und daß der Abstand zwischen der Eintrittsebene der Ansaugdüse (7) und dem Fahrerhausdach mindestens 25% des kleinsten Düsendurchmessers beträgt

2. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Radiallaufrad (6') von einem Spiralgehäuse (9) oder von zwei Teilspiralen (10) derart umgeben ist, daß die Kühlluft vorwiegend quer zur Fahrtrichtung austritt.

3. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Radiallaufrad (6') ein freilaufendes Radialrad mit rückwärtsgekrümmten bzw. rückwärtsgeneigten Schaufeln dient, daß der Austrittswinkel der Schaufeln kleiner als 55° ist, daß das Laufrad von einem rechteckigen oder quadratischen Kastengehäuse (12) umgeben ist, das auf einer oder beiden Seiten und/oder auf der Rückseite Luftaustrittsöffnungen (13, 14) aufweist, derart, daß die Kühlluft quer zur Fahrtrichtung und/oder entgegen der Fahrtrichtung austritt.

4. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Fahr2rhausdach (18) und Fahrerhausrückwand (19) gebildete Kante (20) mit einem Radius versehen ist, der mindestens 25% des kleinsten Ansaugdüsendurchmessers beträgt.

5. Kühlanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Fahrerhausdach (18) und Fahrerhausrückwand

(19) gebildete Kante (20) gegenüberliegend ein oder mehrere Leitbleche (5) angeordnet sind, die einen Teil des Luftstromes zu dem die Fahrerhaushinterkante überragenden Teil der Eintrittsöffnung (23) des Lüfters führen.

6. Kühlanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Ansaugdüse (7) des Lüfters (6) eine in Fahrtrichtung verlaufende, in der Ebene der Lüfterachse (21) liegende Trennwand (16) angeordnet ist, deren Höhe etwa dem Mindestabstand des Lüfters zur Fahrerhausoberkante entspricht.

7. Kühlanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch mehrere nebeneinander in einer Reihe senkrecht zur Fahrtrichtung angeordnete Lüfter.

8. Kühlanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfter mit einem hydrostatischen Antrieb versehen sind.

9. Kühlanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüfter (6') mit einem Teil des Ansaugschachtes (4) am Fahrerhaus (17) befestigt ist, daß die Kühler (3) und der übrige Teil des Ansaugschachtes am Fahrzeugrahmen (22) abgestützt sind und daß an der Trennstelle der Ansaugschachueile eine elastische Dichtung (25) angebracht, ist.