DE2747785A1

DE2747785A1 - Kraftfahrzeug mit einer brennkraftmaschine und auf seinem dach angeordneter kuehlgruppe

Info

Publication number: DE2747785A1
Application number: DE19772747785
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl Ing Fachbach; Karl Ing Kirchweger; Gerhard Dipl Ing Thien
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-11-09
Filing date: 1977-10-25
Publication date: 1978-05-11
Also published as: ATA832776A; AT366784B; FR2369943A1; FR2369943B1; DE2747785C2

Description

Dring. WERNER GEYER . Dr. rer. n?t. HEINRICH HAGEMANN . FRANZ BEER Dipl.-Ing. Dlpl.-Chem. Dipl.-Ing.

PATENTANWÄLTE 2747785

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Prof. Dr.Dr.h.c. München, den

Hans List 25. Oktober 1977

Graz / Österreich Dr.G/2/mi

KRAFTFAHRZEUG MIT EINER BRENNKRAFTMASCHINE

UND AUF SEINEM DACH ANGEORDNETER KÜHLGRUPPE

Beanspruchte Priorität: 9. November 1976, Nr. A 8327/76,

Österreich

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Sie Erfindung befaßt eich mit dem Problem, das vom Lüfter einer Brennkraftmaschine abgestrahlte Geräusch zu reduzieren, welches in derselben Größenordnung liegt, wie das vom Motor abgestrahlte Geräusch. Sie bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und auf seinem Dach hinter der Dachvorderkante angeordneter, sich im wesentlichen Über die ganze Breite des Daches erstreckender Kühlgruppe, bestehend aus mindestens einem Kühler und einem in Fahrtrichtung hinter diesem angeordneten Gebläse mit vertikaler Achse.

Bei der herkömmlichen Art der Anordnung von Kühler und Lüfter vor den Motoren können Motoren von wesentlich mehr als 300 PS nicht mehr ausreichend gekühlt werden, da der vorhandene Bauraum, der sich letztlich aus den gesetzlich vorgeschriebenen Höchstabmessungen der Fahrzeuge ergibt, sehen voll ausgenützt ist. Man hat sich deshalb bemüht, bei LKWs die Fahrerhäuser noch kürzer zu gestalten, um dadurch von der zulässigen Höchstlänge des Fahrzeuges einen noch größeren Anteil der Ladefläche zugute kommen zu lassen. Dies erschwert die Lösung des Problems, das Lüftergeräusch wesentlich zu reduzieren, noch erheblich.

Das vom Lüfter abgestrahlte Geräusch ist direkt proportional der geförderten Luftmenge, proportional dem Quadrat der vom Lüfter erzeugten Druckdifferenz und hängt weiters von der Qualität der Bauweise und Auslegung des Lüfters ab. Die Luftmenge kann nicht verringert werden, da in diesem Falle die Austrittstemperatur der Luft au» dem Kühler so hoch getrieben werden müßte, wobei dann kein genügendes Temperaturgefälle zwischen Kühlwasser und Luft bliebe. Bei der Verlegung der Kühler-Lüfter-Gruppe von der Stirnseite des Fahrzeuges weg erweist sich auch die relativ große Bauhöhe einer solchen Einheit als problematisch. Aus der US-PS 1 818 144 ist eine Lösung bekannt, bei der eine aus mehreren Kühlern und einem Lüfter bestehende Einheit auf dem Daoh eines Schienenfahrzeuges angeordnet ist. Die Kühler sind dort schräg gestaffelt angeordnet, und sie werden je nach Fahrtrichtung entweder nur vom Staudruck beaufschlagt oder von einem unterhalb der die Kühler beinhaltenden Kammer angeordnete» Gebläse. Die zur Dachfläche

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und zur Richtung der anströmenden Luft schräge Anordnung der Radiatoren bewirkt beträchtlich höhere Strömungsverluste und erfordert damit entweder eine größere Gebläseleistung oder bei einer bestimmten geforderten Kühlleistung größere Radiatoren, also mehr Bauvolumen. Weiters verstößt die Anordnung des Gebläses unterhalb der die Radiatoren beinhaltenden Kammer gegen die Forderung nach geringer Bauhöhe bzw. es wird bei Einbeziehung des Gebläses in den Raum unter der Dachfläche erheblicher Platz im Wageninnern beansprucht, was den Einsatz einer derartigen Anlage in LKWs sehr erschwert oder unmöglich macht.

Die genannten Nachteile werden durch die Erfindung vermieden. Sie besteht darin, daß die oberen Begrenzungsflächen des Kühlers und des Gebläses in einer Ebene liegen. Es ist damit möglich, sehr große Kühlflächen unterzubringen, bei gleichzeitig geringem Durchströmwiderstand, sodaß auch Motoren höherer Leistung ausreichend gekühlt werden können. Es kann aber auch der Gebläsedurchmesser vergrößert werden, wobei die Schaufeln ärodynamisch niedriger belastet ausgelegt werden können, wodurch ihre spezifische Geräuscherzeugung geringer wird. Weiters entfallen die Widerstände, die beim Abströmen der Luft aus dem Motorraum bei der heutigen Anordnung von Kühler und Lüfter 50 "ß> der Förderhöhe des Gebläses ausmachen können. Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich daraus, daß der Raum vor dem Motor frei wird. Dies kann für den Einbau eines größeren Motors bei gleichzeitig kürzerem Fahrerhaus genützt werden; der Motor wird von Frischluft umspült anstatt von der vom Kühler erwärmten Kühlluft, was für die Kühlung insbesondere der Hilfsaggregate des Motors von Vorteil 1st. Für gekapselte Motoren ergibt sich eine größere Freizügigkeit in der Gestaltung der Vorderseite im Hinblick auf das Gebläse für die Kapsel-Kühlluft. Der Entfall der Antriebswelle für den Lüfter läßt eine wesentlich leichtere Demontage eines vorderen Kapseldeckels zu, was unter anderem z.B. einen Keilriemenwechsel entscheidend erleichtert. Außerdem entfällt die bei gekapselten Motoren wegen der größeren Stirnfläche weiter verschlechterte Abströmung der Kühlluft aus dem Lüfter.

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Durch die Möglichkeit, die gesammte Dachbreite fUr die Erstreckung des Kühlers zu verwenden, erhält man eine sehr große Kühlerstirnfläche, wobei man gleichzeitig wenig Bauhöhe beanspruchen muß. Hinzu kommt noch die liegende Anordnung des Gebläses, die sich deshalb so günstig auswirkt, weil diese Gebläse axial kurz sind und die größeren radialen Abmessungen im vorhanden Raum gut untergebracht werden können.

Der Antrieb des Gebläses erfolgt vorzugsweise mittels eines Elektro- oder Hydrostatmotore.

Sehr günstig sind auch die äußeren Strömungsverhältnisse infolge der Lage des Lufteintrittes, denn es kann der Staudruck zufolge der Fahrgeschwindigkeit voll ausgenützt werden. Der Luftaustritt führt in einen Bereich mit hoher Strömungsgeschwindigkeit, weshalb dort Unterdruck vorhanden ist und die Leistungsaufnahme des Gebläses deutlich herabgesetzt wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können zwei Kühler vorgesehen sein, die etwa symmetrisch von der Mitte der Dachvorderkante bis etwa zu den hinteren Dachecken reichen.

Dies ist eine vom Standpunkt der Strömung und Raumausnützung besonders günstige Bauform. Der lange Kühler ist in zwei handlichere gleiche Teile aufgeteilt, wobei die Kühlfläche bei gleichem Höhenbedarf noch größer, die Auswirkung des Staudruckes nahezu ebenso gut.und die Zuströmung zum Gebläse deutlich besser ist.

üiine andere Gestaltungsmöglichkeit gemäß der Erfindung besteht darin, daß zwei ungleich lange Kühler vorgesehen sind, von denen der längere etwa parallel zur Dachvorderkante und der kürzere, an diesen schräg anschließend, etwa zur benachbarten hinteren Dachecke reicht, und daß das Gebläse aus der Mitte zum 'kürzeren Kühler hin verschoben ist. Diese Ausführung ist dann vorteilhaft, wenn Platz für über das Fahrerhausdach reichende Aggregate, wie Kühlaggregate für Kühlwagen, gebraucht wird. Die Strömungsverhältnisse sind sowohl in diesem Falle , als auch dann etwas ungünstiger, wenn man bei einem einzigen über die Dachbreite reichenden Motorkühler das Gebläse seitlich versetzt anordnet. Um zu vermeiden, daß bei hohen Kasten- oder Flanenwagen sich während der Fahrt im dreieckigen Raum ober dem Fahrerhaus und vor dem Kastenaufbau ein

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Luftwirbel mit höherem Druck ausbildet und dadurch die günstige Wirkung des Staudruckes verlorengeht, wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, oberhalb des Gebläses einen nach oben führenden Kühlluft-Austrittsschacht anzuordnen, dessen Vorderseite strömungsgünstig verkleidet sein kann. Der Austrittsschacht reicht bis in ein Strömungsgebiet mit Unterdruck, sodai3 der durch die Fahrtgeschwindigkeit hervorgerufene Staudruck voll zur Wirkung gelangt.

Schließlich kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung, oberhalb des Gebläses ein Kühlluft-Austrittsschacht angeordnet sein, der quer zur Fahrtrichtung nach einer Seite hin abgewinkelt ist. Auch dadurch gelangt die aus dem Austrittsschacht ausströmende Luft in ein Gebiet niedrigen Druckes, wodurch sich nicht nur der Vorteil der vollen Ausnützbarkeit des Staudruckes ergibt, sondern auch noch der weitere Vorteil, daß man die Schachtlänge nicht eventuell wechselnden Aufbauhöhen anpassen muß, sondern daß der Schacht für alle Aufbauhöhen gleich bleibt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen: Fig.1 eine erste Ausführung in Draufsicht, Fig.2 dazu einen Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1; Fig.3 eine weitere AusfUhrungsform in Draufsicht, teilweise geschnitten; Fig.4 eine abgewandelte Ausführungsform, ebenfalls in Draufsicht; Fig.5 eine andere Ausführung im Schnitt analog Fig.2; Fig.6 schließlich eine weitere Ausführung im Schnitt entsprechend Fig.2 und dazu Fig.7 einen Schnitt nach der Linie VII-VlI in Fig.6.

Bei der in Fig.1 und 2 dargestellten erfindungsgemäüen Ausführung ist das Fahrerhaus des Kraftfahrzeuges generell mit 1 bezeichnet. Knapp hinter der Vorderkante 3 des Fahrzeughausdaches 2 ist der niedrige praktisch über die gesamte Breite des Fahrerhausdaches 2 reichende Kühler 4 angeordnet. Dieser Kühler besitzt seitliche Wasserkästen 5, wie bei Personenwagen an sich häufig ausgeführt. In Fahrtrichtung hinter dem Kühler 4 ist das Gebläse 6 angeordnet, dessen Achse 7 lotrecht liegt. Das Gebläse 6 kann von axialer oder radialer Bauart sein. Ein Luftkasten 8 führt die vom Kühler 4 austretende Luft zur Saugseite des Gebläses 6. Der Luftkasten 8 wird von einer oberen

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Begrenzungsfläche θ¹ und einer Umfangefläche 8" gebildet. Die Einströmfläche des Kühlers 4 ist mit 4' und die Ausströmfläche mit 4ⁿ bezeichnet. Die obere Begrenzungsfläche 8' des Luftkastens 8 liegt mit der oberen Begrenzungsfläche 6* des Gebläses 6 in einer Ebene.

Das AusfUhrungsbeispiel nach Fig.3 unterscheidet sich von jenem nach Fig. 1 und 2 lediglich dadurch, daß zwei kürzere Kühler 9 und 10 vorgesehen sind, die gleich lang sind und symmetrisch von der Mitte der Vorderkante 3 des Fahrerhauedaches 2 bis etwa zu den hinteren Sachdecken 11 bzw. 12 reichen. Die Höhe der beiden Kühler 9 und 10 ist etwa dieselbe wie jene des Kühlers 4 bei der Ausführung nach Fig.1 und 2. Die beiden Kühler 9 und 10 können in Reihe oder parallel vom Wasser durchströmt werden. Das Gebläse 6 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls in der Längsmittelebene des Fahrzeuges angeordnet.

Bei der Ausführung nach Fig.4 ist hingegen das Gebläse 6 im Bilde nach rechts verschoben. Es sind zwei ungleich lange Kühler 13 und 14 vorgesehen; der längere 13 ist parallel zur Vorderkante 3 und der kürzere Kühler 14 reicht von disem schräg anschließend etwa zur benachbarten hinteren Dachecke 12. Auch diese beiden Kühler 13 und 14 können je nach Bedarf entweder parallel oder hintereinander geschaltet sein. Der Luftkasten 8 ist in diesem Falle im linken Bereich stark eingezogen, um entsprechend günstige Strömungsverhältnisse zu erreichen.

Die Ausführung nach Fig.5 ist im Prinzip ähnlich der nach Fig.1 und 2, wobei der einzige Kühler 4 über die ganze Breite des Fahrerhausdache8 reicht und hinter der Vorderkante 3 desselben angeordnet ist. Wegen des das Fahrerhaus 1 überragenden Aufbaus 15 des Fahrzeuges ist oberhalb des Gebläses 6 ein Austrittsschacht 16 für die vom Gebläse 6 geförderte Kühlluft vorgesehen. Dieser Auetrittsschacht reicht bis etwa zur Oberkante des Aufbaue 15» sodaß der Austritt des Schachtes bereits im Bereioh hoher Strömungsgeschwindigkeit liegt und deshalb günstige Abströraungsverhältnisse . vorliegen. Der Austrittsschacht 16 ist zur Verminderung des Luftwiderstandes mit einer strömungsgünstigen Verkleidung 17 versehen.

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Bei der Ausführung nach Pig.6 und 7 ist ebenfalls ein Austrittsschacht 18 für die Kühlluft vorgesehen; dieser ist jedoch seitlich abgewinkelt, sodaß die Kühlluft quer zur Fahrtrichtung an der Seite des Fahrzeuges austritt. Die Wirkung dieses Austrittsschachtes 18 ist somit unabhängig von der Höhe des Aufbaues 15 des Fahrzeuges. In diesem Falle ist das Gebläse 6 wiederum aus der Längsmittelebene des Fahrzeuges in Fig.7 nach rechts verschoben, und es sind zwei Kühlerelemente 19 und 20 vorgesehen, von denen das längere Element 19 wieder an der Vorderkante 3 des Fahrerhausdaches angeordnet ist und das kürzere Kühlerelement 20 an dieses schräg oder rechtwinklig zur Seite anschließt.

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Claims

Patentansprüche :

' 1. kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und auf seinem - —-^Dach hinter der Dachvorderkante angeordneter, sich im wesentlichen über die ganze Breite des Daches erstreckender Kühlgruppe, bestehend aus mindestens einem Kühler und einem in Fahrtrichtung hinter diesem angeordneten Gebläse mit vertikaler Achse, dadurch gekennzeichnet , daß die oberen Begrenzungsflächen des Kühlere und des Gebläses in einer Ebene liegen.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kühler vorgesehen sind, die etwa symmetrisch von der Mitte der Dachvorderkante bis etwa zu den hinteren Dachecken reichen (Fig. 3).
3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei ungleich lange Kühler vorgesehen sind, von denen der längere parallel zur Dachvorderkante und der kürzere, an diesen schräg anschließend, etwa zur benachbarten hinteren Dachecke reicht, und daß das Gebläse aus der Mitte zum kürzeren Kühler hin verschoben ist (Fig.4).
4. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Gebläses ein nach oben führender Kühlluft-Austrittsschacht angeordnet ist, dessen Vorderseite strömungsgünstig verkleidet sein kann (Fig.5).
5. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Gebläses ein Kühlluft-Austrittsschacht angeordnet ist, der quer zur Fahrtrichtung nach einer Seite hin abgewinkelt ist (Fig.6 und 7).

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