DE2941014C2

DE2941014C2 - Kühleinrichtung für den Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, insbesondere Lastkraftwagen

Info

Publication number: DE2941014C2
Application number: DE2941014A
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Hauser
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1979-10-10
Filing date: 1979-10-10
Publication date: 1983-04-07
Also published as: SE8006282L; IT1132936B; IT8025221A0; GB2060524B; US4345641A; SE437131B; FR2467096B1; FR2467096A1; GB2060524A; DE2941014A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühleinrichtung für den Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, insbesondere Lastkraftwagen, die wenigstens einen Wärmetauscher enthält, der erhöht auf oder hinter einem Fahrgastraum oder einem Fahrerhaus angeordnet ist.

Es ist bekannt (DE-OS 27 47 785, 24 24 929, GB-PS 38 300), den Wärmetauscher einer Kühleinrichtung eines Lastkraftwagens auf dem Dach des Fahrerhauses anzuordnen und in einer gehäuseartigen Verkleidung unterzubringen. Dabei werden Luftein- und -auslasse im Bereich über der Frontscheibe und auch im Bereich über den Seitenfenstern (DE-OS 24 24 929) vorgesehen. Derartige Anordnungen begegnen in der Praxis erheblichen Bedenken wegen der wesentlich erhöhten Verbrühungsgefahr für den Fahrer oder einen anderen Fahrzeuginsassen, da bei einem defekten Wärmetauscher das austretende Kühlmittel, meistens Kühlwasser, sehr schnell in den Innenraum des Fahrerhauses gelangen kann, insbesondere wenn Fenster geöffnet sind. Diese Verbrühungsgefahr ist insbesondere auch bei Unfällen gegeben, bei denen der Wärmetauscher unfallbedingt beschädigt wird.

Der Erfindung liegt die Autgabe zugrunde, eine Kühleinrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Sicherheit der Fahrzeuginsassen gegen ein Verbrühen bei defektem Wärmetauscher der Kühleinrichtung erhöht wird. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst daß wenigstens unterhalb des Wärmetauschers ein Flüssigkeitsauffangbehälter angeordnet ist

μ Durch diese Ausbildung wird verhindert, daß bei einem Defekt des Wärmetauschers ein Auslaufen des heißen Kühlwassers unkontrolliert erfolgt und das Kühlwasser gegebenenfalls in den Fahrzeuginnenraum gelangen kunn. Es wird vielmehr vorgesehen, daß das

bei einem Defekt auslaufende Kühlmittel in einem vorgeschriebenen Bereich gesammelt und aufgefangen wird.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß der Wärmetauscher in einem bis auf

eine oder mehrere Lufteinlaßöffnungen und Luftauslaßöffnungen geschlossenen, druck- und bruchfesten Behälter untergebracht ist, und daß die Ränder der Lufteinlaßöffnungen und Luftauslaßöffnungen wenigstens gegenüber dem Boden und den Seitenwänden des Behälters in einem Abstand angeordnet sind. Bei dieser Ausbildung bildet der den Wärmetauscher aufnehmende Behälter aufgrund der Anordnung der Einlaß- und Auslaßöffnungen sowohl im Normalbetrieb als auch bei einer durch einen Unfall bedingten Seitenlage einen Auffangbehälter für das gegebenenfalls aus dem Wärmetauscher austretende Kühlmittel.

In zweckmäßiger Ausgestaltung wird vorgesehen, daß die Rinder der Lufteinlaßöffnung oder -öffnungen und der Luftauslaßöffnung oder -Öffnungen düsenartige,

«5 zum Innern des Behälters gerichtete Ansätze aufweisen. Diese düsenartigen Ansätze verbessern zum einen die Führung der Kühlluftströmung und stellen zum anderen sicher, insbesondere in einer unfallbedingten Seitenoder Kopflage, daß erst dann Kühlflüssigkeit auslaufen kann, wenn deren Niveau die Höhe der jeweils unteren Ränder der Lufteinlaß- oder -auslaßöffnungen übersteigt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß die Innenwände des Behälters mit saugfähigem Material ausgekleidet sind. Durch diese Maßnahme wird auch ein Auslaufen von Kühlflüssigkeit in dem Fall weiter verhindert, daß sowohl der Wärmetauscher als auch der ihn aufnehmende Behälter defekt sind. Die Auskleidung des Behälters ist auch dann von besonderem Vorteil, wenn innerhalb des Behälters zusammen mit dem Wärmetauscher ein Kühlgebläse angeordnet ist, da dann durch diese Auskleidung eine Geräuschdämmung der von dem Kühlgebläse erzeugten Geräusche erhalten wird, sofern ein auch schallab- sorbierendes Material für die Auskleidung zur Anwendung kommt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Lufteinlaßöffnung oder -öffnungen und die Luftauslaß-

öffnung oder -öffnungen des Behälters mit Verschlußelementen versehen. Durch diese Maßnahme wird ein Schutz vor auslaufender Kühlflüssigkeit auch in dem Fall erhalten, daß der Behälter nicht so groß dimensioniert ist, daß er die gesamte auslaufende Kühlflüssigkeit auffangen kann. Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn die Verschlußeleiaente mit lageabhängigen und/oder druckabhängigen Schaltelementen verbunden sind. Diese Schaltelemente, sogenannte Lagesensoren oder Drucksensoren, sprechen bei üoermäßiger längs- und Querneigung oder übermäßiger Kraft oder Deformation des Fahrzeuges an und lösen ein Schließen der Verschlußelemente aus.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß in den zu oder von dem Wärmetau- is scher führenden Kühlflüssigkeitszu- und -abführleitungen Ventile angebracht sind, die ebenfalls mit lageabhängigen und/oder druckabhängigen Schaltelementen versehen sind. Durch diese Schaltelemente wird sichergestellt, daß bei übermäßiger Längs- und Querneigung oder übermäßiger Belastung des Fahrzeuges die Zufuhr von Kühlflüssigkeit zu dem Wärmetauscher unterbrochen wird, so daß bei einem dann defekt werdenden Wärmetauscher maximal nur die in dem Wärmetauscher und den Leitungen nach den Ventilen befindliche Kühlflüssigkeitsmenge auslaufen kann. Auch hierdurch ist es möglich, die Größe der Auffangbehälter zu reduzieren bzw. die Sicherheit der Fahrzeuginsassen weiter zu erhöhen.

In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt in Fahrzeuglängsrichtung durch den Dachbereich eines Fahrerhauses eines Lastkraftwagens,

F i g. 2 den Schnitt entlang der Linie 11-11 in F i g. 1,

Fig.3 eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines weiteren Beispiels,

F i g. 4 den Schnitt entlang der Linie IV-IV durch den oberen Bereich des Fahrerhauses des Lastkraftwagens der F i g. 3,

F i g. 5 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 6 einen Längsschnitt ähnlich F i g. 5 mit einem nur im unmittelbaren Bereich eines Wärmetauschers befindlichen druckfesten Behälters und

F i g. 7 einen schematischen Querschnitt durch einen Lastkraftwagen quer zur Fahrtrichtung im Bereich hinter einem Fahrerhaus.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist oberhalb des Daches eines Fahrerhauses 8 ein kanalartiger Behälter 2 oder ein Gehäuse angeordnet, der sich über die volle Länge und Breite des Daches erstreckt. Insbesondere bei kippbaren Fahrerhäusern kann es jedoch aus Gewichtsgründen vorteilhafter sein, wenn der Behälter oder das Gehäuse kleiner gehalten werden. Dieser Behälter 2 ist aus einem kräftigen Material, beispielsweise einem starkwandigen Blech hergestellt und gegebenenfalls noch mit Aussteifungen versehen, so daß ein druck- und bruchfester Behälter 2 geschaffen wird. Der Behälter 2 besitzt in seiner Stirnwand «> oberhalb einer nicht dargestellten Windschutzscheibe des Fahrerhauses 8 eine Lufteinlaßöffnung 4 und in seiner Decke eine Luftauslaßöffnung 5. Sowohl die Lufteinlaßöffnung 4 als auch die Luftauslaßöffnung 5 sind durch ein Gitter 11 abgedeckt.

Innerhalb des Behälters 2 ist ein quer zur Fahrtrichtung und quer zur Lufteintrittsöffnung 4 angeordneter Wärmetauscher 1 angebracht, der in nicht näher dargestellter Weise mit Zufuhr- und Abführleitungen an den Verbrennungsmotor des Lastkraftwagens angeschlossen ist und der von MotorkOhlflüssigkeit, insbesondere Wasser, durchströmt wird. Der Wärmetauscher

1 bildet eine Baueinheit mit einem Lüfter 9, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als ein in Strömungsrichtung der Luft hinter dem Wärmetauscher 1 angeordneter Axiallüfter ausgebildet ist Die Wände des Behälters 2 sind mit einer Auskleidung 7 aus saugfähigem Material versehen, die in F i g. 1 nur im Bereich der Decke des Behälters 2 gezeigt ist Die Lufteinlaßöffnung 4 und die Luftauslaßöffnung 5 sind jeweils mit düsenartigen Rändern 6 versehen, die nach innen in den Behälter 2 gerichtet sind.

Der Behälter 2 ist bis auf die Lufteinlaßöffnung 4 und die Luftauslaßöffnung S flüssigkeitsdicht ausgebildet Wenn als Boden des Behälters 2 das Dach des Fahrerhauses 8 verwendet wird, so wird zweckmäßigerweise zwischen das Dach und die Ränder des Behälters

2 ein Dichtungsprofil gelegt Gegebenenfalls kann der Verbindungsbereich auch durch eine flüssige und aushärtende Dichtungsmasse abgedichtet werden. Die Lufteinlaßöffnung 4 ist so angeordnet (F i g. 2), daß sie sowohl zu dem Boden des Behälters 2 als auch zu den Seitenwänden und der Decke einen Abstand einhält In ähnlicher Weise ist in der Decke auch die Luftauslaßöffnung 5 angebracht Dadurch und in Verbindung mit den düsenartigen Ansätzen wird sichergestellt, daß der Behälter 2 als ein Auffangbehälter für bei einem Defekt aus dem Wärmetauscher 1 auslaufende Kühlflüssigkeit dient, wobei der Behälter 2 durch die Anordnung der Lufteinlaßöffnung 4 und der Luftauslaßöffnung 5 und die daran anschließenden nach innen gerichteten düsenartigen Ränder so gestaltet ist daß er in jeder beliebigen Lage, d. h. der dargestellten Normallage, einer Seitenlage oder einer Kopflage o. dgl. als Auffangbehälter für auslaufende Kühlflüssigkeit dienen kann. Die Auskleidung 7 besteht aus einem saugfähigen Material, so daß die Sicherheit gegen ein Auslaufen von Kühlflüssigkeit aus dem Behälter 2 noch weiter erhöht wird, da die eventuell auslaufende Kühlflüssigkeit von dem saugfähigem Material aufgesaugt wird. Selbst dann, wenn bei einem Unfall der Wärmetauscher 1 und der Behälter 2 defekt würden, kann keine Kühlflüssigkeit in größerer Menge auslaufen.

Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 und 4 ist nach dem gleichen Prinzip gestaltet, wie das Ausführungsbeispiel nach F i g. 1. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch der druck- und bruchfest gestaltete Behälter im wesentlichen auf den rückwärtigen Bereich des Daches des Fahrerhauses 8 beschränkt. Er nimmt jedoch wie bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 die gesamte Breite des Fahrerhauses 8 ein. Bei diesem Ausführungsbeispiel schließt unmittelbar an die Lufteinlaßöffnung 4, die ebenfalls mit einem düsenartigen, nach innen gerichteten Rand 6 versehen ist ein Radiallüfter 9 mit einem Spiralgehäuse an, auf dessen Ausgang ein unter 45° geneigter Wärmetauscher 1 folgt der sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt. Nach diesem Wärmetauscher 1 ist in der Decke des Behälters 2 eine Luftauslaßöffnung 5 vorgesehen, die ebenfalls mit einem nach innen gerichteten Rand 6 versehen ist. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Behälter 2 mit einer Auskleidung 7 aus saugfähigem Material versehen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist durch die Anordnung und Ausbildung der Lufteinlaßöffnung 4 und der Luftauslaßöffnung 5 sowie der vollkommenen Abdichtung des Behälters 2 in dem übrigen Bereich ein hoher

Schutz gegen ein Auslaufen von Kühlflüssigkeit gegeben.

Das Ausführungsbeispiel nach F ί g. 5 entspricht dem Ausfuhrungsbeispiel nach F i g. 1 und 2. Ergänzend sind für die Lufteinlaßöffnung 4 und die Luftauslaßöffnung 5 Verschlußelemente vorgesehen, die als Verschlußklappen 10 ausgebildet sind, die einseitig an dem Rand 6 angelenkt sind und die innen vor die von den Rändern 6 begrenzten öffnungen 4 und 5 geklappt werden können. Es handelt sich dabei um sogenannte Schnellverschluß- ι ο elemente. Zweckmäßigerweise wird dabei vorgesehen, daß die Verschlußklappen 10 über nicht dargestellte Lagesensoren geschaltet werden, die auf eine übermäßige Längs- und Querneigung des Fahrzeuges ansprechen, welche charakteristisch für einen Unfall ist. Durch Verwendung der Verschlußklappen 10 können die Volumina der den Lufteinlaß 4 und den Luftausiaß 5 umgebenden Auffangräume oder Auffangkammern verringert werden. Anstelle von oder auch zur weiteren Erhöhung der Sicherheit in Verbindung mit Lagesensoren können auch Drucksensoren eingesetzt werden, die auf eine Kraft oder eine Deformation ansprechen, die dann als Kriterium für das Vorliegen eines Unfalles dienen. Diese Drucksensoren werden dann zweckmäßig in dem Gehäuse oder Behälter angeordnet, um auf dessen übermäßige Belastung oder Deformation anzusprechen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.6 ist der Wärmetauscher in einem kanalartigen Gehäuse 12 angeordnet, das die Gestalt des Behälters nach Fig. 1,2 und 5 aufweist, jedoch nicht dessen Druck- und Bruchfestigkeit aufweisen muß. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Axiallüfter 9 in der Luftauslaßöffnung 5 angeordnet. Der Wärmetauscher 1 ist für sich innerhalb eines nur ihn einschließenden druck- und bruchfesten Behälters 3 angeordnet, der mit einer Lufteinlaßöffnung 13 in Strömungsrichtung vor und mit einer Luftauslaßöffnung 14 hinter dem Wärmetauscher 1 versehen ist. Aufgrund der Größe des bis auf die öffnungen 13 und 14 abgedichteten Behälters 3 ist die Fähigkeit zum Auffangen von Kühlflüssigkeit beschränkt. Um dennoch sicher ein Auslaufen von Kühlflüssigkeit zu verhindern, sind für die Lufteinlaßöffnung 13 und die Luftauslaßöffnung 14 des Behälters 3 Verschlußelemente in Form von Verschlußklappen 10 vorgesehen. Diese Verschlußklappen 10 können zweckmäßigerweise ebenso wie die Verschlußklappen 10 der Ausführungsform nach F i g. 5 über Lagesensoren oder Drucksensoren geschlossen v/erden.

Das der Ausführungsform nach Fig.6 zugrunde liegende Prinzip, den bis auf die Lufteinlaßöffnung 13 und die Luftauslaßöffnung 14 dichten Behälter im wesentlichen auf den Bereich des Wärmetauschers 1 zu beschränken, kann praktisch für jede Art der Anordnung eines Wärmetauschers einer Kühleinrichtung für den Verbrennungsmotor eines Fahrzeuges und insbesondere eines Lastkraftwagens sinnvoll eingesetzt werden. Dies ist beispielsweise anhand der Ausführungsform nach F i g. 7 gezeigt, bei welcher der Wärmetauscher 1 seitlich hinter einem Fahrerhaus 8 eines Lastkraftwagens angeordnet ist. Die Kühlluft wird diesem Wärmetauscher 1 über ein Radialgebläse 9 zugeführt, das oberhalb des Fahrerhauses ähnlich wie bei der Äusführungsiörrn nach F i g. 3 bzw. 4 angeordnet ist und eine in Fahrtrichtung offene, nicht dargestellte Lufteinlaßöffnung aufweist Die Kühlluft wird dann quer zum Dach des Fahrerhauses 8 zur Seite und von dort nach unten zu dem vorzugsweise in einer Vertiefung der Rückwand des Fahrerhauses 8 angeordneten Wärmetauscher 1 geführt. Auf den Wärmetauscher 1 folgt eine nach unten gerichtete Luftauslaßöffnung 5. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Wärmetauscher 1 in einem im wesentlichen auf seinen Bereich beschränkten druck- und bruchfesten Behälter 3 angeordnet, der bis auf die Lufteinlaßöffnung 13 und die Luftauslaßöffnung 14 dicht ist. Der Lufteinlaßöffnung 13 und der Luftauslaßöffnung 14 sind Verschlußklappen 10 zugeordnet die ebenfalls über Sensoren gesteuert werden. Bei allen Ausführungsformen, bei welchen Verschlußklappen 10 und Schnellschlußventile verwendet werden, ist es zweckmäßig, wenn zusätzliche Kontroll- und Steuerelemente für die Verschlußklappen 10 und Schnellschlußventile vorgesehen werden, so daß man die Funktion und vor allem auch die Stellung der Klappen oder Ventile überprüfen kann. Die Verschlußklappen 10 bzw. Schnellschiußventile können elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigt werden, wobei das Steuersignal bei einem Unfall von den entsprechenden Lage- und/oder Drucksensoren ausgeht Die zusätzlichen Anzeige- und Steuerelemente, welche die Lage- und/oder Drucksensoren umgehen, werden zweckmäßig in der Form von Schaltern oder Drucktasten ausgebildet die vorzugsweise in dem Fahrerhaus untergebracht sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kühleinrichtung für den Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, insbesondere Lastkraftwagen, die wenigstens einen Wärmetauscher enthält, der erhöht auf oder hinter einem Fahrgastraum oder einem Fahrerhaus angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens unterhalb des Wärmetauschers (1) ein Flüssigkeitsauffangbehälter (2; 3) angeordnet ist

2. Kohleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (1) in einem bis auf eine oder mehrere LufteinLSoffnungen (4; 13) und Luftauslaßöffnungen (S; 14) geschlossenen, druck- und bruchfesten Behälter (2; 3) untergebracht ist, und daß die Ränder (6) der Lufteinlaßöffnungen und Luftauslaßöffnungen wenigstens gegenüber dem Boden und den Seitenwänden des Behälters in einem Abstand angeordnet sind.

3. Kühleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder (6) der Lufteinlaßöffnungen oder Luftauslaßöffnungen (4,5) düsenartige, zum Innern des Behälters (2) gerichtete Ansätze aufweisen.

4. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwände des Behälters (2) mit saugfähigem Material (7) ausgekleidet sind.

5. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinlaßöffnung oder -öffnungen (4; 13) und die Luftauslaßöffnung oder -öffnungen (5; 14) des Behälters mit Verschlußelementen (10) versehen sind.

6. Kühleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußelemente (10) mit lageabhängigen und/oder druckabhängigen Schaltelementen verbunden sind.

7. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den zu und von dem Wärmetauscher (1) führenden Kühlflüssigkeitszu- und -abführleitungen Ventile angebracht sind, die ebenfalls mit lageabhängigen und/oder druckabhängigen Schaltelementen verbunden sind.

8. Kühleinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Verschlußelementen (10) oder den Ventilen vorzugsweise im Fahrerhaus (8) angeordnete Kontroll- und Steuerelemente verbunden sind.

9. Kühleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile am Kühlflüssigkeits -eintritt- und -austritt des Verbrennungsmotors angeordnet sind.