DE29504867U1 - Radiator arrangement for a motor vehicle, a construction machine or an earth moving machine - Google Patents
Radiator arrangement for a motor vehicle, a construction machine or an earth moving machineInfo
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Description
22. März 1995 95-3243 G-st/hd22 March 1995 95-3243 G-st/hd
Liebherr-Werk Bischofshofen GmbH, a-5500 BischofshofenLiebherr-Werk Bischofshofen GmbH, a-5500 Bischofshofen
eine Erdbewegungsmaschinean earthmoving machine
Die Erfindung betrifft eine Kühleranordnung für ein Kraftfahrzeug, eine Baumaschine oder eine Erdbewegungsmaschine, wie einen Radlader oder Bagger, mit einem angetriebenen Lüfter.The invention relates to a cooling arrangement for a motor vehicle, a construction machine or an earth-moving machine, such as a wheel loader or excavator, with a driven fan.
Insbesondere für Erdbewegungsmaschinen müssen erhebliche Antriebsleistungen zur Verfügung gestellt werden, die üblicherweise von Dieselmotoren erbracht werden. Entsprechend diesen Antriebsleistungen müssen Kühler mit hoher Leistung für die Kühlflüssigkeit des Motors und die Ladeluft und Hydrauliköl vorgesehen werden, wenn es sich um einen aufgeladenen Motor handelt und der Antrieb für die Werkzeuge und/oder der Fahrantrieb aus hydraulischen Antrieben bestehen.Earthmoving machines in particular require significant drive power, which is usually provided by diesel engines. In line with these drive powers, high-performance coolers must be provided for the engine coolant and the charge air and hydraulic oil if the engine is turbocharged and the drive for the tools and/or the travel drive consists of hydraulic drives.
Es sind Kühleranordnungen bekannt, bei denen der Lüfter unmittelbar von der Kurbelwelle des Motors angetrieben wird und ein oder mehrere Kühler vor dem Lüfterrad in der Weise angeordnet sind, daß der Lüfter Frischluft durch den oder die Kühler ansaugt und in Richtung des Motors die Kühlluft abbläst. Da üblicherweise hinter dem Motor die Fahrerkabine angeordnet ist, wird diese insbesondere in warmen Ländern in unerwünschter Weise zusätzlich aufgeheizt. Weiterhin wird die verwirbelte Kühlluft auch schräg nach unten geblasen, so daß sie auf den Boden trifft und Staub aufwirbelt, der nicht nur in die Fahrerkabine gelangen kann, son-Radiator arrangements are known in which the fan is driven directly by the crankshaft of the engine and one or more radiators are arranged in front of the fan wheel in such a way that the fan draws fresh air through the radiator(s) and blows the cooling air out in the direction of the engine. Since the driver's cabin is usually arranged behind the engine, this is additionally heated up in an undesirable way, particularly in warm countries. Furthermore, the swirling cooling air is also blown diagonally downwards so that it hits the ground and stirs up dust, which can not only get into the driver's cabin, but also
dem auch zu einer Verschmutzung von Maschinenteilen und zu einem vorzeitigen Zusetzen von Filtern führt.which also leads to contamination of machine parts and premature clogging of filters.
Weiterhin ist es bekannt, den Blasluftstrom des Lüfter umzudrehen, so daß dieser Luft aus dem Motorraum ansaugt und durch die stirnseitig an der Erdbewegungsmaschine angeordneten Kühleranordnungen bläst. Eine derartige Anordnung führt zwar nicht zu einer zusätzlichen Aufheizung der Fahrerkabine, sie führt jedoch zu einer Verringerung des Wirkungsgrads der Kühler und damit zu einer Herabsetzung der Kühlleistung, weil bereits erwärmte Luft aus dem Motorraum angesaugt wird und damit das nutzbare Temperaturgefälle an den Kühlern verringert ist. Werden bei den bekannten Anordnungen mehrere Kühler hintereinander angeordnet, so daß die Kühlluft durch beide Kühler nacheinander hindurchtreten muß, wird wiederum ein Kühler mit bereits vorgewärmter Luft beaufschlagt, was dessen Kühlleistung in unerwünschter Weise verringert. It is also known to reverse the blowing air flow of the fan, so that it sucks in air from the engine compartment and blows it through the cooler arrangements arranged on the front of the earthmoving machine. Although such an arrangement does not lead to additional heating of the driver's cab, it does lead to a reduction in the efficiency of the coolers and thus to a reduction in the cooling performance, because already warmed air is sucked in from the engine compartment and the usable temperature gradient at the coolers is thus reduced. If, in the known arrangements, several coolers are arranged one behind the other so that the cooling air has to pass through both coolers one after the other, one cooler is again exposed to preheated air, which undesirably reduces its cooling performance.
Schließlich ist es bekannt, mit dem von der Kurbelwelle angetriebenen Lüfter einen Wasserkühler und gegebenenfalls einen neben diesem angeordneten Ladeluftkühler zu beaufschlagen und zusätzlich an geeigneter Stelle einen Ölkühler vorzusehen, dessen Lüfter durch einen Servomotor angetrieben wird. Eine derartige Anordnung weist die bereits beschriebenen Nachteile auf und ist zudem wegen des AuseinanderZiehens der Kühleranordnungen unzweckmäßig. Finally, it is known to use the crankshaft-driven fan to supply air to a water cooler and, if necessary, to a charge air cooler arranged next to it, and additionally to provide an oil cooler at a suitable location, the fan of which is driven by a servo motor. Such an arrangement has the disadvantages already described and is also impractical because the cooler arrangements have to be pulled apart.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kühleranordnung der eingangs angegebenen Art mit mehreren Kühlern zu schaffen, die bei gutem Wirkungsgrad eine unerwünschte Aufheizung der Fahrerkabine und ein unerwünschtes Aufwirbeln von Bodenstaub vermeidet.The object of the invention is therefore to create a cooler arrangement of the type specified at the outset with several coolers, which avoids undesirable heating of the driver's cabin and undesirable stirring up of ground dust while being highly efficient.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Kühleranordnung der gattungsgemäßen Art dadurch gelöst, daß der Lüfter in einer Wandung eines kastenförmigen Gehäuses angeordnet ist, dessen weiteren Wandungen durch mindestens zwei Kühler und Platten geschlossen sind. Die erfindungsgemäße Kühleranordnung läßt sich in günstiger Weise in einer Erdbewegungs- oder Baumaschine oder in einem Kraftfahrzeug in der Weise anordnen, daß durch jeden Kühler hindurch Frischluft, die noch nicht vorgewärmt worden ist, angesaugt wird und die erwärmte Abluft derart abgeblasen wird, daß sie nicht auf die Fahrerkabine oder den Boden trifft.According to the invention, this object is achieved in a cooler arrangement of the generic type in that the fan is arranged in a wall of a box-shaped housing, the other walls of which are closed by at least two coolers and plates. The cooler arrangement according to the invention can be conveniently arranged in an earthmoving or construction machine or in a motor vehicle in such a way that fresh air, which has not yet been preheated, is sucked in through each cooler and the heated exhaust air is blown out in such a way that it does not hit the driver's cab or the floor.
Der Lüfter kann bei der erfindungsgemäßen Kühleranordnung von einem Servomotor oder aber auch von der Kurbelwelle des Motors, beispielsweise des Dieselmotors, angetrieben werden. Der Antrieb des Lüfters kann beispielsweise über ein Getriebe oder einen Keilriemenantrieb von der Kurbelwelle abgeleitet werden.In the cooler arrangement according to the invention, the fan can be driven by a servo motor or by the crankshaft of the engine, for example the diesel engine. The drive of the fan can be derived from the crankshaft, for example, via a gear or a V-belt drive.
Zweckmäßigerweise besteht das Gehäuse aus einer Rahmenkonstruktion, dessen Kantenprofile oder -bleche die das Lüfterrad einfassende Platte, die Kühler und die Wandplatten tragen. Dadurch wird eine aus einem geschlossenen Gehäuse bestehende Kühleranordnung geschaffen, bei der der Lüfter die der Kühlung dienende Luft nur durch die Gitter oder Netze der Kühler ansaugt, so daß die dem Lüftermotor zugeführte Leistung in optimaler Weise zur Kühlung ausgenutzt werden kann, ohne daß Falschluft in das Gehäuse eintritt. Durch die erfindungsgemäße Kühleranordnung wird somit ein optimaler Wirkungsgrad für die Kühlung erreicht. Aus der erfindungsgemäßen Kühleranordnung tritt der Abluftstrom in verhältnismäßig gut gebündelter Form aus, so daß dieser in der Weise abgeleitet werden kann, daß er weder die Fahrerkabine noch den Boden trifft. Die Abluft kann durch Leitbleche oder aber auch an dem Motor vorbei abgeleitet werden, der dann noch zusätzlich gekühlt wird.The housing is expediently made of a frame construction, the edge profiles or sheets of which support the plate enclosing the fan wheel, the coolers and the wall panels. This creates a cooler arrangement consisting of a closed housing, in which the fan only sucks in the air used for cooling through the grilles or nets of the coolers, so that the power supplied to the fan motor can be used optimally for cooling without any false air entering the housing. The cooler arrangement according to the invention thus achieves an optimal level of cooling efficiency. The exhaust air flow emerges from the cooler arrangement according to the invention in a relatively well-bundled form, so that it can be diverted in such a way that it neither hits the driver's cab nor the floor. The exhaust air can be diverted through baffles or past the engine, which is then additionally cooled.
Zweckmäßigerweise wird der Lüftermotor von drei mit den Kantenprofilen oder Gehäuseblechen verbundenen Streben getragen.The fan motor is conveniently supported by three struts connected to the edge profiles or housing sheets.
Das Gehäuse kann im Horizontalschnitt einen trapezförmigen Querschnitt besitzen, wobei die durch die Trapezschenkel gebildeten Seiten durch zwei Kühler geschlossen sind. Zusätzlich kann auch die Deckseite des Gehäuses durch einen Kühler geschlossen sein.The housing can have a trapezoidal cross-section in horizontal section, where the sides formed by the trapezoidal legs are closed by two coolers. In addition, the top side of the housing can also be closed by a cooler.
Vorzugsweise sind der Boden und die dem Lüfterrad gegenüberliegende Gehäuseseite durch Platten verschlossen.Preferably, the bottom and the housing side opposite the fan wheel are closed by plates.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Gehäuserahmen an seinen durch die Kühler geschlossenen Seiten mit flanschartig verbreiterten Rändern versehen ist, an denen die Rahmen der im wesentlichen rechteckigen Kühler dichtend anliegen. Dadurch wird das unerwünschte Ansaugen von Falschluft vermieden. Zur guten Abdichtung können zusätzlich Dichtungsbänder eingelegt werden.In a further embodiment of the invention, the housing frame is provided with flange-like widened edges on its sides closed by the coolers, against which the frames of the essentially rectangular coolers rest in a sealed manner. This prevents unwanted intake of false air. In addition, sealing strips can be inserted to ensure good sealing.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß drei Gehäuseseiten durch Kühler geschlossen sind, von denen einer ein Wasserkühler, einer ein Ladeluftkühler und einer ein Ölkühler ist. Eine derartige Kühleranordnung findet insbesondere bei Erdbewegungsmaschinen wie Radladern Anwendung, die bevorzugt mit hydrostatischen Fahrantrieben versehen sind. Da also der Dieselmotor Ölpumpen antreibt und sämtliche Antriebe hydraulischer Art sind, muß ein Ölkühler entsprechender Leistung vorgesehen werden. Der Ladeluftkühler ist notwendiger Bestandteil des aufgeladenen Dieselmotors.According to a particularly preferred embodiment, three sides of the housing are closed by coolers, one of which is a water cooler, one is a charge air cooler and one is an oil cooler. Such a cooler arrangement is used in particular in earthmoving machines such as wheel loaders, which are preferably equipped with hydrostatic drives. Since the diesel engine drives oil pumps and all drives are hydraulic, an oil cooler of appropriate power must be provided. The charge air cooler is a necessary component of the supercharged diesel engine.
Da die Arbeitsantriebe hydrostatische Motoren und Hydrozylinder sind, ist zweckmäßigerweise auch der Lüftermotor ein Hydromotor.Since the working drives are hydrostatic motors and hydraulic cylinders, the fan motor is also conveniently a hydraulic motor.
Um sicherzustellen, daß sämtliche Kühler gleichmäßig von der angesaugten Kühlluft beaufschlagt werden, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Kühler pro Flächeneinheit im wesentlichen den gleichen Luftwiderstand besitzen. Es werden also für die erfindungsgemäße Kühleranordnung Kühler verwendet, die ein im wesentlichen gleichmaschiges Netz besitzen.In order to ensure that all coolers are evenly exposed to the cooling air drawn in, a further embodiment of the invention provides that the coolers have essentially the same air resistance per unit area. Thus, coolers that have an essentially uniform mesh are used for the cooler arrangement according to the invention.
Die Blasrichtung des Lüfters kann in das Gehäuse hineingerichtet sein. Zweckmäßigerweise ist die Blasrichtung des Lüfters jedoch aus dem Gehäuse herausgerichtet, so daß sich die Abluft gezielt ableiten läßt.The blowing direction of the fan can be directed into the housing. However, it is advisable for the blowing direction of the fan to be directed out of the housing so that the exhaust air can be directed in a targeted manner.
Ein mit der erfindungsgemäßen Kühleranordnung versehener Radlader ist vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleranordnung derart zwischen dem Motor und der Fahrerkabine angeordnet ist, daß sich der Lüfter auf der dem Motor zugewandten Seite des Gehäuses befindet. Bei dieser Anordnung liegen somit die drei Kühler an den beiden Seiten und an der Oberseite des Kühlergehäuses, so daß die Frisch- oder Zuluft frei und ungehindert durch Maschinenteile durch die Kühler hindurch angesaugt werden kann. Weiterhin läßt sich die Abluft in der gewünschten Weise in Richtung des Motors abblasen.A wheel loader provided with the cooler arrangement according to the invention is preferably characterized in that the cooler arrangement is arranged between the engine and the driver's cab in such a way that the fan is located on the side of the housing facing the engine. In this arrangement, the three coolers are located on both sides and on the top of the cooler housing, so that the fresh or supply air can be sucked in freely and unhindered by machine parts through the coolers. Furthermore, the exhaust air can be blown off in the direction of the engine in the desired manner.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt:An embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing. In this drawing:
Fig. 1 eine Vorderansicht der Kühleranordnung von der Lüfterseite her,Fig. 1 is a front view of the cooler assembly from the fan side,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Kühleranordnung, Fig. 3 eine Draufsicht auf die Kühleranordnung,Fig. 2 is a side view of the cooler assembly, Fig. 3 is a top view of the cooler assembly,
Fig- 4 eine perspektivische Ansicht der Kühleranordnung im auseinandergezogenen Zustand ihrer Einzelteile,Fig. 4 is a perspective view of the cooler assembly in the exploded state of its individual parts,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der Kühleranordnung,Fig. 5 is a perspective view of the cooler assembly,
Fig. 6 eine Seitenansicht eines mit der erfindungsgemäßen Kühleranordnung ausgestatteten Radladers undFig. 6 is a side view of a wheel loader equipped with the cooling arrangement according to the invention and
Fig. 7 eine Draufsicht auf den Radlader nach Fig. 6.Fig. 7 is a plan view of the wheel loader according to Fig. 6.
Die erfindungsgemäße Kühleranordnung besteht, wie am besten aus den Figuren 4 und 5 ersichtlich ist, aus einem kastenförmigen Gehäuse 1, das mit einer durchgehenden rückwärtigen Platte 2 und einer durchgehenden Bodenplatte 3 versehen ist. Die Vorderseite des Gehäuses 1 ist durch eine Platte 4 geschlossen, die mit einem kreisrunden Ausschnitt versehen ist, deren Rand einen zylindrischen Ring 5 trägt, der das Lüfterrad 6 einfaßt. Die Seiten des Gehäuses 1 weisen verbreiterte, flanschförmige Ränder 7, 8 auf, auf die die Rahmen 9, 10 des Wasserkühlers 11 und des Ölkühlers 12 aufgesetzt und dichtend mit diesen verbunden sind. Die Oberseite des Gehäuses 1 ist ebenfalls mit einem verbreiterten, flanschförmigen Rand versehen, mit dem der Rahmen des Ladeluftkühlers 13 verbunden ist. Der die Lüfterwelle antreibende Hydromotor wird von einem Tragstück 14 gehalten, das durch radialen Streben 15, 16, 17 mit den Eckprofilen des Gehäuses oder den Wandungen des Gehäuses verbunden ist. Das Gehäuse ist mit nicht dargestellten Bohrungen für die Hydraulikleitungen des Hydromotors versehen.The cooler arrangement according to the invention consists, as can best be seen from Figures 4 and 5, of a box-shaped housing 1, which is provided with a continuous rear plate 2 and a continuous base plate 3. The front of the housing 1 is closed by a plate 4, which is provided with a circular cutout, the edge of which carries a cylindrical ring 5 that encloses the fan wheel 6. The sides of the housing 1 have widened, flange-shaped edges 7, 8, onto which the frames 9, 10 of the water cooler 11 and the oil cooler 12 are placed and connected to them in a sealing manner. The top of the housing 1 is also provided with a widened, flange-shaped edge, to which the frame of the charge air cooler 13 is connected. The hydraulic motor that drives the fan shaft is held by a support piece 14 that is connected to the corner profiles of the housing or the walls of the housing by radial struts 15, 16, 17. The housing is provided with holes (not shown) for the hydraulic lines of the hydraulic motor.
Auf den aufragenden zylindrischen Rand 5, der das Lüfterrad 6 einfaßt, ist ein rostartiger Schutzkäfig 18 aufgesetzt.A rust-like protective cage 18 is placed on the upstanding cylindrical edge 5, which surrounds the fan wheel 6.
Das Gehäuse 1 weist im Horizontalschnitt einen trapezförmigen Querschnitt auf, so daß die mit den Eckprofilen der Seitenwandungen verbundenen Kühler 9, 10 einen spitzen Winkel miteinander einschließen, der sich zu dem Lüfterrad hin keilförmig erweitert. The housing 1 has a trapezoidal cross-section in horizontal section, so that the coolers 9, 10 connected to the corner profiles of the side walls enclose an acute angle with each other, which widens in a wedge shape towards the fan wheel.
Der an dem deckseitigen Rahmenprofil befestigte Kühler ist parallel zur Bodenplatte 3, und die Rückwandung 2 ist parallel zur Radialebene des Ventilators 6.The cooler attached to the deck frame profile is parallel to the base plate 3, and the rear wall 2 is parallel to the radial plane of the fan 6.
Aus den Figuren 6 und 7 ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Kühleranordnung 20 zwischen dem Motor und der Fahrerkabine 21 des Radladers 22 angeordnet ist. Weiterhin ist aus den Figuren 6 und 7 ersichtlich, daß die Zuluft durch die Kühler 11, 12, 13 in Richtung der Pfeile A, B, C in den Saugkasten 1 eingesaugt wird, ohne daß der freie Zutritt der Zuluft durch Geräteteile behindert wird. Die Abluft wird in Richtung der Pfeile D schräg nach oben gerichtet ausgeblasen, so daß sie weder die Fahrerkabine 21 noch den Bodenbereich beaufschlagen kann.From Figures 6 and 7 it is clear that the cooler arrangement 20 according to the invention is arranged between the engine and the driver's cab 21 of the wheel loader 22. Furthermore, from Figures 6 and 7 it is clear that the supply air is sucked into the suction box 1 through the coolers 11, 12, 13 in the direction of arrows A, B, C, without the free access of the supply air being obstructed by parts of the device. The exhaust air is blown out diagonally upwards in the direction of arrows D, so that it cannot impact the driver's cab 21 or the floor area.
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