DE4206051A1 - Kuehlanlage eines kraftfahrzeuges - Google Patents
Kuehlanlage eines kraftfahrzeugesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kühlanlage für Brennkraftmaschinen
zum Antrieb eines Fahrzeuges, insbesondere für Pkw mit hoher
Motorleistung und Innenraumklimatisierung, bestehend aus einem
oder mehreren Wärmeaustauschern (Kühler, Kondensatoren) und
einem oder mehreren vom Verbrennungsmotor angetriebenen Axial
lüftern.
Fahrzeuge dieser Gattung sind in der Regel mit einem mechanisch
angetriebenen, hinter dem Kühler angeordneten Axiallüfter sowie
einem vor dem Kondensator installierten Elektrolüfter ausgerü
stet. Der mechanisch angetriebene Lüfter ist gewöhnlich mit
einer Flüssigkeitsreibungskupplung kombiniert (Viskoselüfter),
um die Lüfterdrehzahl im oberen Fahrbereich mit Staudruckunter
stützung auf Werte zwischen 2000 und 4000/min zu begrenzen.
Der Elektrolüfter sorgt für eine ausreichende Kühlung bei Mo
torleerlauf und Bergfahrt (niedrige Drehzahl des mechanisch
angetriebenen Motorlüfters). Die Leistungsaufnahme des Elektro
lüfters beträgt bei der beschriebenen Fahrzeuggattung jedoch
300 bis 600 W, wodurch das elektrische Bordnetz erheblich bela
stet wird.
Um auf den Elektrolüfter verzichten zu können, müßte der Visko
selüfter im unteren Fahrbereich mit wesentlich höherer Drehzahl
angetrieben werden. Dies hätte jedoch zur Folge, daß die Visko
sekupplung bei höheren Fahrgeschwindigkeiten bzw. Motordrehzah
len infolge der hohen Schlupfleistung thermisch überlastet wür
de. Deshalb wurde vorgeschlagen, die Antriebsdrehzahl durch ein
schaltbares Getriebe bei hohen Motordrehzahlen zu reduzieren
(z. B. 2stufiger Hochtrieb DE OS 23 03 562). Nachteilig ist
jedoch der damit verbundene hohe Bauaufwand und der sehr häufig
auftretende Schaltstoß (Komforteinbuße, hohe mechanische Bela
stung). Außerdem ist zum Antrieb eine weitere Riemenebene mit
entsprechendem Platzbedarf erforderlich.
Ein anderer Vorschlag sieht die Verwendung eines hydrostati
schen Lüfterantriebes vor. Dieser kann bezüglich Kühlleistung
in allen Fahrbereichen als optimal angesehen werden, der Ko
stenaufwand ist jedoch trotz Fortfall des Elektrolüfters so be
trächtlich, daß z. Z. nur Fahrzeuge mit quer eingebautem Motor
hiermit ausgerüstet werden (z. B. Toyota Camry).
Bei Fahrzeugen der erwähnten Gattung ergeben sich zwangsläufig
hohe Motorraum- und Bauteiltemperaturen, bedingt durch das Ein
strömen der heißen Kühlluft in den Motorraum. Die Dauerhaltbar
keit temperaturempfindlicher Bauteile kann dadurch erheblich
verringert werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kühlanlage mit einem vom
Verbrennungsmotor angetriebenen Axiallüfter zu schaffen, bei
der trotz Wegfall des Elektrolüfters in allen Fahrbereichen
eine ausreichende Kühlwirkung gewährleistet ist und gleichzei
tig hohe Motorraumtemperaturen vermieden werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Hauptanspruch und
den Unteransprüchen genannten Merkmale gelöst.
Bei einer erfindungsgemäßen Kühlanlage ist der Axiallüfter vor
dem Kühler bzw. Kondensator angeordnet und über ein elastisches
Antriebselement mit dem Verbrennungsmotor (z. B. dessen Wasser
pumpenwelle) verbunden. Zur Erzielung einer hohen Luftleistung
im unteren und mittleren Motordrehzahlbereich ist zwischen Mo
tor und Axiallüfter ein Getriebe mit festem Übersetzungsver
hältnis i < 1 (ins Schnelle) vorgesehen und der Axiallüfter mit
einer Viskosekupplung ausgerüstet. Da der Viskoselüfter auf der
"kalten" Seite des Kühlers angeordnet ist, kann für die Visko
sekupplung eine wesentlich höhere Schlupfleistung zugelassen
werden. Die vorgeschlagene Lüfteranordnung hat außerdem den
Vorteil, daß der Axiallüfter ein um 10 bis 15% höheres Luftge
wicht fördert als bei Anordnung hinter dem Kühler. Entsprechend
erhöht sich die Kühlleistung beim "drückenden" Lüfter.
Die Verbindung zwischen Motor und Lüfter erfordert allerdings
einen Durchbruch in den Wärmeaustauschern bzw. eine entspre
chende Anordnung des Kühlers und Kondensators neben- bzw. über
einander. Die Spaltfläche des Durchbruches kann rechts und
links von der Antriebswelle mit zusätzlichen Wärmeaustauschern
(z. B. für Getriebe- bzw. Hydrauliköl) ausgefüllt werden, so
daß kaum Übertragungsfläche verlorengeht. Gleichzeitig kann
auch das Übersetzungsgetriebe des Lüfters dort untergebracht
werden.
Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird eine zusätz
liche Viskosekupplung auf der Motorantriebswelle - z. B. Was
serpumpenwelle - angeordnet, welche die Antriebsdrehzahl der
Wasserpumpe und des Lüfters bei hohen Motordrehzahlen begrenzt.
Dadurch wird sowohl die Leistungsaufnahme der Wasserpumpe als
auch des Lüfters verringert. In diesem Fall ist es zweckmäßig,
den erwähnten Durchbruch zwischen den Wärmeaustauschern zumin
dest teilweise als Kühlluftkanal auszubilden, der Kaltluft auf
die motorseitige Viskosekupplung leitet, so daß deren Schlupf
wärme problemlos abgeführt werden kann.
Zur Erhöhung der Kühlluftmenge kann fernerhin auf der Antriebs
welle des Viskoselüfters ein zusätzlicher Axiallüfter hinter
den Wärmeaustauschern angeordnet werden. Dieser kann z. B. so
ausgebildet sein, daß er den vor den Wärmeaustauschern instal
lierten Lüfter nur im Nabenbereich (mit geringerer Förderwir
kung) unterstützt, also im Durchmesser kleiner ausgeführt ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist hinter den Wärme
austauschern ein Abströmschacht angeordnet, der die heiße Kühl
luft direkt nach unten ableitet. Dadurch werden hohe Motorraum
temperaturen vermieden. Der Schacht hemmt gleichzeitig die Ab
strahlung des Motorgeräusches nach vorne, was im Hinblick auf
zukünftige Geräuschgrenzwerte von Vorteil ist. (Bei herkömmli
chen Kühlanlagen mit einem leistungsstarken, "saugenden" Axial
lüfter mit großem Durchmesser und entsprechender Bautiefe würde
die Anordnung eines Abströmschachtes zu einer sehr starken
Drosselung des Kühlluftstromes führen).
Bei erfindungsgemäßer Verwendung eines "drückenden" Lüfters
kann zusätzlich ein Kaltluftstrom abgezweigt und gezielt in den
Motorraum zu besonders kritischen Bauteilen geführt werden.
Den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Kühlanlage
zeigt Fig. 1. Von der Antriebswelle 1 eines Verbrennungsmotors
(z. B. Wasserpumpenwelle) wird über eine elastische Kupplung 2
und ein Getriebe 4 (i < 1) ein Axiallüfter 3 angetrieben. Der
Lüfter 3 ist vor den Wärmeaustauschern 5, 5′ und 6, 6′ (Konden
sator, Kühler) angeordnet. Die Wärmeaustauscher 5, 5′ und 6, 6′
sind so ausgebildet bzw. angeordnet, daß eine Antriebswelle
zwischen Motor und Lüfter vorgesehen werden kann.
Der Axiallüfter 3 ist von einer Druckzarge 3′ umgeben, welche
den Raum zwischen Lüfter 3 und Wärmeaustauschern 5, 5′ bzw. 6, 6′
"luftdicht" abschließt. Von der Druckzarge 3′ kann ein Kühl
luftkanal 8 zum Motorraum führen.
Hinter den Wärmeaustauschern ist ein Abströmschacht 7 angeord
net, welcher die aufgewärmte Kühlluft nach unten zur Fahrbahn
leitet. Dadurch wird eine zusätzliche Aufheizung des Motorrau
mes bzw. der Motorbauteile vermieden.
Zur Unterstützung des Axiallüfters 3 kann hinter den Wärmeaus
tauschern 5, 5′ und 6, 6′ ein zusätzlicher Axiallüfter 9 angeord
net sein, welcher von der gleichen Welle, jedoch ohne Überset
zung ins Schnelle angetrieben wird. Dieser Zusatzlüfter 9 kann
im Durchmesser kleiner und mit geringerer Bautiefe als der
Hauptlüfter 3 ausgebildet sein. Er soll in erster Linie dazu
dienen, den Lüfter 3 im inneren Bereich (Nabe) zu unterstützen.
Fig. 2 zeigt die Anordnung der Wärmeaustauscher in der Frontan
sicht. Das Getriebe 4 ist im Spalt zwischen den Wärmeaustau
schern 5, 5′ und 6, 6′ angeordnet. Rechts und links vom Getriebe
4 (mit Antriebswelle 4′ und Abtriebswelle 4′′) können weitere
Wärmeaustauscher 11 und 12 untergebracht werden, so daß nur ein
geringer Flächenverlust entsteht.
Der Kühlkanal 10 in Fig. 2 führt Kaltluft zur Viskosekupp
lung 1′ auf der Motorantriebswelle 1 (Fig. 1).
Das Getriebe 4 kann selbstverständlich auch vor den Wärmeaus
tauschern 5, 5′ und 6, 6′ angeordnet sein. In diesem Fall genügt
ein schmaler Spalt zwischen den Wärmetauschern 5, 5′ und 6, 6′, um
die Antriebswelle 4′ unterbringen zu können. Dabei kann die La
ge der Abtriebswelle 4′′ so gewählt werden, daß diese mittig zu
den Kühlern liegt, was die Kühlerbeaufschlagung begünstigt
(Fig. 3).
Bezeichnungen
1 Motorantriebswelle
1′ Viskosekupplung
2 Elastische Kupplung
3 Lüfter
3′ Lüfterzarge (Druckzarge)
4 Getriebe
4′ Getriebeantriebswelle
4′′ Getriebeabtriebswelle
5, 5′ Wärmeaustauscher (z. B. Kundensetor)
6, 6′ Wärmeaustauscher (z. B. Wasserkühler)
7 Abströmschacht
8 Kaltluftkanal zum Motorraum
9 Zusätzlicher Axiallüfter hinter dem Kühler
10 Kaltluftschacht zur Viskosekupplung auf der Antriebswelle
11 Zusätzlicher Wärmeaustauscher
12 Zusätzlicher Wärmeaustauscher
1′ Viskosekupplung
2 Elastische Kupplung
3 Lüfter
3′ Lüfterzarge (Druckzarge)
4 Getriebe
4′ Getriebeantriebswelle
4′′ Getriebeabtriebswelle
5, 5′ Wärmeaustauscher (z. B. Kundensetor)
6, 6′ Wärmeaustauscher (z. B. Wasserkühler)
7 Abströmschacht
8 Kaltluftkanal zum Motorraum
9 Zusätzlicher Axiallüfter hinter dem Kühler
10 Kaltluftschacht zur Viskosekupplung auf der Antriebswelle
11 Zusätzlicher Wärmeaustauscher
12 Zusätzlicher Wärmeaustauscher
Claims (7)
1. Kühlanlage für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeu
ges, insbesondere für Pkw mit hoher Motorleistung und Kli
matisierung, bestehend aus einem oder mehreren Wärmeaus
tauschern (Kühler/Kondensator) und einem Axiallüfter, ge
kennzeichnet durch folgende Merkmale:
- - Der Axiallüfter ist vor dem bzw. den Wärmeaustauschern angeordnet und wird über ein Getriebe mit Übersetzung ins Schnelle vom Verbrennungsmotor angetrieben.
- - Der oder die Wärmeaustauscher sind so ausgebildet bzw. angeordnet, daß eine direkte Antriebsverbindung zwi schen Axiallüfter und Verbrennungsmotor möglich ist.
- - Der Axiallüfter ist mit einer drehzahlbegrenzenden Kupplung ausgerüstet (z. B. Viskosekupplung).
- - Zwischen Axiallüfter und Motorantriebswelle ist ein elastisches Element angeordnet.
2. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
auf der motorseitigen Antriebswelle, insbesondere Wasser
pumpenwelle, eine Schlupfkupplung (z. B. Viskosekupplung)
angeordnet ist, welche die Antriebsdrehzahl bei hohen Mo
tordrehzahlen begrenzt.
3. Kühlanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die auf der Antriebswelle angeordnete Schlupfkupplung
durch einen Kaltluftstrom gekühlt wird, der - vom Axial
lüfter kommend - durch Spalte zwischen den Wärmeaustau
schern hindurchgeführt und über einen entsprechenden
Schacht zur Kupplung geleitet wird.
4. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
auf der Antriebswelle ein weiterer Axiallüfter hinter dem
bzw. den Wärmeaustauschern angeordnet ist.
5. Kühlanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der zusätzliche Axiallüfter im Durchmesser und in der Bau
tiefe kleiner als der vor dem bzw. den Wärmeaustauschern
angeordnete Axiallüfter ausgeführt ist.
6. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die aufgewärmte Kühlluft über einen hinter dem bzw. den
Wärmeaustauschern angeordneten Schacht direkt nach unten
(zur Fahrbahn) abströmt.
7. Kühlanlage nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß vor dem bzw. den Wärmeaustauschern ein Kaltluftstrom
abgezweigt und direkt zu temperaturkritischen Bereichen im
Motorraum geführt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924206051 DE4206051A1 (de) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | Kuehlanlage eines kraftfahrzeuges |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924206051 DE4206051A1 (de) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | Kuehlanlage eines kraftfahrzeuges |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4206051A1 true DE4206051A1 (de) | 1993-09-02 |
Family
ID=6452735
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19924206051 Withdrawn DE4206051A1 (de) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | Kuehlanlage eines kraftfahrzeuges |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4206051A1 (de) |
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US7098178B2 (en) | 2000-03-16 | 2006-08-29 | Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien (Henkel Kgaa) | Silicic acid ester mixtures |
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- 1992-02-27 DE DE19924206051 patent/DE4206051A1/de not_active Withdrawn
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