DE4339936A1 - Heat exchanger system on under carriage of vehicle - Google Patents

Heat exchanger system on under carriage of vehicle

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Karl-Heinz Dipl Ing Kempka
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Abstract

The system is arranged on the under carriage (2) of a vehicle above which is a cooling body (3). The undercarriage has air inlet openings (7) underneath the cooling body. Adjustable air guide baffles (4) are arranged in front of the cooling body and has control blades (6) which protrude at least part way out of the under carriage when in an end position. The system is built into the vehicle and further comprises a frame contour (1) with the under carriage lying underneath in which the cooling body is contained within the space between the frame contour and the under carriage. An electric fan (5) is arranged behind the cooling body.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Wärmetau­ schers im Unterbodenbereich eines Fahrzeuges.The invention relates to an arrangement of a heat rope shear in the underbody area of a vehicle.

Kühlluftführungen für Kraftfahrzeuge, bei denen ein Kühlluftstrom vom Fahrzeugboden aus hochgezogen wird, sind bekannt. Eine derartige Kühlluftführung ist in der DE 41 02 073 A1 beschrieben. Nachteilig bei der Kühlluftführung gemäß der genannten Druckschrift ist, daß die Kühlung einer Brennkraftmaschine permanent er­ folgt, also nicht abschaltbar oder einstellbar ist, wenn beispielsweise aufgrund niedriger Außentemperatu­ ren eine Kühlung nicht unbedingt notwendig ist oder zumindest nicht in dem Ausmaß erforderlich, in dem sie aufgrund der Auslegung der Kühlluftführung möglich wä­ re. Insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit Dieselmotoren macht sich dieser Effekt negativ bemerkbar, da, um ei­ nen möglichst effektiven Verbrennungsvorgang ohne das bekannte "Nageln" zu erzielen und den Kraftstoffver­ brauch zu senken sowie die Lebensdauer des Motors zu erhöhen, der Motor eines Selbstzünders möglichst schnell warmlaufen sollte.Cooling air ducts for motor vehicles, in which a Cooling air flow is drawn up from the vehicle floor, are known. Such a cooling air guide is in DE 41 02 073 A1. A disadvantage of the Cooling air is routed in accordance with the specified publication, that the cooling of an internal combustion engine is permanent follows, i.e. cannot be switched off or set, if, for example, due to low outside temperature cooling is not absolutely necessary or at least not to the extent that it is required possible due to the design of the cooling air duct re. Particularly in the case of motor vehicles with diesel engines this effect has a negative effect, because in order to most effective combustion process without that to achieve known "nailing" and the fuel consumption need to reduce as well as the life of the engine increase the engine of a self-igniter if possible  should warm up quickly.

Ein weiterer Nachteil dieser Kühlluftführung ist die alleinige Anwendung zur Kühlung des Antriebsmotors des Fahrzeuges, eine Kühlung anderer Aggregate, beispiels­ weise von Kondensatoren von Klimaanlagen oder elektri­ schen Bauteilen von Elektrofahrzeugen, ist nicht vor­ gesehen.Another disadvantage of this cooling air duct is that sole application for cooling the drive motor of the Vehicle, cooling other units, for example example of capacitors of air conditioning or electri components of electric vehicles is not available seen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung eines Wärmetauschers im Unterbodenbereich eines Fahrzeuges vorzusehen, durch die die Kühllei­ stung des Wärmetauschers an den jeweiligen Bedarf an­ gepaßt werden kann und mit der auch andere Aggregate als der Antriebsmotor eines Kraftfahrzeuges gekühlt werden können.The invention is therefore based on the object Arrangement of a heat exchanger in the underbody area to provide a vehicle through which the Kühllei of the heat exchanger to the respective need can be fitted and with the other units cooled as the drive motor of a motor vehicle can be.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in An­ spruch 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention, this object is achieved by the in claim 1 resolved characteristics.

Durch Anordnung eines Luftleitgitters und dessen Ver­ stellbarkeit mit den teilweise aus dem Unterboden herausragenden Luftleitschaufeln kann die Kühlleistung des Wärmetauschers durch Verstellen des Luftleitgit­ ters in einem großen Bereich variiert werden. Darüber­ hinaus läßt sich ein derart angeordneter und ausgebil­ deter Wärmetauscher auch für die Kühlung der verschie­ densten Aggregate eines Fahrzeuges verwenden.By arranging an air grille and its ver adjustability with the partially from the underbody outstanding air guide vanes can reduce cooling performance the heat exchanger by adjusting the air baffle ters can be varied over a wide range. About it in addition, can be arranged and trained in this way The heat exchanger is also used to cool the various use the most aggregates of a vehicle.

Eine besonders vorteilhafte und nicht naheliegende An­ ordnung bzw. Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wär­ metauschers kann darin bestehen, daß diese in ein Fahrzeug eingebaut ist, das eine Rahmenkontur mit einem darunterliegenden Abschlußboden aufweist, wobei der Kühlkörper in dem Zwischenraum zwischen der Rah­ menkontur und dem Abschlußboden liegt.A particularly advantageous and not obvious approach order or design of the heat according to the invention metauschers can consist of these being in one Vehicle is installed with a frame contour has an underlying bottom, wherein  the heat sink in the space between the frame menkontur and the bottom.

Erfindungsgemäß wird nun bei einem derart ausgebilde­ ten unteren Bereich eines Fahrzeuges der Zwischenraum zwischen dem Abschlußboden und der Rahmenkontur zur Aufnahme des erfindungsgemäß ausgebildeten Wärmetau­ schers genützt.According to the invention, training is now carried out on one of these th lower area of a vehicle the space between the bottom and the frame contour Inclusion of the heat rope designed according to the invention schers benefits.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig be­ schriebenen Ausführungsbeispiel.Advantageous further developments and refinements of Invention result from the dependent claims and the below, in principle, based on the drawing written embodiment.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 einen Schnitt entlang der Längsachse eines Fahrzeuges mit einer erfindungsgemäßen Anord­ nung eines Wärmetauschers; Figure 1 shows a section along the longitudinal axis of a vehicle with an arrangement according to the invention of a heat exchanger.

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit "II" von Fig. 1, und Fig. 2 is an enlarged view of the detail "II" of Fig. 1, and

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Luftleitgitter. Fig. 3 is a plan view of an air grille.

Bezugnehmend auf Fig. 1 ist eine Rahmenkontur 1 mit einem darunterliegenden Abschlußboden 2 dargestellt, an welchem wiederum ein in einem Winkel zur Fahrbahn­ ebene (nicht dargestellt) verlaufender Kühlkörper 3 mit einem darunter angeordneten schwenkbaren Luftleit­ gitter 4 und einem Elektrolüfter 5, welcher über dem Kühlkörper 3 angebracht ist, angeordnet ist. Im Be­ reich des Wärmetauschers ist der Abschlußboden 2 ein­ gezogen, um die Bodenfreiheit des Fahrzeuges sowie dessen Aerodynamik nicht durch herausragende Leit­ schaufeln 6 des Luftleitgitters 4 zu beeinträchtigen.Referring to Fig. 1, a frame contour 1 is shown with an underlying bottom floor 2 , on which in turn an at an angle to the road plane (not shown) extending heat sink 3 with a swivel-mounted air guide grille 4 and an electric fan 5 , which is above the heat sink 3 is attached, is arranged. In the loading area of the heat exchanger, the bottom plate 2 is pulled to prevent the ground clearance of the vehicle and its aerodynamics from being adversely affected by outstanding guide vanes 6 of the air grille 4 .

Durch den schrägen Einbau zwischen dem Abschlußboden 2 und der Rahmenkontur 1 beansprucht der Wärmetauscher keinen zusätzlichen Platz im Kraftfahrzeug.Due to the inclined installation between the end floor 2 and the frame contour 1 , the heat exchanger does not take up any additional space in the motor vehicle.

Fig. 2 zeigt in vergrößerter Darstellung die Anordnung des Wärmetauschers im Abschlußboden 2. Fig. 2 shows the arrangement in an enlarged view of the heat exchanger in the final base 2.

Im Abschlußboden 2, genauer gesagt in dem Bereich, in dem der Abschlußboden 2 eingezogen ist, sind Quer­ schlitze 7 angeordnet, die in einer Richtung quer zur Fahrzeuglängsachse verlaufen. Wird das Luftleitgitter 4 um einen Drehpunkt 8 so verschwenkt, daß es weitge­ hend in einer Ebene parallel zur Fahrbahnebene liegt, so ragen Leitschaufeln 6 des Luftleitgitters 4 aus den Querschlitzen 7 heraus und leiten den durch die Fahr­ bewegung des Fahrzeuges entstehenden Luftstrom an den Kühlkörper 3, da die hohe Geschwindigkeit der Luft un­ ter dem Fahrzeug von den Leitschaufeln 6 in Druck um­ gesetzt wird. Je nach dem, in welche Position das Luftleitgitter 4 verschwenkt wird, also wie weit die Leitschaufeln 6 aus den Querschlitzen 7 herausragen, kann die Kühlleistung des Wärmetauschers problemlos eingestellt werden.In the bottom 2 , more precisely in the area where the bottom 2 is retracted, transverse slots 7 are arranged which extend in a direction transverse to the longitudinal axis of the vehicle. If the air baffle 4 is pivoted about a pivot point 8 so that it lies largely in a plane parallel to the roadway level, guide vanes 6 of the air baffle 4 protrude from the transverse slots 7 and direct the air flow resulting from the driving movement of the vehicle to the heat sink 3 , since the high speed of the air below the vehicle is converted into pressure by the guide vanes 6 . Depending on the position into which the air guide grille 4 is pivoted, that is, how far the guide blades 6 protrude from the transverse slots 7 , the cooling capacity of the heat exchanger can be adjusted without problems.

Das Schwenken des Luftleitgitters 4 kann entweder elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch erfolgen, wo­ bei das Luftleitgitter nur dann nach unten, also in Richtung auf die Fahrbahnebene, verschwenkt werden muß, wenn die Temperatur des zu kühlenden Mediums hoch ist und es daher gekühlt werden muß. The pivoting of the air grille 4 can be done either electrically, pneumatically or hydraulically, where the air grille only has to be pivoted downwards, i.e. in the direction of the roadway level, when the temperature of the medium to be cooled is high and it therefore has to be cooled.

Zusätzlich kann die einströmende Luftmenge und somit auch die mögliche Kühlleistung durch den Elektrolüfter 5 gesteuert werden, über dessen Drehzahl sich die ein­ gesaugte Luftmenge und daher auch die Kühlleistung leicht variieren läßt.In addition, the inflowing amount of air and thus also the possible cooling capacity can be controlled by the electric fan 5 , via the speed of which the amount of air sucked in and therefore also the cooling capacity can be varied slightly.

Die am Kühlkörper 3 vorbeigeführte und nun erwärmte Luft wird durch einen Luftführungskanal 9 wieder aus dem Kraftfahrzeug herausgeführt. Vorzugsweise liegt die Mündung des Luftführungskanals 9 in einem Bereich mit hohem Unterdruck, so daß die Durchströmung des Kühlers und somit auch die mögliche Kühlleistung zu­ sätzlich gefördert wird.The air which is guided past the heat sink 3 and is now heated is led out of the motor vehicle again through an air duct 9 . Preferably, the mouth of the air duct 9 is in an area with high negative pressure, so that the flow through the cooler and thus the possible cooling capacity is additionally promoted.

Fig. 3 zeigt einen leiterähnlichen Aufbau des Luft­ leitgitters 4. Auf diese Art und Weise lassen sich derartige Luftleitgitter einfach und kostengünstig als komplette Baugruppe fertigen und anschließend ebenso einfach in ein Kraftfahrzeug einbauen. Fig. 3 shows a ladder-like structure of the air guide grid 4th In this way, such air baffle can be easily and inexpensively manufactured as a complete assembly and then just as easily installed in a motor vehicle.

Eine Variante des Wärmetauschers kann so ausgeführt sein, daß auf das Schwenken des Luftleitgitters um den Drehpunkt 8 (Fig. 2 und Fig. 3) verzichtet wird, wobei die Leitschaufeln des Luftleitgitters so ausgeführt sind, daß sie alle gleichzeitig verschwenkt werden können, so daß die Leitschaufeln jalousieartig drehbar sind. Die Verstellung der Leitschaufeln erfolgt hier­ bei über ein Schwenkgestänge, mit dem jede einzelne der Leitschaufeln verbunden ist. Wird keine Kühlung für das zu kühlende Medium benötigt, so ist der Ab­ schlußboden geschlossen und wird nur zur Kühlung geöf­ fnet. Der gesamte Schwenkmechanismus zum Verschwenken des Kühlkörpers und des Elektromotors kann bei dieser Variante entfallen. A variant of the heat exchanger can be designed so that the pivoting of the air guide grille around the pivot point 8 ( Fig. 2 and Fig. 3) is dispensed with, the guide vanes of the air guide grille being designed so that they can all be pivoted simultaneously, so that the guide blades can be rotated like a blind. The adjustment of the guide vanes takes place here via a swivel linkage with which each of the guide vanes is connected. If no cooling is required for the medium to be cooled, the bottom floor is closed and is only opened for cooling. The entire swivel mechanism for swiveling the heat sink and the electric motor can be omitted in this variant.

Im allgemeinen wird man dabei die jalousieartig aus­ gebildeten Leitschaufeln so anordnen, daß bei einer inaktiven Position, das heißt, wenn der Wärmetauscher nicht in Betrieb ist, die Leitschaufeln parallel und in einer Ebene zu dem Abschlußboden 2 liegen. Dies be­ deutet, der Abschlußboden 2 zeigt in diesem Falle ei­ nen geraden Verlauf auf, wodurch die Luftströmung un­ ter dem Fahrzeug nicht beeinflußt wird. Zur Aktivie­ rung des Wärmetauschers werden die Leitschaufeln dann so verstellt, daß sie in einem entsprechenden schrägen Winkel aus dem Abschlußboden 2 teilweise herausragen und damit die gewünschte Leitfunktion zum Einleiten von Kühlluft in dem Zwischenraum zwischen der Rah­ menkontur und den Abschlußboden 2 erfüllen.In general, the vane-shaped guide vanes will be arranged in such a way that in an inactive position, that is to say when the heat exchanger is not in operation, the guide vanes lie parallel and in one plane to the end plate 2 . This means that the end floor 2 shows a straight course in this case, whereby the air flow below the vehicle is not influenced. To activate the heat exchanger, the guide vanes are then adjusted so that they partially protrude from the bottom plate 2 at a corresponding oblique angle and thus fulfill the desired guiding function for introducing cooling air into the space between the frame contour and the bottom plate 2 .

Claims (10)

1. Anordnung eines Wärmetauschers im Unterbodenbe­ reich eines Fahrzeuges, mit einem über dem Unter­ boden angeordneten Kühlkörper (3), wobei der Un­ terboden (2) mit Lufteintrittsöffnungen (7) vor bzw. unter dem Kühlkörper (3) versehen ist, und wobei vor dem Kühlkörper ein verstellbares Luft­ leitgitter (4) angeordnet ist, dessen Leitschaufeln (6) in einer Endposition wenigstens teilweise aus dem Unterboden (2) herausragen.1. Arrangement of a heat exchanger in the underbody area of a vehicle, with a heat sink arranged above the underbody ( 3 ), the subfloor ( 2 ) with air inlet openings ( 7 ) being provided in front of or under the heat sink ( 3 ), and in front the heat sink is an adjustable air guide grid ( 4 ) is arranged, the guide vanes ( 6 ) protrude at least partially from the underbody ( 2 ) in an end position. 2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Einbau in ein Fahrzeug, das eine Rahmenkon­ tur (1) mit einem darunterliegenden Abschlußboden (2) aufweist, wobei der Kühlkörper (3) in dem Zwi­ schenraum zwischen der Rahmenkontur (1) und dem Abschlußboden (2) liegt.2. Arrangement according to claim 1, characterized by an installation in a vehicle having a frame structure ( 1 ) with an underlying bottom plate ( 2 ), the heat sink ( 3 ) in the inter mediate space between the frame contour ( 1 ) and the bottom plate ( 2 ) lies. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (3) schräg in dem Zwischenraum an­ geordnet ist und daß hinter dem Kühlkörper (3) ein Elektrolüfter (5) angeordnet ist. 3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the heat sink ( 3 ) is arranged obliquely in the intermediate space and that an electric fan ( 5 ) is arranged behind the heat sink ( 3 ). 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftleitgitter (4) schwenkbar im Unterboden angeordnet ist.4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the air guide grille ( 4 ) is pivotally arranged in the underbody. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftleitgitter (4) eine leiterähnliche Form besitzt.5. Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the air guide grille ( 4 ) has a ladder-like shape. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußboden (2) wenigstens im Bereich des Luftleitgitters (4) eingezogen ist.6. Arrangement according to one of claims 2 to 5, characterized in that the end plate ( 2 ) is retracted at least in the region of the air grille ( 4 ). 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftabführungskanal (9) im Unterbodenbereich vorgesehen ist, dessen Austrittsöffnungen in einem Bereich mit hohem Unterdruck liegen.7. Arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that an air discharge duct ( 9 ) is provided in the underbody area, the outlet openings are in an area with high negative pressure. 8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterboden bzw. der Abschlußboden (2) mit Querschlitzen (7) versehen ist, durch die die Leitschaufeln (6) des Luftleitgitters (4) nach außen ragen.8. Arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the underbody or the end plate ( 2 ) is provided with transverse slots ( 7 ) through which the guide vanes ( 6 ) of the air grille ( 4 ) protrude outwards. 9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftleitgitter (4) mehrere Luftleitschaufeln (6) aufweist, die einzeln oder in Gruppen drehbar am Unterboden gelagert sind. 9. Arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that the air guide grille ( 4 ) has a plurality of air guide vanes ( 6 ) which are rotatably mounted individually or in groups on the underbody. 10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitschaufeln (6) mit einem Schwenkgestän­ ge verbunden sind, durch die die Luftleitschaufeln (6) jalousieartig drehbar sind.10. The arrangement according to claim 9, characterized in that the air guide vanes ( 6 ) are connected to a swivel linkage through which the air guide vanes ( 6 ) can be rotated like a blind.
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