DE4420068A1 - Kühlluftzuführung für die Radbremsen eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlluftzuführung für die Radbremsen eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die DE 37 11 682 A1 beschreibt eine gattungsgemäße Kühl­ luftzuführung für die Radbremsen eines Kraftfahrzeuges. Bei dieser bekannten Anordnung wird der Wärmetauscher von einem Ventilator zwangsbelüftet. Die durch den Wärmetau­ scher hindurchgetretene Luft wird zur Kühlung der Rad­ bremsen verwendet.

Die zur Abkühlung der Radbremsen eingesetzte Luft besitzt nach ihrem Durchtritt durch den Wärmetauscher eine Tempe­ ratur von ca. 80°C. Versuche im Hause der Anmelderin ha­ ben ergeben, daß die Zuführung dieser aufgeheizten Luft zu den Radbremsen keine nennenswerte Abkühlung der Rad­ bremsen erbringt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Wirksamkeit einer gattungsgemäßen Kühlluftzuführung zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Maßnahme nach Anspruch 1 wird die durch den Fahrtwind oder durch den Ventilator geförderte Kühlluft nicht erwärmt, da sie nicht durch den Wärmetauscher hin­ durchtritt. Sie behält die Temperatur der Umgebungsluft bei und ermöglicht so eine schnelle und wirksame Abküh­ lung der Radbremsen unabhängig von der Temperatur des Wärmetauschers.

Durch den zuschaltbaren Ventilator können die Radbremsen in Abhängigkeit von ihrer Betriebstemperatur mit nicht vorgewärmter Kühlluft wirkungsvoll abgekühlt werden, wenn der Luftdurchsatz durch den Fahrtwind nicht mehr aus­ reicht. Dies ist insbesondere bei abgestelltem Fahrzeug (Nachheizphase), bei Paßabfahrten und bei Stop-and-Go- Verkehr von Bedeutung. Durch beispielsweise einen Thermo­ schalter im Radbremsbereich kann der Ventilator auch un­ abhängig von der Temperatur des Mediums im Wärmetauscher bedarfsweise eingeschaltet werden.

Alternativ kann der Ventilatorbetrieb auch elektronisch geregelt werden, indem die Signale "Fahrzeuggeschwindig­ keit" und "Dauer der Bremsenbetätigung" durch eine einfa­ che Regelelektronik miteinander verknüpft und zur Rege­ lung des Ventilators verwendet werden. Beide Signale ste­ hen über die Raddrehzahl bzw. den Bremspedalschalter im Fahrzeug ohne weitere Maßnahmen sowieso zur Verfügung und müssen nur entsprechend ausgewertet werden.

Durch die erfindungsgemäße Kühlluftzuführung können eigene Kühlluftschächte für die Radbremsen im Frontbe­ reich des Kraftfahrzeuges entfallen, da ein gemeinsamer Kühllufteintritt sowohl für die Radbremsen als auch für den Wärmetauscher (für den Kühlkreislauf des Verbren­ nungsmotors oder eines anderen Fahrzeugaggregats) ge­ schaffen wurde. Durch die Möglichkeit des Kühlens der Radbremsen nach Bedarf und unabhängig von der Fahrzeugge­ schwindigkeit ergibt sich zusätzlich ein beträchtlicher Sicherheitsgewinn.

Das aus der DE 39 10 020 A1 bekannte elektrische Kühl­ luftgebläse für Kraftfahrzeug-Bremsanlagen fördert zwar ebenfalls nicht vorgewärmte Kühlluft, jedoch ist hierfür ein zusätzliches Kühlluftgebläse erforderlich. Demgegen­ über zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung dadurch aus, daß der sowieso vorhandene und nach Bedarf zuschalt­ bare Ventilator für den Wärmetauscher eines Fahrzeug­ aggregats auch zur Kühlluftförderung für die Radbremsen verwendet werden kann. Hierdurch ergeben sich Vorteile hinsichtlich der Herstell- und Montagekosten, des Ge­ wichtes und des Platzbedarfes.

Die erfindungsgemäße "fehlende Überdeckung" der Wirkflä­ che des Wärmetauschers einerseits und des Eintrittsquer­ schnitts des Leitkanals andererseits gemäß Anspruch 2 kann entweder durch Aussparungen im Wärmetauscher oder durch einen Überstand des Ventilators über den Wärmetau­ scher (siehe Anspruch 3) erzielt werden.

Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 läßt sich in besonders einfacher Weise auf die üblicherweise ver­ wendeten rechteckförmigen Wärmetauscher für das Kühlwas­ ser eines Verbrennungsmotors anwenden. Bei diesen bekann­ ten Wärmetauschern stellt ein entsprechend geformtes Ver­ bindungsstück den Übergang zwischen der Kreisform des Ventilators und der Rechteckform des Wärmetauschers her und dichtet diesen Zwischenraum gleichzeitig nach außen ab. Durch den Einsatz eines Ventilators, dessen Lüfter­ rad-Durchmesser größer ist als die Schmalseite des Wärme­ tauschers bzw. dessen Lüfterrad exzentrisch zum Wärmetau­ scher angeordnet ist, entsteht ein überstand des Lüfterrades über den Wärmetauscher. Somit fördern die überstehenden Abschnitte des Lüfterrades nicht vorge­ wärmte Luft, die außerhalb der Kontur des Wärmetauschers direkt in den Eintrittsquerschnitt des Leitkanals für die Kühlluftzuführung überführt werden kann. Auf diese Art und Weise fördert der Ventilator ohne zusätzlichen Auf­ wand Luft mit Umgebungstemperatur zu den Radbremsen.

Bei einem Überstand des Lüfterrades an der Unterkante des Wärmetauschers können die Leitkanäle zu den Radbremsen in besonders einfacher Weise verlegt werden.

Durch die Anordnung des Ventilators im Druckbetrieb (Anspruch 4) wird eine Rezirkulation erwärmter Luft, wie sie sich bei einer Anordnung des Ventilators hinter dem Wärmetauscher ergeben könnte, zuverlässig vermieden. Hierdurch ist sichergestellt, daß die zu den Radbremsen geförderte Kühlluft die Temperatur der Umgebungsluft bei­ behält.

Bei der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 wird nicht vorgewärmte Luft bereits vor oder neben dem Wär­ metauscher abgegriffen. Hierzu sind z. B. dem Wärmetau­ scher vorgelagerte und einen Teilbereich der Wärmetau­ scherfläche "verdeckende" Luftleitelemente angeordnet, die die vom Ventilator geförderte Kühlluft vor ihrem Durchtritt durch den Wärmetauscher abgreifen und dem Leitkanal zu den Radbremsen zuführen. Gleichwirkend kann die Kühlluft auch am Wärmetauscher vorbeigeleitet werden, indem der Ventilator über einen sogenannten "Kaltluft­ spalt" entlang einer Kante des Wärmetauschers die Kühl­ luft am Wärmetauscher vorbeidrückt.

Zur Sicherstellung einer ausreichenden Kühlung des Ver­ brennungsmotors kann die Abzweigung der Kühlluft zu den Radbremsen durch geeignete Mittel aufgehoben werden, so daß nur bei Bedarf Kühlluft in Richtung der Radbremsen gefördert wird. Damit steht dem Motor bei Spitzenbela­ stung die maximal mögliche Kühlleistung von Ventilator und Wärmetauscher zur Verfügung. Diese Umschaltung ist deswegen besonders vorteilhaft und funktional, da in den Fällen, in denen eine Bremsenkühlung erforderlich ist (z. B. bei Paßabfahrten), der Kühlungsbedarf für den Mo­ tor äußerst gering ist. Umgekehrt schließt eine Maxi­ malbelastung des Verbrennungsmotors eine entsprechend hohe Beanspruchung der Radbremsen in der Regel aus. Der Verschlußmechanismus kann beispielsweise aus zumindest einer Klappe bestehen, die über eine temperaturabhängige Steuerung den Eintrittsquerschnitt des Leitkanals bzw. den Kaltluftspalt verschließt. Im Falle eines Abgriffs der Kühlluft bereits vor dem Wärmetauscher durch entspre­ chende Luftleitelemente (Anspruch 5) besteht z. B. die Möglichkeit, die Luftleitelemente lamellenartig auszubil­ den, so daß erst bei Kühlluftbedarf an den Radbremsen die Lamellen der Luftleitelemente zu einer geschlossenen Flä­ che zusammengeführt werden, die die Kühlluft dem Leitka­ nal zuführt.

Wegen der bei allen erfindungsgemäßen Maßnahmen unter Um­ ständen geringfügig herabgesetzten Maximalkühlleistung der Anordnung Ventilator-Wärmetauscher kann der Wärmetau­ scher zum Ausgleich etwas größer dimensioniert werden.

Zwei mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung in stark schematisierter Darstellung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kühlluft­ zuführung in der Draufsicht und

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Kühlluft­ zuführung in der Vorderansicht.

Der Frontbereich 1 eines Kraftfahrzeuges weist gemäß Fig. 1 zwei Kühllufteinlässe 2 auf, durch die Kühlluft in den Motorraum 3 eintreten kann. Der Pfeil 4 gibt hierbei die Strömungsrichtung der Kühlluft an. Im vorderen Bereich des Motorraums 3 sind ein Ventilator 5 und ein Wärmetau­ scher 6 senkrecht zur Mittellängsachse 7 des Kraftfahr­ zeuges hintereinander angeordnet und über ein Verbin­ dungsstück 18 abdichtend miteinander verbunden. Der Wär­ metauscher 6 wird von dem Kühlwasser eines im Motorraum 3 angeordneten Verbrennungsmotor 8 durchflossen. Während der Fahrt des Kraftfahrzeuges durchströmt die Kühlluft entsprechend der Pfeilrichtung 4 den Wärmetauscher 6 und bewirkt somit eine Abkühlung des Kühlwassers. Der Venti­ lator 5, der von einem zuschaltbaren Elektromotor ange­ trieben wird, kann bei Bedarf zur Erhöhung des Luftdurch­ satzes durch den Wärmetauscher 6 zugeschaltet werden. Dies ist insbesondere bei Langsamfahrt oder Stillstand des Kraftfahrzeuges erforderlich.

Der Wärmetauscher 6 weist in seinem äußeren Seitenbereich eine Aussparung 9 auf, an die sich von der Rückseite des Wärmetauschers 6 ein Leitkanal 10 für die Kühlluft un­ mittelbar anschließt. Der Leitkanal 10 führt die Kühlluft entsprechend der Richtung des Pfeils 11 in das Radhaus 12 des Kraftfahrzeuges. Der aus dem Leitkanal 10 austretende Luftstrom ist hierbei auf eine in ihrer Gesamtheit mit 13 bezeichnete Radbremse gerichtet. Die Radbremse setzt sich im wesentlichen aus einer innenbelüfteten Bremsscheibe 14 und einem Bremssattel 15 mit Bremsbacken 19 zusammen.

Durch die erfindungsgemäße Kühlluftzuführung wird er­ reicht, daß der Radbremse 13 bei allen Betriebszuständen des Kraftfahrzeuges in ausreichendem Maße nicht vorge­ wärmte Kühlluft zugeführt werden kann. Dies ist insbe­ sondere bei Langsamfahrt oder Stillstand des Fahrzeuges von Vorteil, da hier der Fahrtwind zur Kühlung der Rad­ bremse 13 nicht zur Verfügung steht. Durch den bedarfs­ weise einschaltbaren Ventilator 5 wird die Kühlluft über die Aussparung 9 im Wärmetauscher und den Leitkanal 10 direkt zur Radbremse 13 geleitet.

Im Bereich des Eintrittsquerschnittes 16 des Leitkanals 10 ist eine Klappe 17 vorgesehen, die in Abhängigkeit von der Temperatur der Radbremse 13 entweder den Querschnitt des Leitkanals 10 freigibt (Position wie in Fig. 1 dar­ gestellt) oder ihn verschließt. Hierdurch wird erreicht, daß die Radbremse 13 nur bei Überschreitung einer Grenz­ temperatur mit Kühlluft versorgt wird. Bei geschlossener Klappe 17 steht dem Wärmetauscher 6 eine unvermindert hohe Luftdurchsatzmenge zur Kühlung des Kühlwassers des Verbrennungsmotors 8 zur Verfügung.

Fig. 2 zeigt in stark vereinfachter Darstellung einen Wärmetauscher 106, dem ein nur angedeuteter Ventilator 105 vorgelagert ist. Der Ventilator 105 ist durch den Um­ kreis 120 seines nicht dargestellten Lüfterrades symboli­ siert. Der Ventilator 105 ist in vertikaler Richtung au­ ßermittig zum rechteckförmigen Wärmetauscher 106 angeord­ net, so daß sich an der Unterkante des Wärmetauschers 106 ein kreissegmentförmiger Überstand 121 des Ventilators 105 ergibt. Im Bereich dieses Überstandes fördert der Ventilator 105 somit Kühlluft, die nicht durch den Wär­ metauscher 106 hindurchtritt und damit nicht vorgewärmt wird. Diese Kühlluft wird über die Eintrittsquerschnitte 116 der symmetrisch angeordneten Leitkanäle 110 dem Be­ reich der Radbremsen 113 zugeführt.

Entsprechend der Klappe in Fig. 1 kann auch beim Ausfüh­ rungsbeispiel der Fig. 2 im Bereich des Lüfterrad-Über­ stands 121 ein Verschlußmechanismus vorgesehen sein, so daß bei geringer thermischer Beanspruchung der Radbremsen 113 der gesamte vom Ventilator 105 geförderte Luftstrom ausschließlich durch den Wärmetauscher 106 strömt.

Abweichend von der Darstellung der Fig. 2 kann der Ven­ tilator 105 auch vollständig innerhalb der Kontur des Wärmetauschers 106 liegen. Für diesen Fall wäre - bei­ spielsweise an der Unterkante des Wärmetauschers 106 - ein sogenannter "Kaltluftspalt" vorzusehen, der sich na­ hezu über die gesamte Breite des Wärmetauschers 106 er­ streckt und eine nur relativ geringe Höhe aufweist. Durch diesen Kaltluftspalt kann nicht vorgewärmte Kühlluft vom Ventilator 105 am Wärmetauscher 106 vorbeigedrückt wer­ den. Diese Kühlluft kann in analoger Weise zur Darstel­ lung der Fig. 2 dann über Leitkanäle 110 abgegriffen und den Radbremsen 113 zugeführt werden.

Die Endabschnitte der Leitkanäle 10, 110 sind auf die Bremsscheiben 14 bzw. 114 gerichtet und enden mit ent­ sprechendem Abstand vor den Bremsscheiben 14, 114, um den vollen Lenkeinschlag der Vorderräder zu ermöglichen. Ab­ weichend von dieser Darstellung kann der Endabschnitt des Leitkanals 10, 110 jedoch auch über ein flexibles End­ stück fest mit dem Bremssattel 15 der Radbremse 13 ver­ bunden sein, so daß der direkte Übergang der Kühlluft auf die Radbremse 13 auch bei nach außen eingeschlagenem Rad gewährleistet ist.

Als Wärmetauscher kommt nicht nur der Wärmetauscher 6, 106 des Verbrennungsmotors 8 in Frage, sondern auch jeder andere in einem Kraftfahrzeug eingesetzte Wärmetauscher, beispielsweise der Wärmetauscher für den Kondensator einer Klimaanlage.

Claims (5)

1. Kühlluftzuführung für die Radbremsen eines Kraft­ fahrzeuges, das einen Wärmetauscher für ein Fahr­ zeugaggregat aufweist, wobei dem Wärmetauscher ein Ventilator zur Zwangsbelüftung zugeordnet ist, mit einem Leitkanal, durch den aus dem Bereich des Wär­ metauschers Kühlluft zu den Radbremsen geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch die die Kühlluft am Wärmetauscher (6, 106) vorbeigeleitet wird.

2. Kühlluftzuführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektion des Ein­ trittsquerschnittes (16, 116) des Leitkanals (10, 110) auf die Ebene des Wärmetauschers (5, 105) außerhalb der Wirkfläche des Wärmetauschers (6, 106) liegt.

3. Kühlluftzuführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (106) im wesentlichen rechteckförmig ist, die vom Ventila­ tor (105) überstrichene Kreisfläche (Umkreis 120) mit wenigstens einem Kreissegment (Überstand 121) über die Rechteckfläche des Wärmetauschers (106) hinausragt und der Eintrittsquerschnitt (116) des Leitkanals (110) im Bereich des Kreissegmentes (Überstand 121) angeordnet ist.

4. Kühlluftzuführung nach wenigstens einem der vorge­ nannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator (5, 105) - bezogen auf die Strömungsrichtung (Pfeil 4) der Kühlluft - vor dem Wärmetauscher (6, 106) angeordnet ist.

5. Kühlluftzuführung nach Anspruch 1 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Leitkanal vor oder auf Höhe des Wärmetauschers liegende Leitelemente vorgelagert sind, die die Kühlluft am Wärmetauscher vorbeileiten.