EP1483486A1 - Air-cooled frontal radiator module - Google Patents

Air-cooled frontal radiator module

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Publication number
EP1483486A1
EP1483486A1 EP03743373A EP03743373A EP1483486A1 EP 1483486 A1 EP1483486 A1 EP 1483486A1 EP 03743373 A EP03743373 A EP 03743373A EP 03743373 A EP03743373 A EP 03743373A EP 1483486 A1 EP1483486 A1 EP 1483486A1
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EP
European Patent Office
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air
cooler
fan
networks
cooler module
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03743373A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Wieschalka
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MODULARE PLANUNGS- und KONSTRUKTIONSTECHNIK GmbH
Original Assignee
MODULARE PLANUNGS- und KONSTRUKTIONSTECHNIK GmbH
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Publication date
Application filed by MODULARE PLANUNGS- und KONSTRUKTIONSTECHNIK GmbH filed Critical MODULARE PLANUNGS- und KONSTRUKTIONSTECHNIK GmbH
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Abstract

The invention relates to an air-cooled frontal radiator module (20) for a motor vehicle comprising a combustion engine comprising one or several radiator networks (24). Said radiator networks (24) are provided with pipes (25) and act as heat exchangers (21, 22, 23). A cooling medium (LM) respectively flows through said cooling networks and cooling air (LA) blows against them from the outside. One or more vehicle elements (13) are arranged in the path of the cooling air (LA) to the frontal radiator module (20). Additionally, one or more fans (30) are provided with drives (31). The pipes of at least one of the radiator networks (24) are recessed in the region behind the vehicle elements (13) in the path of the cooling air (LA). The drive (31) of the fan(s) (30) protrudes into, preferably, at least one of the radiator networks (24). In a preferred embodiment, the fan drive (31) is arranged in an area which is sheltered from the wind by the bumper (13).

Description

Luftgekühltes Frontkühlermodul Air-cooled front cooler module
Die Erfindung betrifft ein luftgekühltes Frontkühlermodul für ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine, einem oder mehreren Wärmetauschern mit Kühlemetzen mit Rohren, die von einem oder mehreren Kühlmedien durchströmt und außen von Kühlluft angeströmt werden, mit einem oder mehreren Fahrzeugelementen im Weg der Kühlluft zum Frontkühlermodul, und mit einem oder mehreren Lüftern mit Lüfterantrieb.The invention relates to an air-cooled front cooler module for a motor vehicle with an internal combustion engine, one or more heat exchangers with cooling networks with pipes, through which one or more cooling media flow and outside of which cooling air flows, with one or more vehicle elements in the path of the cooling air to the front cooler module, and with one or more fans with fan drive.
Kraftfahrzeuge besitzen üblicherweise Verbrennungskraftmaschinen, die auch gekühlt werden müssen. Dabei geht es um die Kühlung des Kühlmittels selbst, aber auch um die Ladeluft. Zunehmend müssen Kraftfahrzeuge auch mit Klimakondensatoren ausgerüstet werden. Zweckmäßig baut man diese Kühlung in Form von Frontkühlermodulen auf, die direkt hinter der Frontpartie des Fahr- zeugs angeordnet sind, wo sie also dem Fahrwind ausgesetzt sind. Man versucht, die Kühler möglichst kompakt und mit geringen Außenabmessungen aufzubauen, weil der Platz im unmittelbar dahinter liegenden Motorraum zunehmend knapper wird, da immer mehr und auch immer größere Aggregate dort mit zunehmender Technologie und zunehmenden Ansprüchen aufgebaut werden müs- sen.Motor vehicles usually have internal combustion engines that also need to be cooled. This is about cooling the coolant itself, but also about the charge air. Motor vehicles increasingly have to be equipped with air conditioning capacitors. This cooling is expediently built in the form of front cooler modules which are arranged directly behind the front of the vehicle, where they are exposed to the driving wind. Attempts are being made to build the radiators as compactly as possible and with small external dimensions, because the space in the engine compartment immediately behind is becoming increasingly scarce, since more and more and larger units have to be built there with increasing technology and increasing demands.
Bei Schwerlastkraftfahrzeugen wird in der DE 100 25 221 A1 sogar vorgeschlagen, die dort erforderlichen mehreren Kühler nicht hintereinander, sondern übereinander und nebeneinander aufzubauen, wobei die einzelnen Kühler jeweils vertikal orientiert werden. In der Mitte wird ein gemeinsamer Kühlventilatormotor angeordnet. Durch diese Anordnung der diversen Kühler kann eine Raumeinsparung in der axialen Richtung erfolgen, in der bei Schwerlastkraftfahrzeugen der Raum besonders wichtig ist. In der vertikalen Richtung sowie auch in der Breite steht dagegen praktisch beliebig Raum zur Verfügung und der Zugang zu den verschiedenen Kühlern durch den Fahrwind ist bei solchen Fahrzeugen auch unproblematisch. Für Personenkraftwagen mit ihren ganz anderen Abmessungen und Anforderungen im Bereich der Frontpartie ist diese Konzeption allerdings nicht geeignet. In der EP 0 183 596 B1 wird eine weitere Konzeption vorgeschlagen, bei der der Lüftermotor in einer becherartigen Hülse eingekapselt ist und sich überwiegend innerhalb der Nabe des Lüfters und zwischen dem Lüfter und dem Kühlermodul befindet. Da dieser Bauraum nicht ausreicht, ragt die becherförmige Hülse teil- weise in den Kühler hinein. Diese Konzeption verkürzt zwar den Bauraum, stört aber erheblich den Kühlflüssigkeitsfluss innerhalb des Kühlers und berücksichtigt in keiner Weise die Strömungsverhältnisse der Kühlluft im Bereich der Frontpartie von Kraftfahrzeugen.In the case of heavy-duty motor vehicles, DE 100 25 221 A1 even proposes not to install the plurality of coolers required there one behind the other, but rather one above the other and next to one another, the individual coolers each being oriented vertically. A common cooling fan motor is arranged in the middle. This arrangement of the various coolers allows space to be saved in the axial direction, in which space is particularly important in heavy-duty motor vehicles. On the other hand, there is practically any space available in the vertical direction and in the width, and access to the various coolers through the driving wind is also unproblematic with such vehicles. However, this concept is not suitable for passenger cars with their completely different dimensions and requirements in the area of the front end. A further concept is proposed in EP 0 183 596 B1, in which the fan motor is encapsulated in a cup-like sleeve and is predominantly located within the hub of the fan and between the fan and the cooler module. Since this installation space is insufficient, the cup-shaped sleeve partially protrudes into the cooler. Although this design shortens the installation space, it significantly interferes with the coolant flow within the cooler and in no way takes into account the flow conditions of the cooling air in the area of the front end of motor vehicles.
Die Frontpartie der Kraftfahrzeuge soll eine bestimmte gewünschte Stabilität aufweisen, um die Insassen im Fall einer Kollision zu schützen. Zugleich soll die Frontpartie des Kraftfahrzeuges aber auch nachgiebig bleiben, um auch das Verletzungsrisiko der Fußgänger im Fall eines Aufpralles möglichst gering zu halten. Es wird versucht, diesem Widerspruch durch Kompromisslösungen zu begegnen. Da die Frontkühlermodule nicht zur Stabilität des Vorderwagens des Kraftfahrzeugs beitragen, die Nachgiebigkeit der Knautschzone jedoch ungünstig beeinflussen, versucht man sie nach Möglichkeit aus dem unmittelbaren Deformationsbereich zu entfernen.The front part of the motor vehicles should have a certain desired stability in order to protect the occupants in the event of a collision. At the same time, however, the front part of the motor vehicle should also remain flexible in order to keep the risk of injury to pedestrians as low as possible in the event of an impact. Attempts are being made to counter this contradiction with compromise solutions. Since the front cooler modules do not contribute to the stability of the front of the vehicle, but adversely affect the flexibility of the crumple zone, attempts are made to remove them from the immediate deformation area as far as possible.
Außerdem möchte man die Öffnungen in der Frontpartie der Kraftfahrzeuge aus aerodynamischen und akustischen Gründen möglichst verkleinem. Sind diese Öffnungen (umgangssprachlich häufig als „Kühlergrill" bezeichnet) relativ groß, so erhöht sich auch der Luftwiderstand (cw-Wert) und auch der Geräuschpegel, der von dem Kraftfahrzeug verursacht wird, nimmt zu. Beide Effekte sind uner- wünscht, sodass man diese Öffnungen tendenziell verkleinern möchte. Es werden also immer mehr und immer räum- und flächenschließende Fahrzeugelemente in den Weg der Kühlluft zu dem Frontkühlermodul gestellt, was die Kühlung natürlich beeinträchtigt.In addition, one would like to minimize the openings in the front of the motor vehicles for aerodynamic and acoustic reasons. If these openings (colloquially often referred to as "radiator grille") are relatively large, the air resistance (drag coefficient) also increases and the noise level caused by the motor vehicle also increases. Both effects are undesirable, so that tends to reduce these openings, so more and more space and area-closing vehicle elements are placed in the path of the cooling air to the front cooler module, which naturally impairs the cooling.
In der DE 41 32 570 C2 wird versucht, diesem Problem dadurch zu begegnen, dass in den Stoßfängerteilen für einen Kraftfahrzeugvorderbau nun Kühlluft-Kanäle integriert werden, die dem Kühler der Fahrzeugantriebseinheit Kühlluft zuführen. Es wird also versucht, die durch den Stoßfänger eigentlich verstellten Zuwege durch eine gezielte Lenkung der Kühlluft doch wieder frei zu bekommen. Man versucht also, die Kühlluftströmung mittels eines Kanals auf die einzelnen Verbraucher besser zu verteilen. Die Wärmetauscher bleiben unverändert. Die Menge an Kühlluft, die durch diese integrierten Kanäle zugeführt werden kann, ist darüber hinaus auch noch begrenzt. Außerdem wird die Lüftung mit dem Lüfterantrieb in den Bereich zwischen dem Stoßfänger und dem Kühler des Fahrzeugs angeordnet; der Lüfter wird also anders als meist üblich als Drucklüfter (und nicht als Zuglüfter) betrieben. Dadurch können zwar die Positionen des Lüfters und die Kühlluftkanäle im Stoßfänger besser aufeinander abgestimmt werden, die Zuwege für den Fahrwind werden aber noch weiter verstellt und die Möglichkeiten für die Konstruktion dieses Bereiches noch weiter eingeschränkt.DE 41 32 570 C2 attempts to counter this problem by integrating cooling air channels into the bumper parts for a motor vehicle front end, which supply cooling air to the cooler of the vehicle drive unit. An attempt is made to clear the access paths actually blocked by the bumper by directing the cooling air. An attempt is therefore made to better distribute the cooling air flow to the individual consumers by means of a duct. The heat exchangers remain unchanged. The amount of cooling air that can be supplied through these integrated channels is also limited. In addition, the ventilation with the fan drive is arranged in the area between the bumper and the radiator of the vehicle; The fan is therefore operated differently than is usually the case as a pressure fan (and not as a draft fan). This means that the positions of the fan and the cooling air ducts in the bumper can be better coordinated with each other, but the access routes for the driving wind are further adjusted and the possibilities for the construction of this area are further restricted.
Beide Tendenzen, einerseits die zunehmende Kompaktierung der Kühler und andererseits das Verstellen der Zuwege für den Fahrwind, erschweren den Auf- bau von Kühlern. Zu bedenken ist ja, dass größere Motoren auch eine entsprechende Kühlung benötigen.Both trends, on the one hand the increasing compaction of the coolers and on the other hand the adjustment of the access routes for the driving wind, make it more difficult to install coolers. It should be borne in mind that larger motors also require appropriate cooling.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein luftgekühltes Frontkühlermodul für Kraftfahrzeuge vorzuschlagen, das diesen Anforderungen gewachsen ist.The object of the invention is therefore to propose an air-cooled front cooler module for motor vehicles that can meet these requirements.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Frontkühlermodul dadurch gelöst, dass die Rohre mindestens eines der Kühlnetze den Bereich hinter den Fahrzeugelementen im Weg der Kühlluft aussparen.This object is achieved in a generic front cooler module in that the tubes of at least one of the cooling networks cut out the area behind the vehicle elements in the path of the cooling air.
Ganz besonders bevorzugt ist es dabei, wenn der Lüfterantrieb des Lüfters in wenigstens eines der Kühlernetze hineinragt.It is very particularly preferred if the fan drive of the fan projects into at least one of the cooler networks.
Herkömmlich ist bei Kompaktierungsversuchen im Stand der Technik meist versucht worden, sich auf die äußeren Dimensionen eines Kühlers zu konzentrieren, also seine Abmessungen irgendwie zu verkleinern, ohne seine Funktion dabei zu gefährden. Die DE 197 31 999 A1 schlägt beispielsweise die Verwendung von Modulträgern zur unabhängigen Halterung mehrerer Kühler eines Kühlermoduls vor, um Einbauraum zu sparen. Erfindungsgemäß wird nun aber nicht an den äußeren Dimensionen etwas geändert, sondern genau das Gegenteil gemacht: Es wird im Regelfall praktisch der zentrale, mittlere Bereich eines Kühlernetzes, zumindest desjenigen Kühlernetzes, das dem Lüfterrad am nächsten liegt, einfach ausgespart. Es entsteht praktisch ein "Kühler mit mittigem Loch". Die äußeren Abmessungen (Breite, Länge, Höhe) bleiben im Wesentlichen unverändert.Conventionally, attempts at compacting in the prior art have mostly attempted to concentrate on the external dimensions of a cooler, that is to say to reduce its dimensions in some way without endangering its function. DE 197 31 999 A1, for example, proposes the use of module carriers for the independent mounting of several coolers of a cooler module in order to save installation space. According to the invention, however, the outer dimensions are not changed, but the opposite is done: as a rule, practically the central, central area of a cooler network, at least of the cooler network that is closest to the fan wheel, is simply left out. It practically creates a "cooler with a central hole". The external dimensions (width, length, height) remain essentially unchanged.
So kann der Lüfterantrieb, der sich bisher in ungewünschter Form in den Motorraum hineinerstrecken musste, genau in diesen freiwerdenden Bereich praktisch im Inneren des Frontkühlermoduls hineingelegt werden, so dass der Lüfterantrieb nun stark und kostengünstig ausgeführt werden kann, was die Kühlleistung weiter verbessert.The fan drive, which previously had to extend into the engine compartment in an undesired form, can be placed in this vacant area practically inside the front cooler module, so that the fan drive can now be made strong and inexpensive, which further improves the cooling performance.
Auch das Lüfterrad selbst kann jetzt sehr nah am Kühlernetz platziert werden. Auf die Lüfterhutze dagegen, die bisher erforderlich war, kann jetzt komplett verzichtet werden, was die bisher stattfindende Behinderung der Abströmung beim Fahrtwindbetrieb vermeidet, und zu einer weiteren Verbesserung der Kühlleistung führt.The fan wheel itself can now also be placed very close to the cooler network. On the other hand, the fan cowl, which was previously required, can now be completely dispensed with, which avoids the hindering of the outflow that has previously taken place during airflow operation and leads to a further improvement in the cooling performance.
Der Ansatz führt überraschend zum Erfolg: Obwohl jetzt Teilbereiche des Kühlernetzes im Vergleich zum Stand der Technik einfach fortfallen oder nicht mehr so gleichmäßig aufgebaut sind wie bisher, entstehen deutliche Vorteile für die Bautiefe des kompletten Frontkühlermoduls. Mehrere Zentimeter Platz in Richtung der Fahrzeuglängsachse werden gewonnen. Dem stehen durch den Fortfall beziehungsweise die geänderte Führung der Rohre eines Kühlernetzes geringe Verluste an Kapazität des Wärmetauschers entgegen, die insbesondere bei im Folgenden noch erörterten Ausführungsformen zu vernachlässigen sind, verglichen mit den erzielbaren Vorteilen.The approach surprisingly leads to success: Although parts of the radiator network are now simply no longer part of the state of the art or are no longer as uniform as before, there are clear advantages for the overall depth of the complete front cooler module. Several centimeters of space in the direction of the vehicle's longitudinal axis are gained. This is countered by the loss or change in the routing of the pipes of a cooler network, low losses in the capacity of the heat exchanger, which can be neglected in particular in the embodiments which are still discussed below, compared with the achievable advantages.
In die entstehenden Aussparungen können außerdem noch andere Aggregate integriert werden, die bisher ungünstig geformt innerhalb des Motorraums angeordnet werden mussten. Der Kühler wird genau dort außer Funktion gestellt, wo er ohnehin seinen geringsten Wirkungsgrad hat, nämlich in demjenigen Abschnitt des Kühlers, der von dem Stoßfänger oder anderen Fahrzeugelementen völlig verdeckt ist und daher mangels Fahrwind nur durch freie Konvektion zum Kühleffekt beiträgt. Dies geschieht, indem die Aussparung für den Lüfterantrieb im Windschatten eines Stoßfängers oder von anderen Fahrzeugelementen liegt.Other units that previously had to be arranged in an unfavorably shaped manner in the engine compartment can also be integrated into the resulting recesses. The radiator is put out of function exactly where it has its lowest efficiency anyway, namely in that section of the radiator that is completely covered by the bumper or other vehicle elements and therefore only contributes to the cooling effect by free convection due to lack of driving wind. This is done by the recess for the fan drive in the slipstream of a bumper or other vehicle elements.
Insbesondere aber ist der freiwerdende Raum in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung besonders sinnvoll zu nutzen.In particular, however, the space that is freed up can be used particularly expediently in preferred embodiments of the invention.
Auch dann, wenn bei einem Kraftfahrzeug andere Fahrzeugelemente im Weg der Kühlluft zum Frontkühlermodul angeordnet sind, können bevorzugt die Rohre genau den Bereich hinter den Fahrzeugelementen aussparen.Even if in a motor vehicle other vehicle elements are arranged in the path of the cooling air to the front cooler module, the tubes can preferably omit the area behind the vehicle elements.
Zu den Fahrzeugelementen im Weg der Kühlluft, die die homogene Anströmung des Frontkühlermoduls beeinträchtigen, also gewissermaßen zu den Vorbauten vor dem Kühler zählt vor allem, aber nicht ausschließlich der Stoßfänger.The vehicle elements in the path of the cooling air, which impair the homogeneous inflow of the front cooler module, i.e. to a certain extent the stems in front of the radiator, include above all, but not exclusively, the bumper.
Es stellt sich dabei heraus, dass die jetzt homogenere Kühlung die ungünstigen Mischeffekte sonst unterschiedlich gekühlten Kühlmediums in den Sammlern drastisch reduziert und damit den Wirkungsgrad verbessert, zumal ein besserer Wärmestrom trotz der kürzeren Verweildauer des Kühlmediums an den Außenflächen zu beobachten ist.It turns out that the now more homogeneous cooling drastically reduces the unfavorable mixing effects of otherwise differently cooled cooling medium in the collectors and thus improves efficiency, especially since a better heat flow can be observed on the outer surfaces despite the shorter residence time of the cooling medium.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, wie eine Aussparung für den Lüfterantrieb innerhalb des Kühlers realisiert werden kann. Bevorzugt ist es dabei, wenn bei einem wie sonst üblich aufgebauten Kühlernetz einige nebeneinander liegende der horizontal verlaufenden Rohre weggelassen werden.There are several ways in which a recess for the fan drive can be implemented within the cooler. It is preferred if some of the horizontally extending pipes lying next to one another are omitted in the case of a cooler network which is constructed as usual.
Alternativ ist es aber auch möglich, die Rohre in bestimmten mittleren Bereichen zusammenzudrängen, also vom Rand zur Mitte hin gleichmäßig oder geeignet in Stufen oder Kurven ansteigen und/oder absteigen zu lassen, so dass sich in den dadurch größer gewordenen Abständen zwischen den Rohren eine Aussparung bildet. Weniger geeignet wäre demgegenüber ein technischer Aufbau, wie er zu einem ganz anderen Zweck in der EP 0 183 596 B1 vorgeschlagen worden ist. Ein Sammeln, zusammendrängen auf kleinem Querschnitt und anschließendes ungeordnetes Verteilen wäre für den Wirkungsgrad schlecht. Dort war allerdings auch noch nicht an den Fahrwind und die Relativorientierung des Bereiches um den Lüfterantrieb gedacht worden.Alternatively, it is also possible to press the pipes together in certain middle areas, i.e. to allow them to rise and / or descend evenly or suitably in steps or curves from the edge to the center, so that there is a recess in the spacing between the pipes that has become larger as a result forms. In contrast, a technical structure such as that would be less suitable for a completely different purpose has been proposed in EP 0 183 596 B1. Collecting, squeezing together on a small cross-section and then disorderly distribution would be bad for the efficiency. However, there was still no thought of the driving wind and the relative orientation of the area around the fan drive.
Technisch besteht eine weitere Möglichkeit auch darin, dass eines der Kühlernetze aus zwei Teilnetzen aufgebaut ist, die übereinander angeordnet sind und voneinander einen Abstand aufweisen. Zwischen diesen beiden Teilen des Küh- lernetzes befindet sich dann wiederum die Aussparung für den Lüfterantrieb. Die beiden Teile des Kühlernetzes können praktisch unabhängig sein und jeweils für sich ein eigenes Kühlernetz bilden. Die Anschlüsse dieser beiden Teile des Kühlernetzes sollten allerdings geeignet koordiniert werden, damit sie gemeinsam noch die Funktionsfähigkeit dieses Gesamt-Kühlemetzes sicherstellen kön- nen.Technically, there is also a further possibility that one of the cooler networks is constructed from two subnetworks which are arranged one above the other and are at a distance from one another. The cutout for the fan drive is then again located between these two parts of the cooler network. The two parts of the cooler network can be practically independent and each form their own cooler network. The connections of these two parts of the cooler network should, however, be coordinated appropriately so that they can jointly ensure the functionality of this overall cooling network.
Diese beiden Teilnetze müssen nicht unbedingt gleichgroß sein. Durch verschieden große Teilnetze lässt sich auch eine nicht exakt zentrale, aber noch im mittleren Bereich des Kühlernetzes befindliche Aussparung erzielen, die genau auf die Fahrzeugelemente im Wege der Kühlluft zu dem Frontkühlermodul ausgerichtet ist.These two subnets do not necessarily have to be the same size. A sub-network of different sizes can also be used to achieve a recess which is not exactly central, but which is still in the central region of the radiator network, and which is precisely aligned with the vehicle elements by way of the cooling air to the front cooler module.
Die Erfindung ist sowohl bei Frontkühlermodulen anwendbar, die als mehrschichtiger Aufbau aus mehreren Kühlemetzen konzipiert sind, als auch bei Frontkühlermodulen, in denen die einzelnen Kühlernetze zusammengefasst sind, also bei sogenannten Monoblocks.The invention can be used both in front cooler modules which are designed as a multilayer structure comprising a plurality of cooling networks, and in front cooler modules in which the individual cooler networks are combined, that is to say in so-called monoblocks.
Bevorzugt werden die Kühlermodule mit ihren Kühlernetzen schichtförmig senkrecht zur Kühlluft angeordnet. Dies bedeutet, dass die Kühlung nach dem Kreuz- Stromprinzip erfolgt, also die Kühlluft senkrecht zu dem Kühlmedium in den Kühlernetzen strömt. In erster Näherung ist die Strömungsrichtung der Kühlluft parallel zum Fahrwind, es sind aber auch je nach konkretem Aufbau des Kraftfahrzeugs beziehungsweise des Vorderwagens Winkel von etwa 20° abhängig von der Bewegungsrichtung möglich. Bevorzugt ist es außerdem, wenn der Strömungswiderstand des Frontkühlermoduls für die Kühlluft über die vom Lüfterrad überstrichene Fläche durch den Einsatz einer luftdurchlässigen Blende annähernd konstant bleibt.The cooler modules with their cooler networks are preferably arranged in a layered manner perpendicular to the cooling air. This means that the cooling is based on the cross-flow principle, that is, the cooling air flows perpendicular to the cooling medium in the cooler networks. In a first approximation, the direction of flow of the cooling air is parallel to the driving wind, but angles of approximately 20 ° are also possible, depending on the direction of movement, depending on the specific structure of the motor vehicle or the front end. It is also preferred if the flow resistance of the front cooler module for the cooling air over the area swept by the fan wheel remains approximately constant through the use of an air-permeable screen.
Weitere bevorzugte Merkmale sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Further preferred features can be found in the subclaims.
Im Folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:An exemplary embodiment of the invention is described in more detail below with reference to the drawing. Show it:
Figur 1 einen schematischen vertikalen Schnitt durch die Frontpartie eines Kraftfahrzeugs mit einem Frontkühlermodul gemäß der Erfindung; undFigure 1 is a schematic vertical section through the front part of a motor vehicle with a front cooler module according to the invention; and
Figur 2 eine schematische Ansicht in Fahrtrichtung auf die Ausführungsform des Frontkühlermoduls aus Figur 1.FIG. 2 shows a schematic view in the direction of travel of the embodiment of the front cooler module from FIG. 1.
Die in Figur 1 dargestellte Frontpartie eines Kraftfahrzeugs ist rein schematisch im Schnitt dargestellt. Das Fahrzeug besitzt eine Karosserie 10, von der lediglich die Motorhaube 12 in der Schnittdarstellung zu erkennen ist. Rechts außerhalb des Bildes würden sich der nicht dargestellte Motorraum und dahinter die Fahrgastzelle anschließen. Unten in der Figur 1 wären der Fahrzeugboden 11 und die Räder zu denken. Die Kotflügel der Karosserie befinden sich vor bzw. hinter der Bildebene und fehlen daher in der Schnittansicht ebenfalls.The front part of a motor vehicle shown in Figure 1 is shown purely schematically in section. The vehicle has a body 10, of which only the bonnet 12 can be seen in the sectional view. To the right outside the picture would be the engine compartment, not shown, and behind it the passenger compartment. At the bottom of FIG. 1, the vehicle floor 11 and the wheels would be conceivable. The fenders of the body are in front of or behind the image plane and are therefore also missing in the sectional view.
Das Fahrzeug würde sich nach links bewegen. Dort ist daher schematisch ein Stoßfänger 13 sowie eine Versteifung 14 für den Stoßfänger 13 angedeutet. Ein Spoiler 15 zieht sich vom Fahrzeugboden 11 schräg nach oben bis hin zum Stoßfänger 13. Der Spoiler 15 hat große Öffnungen, in denen ein Lüftungsgitter 16 angeordnet ist. Das Lüftungsgitter 16 hat seinerseits Öffnungen. Auch zwischen dem Stoßfänger 13 und der Motorhaube 12 befinden sich jeweils Lüftungsgitter 16. Durch die Lüftungsgitter 16 kann von links Kühlluft LA einströmen. Dies ist durch sechs Pfeile angedeutet, wobei Kühlluft LA sowohl oberhalb als auch unterhalb des Stoßfängers 13 einströmt.The vehicle would move to the left. A bumper 13 and a stiffening 14 for the bumper 13 are therefore indicated schematically there. A spoiler 15 extends obliquely from the vehicle floor 11 up to the bumper 13. The spoiler 15 has large openings in which a ventilation grille 16 is arranged. The ventilation grille 16 in turn has openings. There are also ventilation grilles 16 between the bumper 13 and the bonnet 12. Cooling air L A can flow in from the left through the ventilation grilles 16. This is indicated by six arrows, cooling air L A flowing in both above and below the bumper 13.
Der Stoßfänger 13 und seine Versteifung 14 sind also Fahrzeugelemente im Weg der Kühlluft LA.The bumper 13 and its stiffening 14 are thus vehicle elements in the path of the cooling air L A.
Diese Kühlluft LA strömt nun auf ein Frontkühlermodul 20. In der dargestellten Ausführungsform besteht das Frontkühlermodul 20 aus mehreren Elementen. Hier ist auch ein anderer Aufbau unterschiedlich je nach Fahrzeugtyp denkbar. Nicht jedes Fahrzeug besitzt alle diese Elemente, es können aber auch weitere hinzukommen.This cooling air L A now flows onto a front cooler module 20. In the illustrated embodiment, the front cooler module 20 consists of several elements. A different structure is also conceivable here, depending on the vehicle type. Not every vehicle has all of these elements, but more can be added.
In der dargestellten Ausführungsform weist das Frontkühlermodul 20 einen Klimakondensator 21 , einen Ladeluftkühler 22, einen Kühlmittelkühler 23 und schließlich einen Lüfter 30 auf. Der Aufbau ist schichtförmig, wobei jede Schicht senkrecht zur Fahrtrichtung angeordnet ist. Die in Fahrtrichtung erste Schicht ist der Klimakondensator 21 , es folgt der Ladeluftkühler 22, der Kühlmittelkühler 23 und der Lüfter 30. Die Kühlluft LA strömt also senkrecht zu diesen Schichten.In the illustrated embodiment, the front cooler module 20 has an air conditioning condenser 21, a charge air cooler 22, a coolant cooler 23 and finally a fan 30. The structure is layered, with each layer arranged perpendicular to the direction of travel. The first layer in the direction of travel is the air conditioning condenser 21, followed by the charge air cooler 22, the coolant cooler 23 and the fan 30. The cooling air L A therefore flows perpendicular to these layers.
Der Lüfter 30 besitzt einen Lüfterantrieb 31 und ein Lüfterrad 32. Es gibt auch Ausführungsformen, in denen der Lüfter 30 in Fahrtrichtung vor den Wärmetauschern, also im Bild links von diesen, angeordnet ist.The fan 30 has a fan drive 31 and a fan wheel 32. There are also embodiments in which the fan 30 is arranged in the direction of travel in front of the heat exchangers, that is to say to the left of these in the figure.
Jede einzelne Schicht, also beispielsweise der Klimakondensator 21, ist als separater Wärmetauscher aufgebaut. Es entstehen in diesem Beispiel also drei unabhängige Kühlernetze 24, für jeden Wärmetauscher eines.Each individual layer, for example the air conditioning condenser 21, is constructed as a separate heat exchanger. In this example, three independent cooler networks 24 are created, one for each heat exchanger.
Für den Ladeluftkühler 22 ist dies in einem vergrößert herausgezogenen Bereich unten links in der Figur 1 separat nochmals angedeutet. Das Kühlernetz 24 des Wärmetauschers ist ein System von Lamellen und von Rohren 25, durch die ein Kühlmedium LM strömt. Dieses Kühlmedium LM strömt im Wesentlichen von links nach rechts oder von rechts nach links, also horizontal, ebenso wie auch die Kühlluft LA horizontal strömt. Beide treffen sich also nach dem Kreuzstromprinzip zur Kühlung. Das zu kühlende Medium LM kann Luft, Kühlwasser oder ein anderes Kältemittel beispielsweise Kohlendioxid CO2 sein. Es strömt durch Ovalrohre oder Rundrohre 25, die bevorzugt einen konstanten Abstand zueinander aufweisen. Rechts und links im Fahrzeug sind Einströmsammler bzw. Ausströmsammler 26 vorgesehen, die noch im Zusammenhang mit Figur 2 näher beschrieben werden.For the charge air cooler 22, this is indicated separately again in an enlarged area at the bottom left in FIG. 1. The cooler network 24 of the heat exchanger is a system of fins and pipes 25 through which a cooling medium L M flows. This cooling medium L M essentially flows from left to right or from right to left, ie horizontally, just as the cooling air L A flows horizontally. So both meet on the cross flow principle for cooling. The medium L M to be cooled can be air, cooling water or another refrigerant, for example carbon dioxide CO 2 . It flows through oval tubes or round tubes 25, which are preferably at a constant distance from one another. Inflow and outflow collectors 26 are provided on the right and left in the vehicle and are described in more detail in connection with FIG. 2.
Der Wärmetransport zwischen der Kühlluft LA und den Kühlmedien LM geschieht hauptsächlich auf dem Weg der freien und der erzwungenen Konvektion, die Wärmestrahlung hat demgegenüber nur einen geringen Anteil. Hinter der Sandwichanordnung der verschiedenen Wärmetauscher 21 , 22, 23 mit ihren Kühlernetzen 24 befindet sich ebenfalls parallel und gewissermaßen schichtförmig dazu der Lüfter 30. Für ein Frontkühlermodul muss eine entspre- chende Raumtiefe im Fahrzeug vorgehalten werden, denn in der Darstellung erst rechts vom Kühler kann der eigentliche Motorraum aufgebaut werden. Das Frontkühlermodul 20 muss sowohl im Fahrwindbetrieb als auch im reinen Lüfterbetrieb arbeiten können. Eine Betrachtung der Figur 1 zeigt, dass die Stirnfläche des gesamten Kühlernetzes 24 in der Regel etwa doppelt so groß ist, wie die Öffnungen der Lüftungsgitter 16 zwischen Spoiler 15, Stoßfänger 13 und Motorhaube 12. Sowohl im Fahrwindbetrieb als auch im Lüfterbetrieb werden nur Teilbereiche der Wärmetauscher direkt angeströmt, also durch erzwungene Kon- vektion gekühlt. Die restliche Fläche gibt die Wärme mittels freier Konvektion ab. Das führt dazu, dass sich in jedem einzelnen der vielen parallel verlaufenden und durchströmten Rohre 25 normalerweise unterschiedliche Temperaturen des jeweiligen Kühlmediums L bilden. Die Medien aus den besser und schlechter gekühlten Bereichen vermischen sich im Ausströmsammler, um dort eine Durchschnittstemperatur zu bilden.The heat transport between the cooling air L A and the cooling media L M mainly takes place on the way of free and forced convection, the heat radiation, on the other hand, has only a small proportion. Behind the sandwich arrangement of the various heat exchangers 21, 22, 23 with their cooler networks 24, there is also the fan 30 in parallel and to a certain extent in a layered manner. For a front cooler module, a corresponding depth of space must be provided in the vehicle, because in the illustration only to the right of the cooler the actual engine compartment to be built. The front cooler module 20 must be able to work both in the driving wind mode and in the pure fan mode. A view of FIG. 1 shows that the end face of the entire radiator network 24 is generally approximately twice as large as the openings of the ventilation grilles 16 between the spoiler 15, the bumper 13 and the bonnet 12. Only in the driving wind mode and in the fan mode are only partial areas of the Heat flows directly onto the heat exchanger, ie cooled by forced convection. The rest of the surface gives off the heat by means of free convection. As a result, different temperatures of the respective cooling medium L normally form in each one of the many parallel tubes 25 through which flow flows. The media from the better and poorly cooled areas mix in the outflow collector to form an average temperature there.
Anders als im Stand der Technik ist erfindungsgemäß jedoch gerade genau der Bereich hinter dem Stoßfänger 13 von den Rohren 25 der Wärmetauscher 21, 22 und 23 des Frontkühlermoduls 20 freigehalten. Der gesamte tatsächlich mit Rohren 25 belegte Teil des Kühlernetzes 24 wird durch erzwungene Konvektion direkt von Kühlluft LA angeströmt. Die herkömmlich schlechter gekühlten Berei- ehe entfallen. Wie auch in Figur 1 zu erkennen ist, wird diese Maßnahme nicht zwingend in allen Kühlernetzen 24 vorgenommen, insbesondere aber in den in Fahrtrichtung am weitesten hinten gelegenen Kühlernetzen 24, das sind im dargestellten Beispiel der Ladeluftkühler 22 und der Kühlmittelkühler 23.In contrast to the prior art, it is precisely the area behind the bumper 13 that is kept free from the tubes 25 of the heat exchangers 21, 22 and 23 of the front cooler module 20. The entire part of the cooler network 24 which is actually occupied by pipes 25 is flowed directly by cooling air L A by forced convection. The conventionally poorer cooled ranges are no longer required. As can also be seen in FIG. 1, this measure is not necessarily carried out in all cooler networks 24, but in particular in the cooler networks 24 which are furthest to the rear in the direction of travel, in the example shown these are the charge air cooler 22 and the coolant cooler 23.
Dies sind diejenigen Wärmetauscher, die dem Lüfter 30 am nächsten liegen.These are the heat exchangers closest to fan 30.
Natürlich wird dadurch auf den Kühleffekt in diesem Bereich in diesen beiden Kühlernetzen 24 verzichtet, die tatsächlich stattfindende Kühlung in den äußeren Bereichen dagegen ist effektiver und die durch die Vermischung entstehenden ungünstigen Effekte werden vermieden. Es verschiebt sich der gesamte Volumenstrom der Ladeluft und des Kühlmittels des Ladeluftkühlers 22 und des Kühlmittelkühlers 23 jeweils in den Bereich der erzwungenen Konvektion. Die Verweildauer beispielsweise eines Luftpartikels im Rohr 25 des Ladeluftküh- lers 22 wird so zwar kürzer, da aufgrund des reduzierten Durchflussquerschnitts die Geschwindigkeit der Luftpartikel zunimmt. Die Temperaturdifferenz ΔT im Wandschichtbereich des Kühlernetzes 24 des Ladeluftkühlers 22 ist jedoch größer, da ja auch die Kühlluft LA direkt anströmt. In der Summe kommt es dadurch trotz der kleineren Kühlernetzfläche zu einem besseren Wärmestrom Q und da- mit zu einer besseren Abkühlung, obwohl auf einen erheblichen Teil Rohre und Lamellen des Kühlernetzes 24 verzichtet worden ist.Of course, the cooling effect in this area is dispensed with in these two cooler networks 24, the cooling actually taking place in the outer areas, on the other hand, is more effective and the resulting from the mixing adverse effects are avoided. The entire volume flow of the charge air and the coolant of the charge air cooler 22 and of the coolant cooler 23 shifts in each case into the region of the forced convection. The dwell time, for example, of an air particle in the pipe 25 of the charge air cooler 22 becomes shorter because the speed of the air particles increases due to the reduced flow cross section. However, the temperature difference ΔT in the wall layer area of the cooler network 24 of the charge air cooler 22 is greater, since the cooling air L A also flows directly. All in all, despite the smaller cooler network area, this results in a better heat flow Q and thus better cooling, although a considerable part of the pipes and fins of the cooler network 24 has been omitted.
Ein Blick auf Figur 2 zeigt, dass die Lösung auch unabhängig davon ist, ob es sich um Wärmetauscher handelt, in denen das Kühlermedium LM nur einmal von einem Sammler 26 zum anderen Sammler 26 strömt, oder ob das Kühlernetz 24 mehrmals durchströmt wird. Die Durchströmung beim ersten Typ wird auch als „I-Durchströmung", die beim zweiten Typ als „U-Durchströmung" oder „S-Durchströmung" bezeichnet.A look at FIG. 2 shows that the solution is also independent of whether there are heat exchangers in which the coolant medium L M flows only once from one collector 26 to the other collector 26 or whether the cooler network 24 is flowed through several times. The throughflow in the first type is also referred to as “I throughflow”, that in the second type as “U throughflow” or “S throughflow”.
Figur 2 zeigt T-durchströmte Wärmetauscher mit Sammlern 26 zum Einströmen des heißen, ungekühlten Mediums und zum Ausströmen des im Wärmetauscher gekühlten Kühlmediums LM. Optimal ist die Anordnung der Ein- und Austrittsstutzen über die Diagonale, die für einen gleichmäßigen Volumenstrom über alle Rohre 25 innerhalb eines jeden der drei Wärmetauscher 21, 22, 23 sorgt. Dieser Sachverhalt trägt auch zu geringeren Druckverlusten und einer besseren Temperaturverteilung bei.FIG. 2 shows heat exchangers through which T flows, with collectors 26, for inflowing the hot, uncooled medium and for outflowing the cooling medium L M cooled in the heat exchanger. The arrangement of the inlet and outlet connections over the diagonal is optimal, which ensures a uniform volume flow over all pipes 25 within each of the three heat exchangers 21, 22, 23. This also contributes to lower pressure drops and better temperature distribution.
Ein erneuter Blick jetzt wieder auf Figur 1 zeigt, dass nicht nur keine Nachteile durch das Fortlassen der mittleren Rohre 25 in zumindest einigen der Kühler- netze 24 der Wärmetauscher entstehen. Der bisher schlecht durchströmte, mittlere Bereich hinter dem Stoßfänger 13 bietet darüber hinaus auch ungefähr 5 dm3 Volumen, die bisher von Rohren 25 eingenommen wurden. Dieser Platz wird nunmehr frei und kann anders genutzt werden. Hierzu bietet es sich - wie auch in der Figur 1 dargestellt - an, hier die Antriebseinheit 31 des Lüfters 30 unterzubringen. Diese ragt nämlich herkömmlich in den Motorraum und muss durch ungünstige und eigentlich nicht angestrebte ebenfalls flache Ausbildung dort möglichst platzsparend untergebracht werden.A renewed look at FIG. 1 again shows that not only no disadvantages arise from omitting the central tubes 25 in at least some of the cooler networks 24 of the heat exchangers. The middle area behind the bumper 13, which has so far been poorly flowed, also offers approximately 5 dm 3 volume, which were previously occupied by pipes 25. This space is now free and can be used differently. For this purpose, it is advisable - as also shown in FIG. 1 - to accommodate the drive unit 31 of the fan 30 here. This protrudes conventionally into the engine compartment and must be housed there as space-saving as possible due to the unfavorable and actually not desired, also flat design.
Bei einer Anordnung gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung ist aber die Länge der Antriebseinheit 31 erst ab einer gewissen Grenze für die Tiefe des Frontkühlermoduls 20 relevant. Das bedeutet, dass der Einsatz von kostengünstigen und starken Lüftern möglich wird.In an arrangement according to this embodiment of the invention, however, the length of the drive unit 31 is only relevant for the depth of the front cooler module 20 from a certain limit. This means that inexpensive and powerful fans can be used.
Durch den freigewordenen Platz im Inneren der Wärmetauscher kann also gleichzeitig der Lüfter 30 mit seinem Lüfterantrieb 31 weiter optimiert werden und so gegebenenfalls die Gesamtwirkung des Kühlers verbessern.Due to the free space inside the heat exchanger, the fan 30 with its fan drive 31 can simultaneously be further optimized and thus possibly improve the overall effect of the cooler.
Das Lüfterrad 32 wird sehr nah an das Kühlernetz 24 des Kühlmittelkühlers 23 platziert. Der äußere Laufring des Lüfterrades 32 weist in der dargestellten Ausführungsform der Erfindung einen Abstand zum Kühlernetz 24 des Kühlmittelkühlers 23 von etwa 3 mm auf. Dadurch wird es nun auch noch möglich, auf eine herkömmliche Lüfterhutze zu verzichten, die deshalb auch nicht mit dargestellt ist. Abgesehen von dem verringerten Aufwand hat dies auch noch den Vorteil, dass beim Fahrwindbetrieb die Abströmung nicht unnötig durch eben diese Lüfterhutze verhindert wird.The fan wheel 32 is placed very close to the cooler network 24 of the coolant cooler 23. In the illustrated embodiment of the invention, the outer race of the fan wheel 32 has a distance from the cooler network 24 of the coolant cooler 23 of approximately 3 mm. This also makes it possible to do without a conventional fan guard, which is therefore not shown either. In addition to the reduced effort, this also has the advantage that the outflow is not unnecessarily prevented by this fan guard during driving wind operation.
Um die Erfindung weiter zu optimieren, wird zur Erzielung einer besseren Durch- Strömung der einzelnen Wärmetauscher eine Dichtung 27 eingesetzt. Diese Dichtung 27 verschließt jeweils den Spalt, der sich zwischen zwei Wärmetauschern, also zwei Kühlernetzen 24 bildet. Dadurch wird ein Ansaugen von Nebenluft oder ein Umgehen bestimmter Teile des Frontkühlermoduls 20 durch die Kühlluft LA unterbunden.In order to further optimize the invention, a seal 27 is used to achieve a better flow through the individual heat exchangers. This seal 27 closes the gap that forms between two heat exchangers, that is, two cooler networks 24. As a result, suction of secondary air or bypassing certain parts of the front cooler module 20 by the cooling air L A is prevented.
Da der Lüfter 30 im äußeren Bereich des Lüfterrades 32 die höchste Leistungsdichte aufweist, also den maximalen Unterdruck, wird der nach außen immer flacher werdende Flügel des Lüfterrades 32 so angeordnet, dass der Abstand des Flügels zum Kühlernetz 24 von innen nach außen größer wird. Dies ist insbesondere in der Schnittdarstellung in Figur 1 gut zu erkennen.Since the fan 30 has the highest power density in the outer region of the fan wheel 32, that is to say the maximum negative pressure, the blade of the fan wheel 32, which flares outward more and more, is arranged such that the distance of the wing to the radiator network 24 becomes larger from the inside out. This can be seen particularly well in the sectional illustration in FIG. 1.
Dies ermöglicht auch eine bessere Druckverteilung zwischen dem Kühlernetz und dem Lüfterrad 32.This also enables a better pressure distribution between the cooler network and the fan wheel 32.
Ein relativ nah an das inhomogene Kühlernetz 24 herangebrachter Lüfter 30 könnte gegebenenfalls dazu tendieren, im Übergangsbereich zwischen dem Kühlernetz 24 und der Luft Druckpulsationen zu verursachen, die dann als Ge- rausche wahrgenommen werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird diese Geräuschentwicklung durch eine luftdurchlässige Blende 40 unterbunden. Der Luftwiderstand der Blende 40 und des Kühlermoduls sind annähernd gleich. Die Blende 40 schließt mit ihren Abmaßen bündig mit der in der Figur 1 rechten, im Kraftfahrzeug also hinteren Kante des Frontkühlermoduls 20. Die Blende 40 hat somit auch eine Aufnahmefunktion für den Lüfter 30.A fan 30 which is brought relatively close to the inhomogeneous cooler network 24 could possibly tend to cause pressure pulsations in the transition area between the cooler network 24 and the air, which are then perceived as noise. In a preferred embodiment of the invention, this noise development is prevented by an air-permeable screen 40. The air resistance of the panel 40 and the cooler module are approximately the same. The diaphragm 40 closes with its dimensions flush with the right edge of the front cooler module 20 in FIG. 1, ie the rear edge in the motor vehicle. The diaphragm 40 thus also has a receiving function for the fan 30.
Die Blende 40 vermeidet zugleich auch ein Ansaugen der warmen Luft aus dem Motorraum durch den Lüfter 30. Der gesamte ausgesparte Bereich der Kühlernetze 24 wird daher mit der Blende 40 verschlossen. Die Blende 40 ist außerhalb der vom Lüfterrad 32 überstrichenen Fläche luftdicht.The cover 40 also avoids the warm air being drawn in from the engine compartment by the fan 30. The entire recessed area of the radiator networks 24 is therefore closed with the cover 40. The aperture 40 is airtight outside the area swept by the fan wheel 32.
Das erfindungsgemäße Frontkühlermodul 20 eignet sich sowohl für Personenkraftfahrzeuge als auch für Last- und andere Nutzfahrzeuge. Der Gedanke lässt sich nicht nur auf symmetrische Anordnungen wie in der Figur 1 erstrecken, son- dem auch auf mehr asymmetrische Anordnungen von Stoßfängern 13. The front cooler module 20 according to the invention is suitable both for passenger vehicles and for trucks and other commercial vehicles. The idea can be extended not only to symmetrical arrangements as in FIG. 1, but also to more asymmetrical arrangements of bumpers 13.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
0 Karosserie 1 Fahrzeugboden 2 Motorhaube 3 Stoßfänger0 Body 1 Vehicle floor 2 Bonnet 3 Bumpers
14 Versteifung des Stoßfängers14 stiffening of the bumper
15 Spoiler15 spoilers
16 Lüftungsgitter16 ventilation grilles
0 Frontkühlermodul 1 Klimakondensator 2 Ladeluftkühler 3 Kühlmittelkühler 4 Kühlernetz 5 Rohre 6 Sammler 7 Dichtungen0 front cooler module 1 air conditioning condenser 2 charge air cooler 3 coolant cooler 4 cooler network 5 pipes 6 header 7 seals
30 Lüfter30 fans
31 Lüfterantrieb31 fan drive
32 Lüfterrad32 fan wheel
40 Blende40 aperture
LA KühlluftLA cooling air
L Kühlmedium L cooling medium

Claims

Ansprüche Expectations
1. Luftgekühltes Frontkühlermodul (20) für ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem oder mehreren Wärmetauschern (21 , 22, 23) mit Kühlernetzen (24) mit Rohren (25), die von einem oder mehreren Kühlmedien (LM) durchströmt und außen von Kühlluft (LA) angeströmt werden, mit einem oder mehreren Fahrzeugelementen (13) im Weg der Kühlluft (LA) zum Frontkühlermodul (20), und mit einem oder mehreren Lüftern (30) mit Lüfterantrieb (31), dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (25) mindestens eines der Kühlernetze (24) den Bereich hinter den Fahrzeugelementen (13) im Weg der Kühlluft (LA) aussparen.1. Air-cooled front cooler module (20) for a motor vehicle with an internal combustion engine, with one or more heat exchangers (21, 22, 23) with cooler networks (24) with tubes (25) through which one or more cooling media (L M ) flows and outside flow of cooling air (L A ), with one or more vehicle elements (13) in the path of the cooling air (L A ) to the front cooler module (20), and with one or more fans (30) with fan drive (31), characterized in that the pipes (25) of at least one of the radiator networks (24) leave the area behind the vehicle elements (13) in the path of the cooling air (L A ).
2. Luftgekühltes Frontkühlermodul (20) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfterantrieb (31) des oder der Lüfter (30) in wenigstens eines der Kühlernetze (24) hineinragt.2. Air-cooled front cooler module (20) according to claim 1, characterized in that the fan drive (31) or the fan (30) protrudes into at least one of the cooler networks (24).
3. Luftgekühltes Frontkühlermodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (25) dieses Kühlernetzes (24) den Bereich für den Lüfterantrieb (31) aussparen.3. Air-cooled front cooler module according to claim 1 or 2, characterized in that the tubes (25) of this cooler network (24) omit the area for the fan drive (31).
4. Luftgekühltes Frontkühlermodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung für den Lüfterantrieb (31 ) im Windschatten eines Stoßfängers (13) liegt. 4. Air-cooled front cooler module according to one of the preceding claims, characterized in that the recess for the fan drive (31) is in the slipstream of a bumper (13).
5. Luftgekühltes Frontkühlermodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlernetze (24) schichtförmig senkrecht zur Kühlluft (LA) ange- ordnet sind.5. Air-cooled front cooler module according to one of the preceding claims, characterized in that the cooler networks (24) are arranged in a layer shape perpendicular to the cooling air (L A ).
6. Luftgekühltes Frontkühlermodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (25) im mittleren Bereich fortgelassen sind.6. Air-cooled front cooler module according to one of the preceding claims, characterized in that the tubes (25) are omitted in the central region.
7. Luftgekühltes Frontkühlermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlernetz (24) mit der Aussparung zwei Teilnetze aufweist, die oberhalb und unterhalb des Lüfterantriebes (31 ) angeordnet sind.7. Air-cooled front cooler module according to one of claims 1 to 6, characterized in that the cooler network (24) with the recess has two sub-networks, which are arranged above and below the fan drive (31).
8. Luftgekühltes Frontkühlermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (25) benachbart zur Aussparung von den Rändern zur Mitte divergieren, um die Aussparung zu bilden.8. Air-cooled front cooler module according to one of claims 1 to 6, characterized in that the tubes (25) diverge adjacent to the recess from the edges to the center to form the recess.
9. Luftgekühltes Frontkühlermodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Rohre (25) in dem Bereich hinter den Fahrzeugelementen (13) desjenigen Kühlernetzes (24) fortgelassen sind, das einem Lüfterrad (32) des Lüfters (30) am nächsten liegt.9. Air-cooled front cooler module according to one of the preceding claims, characterized in that at least the tubes (25) are omitted in the area behind the vehicle elements (13) of that cooler network (24) that is closest to a fan wheel (32) of the fan (30) lies.
10. Luftgekühltes Frontkühlermodul nach einem der vorstehenden Ansprü- ehe, dadurch gekennzeichnet, dass Dichtungen (27) vorgesehen sind, die die Spalte zwischen den Kühlernetzen (24) der Wärmetauscher (21 , 22, 23) verschließen. 10. Air-cooled front cooler module according to one of the preceding claims, characterized in that seals (27) are provided which close the gaps between the cooler networks (24) of the heat exchangers (21, 22, 23).
11. Luftgekühltes Frontkühlermodul nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgesparte Bereich des Kühlernetzes (24) mit einer Blen- de (40) verschlossen ist.11. Air-cooled front cooler module according to one of the preceding claims, characterized in that the recessed area of the cooler network (24) is closed with an orifice (40).
12. Luftgekühltes Frontkühlermodul nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (40) zumindest teilweise luftdurchlässig ist.12. Air-cooled front cooler module according to claim 11, characterized in that the cover (40) is at least partially permeable to air.
13. Luftgekühltes Frontkühlermodul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungswiderstand des Frontkühlermoduls für die Kühlluft (LA) über die vom Lüfterrad (32) überstrichene Fläche durch den Einsatz der luftdurchlässigen Blende (40) annähernd konstant bleibt. 13. Air-cooled front cooler module according to claim 12, characterized in that the flow resistance of the front cooler module for the cooling air (L A ) over the area swept by the fan wheel (32) remains approximately constant through the use of the air-permeable screen (40).
EP03743373A 2002-03-04 2003-03-04 Air-cooled frontal radiator module Withdrawn EP1483486A1 (en)

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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10333882A1 (en) * 2003-07-25 2005-02-17 Volkswagen Ag Cooler module for liquid-cooled internal combustion engines
FR2991245B1 (en) * 2012-05-31 2014-07-04 Peugeot Citroen Automobiles Sa DEVICE FOR SEALING BETWEEN TWO COOLING RADIATORS IMPLANTED ON A VEHICLE, ESPECIALLY ON A HYBRID MOTORIZED VEHICLE
DE102016200417A1 (en) * 2016-01-15 2017-07-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Air filter device for a motor vehicle
FR3070321B1 (en) * 2017-08-29 2020-07-17 Valeo Systemes Thermiques COOLING UNIT FOR A COMPARTMENT OF A MOTOR VEHICLE
FR3090507A1 (en) * 2018-12-20 2020-06-26 Valeo Systemes Thermiques Thermal system of a motor vehicle
FR3097470A1 (en) * 2019-06-18 2020-12-25 Valeo Systemes Thermiques Motor vehicle heat exchange module
DE102019128941B4 (en) * 2019-10-27 2021-08-12 Ford Global Technologies, Llc Front bumper with integrated heat exchanger
EP4112901A1 (en) * 2021-07-02 2023-01-04 Valeo Autosystemy SP. Z.O.O. Sealing element for heat exchangers in a cooling module

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2573128B1 (en) * 1984-11-14 1988-10-28 Peugeot Aciers Et Outillage DEVICE FOR COOLING THE HEAT FLUID OF A HEAT ENGINE.
DE4112811C2 (en) * 1991-04-19 1998-01-29 Audi Ag Heat exchangers for motor vehicles
DE4132570A1 (en) * 1991-09-30 1993-04-08 Bayerische Motoren Werke Ag MOTOR VEHICLE FRONT CONSTRUCTION
DE19731999A1 (en) * 1997-07-25 1999-02-04 Laengerer & Reich Gmbh & Co Cooling module
US6179043B1 (en) * 1999-05-27 2001-01-30 Caterpillar Inc. Heavy vehicle radiator with center-mounted hydraulic cooling fan motor and hydraulic motor oil cooler

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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