EP1876407A1 - Kühlvorrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Kühlvorrichtung für ein Kraftfahrzeug Download PDF

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EP1876407A1
EP1876407A1 EP07013151A EP07013151A EP1876407A1 EP 1876407 A1 EP1876407 A1 EP 1876407A1 EP 07013151 A EP07013151 A EP 07013151A EP 07013151 A EP07013151 A EP 07013151A EP 1876407 A1 EP1876407 A1 EP 1876407A1
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EP
European Patent Office
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cooling device
fan
frame
radiator
compensation element
Prior art date
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Granted
Application number
EP07013151A
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English (en)
French (fr)
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EP1876407B1 (de
Inventor
Uwe Blass
Ulrich Vollert
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Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Behr GmbH and Co KG filed Critical Behr GmbH and Co KG
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Application granted granted Critical
Publication of EP1876407B1 publication Critical patent/EP1876407B1/de
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/001—Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core
    • F28F9/002—Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core with fastening means for other structures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/10—Guiding or ducting cooling-air, to, or from, liquid-to-air heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P5/00—Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/02—Pumping cooling-air; Arrangements of cooling-air pumps, e.g. fans or blowers
    • F01P5/06—Guiding or ducting air to, or from, ducted fans
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0091—Radiators
    • F28D2021/0094—Radiators for recooling the engine coolant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/26—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for allowing differential expansion between elements

Definitions

  • the invention relates to a cooling device for a motor vehicle according to the preamble of claim 1.
  • Cooling devices for motor vehicles with coolant-cooled internal combustion engines generally consist of a coolant radiator through which coolant and ambient air flow, a fan associated with the coolant radiator and a frame arranged between fan and radiator, also called radiator frame, fan cowl or fan cowl.
  • the latter has the task of supplying the cooling air leaving the coolant radiator as completely as possible to the fan.
  • the fan is generally designed as axial fan, shell fan (axial fan with shrouded blade tips) or as a radial fan.
  • the fan is driven by the internal combustion engine via a fluid friction clutch and is therefore firmly connected to the engine block, which is suspended elastically relative to the vehicle frame.
  • the coolant radiator is also attached to the vehicle frame.
  • the at least one movement compensating device or the at least one sealing element is arranged, fixed and / or sealed directly to the at least one coolant radiator.
  • the other end of the at least one motion compensation device connects to the radiator-side end of the at least one radiator or fan cowl.
  • the axial depth is shortened, improves the flow guidance on the at least one frame, ie the pressure loss is reduced and also the production costs are reduced.
  • an attachment point frame part opposite the radiator
  • the Camber depth fan cowl depth
  • the movement compensation element can be formed as a sleeve made of an elastomer, which is fastened or sealed on the one hand to the coolant radiator and on the other hand to the front side of the frame. This bridges the gap between the radiator and the frame.
  • an embodiment of the motion compensation element as an elastically deformable strip, which is also fastened on both sides. The relatively smooth design - compared to a concertina-like cuff - results in lower flow losses.
  • the motion compensation element only on one side, z. B. to attach to the frame; the other side abuts with an elastic bias on the circumference of the coolant radiator.
  • the sealing effect is maintained when relative movements occur because the sealing surface can follow the movements of the coolant radiator due to the elastic prestressing.
  • this solution eliminates the second attachment, which is replaced by a sliding seal.
  • the fan can advantageously be designed as an axial fan, preferably as a shell fan, which is also equipped with an inlet nozzle.
  • the entire frame including Zargenring and inlet nozzle can be made in one piece, in particular as a plastic injection molded part.
  • the advantage here are the low production costs and the significantly improved flow conditions due to the smooth wall of the frame, which is not interrupted by a gap.
  • the dimension for the radial gap is less than 9 mm, preferably less than 6 mm, wherein the lower limit is preferably above 3.5 mm.
  • These gaps in the area from 3.5 to 9 mm apply to fan outer diameter in the range of 400 to 900 mm, preferably in the range of 500 to 800 mm, wherein there is no fixed ratio of radial gap to fan outer diameter.
  • Fig. 1 shows a partially illustrated cooling device 1, which consists of a coolant radiator 2, a jacket fan 3 and a frame 4.
  • the coolant radiator is connected to a coolant circuit, not shown, of an internal combustion engine and on the one hand by the coolant and on the other hand by ambient air in the direction of the arrow L flows through.
  • the jacket fan 3 has an axial blading 3a and a jacket 3b connected to the blading 3a.
  • the frame 4 is connected via a motion compensation element 5 with the circumference of the radiator 2 and sealed, so that from the coolant radiator 2 exiting air channeled through the frame 4 and the fan 3 is supplied.
  • the frame 4 has a Zargenring 4a, which surrounds the rotating fan casing 3b, and an inlet nozzle 4b, in which the frontal, protruding part of the shell 3b protrudes.
  • the frame 4 including the frame ring 4a and inlet nozzle 4b is integrally formed as a plastic tip part.
  • the fan 3 is - which is not shown - compared to an engine block of an internal combustion engine, not shown Motor vehicle stored and is driven by the internal combustion engine.
  • the frame 4 with Zargenring 4a and inlet nozzle 4b is - which is also not shown - motor-mounted, so that there is a minimum radial gap 6 between the casing 3b and the ring frame 4a.
  • the coolant radiator 2 is - as known from the prior art - compared to the vehicle frame (body), not shown supported. This results in the known relative movements between frame 4 and coolant radiator 2, which are compensated by the motion compensation element 5 shown here only schematically.
  • the movement compensation element 5 is arranged directly on the radiator 2 and on the radiator-side front end of the frame 4. Embodiments of the motion compensation element 5 are shown as a detail X in Figures 3, 4, 5.
  • Fig. 2 shows a further cooling device 7 with a coolant radiator 2 (as in Fig. 1), a frame 8 with Zargenring 8a and an axial fan 9 (here without jacket), which rotates in the Zargenring 8a leaving a small radial gap 10.
  • the axial fan 9 and the frame 8 are arranged fixed to the motor, so that also relative movements occur, which are compensated via the arranged on the radiator 2 compensation element 5 (analogous to FIG. 1).
  • the minimum radial gaps 6, 10 shown in FIGS. 1 and 2 lie in a range between 3.5 and 9 mm, preferably in a range between 4 and 8.5 mm.
  • the radial gap results from half the difference between the outer diameter of the fan and the inner ring diameter of the inner ring.
  • the radial gap is the extent to which the fan 3 or 9 is displaced before it touches the frame 4a or 8a.
  • the specified ranges for the gap size apply to fan diameters in the range of 400 to 900 mm, which the Applicant has determined by measurements. There is no fixed ratio between radial gap and fan diameter, but constant gap dimensions were measured for a larger diameter range. These are therefore absolute gap dimensions that are not or at least in a larger area not dependent on the fan diameter.
  • Fig. 3 shows a first embodiment of the motion compensation element 5 according to FIGS. 1 and 2, which is provided here with the reference numeral 11.
  • the movement compensation element 11 is formed as a concertina-like cuff, preferably made of an elastomer and has two end faces 11a, 11b which are fastened on the one hand to the circumference 2b of the coolant cooler 2 and on the other hand to the end face 4a of the frame 4.
  • the type of attachment of the sleeve 11 to the frame 4, 4a and the radiator 2 are not shown in detail, they correspond to the known prior art.
  • the movement compensation element 5 which is designed as a slightly curved sealing strip 13 with two end attachment edges 13a, 13b.
  • the preferably made of an elastomer strip 13 is also connected to the front side 4a of the frame 4 and the circumference 2b of the radiator 2.
  • the gap 12 between coolant radiator 2 and end face 4 a of the frame 4 is thus bridged and sealed. Due to the flexible design of the strip element 13 relative movements are possible.
  • the sleeve 11 is here a smooth transition between the radiator 2 and frame 4, ie without significant disturbance of the voltage applied to the frame flow.
  • Fig. 5 shows a further embodiment of the movement compensation element 5, namely a prestressed, sliding seal 14, which has a fastening edge 14a on the frame side and a sealing area 14b on the radiator side, which rests under prestress on the circumference 2b of the radiator 2 and thus effects a seal.
  • the attachment edge 14a is firmly connected to the frame 4, so that a clamping of the elastic seal 14 is given. Therefore, the sealing region 14b, which may be formed, for example, as a brush seal, is constantly on the circumference 2b of the radiator 2. If relative movements between radiator 2 and frame 4 occur, follows the sealing region 14b due to its bias to the circumference 2b of the radiator second

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, umfassend einen von Luft durchströmbaren Kühlmittelkühler (2), einen in Luftströmungsrichtung (L) hinter dem Kühlmittelkühler (2) angeordneten Lüfter (3), eine zwischen dem Kühlmittelkühler (2) und dem Lüfter (3) angeordnete Zarge (4) mit einem den Lüfter (3) ummantelnden Zargenring (4a), wobei im Bereich der Zarge (4) ein Bewegungsausgleichselement (5) vorgesehen ist. Es wird vorgeschlagen, dass das Bewegungsausgleichselement (5) einerseits an der Zarge (4) und andererseits am Kühlmittelkühler (2) befestigt und/oder abgedichtet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Kühlvorrichtungen für Kraftfahrzeuge mit kühlmitteigekühlten Verbrennungsmotoren bestehen im Allgemeinen aus einem Kühlmittelkühler, der vom Kühlmittel und Umgebungsluft durchströmt wird, einem dem Kühlmittelkühler zugeordneten Lüfter und einer zwischen Lüfter und Kühler angeordneten Zarge, auch Kühlerzarge, Lüfterzarge oder Lüfterhaube genannt. Letztere hat die Aufgabe, die aus dem Kühlmittelkühler austretende Kühlluft möglichst vollständig dem Lüfter zuzuleiten. Der Lüfter ist im Allgemeinen als Axiallüfter, Mantellüfter (Axiallüfter mit ummantelten Blattspitzen) oder auch als Radiallüfter ausgebildet. Insbesondere bei Nutzfahrzeugen wird der Lüfter von der Brennkraftmaschine über eine Flüssigkeitsreibungskupplung angetrieben und ist daher fest mit dem Motorblock verbunden, welcher elastisch gegenüber dem Fahrzeugrahmen aufgehängt ist. Auch der Kühlmittelkühler ist am Fahrzeugrahmen befestigt. Wegen der Schwingungen des Motors gegenüber dem Fahrzeugrahmen ergeben sich Relativbewegungen zwischen Kühler bzw. kühlerfeste Zarge und motorfestem Lüfter, welche kompensiert werden müssen. Dies kann entweder durch einen relativ großen Spalt zwischen Lüfter und Zargenring oder durch ein Bewegungsausgleichselement im Bereich der Zarge erfolgen, welche somit geteilt ist.
  • Durch die US-A 4,398,508 wurde eine Kühlvorrichtung mit einem motorfesten Axiallüfter und einer kühlerfesten Zarge bekannt, wobei zwischen Lüfterumfang und Kühlerzarge ein relativ großer Spalt belassen ist, welcher durch eine Bürstendichtung überbrückt wird. Eine ähnliche Kühlvorrichtung mit einem ummantelten Axiallüfter, einem so genannten Mantellüfter, wurde durch die DE 198 03 502 A1 der Anmelderin bekannt. Der Ringspalt zwischen kühlerfester Zarge, an welcher auch eine Einlaufdüse angeordnet ist, wird durch eine Bürstendichtung weitestgehend abgedichtet. Eine weitere Bürstendichtung wurde durch die DE 33 39 059 A1 einerseits für einen Axiallüfter und andererseits für einen Radiallüfter bekannt. Wegen der relativ großen Spalte und dem Verschleiß der Bürstendichtungen sind derartige Kühlvorrichtungen unzureichend.
  • Um den Spalt zwischen Lüfter und Zargenring möglichst gering zu halten, werden Lüfter und Zargenring jeweils motorseitig befestigt, und die Zarge wird zwischen Zargenring und Kühler geteilt, sodass ein Spalt gebildet wird, welcher durch ein Bewegungsausgleichs- bzw. elastisches Dichtelement überbrückt wird. Durch die DE 44 38 814 C1 der Anmelderin wurde eine solche Kühlvorrichtung mit einem motorfesten Axiallüfter und einem motorfesten Zargenring (Mantel) bekannt. Die bekannte Kühlvorrichtung weist einen Kühlmittelkühler auf, an den eine Kühlerzarge angeschlossen ist, welche über eine elastische, ringförmige Lippendichtung mit dem motorfesten Mantel verbunden ist. Damit können Relativbewegungen zwischen motorfestem Zargenring (Mantel) und Kühlerzarge ausgeglichen werden, wobei gleichzeitig die Zarge geschlossen ist. Nachteilig hierbei ist, dass die Zarge geteilt und der Spalt durch ein zusätzliches Bauteil, nämlich das Dicht- bzw. Bewegungsausgleichelement, überbrückt werden muss, was eine Vergrößerung der axialen Bautiefe der Kühlvorrichtung bedeutet.
  • Durch die DE 33 04 297 C2 der Anmelderin wurde eine weitere Kühlvorrichtung mit einem motorfesten Mantellüfter sowie einer motorfesten Einlaufdüse für den Mantellüfter bekannt. Am Kühlmittelkühler ist eine Kühlerzarge befestigt, welche mittels einer elastischen Lippe gegenüber der Einlaufdüse abgedichtet ist. Auch hier ergibt sich eine erhöhte axiale Bautiefe infolge des Einbaus der Dichtlippe.
  • Durch die DE 40 15 259 A1 wurde eine Kühlvorrichtung mit einem über eine Flüssigkeitsreibungskupplung vom Motor des Kraftfahrzeuges angetriebenen Axiallüfter bekannt, welcher von einem auf der Lüfterantriebswelle gelagerten Mantel bzw. Zargenring umgeben ist, sodass sich ein minimaler Radialspalt zwischen den Lüfterblattspitzen und dem Lüftermantel ergibt. Eine am Kühler befestigte Kühlerzarge ist über eine Gummimanschette mit dem Lüftermantel verbunden, um Relativbewegungen zwischen Lüftermantel und Kühler auszugleichen. Nachteilig bei der bekannten Kühlvorrichtung ist die erhebliche Vergrößerung der axialen Bautiefe und die Beeinträchtigung der Lüftetströmung durch die Manschette, was einen erhöhten Druckabfall bzw. einen erhöhte Lüfterleistung zur Folge hat.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Kühlvorrichtung der eingangs genannten Art die axiale Bautiefe zu verkürzen, die Strömungsführung der Luft zu verbessern und die Herstellkosten zu senken.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die zumindest eine Bewegungsausgleichseinrichtung bzw. das zumindest eine Dichtelement direkt an dem zumindest einen Kühlmittelkühler angeordnet, dort befestigt und/oder abgedichtet ist. Das andere Ende der zumindest einen Bewegungsausgleichseinrichtung schließt an das kühlerseitige Ende der zumindest einen Kühler- bzw. Lüfterzarge an. Damit wird der Spalt zwischen dem zumindest einen Kühlmittelkühler und den motorfesten Teilen wie Zarge oder Zargenring direkt an den zumindest einen Kühlmittelkühler verlagert, und die zumindest eine Zarge muss nicht mehr geteilt, sondern kann vielmehr einstückig ausgebildet werden. Damit entfällt auch ein zusätzliches Bauteil (Teil der Zarge). Es ergeben sich somit als Vorteile, dass die axiale Bautiefe verkürzt, die Strömungsführung an der zumindest einen Zarge verbessert, d. h. der Druckverlust vermindert und auch die Herstellkosten verringert werden. Durch das Verschieben des zumindest einen Bewegungsausgleichselementes an den Umfang des zumindest einen Kühlers entfällt auch eine Befestigungsstelle (Zargenteil gegenüber Kühler), sodass axialer Bauraum gewonnen wird. Die Zargentiefe (Lüfterhaubentiefe) kann somit entweder vergrößert werden, was eine bessere Kühlleistung ergibt, oder der Bauraum kann reduziert werden.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. So kann das Bewegungsausgleichselement als Manschette aus einem Elastomer ausgebildet sein, welche einerseits am Kühlmittelkühler und andererseits an der Stirnseite der Zarge befestigt bzw. abgedichtet wird. Damit wird der Spalt zwischen Kühler und Zarge überbrückt. Vorteilhaft ist auch eine Ausbildung des Bewegungsausgleichselementes als elastisch verformbarer Streifen, der ebenfalls beiderseits befestigbar ist. Durch die relativ glatte Ausbildung - gegenüber einer ziehharmonikaartigen Manschette - ergeben sich geringere Strömungsverluste.
  • Möglich ist auch, das Bewegungsausgleichselement nur an einer Seite, z. B. an der Zarge zu befestigen; die andere Seite liegt mit einer elastischen Vorspannung am Umfang des Kühlmittelkühlers an. Die Dichtwirkung bleibt bei Auftreten von Relativbewegungen erhalten, weil die Dichtfläche den Bewegungen des Kühlmittelkühlers aufgrund der elastischen Vorspannung folgen kann. Bei dieser Lösung entfällt die zweite Befestigung, die durch eine gleitende Dichtung ersetzt wird.
  • Der Lüfter kann vorteilhaft als Axiallüfter, vorzugsweise als Mantellüfter ausgebildet sein, der darüber hinaus mit einer Einlaufdüse ausgestattet ist. Durch die erfindungsgemäße Verschiebung des Bewegungsausgleichselements an den Umfang des Kühlmittelkühlers kann die gesamte Zarge einschließlich Zargenring und Einlaufdüse einstückig, insbesondere als Kunststoffspritzteil hergestellt werden. Von Vorteil sind hierbei die geringen Herstellkosten und die deutlich verbesserten Strömungsverhältnisse infolge der glatten Wand der Zarge, die nicht durch einen Spalt unterbrochen wird.
  • Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung von Lüfter und Zarge ergibt sich für den Radialspalt zwischen Lüfteraußen- und Zargenringinnendurchmesser sich ein äußerst geringes Maß. Vorzugsweise ist das Maß für den Radialspalt kleiner als 9 mm, vorzugsweise kleiner als 6 mm, wobei die Untergrenze bevorzugt oberhalb von 3,5 mm liegt. Diese Spaltmaße im Bereich von 3,5 bis 9 mm gelten für Lüfteraußendurchmesser im Bereich von 400 bis 900 mm, bevorzugt im Bereich von 500 bis 800 mm, wobei kein festes Verhältnis von Radialspalt zu Lüfteraußendurchmesser vorliegt. Als Vorteil des minimalen Radialspaltes ergibt sich eine höhere Lüfterleistung und eine geringere Geräuschentwicklung.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigen
    • Fig. 1
    eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung mit Mantellüfter und Einlaufdüse,
    Fig. 2
    eine Kühlvorrichtung mit Axiallüfter und Zargenring,
    Fig. 3
    eine erste Ausführungsform eines Bewegungsausgleichselementes,
    Fig. 4
    eine zweite Ausführungsform des Bewegungsausgleichselementes und
    Fig. 5
    eine dritte Ausführungsform des Bewegungsausgleichselementes.
  • Fig. 1 zeigt eine teilweise dargestellte Kühlvorrichtung 1, welche aus einem Kühlmittelkühler 2, einem Mantellüfter 3 und einer Zarge 4 besteht. Der Kühlmittelkühler ist an einen nicht dargestellten Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine angeschlossen und wird einerseits vom Kühlmittel und andererseits von Umgebungsluft in Richtung des Pfeiles L durchströmt. Der Mantellüfter 3 weist eine Axialbeschaufelung 3a und einen mit der Beschaufelung 3a verbundenen Mantel 3b auf. Die Zarge 4 ist über ein Bewegungsausgleichselement 5 mit dem Umfang des Kühlers 2 verbunden und abgedichtet, sodass aus dem Kühlmittelkühler 2 austretende Luft durch die Zarge 4 kanalisiert und dem Lüfter 3 zugeführt wird. Die Zarge 4 weist einen Zargenring 4a, welcher den rotierenden Lüftermantel 3b umgibt, sowie eine Einlaufdüse 4b auf, in welche der stirnseitige, überstehende Teil des Mantels 3b hineinragt. Zur Funktion des Mantellüfters in Verbindung mit einer Einlaufdüse wird auf den eingangs genannten Stand der Technik verwiesen. Die Zarge 4 einschließlich Zargenring 4a und Einlaufdüse 4b ist einstückig als Kunststoffspitzteil ausgebildet. Der Lüfter 3 ist - was nicht dargestellt ist - gegenüber einem nicht dargestellten Motorblock einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges gelagert und wird von der Brennkraftmaschine angetrieben. Auch die Zarge 4 mit Zargenring 4a und Einlaufdüse 4b ist - was ebenfalls nicht dargestellt ist - motorfest angeordnet, sodass sich zwischen dem Mantel 3b und dem Zargenring 4a ein minimaler Radialspalt 6 ergibt. Der Kühlmittelkühler 2 ist - wie aus dem Stand der Technik bekannt - gegenüber dem nicht dargestellten Fahrzeugrahmen (Karosserie) abgestützt. Damit ergeben sich die bekannten Relativbewegungen zwischen Zarge 4 und Kühlmittelkühler 2, welche durch das hier nur schematisch dargestellte Bewegungsausgleichselement 5 kompensiert werden. Erfindungsgemäß ist das Bewegungsausgleichselement 5 direkt am Kühler 2 und am kühlerseitigen Stirnende der Zarge 4 angeordnet. Ausführungsformen des Bewegungsausgleichselementes 5 sind als Einzelheit X in den Figuren 3, 4, 5 dargestellt.
  • Fig. 2 zeigt eine weitere Kühlvorrichtung 7 mit einem Kühlmittelkühler 2 (wie in Fig. 1), einer Zarge 8 mit Zargenring 8a und einem Axiallüfter 9 (hier ohne Mantel), welcher im Zargenring 8a unter Belassung eines geringen Radialspaltes 10 umläuft. Auch hier sind der Axiallüfter 9 und die Zarge 8 motorfest angeordnet, sodass ebenfalls Relativbewegungen auftreten, welche über das am Kühler 2 angeordnete Ausgleichselement 5 (analog Fig. 1) kompensiert werden.
  • Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegen die in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten minimalen Radialspalte 6, 10 in einem Bereich zwischen 3,5 und 9 mm, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 4 und 8,5 mm. Der Radialspalt ergibt sich aus der halben Differenz zwischen Lüfteraußendurchmesser und Zargenringinnendurchmesser. Mit anderen Worten ist der Radialspalt das Maß, um welches der Lüfter 3 oder 9 verschoben wird, bevor er an der Zarge 4a oder 8a streift. Die angegebenen Bereiche für das Spaltmaß gelten für Lüfterdurchmesser im Bereich von 400 bis 900 mm, was die Anmelderin durch Messungen festgestellt hat. Dabei besteht kein festes Verhältnis zwischen Radialspalt und Lüfterdurchmesser, vielmehr wurden für einen größeren Durchmesserbereich konstante Spaltmaße gemessen. Es handelt sich somit um absolute Spaltmaße, die nicht oder zumindest in einem größeren Bereich nicht vom Lüfterdurchmesser abhängig sind.
  • Fig. 3 zeigt eine erste Ausführungsform des Bewegungsausgleichselementes 5 gemäß Fig. 1 und 2, welches hier mit der Bezugszahl 11 versehen ist. Das Bewegungsausgleichselement 11 ist als ziehharmonikaartige Manschette, vorzugsweise aus einem Elastomer ausgebildet und weist zwei Stirnseiten 11a, 11b auf, welche einerseits am Umfang 2b des Kühlmittelkühlers 2 und andererseits an der Stirnseite 4a der Zarge 4 befestigt sind. Die Art der Befestigung der Manschette 11 an der Zarge 4, 4a und am Kühler 2 sind nicht näher dargestellt, sie entsprechen dem bekannten Stand der Technik. Zwischen der Stirnseite 4a der Zarge 4 und der rückseitigen Stirnfläche 2a des Kühlers 2 befindet sich ein Spalt 12, welcher in Verbindung mit der Manschette 11 die auftretenden Relativbewegungen zwischen Zarge 4 und Kühler 2 zulässt.
  • Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Bewegungsausgleichselementes 5, welches als leicht gewölbter Dichtstreifen 13 mit zwei stirnseitigen Befestigungsrändern 13a, 13b ausgebildet ist. Der vorzugsweise aus einem Elastomer bestehende Streifen 13 ist ebenfalls mit der Stirnseite 4a der Zarge 4 und mit dem Umfang 2b des Kühlers 2 verbunden. Der Spalt 12 zwischen Kühlmittelkühler 2 und Stirnseite 4a der Zarge 4 ist damit überbrückt und abgedichtet. Aufgrund der flexiblen Ausbildung des Streifenelementes 13 sind Relativbewegungen möglich. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3, d. h. der Manschette 11 liegt hier ein glatter Übergang zwischen Kühler 2 und Zarge 4, d. h. ohne wesentliche Störung der an der Zarge anliegenden Strömung vor.
  • Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für das Bewegungsausgleichselement 5, nämlich eine vorgespannte, gleitende Dichtung 14, welche zargenseitig einen Befestigungsrand 14a und kühlerseitig einen Dichtbereich 14b aufweist, welcher unter Vorspannung am Umfang 2b des Kühlers 2 anliegt und somit eine Abdichtung bewirkt. Der Befestigungsrand 14a ist mit der Zarge 4 fest verbunden, sodass eine Einspannung der elastischen Dichtung 14 gegeben ist. Daher liegt der Dichtbereich 14b, der beispielsweise als Bürstendichtung ausgebildet sein kann, ständig am Umfang 2b des Kühlers 2 an. Wenn Relativbewegungen zwischen Kühler 2 und Zarge 4 auftreten, folgt der Dichtbereich 14b aufgrund seiner Vorspannung dem Umfang 2b des Kühlers 2.
  • Durch die Bewegungsausgleichselemente 11, 13, 14 werden also keine bzw. nur geringe Kräfte zwischen Kühler 2 und Zarge 4 übertragen; vielmehr besteht die primäre Funktion in der Abdichtung bei gleichzeitigem Bewegungsausgleich. Dementsprechend sind Abweichungen von den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich, soweit sie erfindungsgemäß am Kühlmittelkühler angeordnet sind.

Claims (15)

  1. Kühlvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, umfassend zumindest einen von Luft durchströmbaren Kühlmittelkühler (2), zumindest einen in Luftströmungsrichtung (L) hinter dem Kühlmittelkühler (2) angeordneten Lüfter (3, 9), zumindest eine zwischen dem Kühlmittelkühler (2) und dem zumindest einen Lüfter (3, 9) angeordnete Zarge (4, 8) mit zumindest einem den Lüfter ummanteinden Zargenring (4a, 8a), wobei im Bereich der zumindest einen Zarge (4, 8) zumindest ein Bewegungsausgleichselement (5) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Bewegungsausgleichselement (5, 11, 13, 14) einerseits an der zumindest einen Zarge (4, 8) und andererseits an dem zumindest einen Kühlmittelkühler (2) befestigt ist.
  2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Bewegungsausgleichselement (5, 11, 13, 14) abgedichtet ist.
  3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Bewegungsausgleichselement (5) als Manschette (11, 11 a, 11 b) ausgebildet ist.
  4. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Bewegungsausgleichselement (5) als elastischer Streifen (13, 13a, 13b) ausgebildet ist.
  5. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Bewegungsausgleichselement (5) als zumindest ein einseitig befestigter, elastischer Dichtstreifen (14, 14a) mit zumindest einer freien Dichtfläche (14b) ausgebildet ist, die am Kühlmittelkühler (2, 2b) dichtend anliegt.
  6. Kühlvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine freie Dichtfläche (14b) als zumindest eine Bürstendichtung ausgebildet ist, welche unter Vorspannung am Umfang (2b) des Kühlmittelkühlers (2) anliegt.
  7. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Lüfter als Axiallüfter (3, 9) ausgebildet ist.
  8. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Lüfter als Mantellüfter (3, 3a, 3b) ausgebildet ist.
  9. Kühlvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Mantellüfter (3, 3a, 3b) zumindest eine Einlaufdüse (4b) zugeordnet ist.
  10. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Zarge (4, 8) und der zumindest eine Zargenring (4a, 8a) einstückig als Kunststoffspritzteil ausgebildet sind.
  11. Kühlvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Einlaufdüse (4b) mit der zumindest einen Zarge (4) und dem zumindest einen Zargenring (4a) einstückig ausgebildet ist.
  12. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zumindest einen Lüfter (3, 9) und dem zumindest einem Zargenring (4a, 8a) ein minimaler Radialspalt (6, 10) belassen ist.
  13. Kühlvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Radialspalt (6, 10) kleiner als 9,0 mm, vorzugsweise kleiner als 6 mm ist.
  14. Kühlvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Radialspalt (6, 10) größer als 3,5 mm ist.
  15. Kühlvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Lüfter (3, 9) einen Außendurchmesser aufweist und dass der Außendurchmesser in einem Bereich zwischen 400 und 900 mm, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 500 und 800 mm liegt.
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