EP1929137A1 - Kühlanordnung eines fahrzeugs - Google Patents

Kühlanordnung eines fahrzeugs

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EP1929137A1
EP1929137A1 EP06793245A EP06793245A EP1929137A1 EP 1929137 A1 EP1929137 A1 EP 1929137A1 EP 06793245 A EP06793245 A EP 06793245A EP 06793245 A EP06793245 A EP 06793245A EP 1929137 A1 EP1929137 A1 EP 1929137A1
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cooling arrangement
fan
air
heat exchangers
vehicle
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Mattias Lang
Nicolai Tarasinski
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Deere and Co
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Deere and Co
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Publication date
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    • F04D29/582—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
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    • F01P7/02—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air
    • F01P7/04—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio

Definitions

  • the invention relates to a Kan angelhlan angel a movable in a direction of travel vehicle comprising at least two heat exchangers and an operating air through the heat exchanger sucking and the air at an angle to the suction ejecting fan.
  • No. 6,216,778 B describes an off-highway vehicle cooling system comprising a heat exchanger for a coolant of the engine or hydraulic oil and a blower which applies an air flow to the heat exchanger.
  • the blower is a radial fan, which sucks in air through the arranged at the rear of the vehicle transversely to the direction of heat exchanger and expels the heated air upwards.
  • a disadvantage is to be considered that the space available for the heat exchanger surface is limited. The especially applies to vehicles in which the heat exchangers are arranged within a cuboid hood area, as in agricultural tractors. Although it would be possible to increase the cooling capacity, make the heat exchanger in the air flow direction thicker, but this would require a higher flow resistance and a disproportionate in proportion to the increase in cooling capacity fan performance.
  • the problem underlying the invention is seen to improve a cooling arrangement of a vehicle with a heat exchanger to the effect that in a compact arrangement, a sufficient cooling performance is achieved.
  • the cooling arrangement according to the invention comprises at least two heat exchangers and a fan which, during operation, sucks air through the heat exchangers and ejects them again at an angle to the suction direction. It is proposed to arrange the air flowed through surfaces of the heat exchanger at least approximately in the direction of travel and in particular vertically and to attach the fan sandwiched between the heat exchangers. The air is thus sucked in opposite directions transverse to the direction of travel, flows through the heat exchanger, and is finally ejected by the fan in a direction opposite to the suction direction at an angle of preferably 90 ° deflected direction.
  • a double-flow radial fan can be used, the air from both sides sucked axially and releases it in the radial direction again.
  • find two einflutige with the backs side by side arranged radial fan use, suck in each case the air from one side axially and deliver it in the radial direction again.
  • the fan may contrary to its direction of rotation curved blades or as a so-called drum rotor in the direction of rotation curved blades.
  • the drive of the fan can be done by an internal combustion engine ago by a mechanical drive train.
  • the fan is driven hydraulically or electrically, which offers the advantage of a variable, adapted to the respective cooling power requirement speed.
  • the speed can be controlled (adjusted or regulated) by a suitable control, which is supplied information about the temperatures of the coolant in the heat exchanger and the temperature of the ambient air, that the lowest possible (energy-saving) speed is used, but the cooling power requirement becomes.
  • two back-to-back, single-flow centrifugal blowers are used, they have jointly or preferably separately adjustable rotational speeds, so that the two heat exchangers, which can supply different units with coolant, can be driven at the respectively suitable speed.
  • the fan is surrounded by a guide which includes an outlet for the air located at the top of the fan. Because of your lower density increases the heated air in the heat exchangers up, which supports the conveying effect and avoids unwanted recirculation.
  • FIG. 1 is a perspective view of a cooling arrangement according to the invention with the purpose of better recognizability removed guide
  • Fig. 2 is a view of the cooling arrangement of Figure 1 with attached guide.
  • FIG. 1 shows the front area of a vehicle 10 in the form of an agricultural tractor, which comprises a rectangular hood area 12 which is enclosed by struts (not shown) which serve to support a hood 34 (see FIG. At the rear of the hood area 12 there is an internal combustion engine 16. Connected to the frame (not shown) of the vehicle 10 is a holder 18 which carries a cooling arrangement 20 according to the invention.
  • the cooling arrangement 20 comprises a first heat exchanger 22 designed as a conventional cross-flow heat exchanger, a second heat exchanger 24 designed as a crossflow heat exchanger known per se and a blower 26.
  • the first heat exchanger 22 is located on the right side of the hood area 12 in the direction of travel and has an air flow through it Surface 28, which extends vertically and in the direction of travel 30 of the vehicle 10.
  • the second heat exchanger 24 is located on the left in the direction of travel of the hood portion 12 and has an air-flow surface 28 which extends vertically and in the direction 30 of the vehicle 10.
  • the blower 26 which is a double-flow radial blast with trailing curved blades 32 and horizontally and transversely to the direction of travel 30 extending axis of rotation.
  • FIG. 2 in which the front portion of the vehicle 10 with hood 34 is shown.
  • the blower 26 is now provided with an associated guide 36 which radially encloses it and exposes only an outlet 38 at the top of the blower 26, which is aligned with an opening 40 in the hood 34.
  • the hood 34 further includes side openings 42 aligned with the surfaces 28 of the heat exchangers 22,24. Sieves or grids may be located in openings 42 to prevent ingress of at least larger foreign bodies.
  • the blower 26 is rotated about its axis by an associated drive (electrically or hydraulically or mechanically from the engine 16). It sucks due to its rotation with its trailing curved blades 32 from its two sides relatively clean air currents, which are oriented axially to the direction of rotation of the blower 26 and therefore horizontally and transversely to the direction of travel 30 respectively through the openings 42 and through the surfaces 28 of the heat exchanger 22, 24 and flow through the latter to the blower 26.
  • the blower 26 returns the sucked air in the radial direction again.
  • the baffle 36 causes the sucked, heated air to be expelled only through the outlet 38 and the opening 40 at the top of the blower 26 upwards.
  • the heat exchangers 22, 24 can be traversed by any, in particular by means of associated pumps, compressors or turbines required coolant of the vehicle, z. B. coolant water of the engine, oil of the engine or a transmission, hydraulic oil, charge air of a turbocharger (intercooler), cooling liquid of an electric motor and / or refrigerant of a condenser of an air conditioner.
  • each of the heat exchangers 22, 24 flows through a coolant, which is associated with a cooling circuit of another unit of the vehicle 10, in particular one of the aforementioned cooling circuits.
  • the heat exchangers 22, 24 may also be composed of separate heat exchangers arranged one behind the other in the direction of travel 30 and / or vertically one above the other and / or transversely to the direction of travel, which heat exchangers are assigned to different cooling circuits.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlanordnung (20) eines in einer Fahrtrichtung (30) bewegbaren Fahrzeugs (10), die zwei Wärmetauscher (22, 24) und ein im Betrieb Luft durch die Wärmetauscher (22, 24) saugendes und die Luft unter einem Winkel zur Ansaugrichtung ausstoßendes Gebläse (26) umfasst. Es wird vorgeschlagen, dass die Luft durchströmten Oberflächen (28) der Wärmetauscher (22, 24) sich zumindest näherungsweise in Fahrtrichtung (30) erstrecken und dass das Gebläse (26) zwischen den Wärmetauschern (22, 24) angeordnet ist.

Description

Kuhlanordnung eines Fahrzeugs
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Kϋhlanordnung eines in einer Fahrtrichtung bewegbaren Fahrzeugs, die mindestens zwei Wärmetauscher und ein im Betrieb Luft durch die Wärmetauscher saugendes und die Luft unter einem Winkel zur Ansaugrichtung ausstoßendes Gebläse umfasst.
Stand der Technik
In der US 6 216 778 B wird ein Kühlsystem für ein geländegängiges Fahrzeug beschrieben, das einen Wärmetauscher für ein Kuhlmittel des Motors oder Hydraulikόl und ein Gebläse umfasst, das den Wärmetauscher mit einem Luftstrom beaufschlagt. Das Geblase ist ein Radialgebläse, das Luft durch den an der Ruckseite des Fahrzeugs quer zur Fahrtrichtung angeordneten Wärmetauscher ansaugt und die erwärmte Luft nach oben ausstoßt.
Ein ähnliches Kühlsystem wird in der US 5 709 175 A vorgestellt, bei dem das Radialgebläse die Luft aus dem Motorraum durch den jedoch an der Frontseite des Fahrzeugs quer zur Fahrtrichtung angeordneten Wärmetauscher ansaugt und nach oben ausstößt. Gemäß der US 5 495 909 A ist der Wärmetauscher ebenfalls an der Frontseite des Fahrzeugs quer zur Fahrtrichtung angeordnet und das Radialgeblase stoßt die durch den Wärmetauscher angesaugte Luft zur Seite des Fahrzeugs hinaus.
Im Stand der Technik ist es demnach bekannt, den Wärmetauscher an der Vorder- oder Ruckseite des Fahrzeugs anzuordnen und seine Luft durchströmte Oberflächen vertikal und quer zur Vorwarts- richtung des Fahrzeugs anzuordnen. Die mittels des Geblases durch den Wärmetauscher hindurch angesaugte Luft wird bei Verwendung eines Radialgebläses dann durch das Gebläse um 90° umgelenkt und zur Seite oder nach oben ausgestoßen.
Als nachteilig ist dabei anzusehen, dass die für den Wärmetauscher zur Verfügung stehende Fläche begrenzt ist. Das gilt insbesondere für Fahrzeuge, bei denen die Wärmetauscher innerhalb eines quaderförmigen Haubenbereichs angeordnet sind, wie bei landwirtschaftlichen Traktoren. Es wäre zur Vergrößerung der Kühlleistung zwar möglich, den Wärmetauscher in der Luftflussrichtung dicker zu gestalten, was aber einen höheren Strömungswiderstand und eine im Verhältnis zur Erhöhung der Kühlleistung überproportionale Gebläseleistung bedingen würde.
Aufgabe der Erfindung
Das der Erfindung zu Grunde liegende Problem wird darin gesehen, eine Kühlanordnung eines Fahrzeugs mit einem Wärmetauscher dahingehend zu verbessern, dass bei einer kompakten Anordnung eine hinreichende Kühlleistung erzielt wird.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind, die die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickeln .
Die erfindungsgemäße Kühlanordnung umfasst mindestens zwei Wärmetauscher und ein Gebläse, das im Betrieb Luft durch die Wärmetauscher saugt und in einem Winkel zur Ansaugrichtung wieder ausstößt. Es wird vorgeschlagen, die Luft durchströmten Oberflächen der Wärmetauscher zumindest näherungsweise in Fahrtrichtung und insbesondere vertikal anzuordnen und das Gebläse sandwichartig zwischen den Wärmetauschern anzubringen. Die Luft wird demnach in entgegen gesetzten Richtungen quer zur Fahrtrichtung angesaugt, durchströmt die Wärmetauscher, und wird schließlich durch das Gebläse in einer gegenüber der Ansaugrichtung unter einem Winkel von vorzugsweise 90° umgelenkten Richtung ausgestoßen.
Auf diese Weise wird ein kompakter Aufbau der Kühleinrichtung erreicht, der sich insbesondere zur Anbringung unterhalb eines quaderförmigen Haubenbereichs eines landwirtschaftlichen Traktors oder einer Baumaschine eignet, da sich die Hauptabmessungen der Wärmetauscher in der Fahrtrichtung erstrecken. Bei gegebener Höhe und Breite des zur Verfügung stehenden Raums kann die Oberfläche der Wärmetauscher vergrößert werden, was in einer verminderten Antriebsleistung des Gebläses resultiert, die wiederum eine Verminderung des Gebläsegeräuschs mit sich bringt.
Als Gebläse kann ein doppelflutiges Radialgebläse Verwendung finden, das Luft von beiden Seiten axial ansaugt und in radialer Richtung wieder abgibt. Alternativ finden zwei einflutige, mit den Rückseiten nebeneinander angeordnete Radialgebläse Verwendung, die jeweils Luft von einer Seite axial ansaugen und in radialer Richtung wieder abgeben. Das Gebläse kann entgegen seiner Drehrichtung gekrümmte Schaufeln oder als so genannter Trommelläufer in Drehrichtung gekrümmte Schaufeln aufweisen.
Der Antrieb des Gebläses kann von einem Verbrennungsmotor her durch einen mechanischen Antriebsstrang erfolgen. Bei einer anderen Ausführungsform wird das Gebläse hydraulisch oder elektrisch angetrieben, was den Vorteil einer veränderbaren, dem jeweiligen Kühlleistungsbedarf angepassten Drehzahl bietet. Die Drehzahl kann durch eine geeignete Steuerung, der eine Information über die Temperaturen des Kühlmittels im Wärmetauscher und die Temperatur der Umgebungsluft zugeführt wird, derart kontrolliert (eingestellt oder geregelt) werden, dass eine möglichst geringe (energiesparende) Drehzahl verwendet wird, aber dem Kühlleistungsbedarf gerecht wird. Werden zwei Rücken an Rücken angeordnete, einflutige Radialgebläse verwendet, weisen sie gemeinsam oder vorzugsweise getrennt voneinander einstellbare Drehzahlen auf, so dass die beiden Wärmetauscher, die unterschiedliche Aggregate mit Kühlmittel versorgen können, mit der jeweils geeigneten Drehzahl angetrieben werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gebläse von einer Leiteinrichtung umgeben, die einen an der Oberseite des Gebläses angeordneten Auslass für die Luft umfasst. Aufgrund ihrer geringeren Dichte steigt die in den Wärmetauschern erwärmte Luft nach oben, was die Förderwirkung unterstützt und eine unerwünschte Rezirkulation vermeidet.
Ausführungsbeispiel
In den Zeichnungen ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung mit zwecks besserer Erkennbarkeit abgenommener Leiteinrichtung,
Fig. 2 eine Ansicht der Kühlanordnung aus Figur 1 mit angebrachter Leiteinrichtung.
Die Figur 1 zeigt den vorderen Bereich eines Fahrzeugs 10 in Form eines landwirtschaftlichen Traktors, der einen quaderförmigen Haubenbereich 12 umfasst, welcher durch (nicht gezeigte) Streben umschlossen wird, die zur Abstützung einer Haube 34 (s. Figur 2) dienen. Rückwärtig des Haubenbereichs 12 befindet sich ein Verbrennungsmotor 16. Mit dem Rahmen (nicht dargestellt) des Fahrzeugs 10 ist eine Halterung 18 verbunden, die eine erfindungsgemäße Kühlanordnung 20 trägt.
Die Kühlanordnung 20 umfasst einen als an sich bekannter Kreuzstromwärmetauscher ausgeführten ersten Wärmetauscher 22, einen als an sich bekannter Kreuzstromwärmetauscher ausgeführten zweiten Wärmetauscher 24 und ein Gebläse 26. Der erste Wärmetauscher 22 befindet sich an der in Fahrtrichtung rechten Seite des Haubenbereichs 12 und weist eine Luft durchströmte Oberfläche 28 auf, die sich vertikal und in der Fahrtrichtung 30 des Fahrzeugs 10 erstreckt. Der zweite Wärmetauscher 24 befindet sich an der in Fahrtrichtung linken Seite des Haubenbereichs 12 und weist eine Luft durchströmte Oberfläche 28 auf, die sich vertikal und in der Fahrtrichtung 30 des Fahrzeugs 10 erstreckt. Zwischen den Wärmetauschern 22, 24 befindet sich das Geblase 26, das ein doppelflutiges Radialgeblase mit nachlaufend gekrümmten Schaufeln 32 und sich horizontal und quer zur Fahrtrichtung 30 erstreckender Drehachse ist.
Es wird nun Bezug auf die Figur 2 genommen, in der der vordere Bereich des Fahrzeugs 10 mit angebrachter Haube 34 dargestellt ist. Das Geblase 26 ist nunmehr mit einer zugehörigen Leiteinrichtung 36 versehen, die es radial umschließt und nur einen Auslass 38 an der Oberseite des Geblases 26 freilasst, der mit einer Öffnung 40 in der Haube 34 ausgerichtet ist. Die Haube 34 umfasst weiterhin seitliche Offnungen 42, die mit den Oberflachen 28 der Wärmetauscher 22, 24 ausgerichtet sind. In den Offnungen 42 können sich Siebe oder Gitter befinden, um das Eindringen zumindest größerer Fremdkörper zu vermeiden.
Die Funktionsweise der Kuhlanordnung 20 ist nach alledem folgendermaßen :
Das Geblase 26 wird durch einen zugeordneten Antrieb (elektrisch oder hydraulisch oder mechanisch vom Verbrennungsmotor 16 her) um seine Achse in Drehung versetzt. Es saugt aufgrund seiner Drehung mit seinen nachlaufend gekrümmten Schaufeln 32 von seinen beiden Seiten her relativ saubere Luftstrome an, die axial zur Drehrichtung des Geblases 26 orientiert sind und demnach horizontal und quer zur Fahrtrichtung 30 jeweils durch die Offnungen 42 und durch die Oberflachen 28 der Wärmetauscher 22, 24 und durch letztere hindurch zum Geblase 26 strömen. Das Geblase 26 gibt die angesaugte Luft in radialer Richtung wieder ab. Die Leiteinrichtung 36 bewirkt, dass die angesaugte, erwärmte Luft nur durch den Auslass 38 und die Öffnung 40 an der Oberseite des Geblases 26 nach oben ausgestoßen wird.
Die Wärmetauscher 22, 24 können von beliebigen, insbesondere mittels zugeordneten Pumpen, Kompressoren oder Turbinen geforderten Kuhlmitteln des Fahrzeugs durchströmt werden, z. B. Kuhlwasser des Verbrennungsmotors, Ol des Verbrennungsmotors oder eines Getriebes, Hydrauliköl, Ladeluft eines Turboladers (Ladeluftkühler) , Kühlflüssigkeit eines Elektromotors und/oder Kältemittel eines Kondensors einer Klimaanlage. In einer bevorzugten Ausführungsform wird jeder der Wärmetauscher 22, 24 von einem Kühlmittel, das einem Kühlkreis eines anderen Aggregats des Fahrzeugs 10 zugeordnet ist, insbesondere einem der zuvor erwähnten Kühlkreise, durchströmt. Die Wärmetauscher 22, 24 können sich auch aus in Fahrtrichtung 30 hintereinander und/oder vertikal übereinander und/oder quer zur Fahrtrichtung hintereinander angeordneten, getrennten Wärmetauschern zusammensetzen, die unterschiedlichen Kühlkreisläufen zugeordnet sind.

Claims

Patentansprüche
1. Kühlanordnung (20) eines in einer Fahrtrichtung (30) bewegbaren Fahrzeugs (10) , die mindestens zwei Wärmetauscher
(22, 24) und ein im Betrieb Luft durch die Wärmetauscher (22, 24) saugendes und die Luft unter einem Winkel zur Ansaugrichtung ausstoßendes Gebläse (26) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft durchströmten Oberflächen (28) der Wärmetauscher (22, 24) sich zumindest näherungsweise in Fahrtrichtung (30) erstrecken und dass das Gebläse (26) zwischen den Wärmetauschern (22, 24) angeordnet ist.
2. Kühlanordnung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft durchströmten Oberflächen (28) der Wärmetauscher (22, 24) zumindest näherungsweise vertikal angeordnet sind.
3. Kühlanordnung (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse (26) ein doppelflutiges Radialgebläse oder zwei Rücken an Rücken angeordnete, einflutige Radialgebläse umfasst.
4. Kühlanordnung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse (26) entgegen oder in Drehrichtung gekrümmte Schaufeln (32) umfasst.
5. Kühlanordnung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse (26) von einer Leiteinrichtung (36) umgeben ist, die einen an der Oberseite des Gebläses (26) angeordneten Auslass (38) umfasst, die vorzugsweise die warme Abluft nach oben leitet um Rezirkulation zu vermeiden.
6. Kühlanordnung (20) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das doppelflutige Radialgebläse eine einstellbare Drehzahl aufweist oder dass die zwei Rücken an Rücken angeordnete, einflutige Radialgebläse getrennt voneinander oder gemeinsam einstellbare Drehzahlen aufweisen .
7. Kühlanordnung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wärmetauscher (22, 24) in getrennten Kühlkreisläufen angeordnet sind, die unterschiedliche Aggregate mit Kühlmittel versorgen.
8. Fahrzeug (10), insbesondere landwirtschaftlicher Traktor mit einer Kühlanordnung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
9. Fahrzeug (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlanordnung (20) unterhalb eines etwa eines quaderförmigen Haubenbereichs (12) angeordnet ist.
EP06793245.9A 2005-09-21 2006-09-05 Kühlanordnung eines fahrzeugs Active EP1929137B1 (de)

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DE (1) DE102005045052A1 (de)
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