DE2747785C2 - Vorrichtung zur Kühlung der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kühlung der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus einer auf dem Kraftfahrzeugdach hinter der Dachvorderkante angeordneten, sich im wesentlichen über die ganze Breite des Daches erstreckenden Kühlgruppe, die mindestens einen Kühler und ein Gebläse mit vertikaler Drehachse aufweist

Bei der herkömmlichen Art der Anordnung von Kühler und Lüfter vor den Motoren können Motoren von wesentlich mehr als 300 PS nicht mehr ausreichend gekühlt werden, da der vorhandene Bauraum, der sich letztlich aus den gesetzlich vorgeschriebenen Höchstabmessungen der Fahrzeuge ergibt, schon voll ausgenützt ist. Man hat sich deshalb bemüht, bei LKWs die Fahrerhäuser noch kürzer zu gestalten, um dadurch von der zulässigen Höchstlänge des Fahrzeuges einen noch größeren Anteil der Ladefläche zugute kommen zu lassen. Dies erschwert die Lösuung des Problems, das Lüftergeräusch, welches in derselben Größenordnung liegt, wie das vom Motor abgestrahlte Geräusch, wesentlich zu reduzieren, noch erheblich.

Das vom Lüfter abgestrahlte Geräusch ist direkt proportional der geförderten Luftmenge, proportional dem Quadrat der vom Lüfter erzeugten Druckdifferenz und hängt weiters von der Qualität der Bauweise und Auslegung des Lüfters ab. Die Luftmenge kann nicht verringert werden, da in diesem Falle die Austrittstemperatur der Luft aus dem Kühler zu hoch getrieben werden müßte, wobei dann kein genügendes Temperaturgefälle zwischen Kühlwasser und Luft bliebe. Bei der Verlegung der Kühler-Lüfter-Gruppe von der Stirnseite des Fahrzeuges weg erweist sich auch die relativ große Bauhöhe einer solchen Einheit als problematisch. Aus der US-PS 18 18 144 ist eine Lösung bekannt bei der

ίο eine aus mehreren Kühlern und einem Lüfter bestehende Einheit auf dem Dach eines Schienenfahrzeuges angeordnet ist Die Kühler sind dort schräg gestaffelt angeordnet und sie werden je nach Fahrtrichtung entweder nur vom Staudruck beaufschlagt oder von

is einem unterhalb der die Kühler beinhaltenden Kammer angeordneten Gebläse.. Die zur Dachfläche und zur Richtung der anströmenden Luft schräge Anordnung der Radiatoren bewirkt beträchtlich höhere Strömungsverluste und erfordert damit entweder eine größere Gebläseleistung oder bei einer bestimmten geforderten Kühlleistung größere Radiatoren, also mehr Bauvolumen.

Weiters verstößt die Anordnung des Gebläses unterhalb der die Radiatoren beinhaltenden Kammer gegen die Forderung nach geringer Bauhöhe bzw. es wird bei Einbeziehung des Gebläses in den Raum unter der Dachfläche erheblicher Platz im Wageninnern beansprucht, was den Einsatz einer derartigen Anlage in LKWs sehr erschwert oder unmöglich macht

Ein Kraftfahrzeug mit Dachkühlanlage ist weiters auch aus der DE-OS 24 24 929 bekannt Die Kühler-Lüfter-Gruppe nach dieser Druckschrift weist jedoch eine ziemlich große Bauhöhe auf, da Höhe für das Axiallaufrad, den Zuströmraum zu diesem, die Blockhöhe des Kühlers und für den Zuströmraum zu diesem benötigt wird. Um geräuscharme Kühler-Lüfter-Systeme zu erreichen, muß aber auf geringsten Druckverlust besonderes Augenmerk gelegt werden, da das Quadrat der Förderhöhe maßgeblich für die Lautstärke ist. Die Zuströmräume zum Kühler und zum Laufrad des Gebläses müssen daher genügend hoch gemacht werden. Die relativ flache Lage der Kühlerblöcke dieser bekannten Vorrichtung erfordert jedoch eine scharfe Umlenkung der angesaugten Kühlluft, was mit erhöhten Verlusten und Geräuschen verbunden ist.

Die dem Anmeldungsgegenstand zugrunde liegende Aufgabenstellung besteht somit im wesentlichen darin, eine optimale Kühlleistung bei minimaler Bauhöhe und geringem Lüftergeräusch zu erzielen.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gebläse so im Kühlluftweg angeordnet ist daß es bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeuges in Strömungsrichtung der Kühlluft dem bzw. den Kühler(n) nachgeschaltet ist und die oberen Begrenzungsflächen aller Kühler und des Gebläses in einer Ebene liegen. Es ist damit möglich, sehr große Kühlflächen unterzubringen, bei gleichzeitig geringem Durchströmwiderstand, so daß auch Motoren höherer Leistung ausreichend gekühlt werden können.

Es kann aber auch der Gebläsedurchmesser vergrößert werden, wobei die Schaufeln ärodynamisch niedriger belastet ausgelegt werden können, wodurch ihre spezifische Geräuscherzeugung geringer wird. Weiters entfallen die Widerstände, die beim Abströmen der Luft aus dem Motorraum bei der heutigen Anordnung von Kühler und Lüfter 50% der Förderhöhe des Gebläses ausmachen können. Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich daraus, daß der Raum vor dem Motor frei wird. Dies

kann für den Einbau eines größeren Motors bei gleichzeitig kürzerem Fahrerhaus genützt werden; der Motor wird von Frischluft umspült anstatt von der vom Kühler erwärmten Kühlluft, was für die Kühlung insbesondere der Hilfsaggregate des Motors von Vorteil ist Für gekapselte Motoren ergibt sich eine größere Freizügigkeit in der Gestaltung der Vorderseite im Hinblick auf das Gebläse für d:e Kapsel-Kühlluft. Der Entfall der Antriebswelle für den Lüfter läßt eine wesentlich leichtere Demontage eines vorderen Kapseldeckels zu, was unter anderem z. B. einen Keilriemenwechsel entscheidend erleichtert Außerdem entfällt die bei gekapselten Motoren wegen der größeren Stirnfläche weiter verschlechterte Abströmung der Kühlluft aus dem Lüfter.

Durch die Möglichkeit, die gesamte Dachbreite für die Erstreckung des Kühlers zu verwenden, erhält man eine sehr große Kühlerstirnfläche, wobei man gleichzeitig wenig Bauhöhe beanspruchen muß. Hinzu kommt noch die liegende Anordnung des Gebläses, die sich deshalb so günstig auswirkt, weil diese Gebläse axial kurz sind und die größeren radialen Abmessungen im vorhandenen Raum gut untergebracht werden können.

Der Antrieb des Gebläses erfolgt vorzugsweise mittels eines Elektro- oder Hydrostatmotors.

Sehr günstig sind auch die äußeren Strömungsverhältnisse infolge der Lage des Lufteintritts, denn es kann der Staudruck zufolge der Fahrgeschwindigkeit voll ausgenützt werden. Der Luftaustritt führt in einen Bereich mit hoher Strömungsgeschwindigkeit, weshalb dort Unterdruck vorhanden ist und die Leistungsaufnahme des Gebläses deutlich herabgesetzt wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist bei einem Fahrzeug mit zwei Kühlern vorgesehen, daß die beiden Kühler symmetrisch von der Mitte der Dachvorderkante bis etwa zu den hinteren Dachecken reichen. Dies ist eine vom Standpunkt der Strömung und Raumausnützung besonders günstige Bauform. Der lange Kühler ist in zwei handlichere gleiche Teile aufgeteilt, wobei die Kühlfläche bei gleichem Höhenbedarf noch größer, die Auswirkung des Staudruckes nahezu ebenso gut und die Zuströmung zum Gebläse deutlich besser ist.

Eine andere Gestaltungsmöglichkeit gemäß der Erfindung besteht darin, daß zwei ungleich lange Kühler vorgesehen sind, von denen der längere parallel zur Dachvorderkante und der kürzere, an den längeren schräg anschließend, etwa zur benachbarten hinteren Dachecke reicht, und daß das Gebläse aus der Mitte zum kürzeren Kühler hin verschoben ist. Diese Ausführung ist dann vorteilhaft, wenn Platz für über das Fahrerhausdach reichende Aggregate, wie Kühlaggregate für Kühlwagen, gebraucht wird. Die Strömungsverhältnisse sind sowohl in diesem Falle, als auch dann etwas ungünstiger, wenn man bei einem einzigen über die Dachbreite reichenden Motorkühler das Gebläse seitlich versetzt anordnet Um zu vermeiden, daß bei hohen Kasten- oder Planenwagen sich während der Fahrt im dreieckigen Raum oder dem Fahrerhaus und vor dem Kastenaufbau ein Luftwirbel mit höherem Druck ausbildet und dadurch die günstige Wirkung des Staudruckes verlorengeht, wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, oberhalb des Gebläses einen nach oben führenden Kühlluft-Austrittsschacht anzuordnen, dessen Vorderseite vorzugsweise strömungsgünstig verkleidet ist. Der Austrittsschacht reicht bis in ein Strömungsgebiet mit Unterdruck, so daß der durch die Fahrtgeschwindigkeit hervorgerufene Staudruck voll zur Wirkung gelangt

Schließlich kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung, oberhalb des Gebläses ein Kühlluft-Austrittsschacht angeordnet sein, der quer zur Fahrtrichtung nach einer Seite hin abgewinkelt ist Auch dadurch gelangt die aus dem Austrittsschacht ausströmende Luft in ein Gebiet niedrigen Druckes, wodurch sich nicht nur der Vorteil der vollen Ausnützbarkeit des Staudruckes ergibt sondern auch nc:h der weitere Vorteil, daß man

ic die Schachtlänge nicht evcrmell wechselnden Aufbauhöhen anpassen muß, sondern daß der Schacht für alle Aufbauhöhen gleich bleibt

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung noch näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführung in Draufsicht

F i g. 2 dazu einen Schnitt nach Linie H-II in F i g. 1;
Fig.3 eine weitere Ausführungsform in Draufsicht teilweise geschnitten;

F i g. 4 eine abgewandelte Ausführungsform, ebenfalls in Draufsicht;

F i g. 5 eine andere Ausführung im Schnitt analog Fig. 2;

F i g. 6 schließlich eine weitere Ausführung im Schnitt entsprechend F i g. 2 und dazu

F i g. 7 einen Schnitt nach der Linie VH-VII in F i g. 6. Bei der in F: g. 1 und 2 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführung ist das Fahrerhaus des Kraftfahrzeuges generell mit I bezeichnet Knapp hinter der Vorderkante 3 des Fahrzeughausdaches 2 ist der niedrige praktisch über die gesamte Breite des Fahrerhausdaches 2 reichende Kühler 4 angeordnet Dieser besitzt seitliche Wasserkästen 5, wie bei Personenwagen an sich häufig ausgeführt. In Fahrtrichtung hinter dem Kühler 4 ist das Gebläse 6 angeordnet, dessen Achse 7 lotrecht liegt. Das Gebläse 6 kann von axialer oder radialer Bauart sein. Ein Luftkasten 8 führt die vom Kühler 4 austretende Luft zur Saugseite des Gebläses 6. Der Luftkasten 8 wird von einer oberen Begrenzungsfläche 8' und einer Umfangsfläche 8" gebildet. Die Einströmfläche des Kühlers 4 ist mit 4' und die Ausströmfläche mit 4" bezeichnet. Die obere Begrenzungsfläche 8' des Luftkastens 8 liegt mit der oberen Begrenzungsfläche 6' des Gebläses 6 in einer Ebene.

Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 unterscheidet sich von jenem nach F i g. 1 und 2 lediglich dadurch, daß zwei kürzere Kühler 9 und 10 vorgesehen sind, die gleich lang sind und symmetrisch von der Mitte der Vorderkante 3 des Fahrerhausdaches 2 bis etwa zu den hinteren Dachecken 11 bzw. 12 reichen. Die Höhe der beiden Kühler 9 und 10 ist etwa dieselbe wie jene des Kühlers 4 bei der Ausführung nach F i g. 1 und 2. Die beiden Kühler 9 und 10 können in Reihe oder parallel vom Wasser durchströmt werden. Das Gebläse 6 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls in der Längsmittelebene des Fahrzeuges angeordnet.

Bei der Ausführung nach Fig.4 ist hingegen das Gebläse 6 im Bilde nach rechts verschoben. Es sind zwei ungleich lange Kühler 13 und 14 vorgesehen; der längere 13 ist parallel zur Vorderkante 3 und der kürzere Kühler 14 reicht von diesem schräg anschließend etwa zur benachbarten hinteren Dachecke 12. Auch diese beiden Kühler 13 und 14 können je nach Bedarf entweder parallel oder hintereinander geschaltet sein. Der Luftkasten 8 ist in diesem Falle im linken Bereich stark eingezogen, um entsprechend günstige Strömungsverhältnisse zu erreichen.

Die Ausführung nach F i g. 5 ist im Prinzip ähnlich der nach F i g. 1 und 2, wobei der einzige Kühler 4 über die

ganze Breite des Fahrerhausdaches 2 reicht und hinter der Vorderkante 3 desselben angeordnet ist. Wegen des das Fahrerhaus 1 überragenden Aufbaus 15 des Fahrzeuges ist oberhalb des Gebläses 6 ein Austrittsschacht 16 für die vom Gebläse 6 geförderte Kühlluft vorgesehen. Dieser Austrittsschacht 16 reicht bis etwa zur Oberkante des Aufbaus 15, so daß der Austritt des Schachtes 16 bereits im Bereich hoher Strömungsgeschwindigkeit liegt und deshalb günstige Abströmungsverhältnisse vorliegen. Der Austrittsschacht 16 ist zur Verminderung des Luftwiderstandes mit einer strömungsgünstigen Verkleidung 17 versehen.

Bei der Ausführung nach F i g. 6 und 7 ist ebenfalls ein

Austrittsschacht 18 für die Kühlluft vorgesehen; dieser ist jedoch seitlich abgewinkelt, so daß die Kühlluft quer zur Fahrtrichtung an der Seite des Fahrzeuges austritt. Die Wirkung dieses Austrittsschachtes 18 ist somit unabhängig von der Höhe des Aufbaues 15 des Fahrzeuges. In diesem Falle ist das Gebläse 6 wiederum aus der Längsmittelebene des Fahrzeuges in Fig. 7 nach rechts verschoben, und es sind zwei Kühlerelemente 19 und 20 vorgesehen, von denen das längere Element 19 wieder an der Vorderkante 3 des Fahrerhausdaches 2 angeordnet ist und das kürzere Kühlerelement 20 an dieses schräg oder rechtwinklig zur Seite anschließt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Kühlung der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus einer auf dem Kraftfahrzeugdach hinter der Dachvorderkante angeordneten, sich im wesentlichen über die ganze Breite des Daches erstreckenden Kühlgruppe, die mindestens einen Kühler und ein Gebläse mit vertikaler Drehachse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (6) so im Kühlluftweg angeordnet ist, daß es bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeuges in Strömungsrichtung der Kühlluft dem bzw. den Kühlern) (4; 9,10; 13,14; 19, 20) nachgeschaltet ist und die oberen Begrenzungsflächen (6', 8') aller Kühler und des Gebläses (6) in einer Ebene liegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einer Kühlgruppe, welche zwei Kühler aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kühler (9, 10) symmetrisch von der Mitte der Dachvorderkante (3) bis etwa zu den hinteren Dachecken (11,12) reichen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei ungleich lange Kühler (13, 14) vorgesehen sind, von denen der längere (13) parallel zur Dachvorderkante (3) verläuft und der kürzere (14), an den längeren (13) schräg anschließend, etwa zur benachbarten hinteren Dachecke (12) reicht, und daß das Gebläse (6) aus der Mitte zum kürzeren Kühler (14) hin verschoben ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Gebläses (6) ein nach oben führender Kühlluft-Austrittsschacht (16) angeordnet ist, dessen Vorderseite strömungsgünstig verkleidet (17) ist

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Gebläses (6) ein Kühlluft-Austrittsschacht (18) angeordnet ist, der quer zur Fahrtrichtung nach einer Seite hin abgewinkelt ist