DE3910560A1 - Ringkuehler-anordnung in einem kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ringkühler-Anordnung in einem Kraftfahrzeug mit einem zumindest eine Austritts­ öffnung aufweisenden Luftführungsgehäuse für die Küh­ lerabluft. Eine derartige Belüftungsanordung ist in der DE-AS 25 02 633 gezeigt.

Neben Flachkühlern können an Kraftfahrzeugen aufgrund systemspezifischer Eigenschaften bzw. Vorteile, auf welche an dieser Stelle nicht näher eingegangen wird, auch Ringkühler Verwendung finden. Derartige Ringkühler sind dabei zumeist mit einem konzentrisch angeordnetem Radialgebläse versehen, welches den Kühlluftstrom von der Fahrzeugfrontseite ansaugt und durch die Kühlflächen hindurch in ein den Ringkühler umgebendes Luftführungs­ gehäuse fördert. Von diesem aus gelangt die Kühlerabluft über eine Austrittsöffnung in die Umgebung. Hierzu bietet es sich beispielsweise an, diese Austrittsöffnung auf der Fahrzeugunterseite vorzusehen.

Es hat sich gezeigt, daß unter widrigen Randbedingungen, so beispielsweise bei Schleichfahrt des Kraftfahrzeuges oder bei Auftreten von starkem Rückenwind der nahezu senkrecht zur Fahrzeuglängsachse nach unten austretende Kühlerabluftstrom teilweise wieder an der Fahrzeugfront­ seite angesaugt wird. Dies hat, da somit verstärkt erwärmte Luft zur Kühlung herangezogen wird, eine deutlich verminderte Kühlleistung zur Folge.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, an einer derartigen Ringkühler-Anordnung Maßnahmen aufzuzeigen, mit Hilfe derer stets die maximale Kühlleistung erzielbar ist. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst, vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen beschreiben die Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird die Kühlerabluft durch die Aus­ trittsöffnung entgegen der Fahrzeug-Fahrtrichtung sozusagen nach hinten abgelenkt. Aufgrund dieser Ge­ schwindigkeitskomponente wird wirkungsvoll vermieden, daß die warme Kühlerabluft zur Fahrzeugfrontseite, über welche die Kühlerzuluft zugeführt wird, gelangt. Um darüber hinaus auch bei höheren Fahrgeschwindigkeiten, bei welchen üblicherweise aufgrund einer höheren Lei­ stungsabgabe einer das Fahrzeug antreibenden Brenn­ kraftmaschine auch ein höherer Kühlleistungsbedarf besteht, eine wirkungsgradoptimale Kühlluftführung und somit auch günstigste Kühlverhältnisse zu erzielen, liegt die Austrittsöffnung auf der Fahrzeug-Oberfläche in einem Unterdruckgebiet, so daß die Kühlerabluft aus dem Luftführungsgehäuse regelrecht abgesaugt wird. Derartige Unterdruckgebiete ergeben sich durch die Fahrzeugumströmung, welche durch die Fahrzeug-Fortbe­ wegung hervorgerufen wird, und sind im allgemeinen durch die Fahrzeuggeometrie bestimmt. Zur Erzeugung bzw. Verstärkung derartiger Unterdruckgebiete dienen dabei auch sog. Spoiler, welche in ihrer einfachsten Ausfüh­ rungsform auch als Strömungsabrißkante ausgebildet sein können. Indem somit die Austrittsöffnung auf der Fahr­ zeugoberfläche hinter einem Spoiler oder einer Abriß­ kante in ein Unterdruckgebiet mündet und darüber hinaus die Kühlerabluft gegen Fahrtrichtung abgelenkt wird, ergibt sich durch das Zusammenwirken dieser Merkmale eine äußerst effiziente Kühlluftführung. Ausdrücklich darauf hingewiesen soll dabei an dieser Stelle, daß der Begriff der Fahrzeug-Oberfläche gleichzusetzen ist mit dem Begriff der Fahrzeug-Außenhaut, jedoch nicht etwa auf die Fahrzeugoberseite oder Fahrzeugunterseite beschränkt ist.

Eine weiter verbesserte Strömungsablenkung der Kühler­ abluft ergibt sich mit den Merkmalen des Anspruchs 2. Dabei bildet vorteilhafterweise das Luftführungsgehäuse mit seinen Gehäusewänden im Mündungsbereich einen den Kühlerabluftstrom ablenkenden Kanal.

Nach Anspruch 3 kann das Unterdruckgebiet beispielsweise bezüglich der auftretenden Unterdruckwerte den jeweili­ gen Randbedingungen (Fahrgeschwindigkeit etc.) angepaßt werden. Vorteilhafterweise lassen sich hiermit auch die aerodynamischen Beiwerte des Kraftfahrzeuges optimieren. Ebenso kann der Ablenkwinkel durch Verstellung der Leitschaufeln einstellbar sein. Die letztgenannte Maßnahme kann dabei auch dazu herangezogen werden, jeglichen Kühlerabluftstrom zu verhindern und somit das Luftführungsgehäuse vollständig abzuschotten.

Um den möglichen Kühlluftdurchsatz zu erhöhen, können in verschiedenen Bereichen der Fahrzeug-Oberfläche bzw. Fahrzeug-Außenhaut derartige Austrittsöffnungen vorge­ sehen sein. Insbesondere ist dabei gemäß Anspruch 4 auch an die Fahrzeug-Oberseite gedacht; in diesem Falle gelangt somit die Kühlerabluft auch über die sog. Motorhaube in die Umgebung. Dabei können nach Anspruch 5 bzw. 6 noch weitere Austrittsöffnungen vorgesehen sein, welche beispielsweise kanalförmig ausgebildet einen Teilstrom der erwärmten Kühlerabluft oder bei Bedarf auch einen Teilstrom nichterwärmter Kühlerzuluft vor­ zugsweise in Richtung anderer zu kühlender Bauteile im Kraftfahrzeug fördert. Selbstverständlich kann dabei auch eine aus der bereits genannten DE-AS 25 02 633 bekannte Anordnung gewählt werden, wonach der Ringkühler segmentförmig ausgespart ist, um auf einfache Weise einen Teilstrom der Kühlerzuluft abzuzweigen. Alternativ kann jedoch auch die Stirn- bzw. Rückwand des Luftfüh­ rungsgehäuses mit Durchbrüchen versehen sein, welche im übrigen ebenso wie die anderweitig vorgesehenen zusätz­ lichen Austrittsöffnungen zur Anpassung an die jeweili­ gen Randbedingungen einen veränderbaren Durchtritts­ querschnitt aufweisen können.

Die Merkmale der Ansprüche 8 bis 10 führen zu einer weiteren Verbesserung des Kühlluftdurchsatzes, da hiermit der Ringkühler über seiner Tiefe gleichmäßiger beaufschlagt wird. Üblicherweise erfolgt bei einem Ringkühler die Zufuhr der Kühlerzuluft über den kon­ zentrischen Innenraum, in welchem zumeist ein Radial­ gebläse angeordnet ist. Die Zuluft gelangt dabei über die offene Stirnseite des Ringkühlers, welche im fol­ genden als Vorderseite bezeichnet wird, in den kreis­ förmigen Innenraum, während die rückwärtige Stirnseite (Rückseite) vollständig verschlossen ist. Nun hat sich gezeigt, daß bei Verwendung eines im Querschnitt recht­ eckigen Luftführungsgehäuses der an die Vorderseite angrenzende Bereich des Ringkühlers weitaus geringer als der rückwärtige Bereich durchströmt wird. Um nunmehr im Sinne einer Kühlleistungssteigerung diese Durchströmung zu vergleichmäßigen, kann neben einer Ausbildung nach Anspruch 8, welche den Strömungswiderstand im rückwär­ tigen Ringkühlerbereich vergrößert, auch auf der Ab­ luftseite des vorderen Ringkühlerbereiches gezielt ein relatives Unterdruckgebiet erzeugt werden. Gedacht ist hierbei insbesondere an Unterdruckerzeugung durch Wirbelbildung, wozu innerhalb des Luftführungsgehäuses auch leitapparatförmige Luftleitbleche vorgesehen sein können.

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier lediglich schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine aufgebrochene Seitenansicht eines Kraftfahrzeuges mit einem Ringkühler,

Fig. 2 eine der Ansicht X aus Fig. 1 entsprechende andere Gestaltung eines Ringkühlers mit einem Luftführungsgehäuse,

Fig. 3 den Schnitt A-A aus Fig. 2, sowie

Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Ansicht eines anders gestalteten Luftführungsgehäuses.

Ein Kraftfahrzeug 1 ist mit einer das Fahrzeug antrei­ benden Brennkraftmaschine 2 versehen, für welche ein Kühlsystem vorgesehen ist, welches insbesondere einen Ringkühler 3 aufweist. Der Ringkühler ist von einem Luftführungsgehäuse 4 umgeben und weist in seinem kreisförmigen Innenraum ein Radialgebläse 5 auf. Dieses fördert die Kühlerzuluft 6 gemäß Pfeilrichtung durch den Ringkühler 3, wonach die sog. Kühlerabluft durch die Fahrzeugoberfläche 8 in die Umgebung abgeführt wird. Hierzu sind in der Fahrzeug-Oberfläche 8 Austrittsöff­ nungen 9 vorgesehen, in deren Mündungsbereich Luftleit­ schaufeln 10 angeordnet sind.

Um zu verhindern, daß beispielsweise bei Fahrzeugstill­ stand oder Rückenwind ein Teilstrom der Kühlerabluft 7 in den Ansaugbereich für die Kühlerzuluft 6 gelangt und um darüber hinaus eine besonders wirkungsvolle Durch­ strömung des Ringkühlers 3 bzw. des Luftführungsgehäuses 4 zu erzielen, sind die Wände 11 a, 11 b des Luftführungs­ gehäuses 4 im Bereich der Austrittsöffnungen 9 gegen die Fahrtrichtung (Pfeilrichtung 12) des Kraftfahrzeuges 1 geneigt. Ferner münden die Austrittsöffnungen 9 im Bereich eines sich auf der Fahrzeug-Außenhaut (Fahr­ zeug-Oberfläche 8) bei der Fahrzeugfortbewegung ein­ stellenden Unterdruckgebietes. Zur Verstärkung dieses Unterdruckgebietes ist dabei in Fahrtrichtung vor den Austrittsöffnungen 9 bzw. in Fahrzeug-Umströmungsrich­ tung stromauf der Austrittsöffnungen 9 ein aus der Fahrzeug-Außenhaut herausgearbeiteter bzw. speziell aufgebrachter Spoiler 13 vorgesehen, wobei der auf der Fahrzeugoberseite vorgesehene Spoiler 13′ aufgrund des sich dort ohnehin einstellenden Unterdruckgebietes als einfache Abrißkante ausgebildet ist.

Neben den Austrittsöffnungen 9 weist das Luftführungs­ gehäuse 4 weitere Austrittsöffnungen 14 sowie in die Gehäuserückwand 15 eingebrachte Durchbrüche 16 auf. Über die Austrittsöffnungen 14 wird dabei ein Teilstrom der Kühlerabluft 7 direkt auf zu kühlende Teile des Kraft­ fahrzeuges, so beispielsweise auf die Vorderachs-Bremsen geführt, während der über die Durchbrüche 16 abgeführte Teilstrom von Kühlerzuluft 6 beispielsweise zur direkten Kühlung der Außenwände der Brennkraftmaschine 2 heran­ gezogen wird. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 weist dabei abweichend von der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Ringkühler 3 sowie das Luftfüh­ rungsgehäuse 4 eine segmentförmige Aussparung auf, welche die Funktion des Durchbruches 16 übernimmt und daher ebenso mit der Bezugsziffer 16 bezeichnet ist.

Einen Querschnitt gemäß A-A durch das Luftführungsge­ häuse 4 zeigt Fig. 3. Durch das im Inneren des Luft­ führungsgehäuses 4 angeordnete, den Ringkühler 3 in seiner Tiefe 17 aufteilende, leitapparatförmige Luft­ leitblech 18 wird im vorderen Bereich V kühlerabluft­ seitig ein Unterdruckgebiet erzeugt. Hierzu ist das nahe des rückwärtigen Endes R des Ringkühlers angeordnete Luftleitblech 18 mit seinem freien Ende spiralförmig zum vorderen Bereich V hin gebogen. Diese Maßnahme gewähr­ leistet eine nahezu gleichmäßige Durchströmung des Ringkühlers 3 über seiner Tiefe 17.

Der gleiche Effekt erzielen läßt sich mit einer anderen Ausgestaltung des Luftführungsgehäuses 4, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist. Hier ragt das Luftführungsgehäuse über die Ringkühler-Vorderkante V hinaus. Auch diese Maßnahme bewirkt in Verbindung mit der über der Tiefe 17 zum rückwärtigen Bereich R hin abnehmenden Querschnitts­ fläche des Luftführungsgehäuses, daß die Kühlerabluft 7 neben der nach unten gerichteten Geschwindigkeitskompo­ nente 19 gemäß Fig. 2 eine weitere nach vorne, d. h. zum vorderen Kühlerbereich V hin gerichtete Geschwindig­ keitskomponente 20 aufgeprägt wird. Der sich damit im vorderen Bereich des Luftführungsgehäuses 4 einstellende Wirbel erzeugt abermals das einer gleichmäßigen Durch­ strömung förderliche Unterdruckgebiet.

Insgesamt dienen die gezeigten Maßnahmen einer optimalen Kühlluftführung durch den Ringkühler 3. Letzterer kann dabei - wie an sich bekannt - in vielfältiger Weise aufgebaut sein. Beispielsweise ist eine segmentförmige Unterteilung in mehrere Kühlbereiche für verschiedene zu kühlende Medien möglich. Ebenso realisierbar ist eine Aufteilung in mehrere Kühlbereiche über der Tiefe 17 des Ringkühlers. Ohne Einfluß ist des weiteren die detail­ lierte Gestaltung bzw. Anordnung des Radialgebläses 5, stets empfiehlt es sich dabei jedoch, das Radialgebläse 5 wie in Fig. 1 gezeigt auszubilden, wonach eine Stau­ drucknabe 21 vorgesehen ist, innerhalb derer vorteil­ hafterweise eine nicht gezeigte Antriebseinheit für das Radialgebläse 5 selbst vorgesehen ist.

Claims (10)

1. Ringkühler-Anordnung in einem Kraftfahrzeug (1) mit einem zumindest eine Austrittsöffnung (9) aufwei­ senden Luftführungsgehäuse (4) für die Kühlerabluft (7), dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (9) auf der Fahrzeug-Oberfläche (8) bezüglich der gegen Fahrtrichtung (12) ausgerichteten Fahrzeug­ umströmung stromab eines Spoilers (13) mündet und durch ihre Form die Kühlerabluft (7) gegen Fahrt­ richtung (12) ablenkt.

2. Ringkühler-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Mündungsbereich der Austrittsöffnung (9) zwischen den gegen Fahrtrich­ tung (12) geneigten Gehäusewänden (11) zumindest eine ebenfalls gegen Fahrtrichtung geneigte Luft­ leitschaufel (10) vorgesehen ist.

3. Ringkühler-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitschaufeln (10) und/oder der Spoiler (13) bezüglich ihres Neigungswinkels verstellbar sind.

4. Ringkühler-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Fahrzeug-Unter­ seite und auf der Fahrzeug-Oberseite Austrittsöff­ nungen (9) vorgesehen sind.

5. Ringkühler-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftführungsgehäuse (4) zumindest eine weitere, gegen ein Kraftfahr­ zeug-Teil/Fahrzeugbereich gerichtete Austrittsöff­ nung (14) aufweist.

6. Ringkühler-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftführungsgehäuse (4) mit zumindest einem Durchbruch (16) zur Abfuhr eines Teilstromes der von einem konzentrisch zum Ringkühler (3) angeordneten Radialgebläse (5) geförderten Kühlerzuluft (6) versehen ist.

7. Ringkühler-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtrittsquer­ schnitt des Durchbruches (16) und/oder der weite­ ren, gegen ein Kraftfahrzeug-Teil gerichteten Austrittsöffnung (14) in seiner Größe veränderbar ist.

8. Ringkühler-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftführungsgehäuse (4) eine sich über der Tiefe (17) des Ringkühlers (3) verringernde Querschnittsfläche aufweist.

9. Ringkühler-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftführungsgehäuse (4) im Querschnitt über der Tiefe (17) des Ring­ kühlers (3) über die Ringkühler-Vorderkante (V) hinausragt.

10. Ringkühler-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Luft­ führungsgehäuses (4) zumindest ein den Ringkühler (3) in seiner Tiefe (17) aufteilendes leitapparat­ förmiges Luftleitblech (18) vorgesehen ist, welches innerhalb des Gehäuses (4) im Bereich der Ringküh­ ler-Vorderkante (V) durch Wirbelbildung ein Unter­ druckgebiet erzeugt.