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Dokumentenidentifikation DE19608109C2 21.06.2000
Titel Vorrichtung zur Steuerung der Kühlluftzufuhr bei Kraftfahrzeugkühlern
Anmelder AUDI AG, 85057 Ingolstadt, DE
Erfinder Soja, Heinz, Dr., 85080 Gaimersheim, DE
DE-Anmeldedatum 02.03.1996
DE-Aktenzeichen 19608109
Offenlegungstag 04.09.1997
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 21.06.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.06.2000
IPC-Hauptklasse B60K 11/04
IPC-Nebenklasse B60K 11/08   F01P 11/10   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung der Kühlluftzufuhr bei Kraftfahrzeugkühlern durch Verändern einer Kühlluftdurchtrittsfläche mittels mindestens eines volumenveränderlichen, im Bereich des Kühlers angeordneten, von einem Steuermedium beaufschlagten Körpers, wobei das Steuermedium durch Abgreifen einer anderweitig am Fahrzeug vorhandenen Über- oder Unterdruckquelle bereitgestellt wird.

Mit einer solchen Vorrichtung sind grundsätzliche Vorteile verbunden. Diese bestehen im wesentlichen aus: Luftwiderstandsabsenkung, schnellere Erwärmung des Kühlwassers, Wirkungsgradverbesserung des Motors, schnelleres Ansprechen der Heizung, Verbesserung der Schalldämmung des Motors, kostengünstige Herstellung und im wesentlichen wartungsfreie Betriebsweise.

Eine erste Kühlluftzufuhrsteuerung ist durch die US-Patentschrift 4,124,066 bekannt geworden. Als Steuermedium wird dabei die Kühlflüssigkeit, Druckluft oder unter Druck stehendes Öl aus dem Schmiersystem des Motors herangezogen.

Aus der US-PS 3,760,779 ist es bekannt, einen für vergleichbare Zwecke herangezogenen elastischen, aufblasbaren Schlauch an eine Unter- und Überdruckquelle anzuschließen. Als fahrzeugseitige Überdruckquellen werden dabei genannt: Servolenkung, Motorschmiersystem, Automatikgetriebe. Als geeignete Unterdruckquelle wird vorrangig das Motor- Ansaugsystem angesehen.

Eine Kühlluftzufuhrsteuerung der gattungsgemäßen Art ist schließlich insbesondere durch die DE 34 01 021 C2 bekannt geworden, bei der ein von Steuerluft beaufschlagter volumenveränderlicher Körper durch eine Anzahl dehnbarer Schläuche gebildet wird. Diese stehen mit einer in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur umsteuerbaren Unter- und Überdruckquelle in Verbindung.

Zwar wird es durch das vorstehend beschriebene Verwenden von ohnehin am bzw. im Fahrzeug vorhandenen Unter- und Überdruckquellen entbehrlich, zum Bereitstellen des Steuermediums separate Druckquellen vorzusehen. Die im Stand der Technik vorgeschlagenen Lösungsvarianten machen aber dennoch einen beträchtlichen baulichen Aufwand vonnöten und erfordern überdies, daß auf die sonstigen funktionellen Gegebenheiten von z. B. Servolenkung, Motor-Ansaugsystem, Motor-Schmiersystem usw. Rücksicht genommen wird, d. h., deren ordnungsgemäße und bestimmungsgemäße Funktionsweise darf nicht beeinträchtigt werden.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit aufzuzeigen, die es bei geringstmöglichem Aufwand erlaubt, ohne separaten Unter- bzw. Überdruckerzeuger auszukommen.

Ausgehend von einer gattungsgemäßen Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1 ist die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe in den weiteren Merkmalen nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 zu sehen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beansprucht.

Die Anwendung der Erfindung ist selbstverständlich nicht ausschließlich auf das unmittelbare bauliche Umfeld des Kraftfahrzeugkühlers beschränkt. Der von der Steuerluft beaufschlagte volumenveränderliche Körper könnte beispielsweise auch durch eine Anzahl dehnbarer Schläuche gebildet sein, die die freien Zwischenräume zwischen den Lamellen eines Kühlergrilles ausfüllen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt in

Fig. 1 in schematisierter Darstellung ein Kraftfahrzeug mit der im Frontbereich angeordneten erfindungsgemäßen Vorrichtung und in

Fig. 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung, wiederum schematisiert, in perspektivischer Darstellung.

Wie aus der Zusammenschau der Fig. 1 und 2 hervorgeht, ist in bekannter Weise innerhalb eines Motorraumes 1 eines Kraftfahrzeuges 2 ein Wärmetauscher angeordnet, der als Kühler 3 des Motor-Kühlsystemes fungiert. Ihm ist ein im Querschnitt sich verengendes, der Luftführung der durchströmenden Luft 11 dienendes Gehäuse 4 nachgeordnet, an dessen Austrittsöffnung sich ein Ventilator 5 anschließt. Unmittelbar dahinter befindet sich die Brennkraftmaschine 6.

Damit bei bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 6, z. B. bei niedrigen Außentemperaturen und/oder im Teillastbetrieb in einem gewissen Temperaturbereich von Kühlwasser und/oder Motoröl eine Steuerung der Kühlluftzufuhr durch Verändern einer verfügbaren Kühlluft-Durchtrittsfläche möglich ist, ist im Gehäuse 4 an geeigneter Stelle ein Faltenbalg 7 angeordnet, dessen Unterseite 8 am Gehäuseboden verankert ist und der je nach Beaufschlagung mit Steuerluft entweder nahezu gänzlich zusammengefaltet sein oder sich bis zur oberen Begrenzungswand 9 des Gehäuses 4 erstrecken kann. Alternativ denkbar wäre selbstverständlich auch eine quergerichtete Entfaltungsbewegung des Faltenbalges 7. Des weiteren wäre eine zweigeteilte Faltenbalgausbildung denkbar, wie dies beispielsweise in der US-Patentschrift 2,660,946 gezeigt ist.

Zum Entfalten des Faltenbalges 7 und damit zum mehr oder weniger vollständigen Verschließen der Kühlluftdurchtrittsfläche im Gehäuse 4 ist an der Unterseite 8 eine Versorgungsleitung 10 angeschlossen, die über ein zwischengeschaltetes Ventil 12 in eine Luft-Eintrittsöffnung 13 an der Fahrzeugfront im Bereich des vorderen Stoßfängers 14 mündet. Eine weitere an der Faltenbalg-Unterseite 8 angeschlossene Versorgungsleitung 15 führt über ein Ventil 16 zu einem Unterdruckerzeuger 17, während eine davon abzweigende weitere Versorgungsleitung 18 über ein wiederum zwischengeschaltetes Ventil 19 zu einer Luft-Austrittsöffnung 20 im vorderen Bereich des Fahrzeugbodens 22 hinführt.

Die beiden Öffnungen 13, 20 sind insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß dort bei in Fahrt sich befindendem Kraftfahrzeug unterschiedliche Luftdrücke vorherrschen. Während im Bereich der Eintrittsöffnung 13 ein Überdruck (Staudruck) herrscht, liegt im Bereich der Austrittsöffnung 20 ein gewisser Unterdruck vor. Diese Drücke werden charakterisiert durch einen (dimensionslosen) Druckbeiwert cp, der sich ergibt aus





Dabei ist:



p = Luftdruck an der Öffnung 13, 20

p∞ = Umgebungsluftdruck

ρ = Luftdichte

V∞ = Fahrtgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges

Bei einem Kraftfahrzeug 2 der in Fig. 1 dargestellten Art gilt für den Druckbeiwert im Bereich der Eintrittsöffnung 13 etwa cp ≥ 0,8, während im Bereich der Austrittsöffnung 20 der Druckbeiwert etwa bei cp ∼ - 0,4 liegt. Da die Fahrzeugkarosserie 21 einschließlich Fahrzeugboden 22 aufgrund der Umströmung eine Reihe von mehr oder weniger stark ausgeprägten Unter- und Überdruckgebieten aufweist, liegt es auf der Hand, daß die Öffnungen 13, 20 auch in anderen Bereichen der Fahrzeugoberfläche angeordnet sein könnten.

Somit läßt sich im Ergebnis ein mehr oder weniger vollständiges Entfalten bzw. Zusammenfalten des Faltenbalges 7 durch wechselseitiges und aufeinander abgestimmtes Öffnen und Schließen der Ventile 12 und 19 erreichen. Der Unterdruckerzeuger 17 ist für den Fall vorgesehen, daß bei sehr starkem Abbremsen des Kraftfahrzeuges 2 der Unterdruck in der Versorgungsleitung 18 zu rasch abgebaut wird, so daß ein vollständiges Zusammenfalten des Faltenbalges 7 ggf. nicht mehr gewährleistet werden kann.

Hier könnte, wie auch im Stand der Technik bekannt, auf unterdruckerzeugende Funktionseinheiten im Fahrzeug 2 zurückgegriffen werden (z. B. Ansaugsystem der Brennkraftmaschine 6).

Die eigentliche Ansteuerung der Ventile 12, 19 (und ggf. des Unterdruckerzeugers 17) geschieht mittels hier nicht gezeigter Steuereinheit in einer im Stand der Technik bereits bekannten Abhängigkeit zu verschiedenen Randbedingungen. Berücksichtigte Steuergrößen könnten dabei sein: Außentemperatur, Kühlwassertemperatur, Brennkraftmaschinen- Schmieröltemperatur, Fahrtgeschwindigkeit, Schaltzustand einer Fahrzeug- Klimaanlage.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zur Steuerung der Kühlluftzufuhr bei Kraftfahrzeugkühlern durch Verändern einer Kühlluftdurchtrittsfläche mittels mindestens eines volumenveränderlichen, im Bereich des Kühlers angeordneten, von einem Steuermedium beaufschlagten Körpers, wobei das Steuermedium durch Abgreifen einer anderweitig am Fahrzeug vorhandenen Über- oder Unterdruckquelle bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Über- oder Unterdruckquelle ein bei der Umströmung der Fahrzeugoberfläche (21, 22) sich einstellender Luftdruck (Druckbeiwert cp) dient und daß der Körper (7) über Versorgungsleitungen (10, 18) damit verbunden ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Versorgungsleitung (10) für den volumenveränderlichen Körper (7) in eine Eintrittsöffnung (13) an der Fahrzeugfront im Bereich eines Stoßfängers (14) mündet, während eine zweite Versorgungsleitung (18) zu einer Austrittsöffnung (20) im vorderen Bereich des Fahrzeugbodens (22) hinführt.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Versorgungsleitung (15) mit einem weiteren Unterdruckerzeuger (17) in Verbindung steht.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsleitungen (10, 15, 18) mit Ventilen (12, 16, 19) versehen sind.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der volumenveränderliche Körper ein Faltenbalg (7) ist, der innerhalb eines dem Kühler (3) nachgeschalteten Luftführungs-Gehäuses (4) angeordnet ist.






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