用于机动车辆的车辆前部的冷却装置

技术领域

本发明涉及一种用于优选为商用车辆的机动车辆的车辆前部的冷却装置。

背景技术

通常，载重汽车传动系统包括水冷式发动机(可选为气冷式)，其具有固定在发动机上的风机轮和上游的散热器单元。在前轮转向的载重汽车中，传动系统通常位于驾驶室下方靠近车架前端处，并位于前车轴的上方。

通过散热器单元，冷却剂温度可以借助于通过风机轮吸入并流过散热器单元的冷却空气质量流来冷却。在此，风机轮通常固定在发动机上并通过直接或间接连接到内燃机曲轴的轴驱动。由于该轴仅安装在发动机缸体的内部，因此风机轮靠近发动机布置，以便将风轮机的振动保持为尽可能小。

风机轮和风机罩之间的间隙应保持为尽可能小，但足够大以便仍能补偿传动系统的振动。较小的间隙防止了漏入空气再次被风机轮吸入。通常，内燃发动机与风机轮一起直接位于散热器单元的后方。

DE 100 41 915 A1公开了一种用于商用车辆的替代的冷却系统。用于冷却驱动装置(例如，柴油发动机)的冷却系统具有由散热器和散热器风机组成的散热器风机组件，该冷却系统包括在空气动力学方面得到改进的电驱动风机。

在DE 10 2005 033 331 A1中公开了另一种在载重汽车中的具有冷却模块和风机罩的车辆散热器装置。风机罩被固定地布置在车辆支撑架上。

发明内容

本发明的目的是提出一种替代的和/或改进的冷却装置。

该目的通过独立权利要求1的特征实现。在从属权利要求和说明书中给出了有利的进一步改进。

用于优选为商用车辆(例如，载重汽车，优选为前转向的载重汽车)的机动车辆的车辆前部的冷却装置包括风机轮。风机轮以能够传动的方式连接到或能够连接到内燃机的输出端(例如，直接或间接地连接到内燃机的曲轴)，并且以能够旋转的方式安装在固定于车辆支撑架上的轴承(例如，滑动轴承或滚动轴承)中。

通过固定在车辆支撑架上的风机轮的布置，不再需要将风机轮安装在发动机的附近，而在常规的情况下，由于固定在发动机上的风机轮的布置，附近安装是必须的。因此，风轮机和内燃机的位置的改变尤其能够改善传动系统的可安装性，更灵活地利用现有的安装空间并且提高冷却性能。特别地，风机轮与车辆前侧之间的增大的距离例如可以使风机罩加长，该加长的风机罩因此可以更符合空气动力学。因此，散热器装置的外角部可以更好地流通空气。在内燃机和风机轮之间还可以布置另一车辆横梁，其可以进一步加强车辆支撑架并还可以用作固定在车辆支撑架上的连接件来定位安装风机轮。另外，固定在车辆支撑架上的风机轮的布置实现了风机轮与内燃机的传动系统振动的解耦。与常规的构造相比，这种解耦可以显著减小风机轮和风机罩之间的环形间隙。减小的环形间隙还对冷却装置的效率具有积极影响。

在一实施例中，风机轮可以包括驱动轴且/或传动地连接到驱动轴，该驱动轴传动地连接到输出端(例如，由输出端驱动)，并且/或者可旋转地安装在固定于车辆支撑架上的轴承中。

在一示例性实施例中，该装置还包括车辆支撑架的支撑架部件，优选为横梁支撑架部件，轴承固定在车辆支撑架上的支撑架部件上或中。

恰当地，支撑架部件可以布置在风机轮与内燃机之间且/或在车辆横向方向上延伸。

在另一示例性实施例中，支撑架部件被设计为由梁元件组成的栅格框架(Gitterrahmen)或包括由梁元件组成的栅格框架。替代地或附加地，支撑架部件在冷却空气流动方向上布置在风机轮的后方且/或布置在输出端的前方。栅格框架可实现刚性的且同时轻质的支撑架部件。

例如，支撑架部件可以是车辆支撑架的一部分，该车辆支撑架完全或至少部分地被设计为栅格框架。

恰当地，术语“冷却空气流动方向”在此可以是指通过风机轮吸入的冷却空气的流动方向。

在另一示例性实施例中，冷却装置还包括挠性传动连接件，该挠性传动连接件将风机轮(例如，风机轮的驱动轴)传动地连接到输出端。挠性传动连接件实现了固定在支撑架上的风机轮轴承的布置以及与传动系统振动的解耦。由于解耦，还可以减小风机罩和风机轮之间的环形间隙。

在进一步的改进中，挠性传动连接件包括万向节轴，优选为等速万向节轴。替代地或附加地，挠性传动连接件例如包括挠性轴。挠性传动连接件可以被设计为用于补偿风机轮和输出端之间的相对运动和/或角度偏移。

在一实施例中，冷却装置还包括用于增压空气和/或发动机冷却剂的散热器装置(例如，散热器单元或散热器组件)。优选地，散热器装置可以布置成允许由风机轮吸入的冷却空气流经。

例如，散热器装置可以直接布置在机动车辆的车辆车头盖和/或车辆前侧的后方。

而且，风机轮和冷却装置之间的水平距离可以等于或大于300mm。

在进一步的改进中，散热器装置包括高温散热器(例如，用于发动机冷却剂的发动机冷却剂散热器)和/或低温散热器(例如，用于增压空气的增压空气散热器)。替代地或附加地，散热器装置在冷却空气流动方向上布置在风机轮的前方。

在另一实施例中，冷却装置还包括风机罩，该风机罩在冷却空气流动方向上至少部分地(例如，基本上)布置在风机轮的前方。在风机罩和风机轮之间可存在至少由于流动原因所需的重叠区域。风机罩可以实现空气动力学方面的空气引导，特别是还可以使空气在风机罩的外角部区域中流过散热器装置。

在进一步的改进中，风机罩和风机轮之间的环形间隙等于或大于6mm。特别地，间隙可以极小，其中在此唯一的限制因素是连接结构的公差。

在另一实施例中，风机罩的罩部分(优选为下部的罩部分)向内凸起地弯曲。这可用于为另一支撑架横梁提供额外的安装空间，该另一支撑架横梁可以进一步加固车辆支撑架，特别是进一步加固轻质的车辆支撑架。凸起弯曲部可以提高固有刚度，并同时也利于空气流动。

在另一实施例中，风机罩在其外圆周表面上包括一个或多个加强元件，优选地包括加强肋。加强元件用于加固风机罩，使得即使在薄的壁结构的情况下仍能够在振动和摆动时保持尺寸稳定。

例如，风机罩可以由纤维增强型(例如，连续纤维增强型)塑料制成。也可以考虑其它材料。

在进一步的改进中，加强肋优选地布置成且/或几何地设计成，使得风机罩的固有频率在远离在操作期间在车辆支撑架侧出现的激励频率(例如，在机动车辆的操作期间正常地和/或频繁地和/或显著地地出现在车辆支撑架侧的激励频率)的方向上改变。

在一实施例中，一个或多个加强元件布置在外圆周表面的顶部和/或底部，并且/或者相对于冷却空气流动方向基本上平行地延伸。

在另一示例性实施例中，至少一个加强元件至少部分(优选为完全地)周向地布置在外圆周表面周围和/或在周向方向上(例如，部分地或完全地)在外圆周表面周围延伸。

在一实施例中，风机罩紧固在散热器装置上和/或布置成固定在车辆支撑架上。模块化连接和自支撑结构对安装和服务具有积极影响。通过与固定在车辆支撑架上的结构的连接，可以实现更多的潜力，例如抗震设计。风机罩可以布置在散热器装置和/或车辆前部进气口与风机轮之间，并且/或者在冷却空气流动方向上的长度超过200mm、250mm、300mm或350mm。

在另一实施例中，风机罩包括有利于气体流动的拱形内部轮廓。

本发明还涉及一种机动车辆，优选为商用车辆，优选为载重汽车，其包括内燃机和如本文所公开的冷却装置，其中，风机轮传动地连接到内燃机的输出端。

在一示例性实施例中，风机轮与机动车辆的车辆前侧(例如，车辆车头盖的前侧)之间的水平距离等于或大于550mm。替代地或附加地，内燃机与机动车辆的车辆前侧之间的水平距离等于或大于900mm。替代地或附加地，风机轮与内燃机之间的水平距离等于或大于350mm。例如，这些最小尺寸可以在空气动力学上加长风机罩，实现风机轮固定在车辆支撑架上的布置，减小环形间隙和/或实现车辆支撑架在风机轮与内燃机之间的布置。

还可以将本文公开的装置例如用于载人车辆或越野车辆。

附图说明

本发明的上述优选实施例和特征可以根据需要相互组合。下面将参考附图说明本发明的其它细节和优点。

图1示出了根据本公开的冷却装置的立体图；

图2示出了图1中的冷却装置的分解视图；

图3示出了图1中的冷却装置的俯视图；并且

图4示出了沿图3的线A-A截取的冷却装置的剖视图。

具体实施方式

附图中所示的实施例至少部分一致，使得相似或相同的部分具有相同的附图标记，并且为了解释它们还将参考其它实施例或附图的说明，以便避免重复。

图1至图4示出了用于机动车辆(特别是诸如载重汽车等商用车辆)的车辆前部的冷却装置10。冷却装置10可以直接安装在机动车辆的车辆前部(即，机动车辆的车头盖)的后方，例如安装在驾驶室的下方。在图1中，机动车辆的前进方向用箭头V表示。也可以将冷却装置10布置在其它位置，例如布置在诸如具有后置内燃机的公共汽车等商用车辆的后部。

应指出的是，在此公开的冷却装置特别可以实现风机轮和内燃机的位置改变，这尤其可以改善传动系统的可安装性，更灵活地利用现有的安装空间并且提高冷却性能。

冷却装置10包括风机轮12。风机轮12被设计为轴向风机轮。风机轮12包括驱动轴14或连接到驱动轴14。风机轮12以不能旋转的方式连接到驱动轴14。驱动轴14以能够旋转的方式安装在轴承16中。轴承(例如，滑动轴承或滚动轴承)16固定地布置在车辆支撑架上。因此，风机轮12不像通常那样固定连接到发动机，而是替代地固定连接到车辆支撑架。

特别地，轴承16以框架固定的方式安装在横梁支撑架部件18中。横梁支撑架部件18形成机动车辆的车架的一部分。横梁支撑框架部件18在机动车辆的横向方向上延伸。例如，横梁支撑架部件18可以将(例如，栅格框架中的)两个外部的纵梁支撑部件相互连接。横梁支撑架部件18通过由相互连接的梁元件(例如，方形管、圆形管或诸如C形型材、ω形型材、L形型材等任何其它型材)构成的栅格框架(Gitterrahmen)形成。横梁支撑架部件18在被风机轮12吸入的冷却空气的流动方向上布置在风机轮12的后方。

驱动轴14通过挠性传动连接件20传动地连接到机动车辆的诸如柴油发动机、汽油发动机或燃气发动机等内燃机(未示出)的输出端22。输出端22固定在发动机上。

在所示的实施例中，挠性传动连接件20包括万向节传动轴24，特别是等速万向节传动轴(Gleichlauf-Gelenkwelle)。尽管存在例如可能由传动系统的振动引起的角度偏移，等速万向节传动轴也能够均匀地驱动风机轮12。万向节传动轴24传动地连接到驱动轴14。

挠性传动连接件20允许能够补偿固定在发动机上的输出端22和固定在车辆支撑架上的驱动轴14以及固定在车辆支撑架上的风机轮12之间的相对运动。特别地，可以补偿由传动系统振动引起的变化的角度偏移。因此，尽管存在相对运动，也可以在输出端22和驱动轴14之间传递扭矩。

例如，挠性传动连接件20也可以包括挠性轴或另一挠性轴连接件以补偿相对运动。还可以在输出端22或挠性传动连接件20处设置诸如硅油离合器(Visco-Kupplung)之类的挠性离合器(未示出)，其可以根据需求控制风机轮12的接通。

冷却装置10还包括风机罩26和散热器装置28。例如，风机罩26安装在散热器装置28上。例如，散热器装置28可以通过散热器装置28的框架上的侧向轴承(未示出)紧固在车辆支撑架上。例如，散热器装置28还可以通过铰接支座(Pendelstützen)来保持。

例如，散热器装置28可以包括高温散热器30和/或低温散热器32。例如，用于冷却发动机冷却剂的散热器30可以连接到用于冷却增压空气的散热器32。散热器装置28直接布置在机动车辆的车头盖的后方。

风机罩26布置在散热器装置28和风机轮12之间。风机罩26用于引导被风机轮12吸入的冷却空气。与传统的风机罩相比，风机罩26被加长并因此可以设计成更符合空气动力学。例如，风机罩的长度只受限于风机罩的内在刚度(结构、材料)和风机轮的所需公差。

特别是为了防止或至少减少风机罩26的振动，风机罩26包括用于加固的例如加强肋形式的加强元件34。特别地，加强元件34布置在风机罩26的外圆周表面36上。加强元件34在风机罩26的纵向方向上延伸，例如在风机罩26的顶部和底部延伸。另一加强元件34作为周向环布置在外圆周表面36周围。

风机罩26的内部轮廓被设计为促进空气流动。风机罩26的内部轮廓在下部区域中向内凸起地弯曲。凸起弯曲部38可以首先在径向方向上向内并在冷却空气流动方向上延伸直到顶点，并且从顶点开始在径向方向上向外并在冷却空气流动方向上延伸。出于安装空间和车架稳定性的原因，向内凸起弯曲部38(参见图4)可以是有利的，因为它允许将另一支撑框架横梁直接布置在风机罩26的下方，并且仍能确保散热器装置28也在其角部区域中流通空气。

被风机轮12吸入的冷却空气首先流过散热器装置28(在此，例如首先流过增压空气散热器32，并然后流过发动机散热器30)，然后流过风机罩26，并最后流过风机轮12。

固定在车辆支撑架上的风机轮12的布置使得风机轮12和内燃机(未示出)的位置能够相对彼此并相对于机动车辆的车辆前侧改变。特别地，不再需要将风机轮12安装在发动机附近(在常规的情况下是需要的，因为风机轮固定在发动机上)。改变的位置尤其可以改善传动系统的可安装性，更灵活地利用现有的安装空间并且提高冷却性能。

如图4所示，风机轮12与机动车辆的车辆前侧(例如，车辆车头盖的前侧)40(示意性示出)之间的(水平)距离A1可以等于或大于550mm。内燃机与机动车辆的车辆前侧之间的水平距离A2可以等于或大于900mm，并且/或者风机轮12与内燃机之间的水平距离A3可以等于或大于350mm。常规地，风机轮12和内燃机都定位成更靠近车辆前侧。

例如，风机轮12和车辆前侧40之间的增大的距离使得能够加长风机罩26。因此，风机罩26可以被设计成更符合空气动力学。因此，散热器装置28的外角部可以更好地流通空气。

另外，通过固定在车辆支撑架上的风机轮12的布置实现了风机轮12与内燃机的传动系统振动的解耦。与常规的结构相比，这种解耦可以显著减小风机轮12和风机罩26之间的环形间隙R(参见图4)。例如，环形间隙R可以小于或等于6mm。减小的环形间隙R也对冷却装置10的效率具有积极影响。

本发明不限于上述的优选实施例。而是可以进行大量的也利用了本发明的构思并因此落入保护范围内的变型和修改。特别地，本发明还要求保护从属权利要求的主题和特征，而与所引用的权利要求无关。特别地，彼此独立地公开了独立权利要求1的特征。另外，还独立于独立权利要求1的所有特征，并且例如独立于与存在和/或风机轮的构造和/或独立权利要求1的安装有关的特征来公开从属权利要求的特征。

附图标记列表

10 冷却装置

12 风机轮

14 驱动轴

16 轴承

18 横梁支撑架部件

20 挠性传动连接件

22 输出端

24 万向节轴

26 风机罩

28 散热器装置

30 发动机散热器

32 增压空气散热器

34 加强元件

36 外圆周表面

38 凸起弯曲部

40 车辆前侧

V 前进方向

R 环形间隙

A1 车辆前侧与风机轮之间的距离

A2 车辆前侧与内燃机之间的距离

A3 风机轮与内燃机之间的距离