(57)【要約】【課題】ラム圧にとって重要な高速走行にも低速走行時のファン動作にも適した空力的に改良された自動車用冷却システムを提供する。【解決手段】ラジエータ（１）が、特にエンジン（２）の冷却に役立つ冷却材を貫流させかつ冷却空気流れ（７）を流通させる。この冷却空気流れが自動車の速度に依存してファン（４）によって調節される。このファンがラジエータ（１）とエンジン（２）との間に配置されている。ラジエータ面に対するファン面の投影が差領域だけラジエータ面よりも小さく、ラジエータ面の差領域がファンシュラウド（６；１５；２５；３５；４５；５５）によって覆われている。ファンシュラウド（２５）が差領域の少なくとも１側面に少なくとも１つの開口部（２７）を備えている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジエータ（１）を有し、このラジエータが、特にエンジン（２）の冷却に役立つ冷却材を貫流させかつ冷却空気流れ（７）を流通させ、この冷却空気流れが自動車の速度に依存してファン（４）によって調節され、このファンがラジエータ（１）とエンジン（２）との間に配置されており、ラジエータ面に対するファン面の投影が差領域だけラジエータ面よりも小さく、ラジエータ面の差領域がファンシュラウド（６；１５；２５；３５；４５；５５）によって覆われている自動車用冷却システムにおいて、ファンシュラウド（２５）が差領域の少なくとも１側面に少なくとも１つの開口部（２７）を備えていることを特徴とする冷却システム。
【請求項２】
断面で見て開口部（２７）が外方にエンジン（２）に向かって拡張していることを特徴とする、請求項１記載の冷却システム。
【請求項３】
ラジエータ（１）を有し、このラジエータが、特にエンジン（２）の冷却に役立つ冷却材を貫流させかつ冷却空気流れ（７）を流通させ、この冷却空気流れが自動車の速度に依存してファン（４）によって調節され、このファンがラジエータ（１）とエンジン（２）との間に配置されており、ラジエータ面に対するファン面の投影が差領域だけラジエータ面よりも小さく、ラジエータ面の差領域がファンシュラウド（６；１５；２５；３５；４５；５５）によって覆われている自動車用冷却システムにおいて、ファンシュラウド（［３５］）が差領域にエンジンに向かって少なくとも１つの開口部を有し、この開口部内に少なくとも１つの案内板（３６）、特に複数の案内板が配置されていることを特徴とする冷却システム。
【請求項４】
複数の案内板（４６、［４７］）が案内格子の態様で実質的に互いに平行に配置されていることを特徴とする、請求項３記載の冷却システム。
【請求項５】
ラジエータの平面図で見て案内板（４６、［４７］）が実質的にファン軸線と同心に配置されていることを特徴とする、請求項４記載の冷却システム。
【請求項６】
案内板（４６、［４７］）が冷却空気流れ（７）に対して３０°〜８０°、特に約４５°の角度に傾けて配置されていることを特徴とする、請求項４または５記載の冷却システム。
【請求項７】
断面で見て案内板（５６、［５７］）が曲げ構成されていることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項記載の冷却システム。
【請求項８】
案内板（５６、［５７］）がファンに向かって凸面状に曲げられていることを特徴とする、請求項７記載の冷却システム。
【請求項９】
案内板が異形構成されていることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項記載の冷却システム。
【請求項１０】
ファンシュラウド（６；１５；２５；３５；４５；５５）がプラスチックから一体に形成されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラジエータを有し、このラジエータが、特にエンジンの冷却に役立つ冷却材を貫流させかつ冷却空気流れを流通させ、この冷却空気流れが自動車の速度に依存してファンによって調節され、このファンがラジエータとエンジンとの間に配置されており、ラジエータ面に対するファン面の投影が差領域だけラジエータ面よりも小さく、ラジエータ面の差領域がファンシュラウドによって覆われている自動車用冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような冷却システムにおいてベンチレータとも称されるファンの役目は、相対風が十分でないとき、例えば低速走行時または車両停止時にラジエータおよびエンジンルームに十分な量の冷却空気を供給することである。ファンの所要の押しのけ量は、車両の運転状態に応じてきわめて異なる。低速走行中、冷却空気流れの移送に必要な増圧はファンによって用意される。それゆえにこの動作状態はファン動作状態、手短にファン動作とも称される。高速走行時、相対風はファンよりも強く作用する。高速走行時、ファンは望ましくない圧力損失をもたらす。この動作状態はラム圧動作状態、手短にラム圧動作とも称される。ラム圧動作時に現れる圧力損失が問題となるのは、特に、ラジエータ面に対するファン面の投影がラジエータ面自体よりも著しく小さいときである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、ラジエータを有し、このラジエータが、特にエンジンの冷却に役立つ冷却材を貫流させかつ冷却空気流れを流通させ、この冷却空気流れが自動車の速度に依存してファンによって調節され、このファンがラジエータとエンジンとの間に配置されており、ラジエータ面に対するファン面の投影が差領域だけラジエータ面よりも小さく、ラジエータ面の差領域がファンシュラウドによって覆われている、ラム圧にとって重要な高速走行にも低速走行時のファン動作にも適した空力的に改良された自動車用冷却システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、ラジエータを有し、このラジエータが、特にエンジンの冷却に役立つ冷却材を貫流させかつ冷却空気流れを流通させ、この冷却空気流れが自動車の速度に依存してファンによって調節され、このファンがラジエータとエンジンとの間に配置されており、ラジエータ面に対するファン面の投影が差領域だけラジエータ面よりも小さく、ラジエータ面の差領域がファンシュラウドによって覆われている自動車用冷却システムにおいて、ファンシュラウドが差領域の１側面、特に少なくとも１側面に少なくとも１つの開口部を備えていることによって解決される。これにより、ファンと主にファンの周面に設けられるファンリングとによって覆われていない領域でファンシュラウドが空力的に造形され、前方からラジエータ内を流れる冷却空気の圧力降下が、低いラム圧時にファンから走行方向にファンシュラウド内を前方へと流れる冷却空気の圧力降下よりもかなり低くなるようにされる。ラム圧動作時に所要のエンジンルーム流通に追従するファンシュラウド輪郭によってこの流れは妨げられない。ファン動作時に流れは、再循環できるようにするために一層長い経路と多くの方向転換とを辿らねばならない。これにより、この流れ経路での圧力損失がかなり高まり、再循環空気の割合が減少する。
【発明の実施の形態】
【０００５】
冷却システムの好ましい１実施例は、断面で見て開口部が外方にエンジンに向かって拡張していることを特徴としている。流れ経路のこの拡張は本発明の枠内で特別有利であると実証された。
【０００６】
上記課題は、ラジエータを有し、このラジエータが、特にエンジンの冷却に役立つ冷却材を貫流させかつ冷却空気流れを流通させ、この冷却空気流れが自動車の速度に依存してファンによって調節され、このファンがラジエータとエンジンとの間に配置されており、ラジエータ面に対するファン面の投影が差領域だけラジエータ面よりも小さく、ラジエータ面の差領域がファンシュラウドによって覆われている自動車用冷却システムにおいて、ファンシュラウドが差領域にエンジンに向かって１つの開口部、特に少なくとも１つの開口部を有し、この開口部内に少なくとも１つの案内板、特に複数の案内板が配置されていることによっても解決されている。これにより、ファンと主にファンの周面に設けられるファンリングとによって覆われていない領域でファンシュラウドが空力的に造形され、前方からラジエータ内を流れる冷却空気の圧力降下が、低いラム圧時にファンから走行方向にファンシュラウド内を前方へと流れる冷却空気の圧力降下よりもかなり低くなるようにされる。案内板はその造形によって、またさまざまな流れ方向および流れ角度のゆえに、車速に依存したさまざまな流れ態様に対して異なる抵抗を実現する。
【０００７】
冷却システムの好ましい１実施例は、複数の案内板が案内格子の態様で実質的に互いに平行に配置されていることを特徴としている。案内格子は主に、ラム圧動作時に流通が促進されかつ再循環が妨げられるように構成されている。
【０００８】
冷却システムの他の好ましい１実施例は、ラジエータの平面図で見て案内板が実質的にファン軸線と同心に配置されていることを特徴としている。案内板のこの配置は、本発明の枠内で特別有利であると実証された。
【０００９】
冷却システムの他の好ましい１実施例は、案内板が冷却空気流れに対して３０°〜８０°、特に約４５°の角度に傾けて配置されていることを特徴としている。冷却空気流れの主方向に対する案内板のこの配置は、本発明の枠内で特別有利であると実証された。
【００１０】
冷却システムの他の好ましい１実施例は、断面で見て案内板が曲げ構成されていることを特徴としている。これにより、流れ条件への適応向上を達成することができる。
【００１１】
冷却システムの他の好ましい１実施例は、案内板がファンに向かって凸面状に曲げられていることを特徴としている。主に案内板は湾曲構成されている。
【００１２】
冷却システムの他の好ましい１実施例は、案内板が異形構成されていることを特徴としている。主に案内板は案内格子内に均一に分散配置されている。しかし案内板は不均一に分散配置しておくこともできる。
【００１３】
冷却システムの他の好ましい１実施例は、ファンシュラウドがプラスチックから一体に形成されていることを特徴としている。高い費用を避けるために、ファンシュラウドは主に射出成形部品として構成されており、個々の格子要素はラジエータに垂直な方向で重ならず、従って単純な射出成形工具で離型できるように造形されている。
【００１４】
本発明の枠内で、例えばいわゆる部分リングまたは完全リングの使用等のさまざまな糸口が前記課題を解決するため考慮された。これらの糸口は以下の詳細な図面説明において詳しく説明される。本発明に係る解決は一般に、ファンシュラウドのラム圧フラップ等の可動部品を省くことができる利点を提供する。それにもかかわらず、ファン動作時にラジエータ面全体で流通させることが確保される。望ましくない逆流は十分に阻止することができる。
【００１５】
本発明のその他の利点、特徴および詳細は、図面を参考にさまざまな実施例を詳細に述べる以下の説明から明らかとなる。
【実施例】
【００１６】
図１に略示した冷却システムはいわゆる部分リングを備えている。冷却システムが含むラジエータ１は冷却材を貫流させ、この冷却材は（図示しない）冷却材管路を介してエンジン２に送られかつそこでエンジン２を冷却するのに使用される。ラジエータ１とエンジン２との間に配置されているファン４は特に車両停止時、または低速走行時に、エンジンルームに十分な量の冷却空気を流通させるのに役立つ。それゆえに、図１に示す状態はファン動作とも称される。ファンは閉じたファンシュラウド６によって取り囲まれている。
【００１７】
自動車の走行方向に見て前方からラジエータ１に衝突する冷却空気流れは全体として符号７とされている。ファン４の領域のみが、閉じたファンシュラウド６で覆われているので、ファン４は限定的領域内でのみ送風する。ラジエータ１のうちファンシュラウド６で覆われていない領域内を冷却空気流れ７は支障なく流通できる。矢印８はファンシュラウド６およびファン４内の所要の流れ経路を意味する。矢印９は、特に強力ファン使用時にラジエータ１内で冷却空気の再循環が起き得ることを意味している。このような再循環は低速走行でファン動作時に冷凍能力のかなりの損失をもたらす。さらに、ファン動作時にラジエータ１の一部のみが利用され、これにより冷凍能力が低下し、空調能力も低下する。
【００１８】
図２に示すラム圧動作時、つまり高速走行時、ファンシュラウド６で覆われていない領域内で空気は殆ど支障なくラジエータ１内を流れることができ、そのことが矢印１１で示唆されている。それとともに絞り作用はファンで覆われた領域に限定され、そのことが矢印１０で示唆されている。
【００１９】
図３〜図８においてラジエータ１、エンジン２、ファン４および冷却空気流れ７に図１〜図２と同じ符号が付けられる。繰り返しを避けるために、図１〜図２についての先行する説明を参照するように指示する。以下では個々の実施例の間の違いにのみ言及する。
【００２０】
図３と図４に示す完全リングでは、ラジエータ１の面全体がファンシュラウド６で覆われている。矢印１７は、図３に示すファン動作時に冷却空気流れ７全体がファンシュラウド１５およびファン４に通されることを示唆している。
【００２１】
図４に認められるように、ラム圧動作時にラム圧フラップ１９は、ファン動作時に閉じている開口部を冷却空気流れ７の一部用に開放し、そのことが矢印［２０］で示唆されている。ラム圧フラップ１９は逆止め弁の機能を有し、すなわち相対風がファン４の増圧を圧倒するや開口し、ファンシュラウド１５の下流側のファン４が相対風よりも高い圧力を増成するや閉じる。ラム圧フラップ１９はかなりの費用要因を意味する。さらに、ラム圧動作用に空けておくことのできる面は設計上、または製造費の点で限定されている。
【００２２】
図５と図６では、エンジン２に向き合うラジエータ１の面全体が、図３と図４に示す冷却システムにおけると同様に、ファン４を除きファンシュラウド２５によって覆われている。しかしながら側部に開口部２７が設けられており、この開口部を通して空気は流入も流出もできる。開口部２７は外方に拡張されている。主に開口部２７は実質矩形のラジエータ１の１側面全体にわたって延びている。矢印２８は、ファン動作時に冷却空気流れ７のほぼ全体が所要の流れ経路に沿って進むことを示唆している。破線矢印２９は、冷却空気流れがまずラジエータ１およびファン４、次に開口部２７を介して再びラジエータ１に流入してそこを通過できることによって、冷却空気流れ７の小部分が再循環し得ることを示唆している。しかしながら流れ経路２９は従来の冷却システムにおけるよりも著しく長い。図６の矢印３０は、冷却空気流れ７の一部がラジエータ１、次に開口部２７を流れることを示唆している。
【００２３】
図７と図８では、エンジン２に向き合うラジエータ面全体がファン４を除きファンシュラウド３５によって覆われている。ファンシュラウド３５のうちファン４の配置されていない領域に、固定案内板３６を備えた複数の開口部または１つの大きな開口部が設けられている。矢印３８は、冷却空気流れ７の主要部分がファンを通過し、エンジン２の脇の所要の流れ経路を進むことを示唆している。図７の破線矢印３９は、冷却空気流れ７の僅かな部分が再循環もし得ることを示唆している。しかしながら、再循環流れ経路３９は従来の冷却システムにおけるよりも長く、かつ多くの方向転換部を備えている。これにより、この流れ路での圧力損失が著しく高まる。図８の矢印４０は、冷却空気流れ７の一部が、案内板３６を備えた開口部を通過してエンジン２の脇の所要の流れ経路を進むことを示唆している。
【００２４】
図９に示したように、ファンシュラウド４５はファン４の半径方向外側に配置される開口部を有し、この開口部のなかで多数の案内板４６、４７が相互に均一に離間している。案内板４６、４７は冷却空気流れ７の主流れ方向に対して約［５５°］の角度［４５］に配置されている。
【００２５】
図１０には図９と類似の冷却システムが示してある。しかしながら、図１０に示す実施例ではファンシュラウド５５内に多数の曲がり案内板５６、５７が設けられている。案内板５６、［５７］はファン４に向かって湾曲している。これにより、特にラム圧動作時に好ましい流れ推移が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】いわゆる部分リングを有する冷却システムのファン動作時を示す。
【図２】図１の冷却システムのラム圧動作時を示す。
【図３】いわゆる完全リングを有する冷却システムのファン動作時を示す。
【図４】図３の冷却システムのラム圧動作時を示す。
【図５】側部開口部を有する本発明に係る冷却システムのファン動作時を示す。
【図６】図５の冷却システムのラム圧動作時を示す。
【図７】案内板を備えた本発明に係る冷却システムのファン動作時を示す。
【図８】図７の冷却システムのラム圧動作時を示す。
【図９】第１実施形態による案内格子を備えた本発明に係る冷却システムの部分図である。
【図１０】第２実施形態による案内格子を備えた図９と同様の部分図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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