DE102008003721B4

DE102008003721B4 - Hitzeschild für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102008003721B4
Application number: DE200810003721
Authority: DE
Inventors: Johann Märkl
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2008-01-09
Publication date: 2014-02-13
Anticipated expiration: 2028-01-10
Also published as: DE102008003721A1

Abstract

Hitzeschild für ein Kraftfahrzeug, aufweisend – eine Wärme abgebende Einrichtung (1) – eine zu beheizende Einrichtung (2), welche sich in der Wärmeeinflusszone der Wärme abgebenden Einrichtung (1) befindet – eine Abschirmeinrichtung (3) zur Abschirmung von Wärme, die eine Abschirmstellung (3a) und eine Heizstellung (3b) einnehmen kann, wobei die Abschirmeinrichtung (3) sich in der Abschirmstellung (3a) zwischen Wärme abgebender (1) und zu beheizender Einrichtung (2) befindet und sich in der Heizstellung (3b) nicht zwischen Wärme abgebender (1) und zu beheizender Einrichtung (2) befindet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hitzeschild für ein Kraftfahrzeug.
Derartige Hitzeschilde werden in Kraftfahrzeugen zur Abschirmung von Wärme emittierenden Einrichtungen gegenüber wärmeempfindlichen Einrichtungen verwendet.
Stand der Technik
Die DE 19704436 C2 zeigt ein Hitzeschild zur Abschirmung des Auspuffkrümmers von Kraftfahrzeugen, welches eine Grundplatte mit abgebogenen Randzonen aufweist und mit einer Flachdichtung zur Abdichtung von Abgasrohren verbunden ist. Durch ein Gelenk ist ein Teil des Hitzeschildes unter Beibehaltung des Einbauortes verschwenkbar. Dadurch ist es möglich, dass bei der Montage der Zugang zum Auspuffkrümmer der Abgasanlage erleichtert wird. Nachteilig ist, dass das Hitzeschild keine Möglichkeit aufweist, um die beim Betrieb des Kraftfahrzeugs frei werdende Wärmeenergie zu nutzen. Folglich geht diese durch Abstrahlung an die Umgebung ungenutzt verloren.
Die DE 10328680 A1 zeigt eine Wärmeisolierung für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Wärme abgebende Einrichtung und eine Abschirmeinrichtung zur Abschirmung von Wärme, die eine Abschirmstellung und eine Heizstellung einnehmen kann.
Nachteilig daran ist, dass der Aufbau der Vorrichtung sehr aufwändig und folglich kostenintensiv gestaltet ist, da eine Reihe von verschiedenen Materialien derart miteinander verbunden werden müssen, dass zum Einen die gewünschte Isolierwirkung eintritt und zum Anderen eine Veränderung des Luftpolsters möglich ist. Des Weiteren erweist sich diese Vorrichtung, was seine Anwendungsmöglichkeiten angeht, als unflexibel.
Aufgabenstellung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher einen Hitzeschild für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, welcher möglichst einfach und dadurch kostengünstig aufgebaut ist, sowie zusätzliche Funktionen übernehmen kann.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Hitzeschild für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Wärme abgebende Einrichtung, eine zu beheizende Einrichtung, welche sich in der Wärmeeinflusszone der Wärme abgebenden Einrichtung befindet, eine Abschirmeinrichtung zur Abschirmung von Wärme, die eine Abschirmstellung und eine Heizstellung einnehmen kann, wobei die Abschirmeinrichtung sich in der Abschirmstellung zwischen Wärme abgebender und zu beheizender Einrichtung befindet und sich in der Heizstellung nicht zwischen Wärme abgebender und zu beheizender Einrichtung befindet.
Indem die Abschirmeinrichtung zwei Stellungen einnehmen kann, ist es möglich, je nach Bedarf, die zu beheizende Einrichtung mit Wärmeenergie zu beaufschlagen oder sie davor zu schützen.
In einer bevorzugten Ausführung ist die Wärme abgebende Einrichtung Teil einer Kraftmaschine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs.
In einer bevorzugten Ausführung ist die Wärme abgebende Einrichtung Teil einer, an der Kraftmaschine angeschlossenen, Abgasanlage.
In einer bevorzugten Ausführung ist die zu beheizende Einrichtung mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise Öl, befüllt.
In einer bevorzugten Ausführung kann sich die Flüssigkeit in einer Niedrigtemperaturphase, die eine erhöhte Viskosität aufweist, und einer Betriebstemperaturphase, die eine optimale Viskosität aufweist, und einer Überhitzungsphase, die verringerte Viskosität aufweist, befinden.
In einer bevorzugten Ausführung durchläuft die Flüssigkeit während des Betriebs des Kraftfahrzeugs zunächst die Niedrigtemperaturphase, die in die Betriebstemperaturphase übergehen kann und bei darüber hinausgehender Erwärmung in der Überhitzungsphase enden kann.
In einer bevorzugten Ausführung befindet sich die Abschirmeinrichtung zumindest in der Niedrigtemperaturphase in der Heizstellung und zumindest in der Überhitzungsphase in der Abschirmstellung. Indem die Abschirmeinrichtung in der Niedrigtemperaturphase in der Heizstellung steht, kann Wärmeenergie von der Wärme abgebenden Einrichtung an die zu beheizende Einrichtung übertragen werden. Dadurch beschleunigt sich deren betriebsbedingter Aufwärmprozess erheblich und die Flüssigkeit im Innern der zu beheizenden Einrichtung befindet sicher eher in der Betriebstemperaturphase, was sich besonders vorteilhaft auf Ökonomie und Ökologie des Kraftfahrzeugs auswirkt. Besteht die Gefahr, dass die Flüssigkeit in die Überhitzungsphase übergeht und droht somit Schaden an der zu beheizenden Einrichtung, so bewegt sich die Abschirmeinrichtung in die Abschirmstellung und verhindert die weitere Wärmeübertragung von der Wärme abgebenden Einrichtung zur zu beheizenden Einrichtung.
In einer bevorzugten Ausführung bewegt sich die Abschirmeinrichtung gegen Ende der Betriebstemperaturphase von der Heizstellung in die Abschirmstellung.
In einer bevorzugten Ausführung ist die Abschirmeinrichtung flächig und hitzeresistent ausgebildet. Indem die Abschirmeinrichtung beispielsweise als Blechfläche ausgebildet ist, lässt sich ein solches Hitzeschild besonders einfach und kostengünstig herstellen.
In einer bevorzugten Ausführung ist die Abschirmeinrichtung entweder mechanisch, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch bewegbar.
In einer bevorzugten Ausführung ist die Abschirmeinrichtung durch temperaturabhängige Formänderung einer an ihr angeschlossenen Einrichtung bewegbar. Indem die Abschirmeinrichtung durch eine temperaturabhängige Formänderung einer an ihr angeschlossenen Einrichtung bewegt wird, lässt sich die Bewegung dahingehend automatisieren, dass das Hitzeschild selbsttätig erkennt in welche der beiden Stellungen es sich im Moment bewegen sollte.
In einer bevorzugten Ausführung entspricht die Bewegung der Abschirmeinrichtung einer Schwenkbewegung.
Ausführungsbeispiel
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Darin zeigen:
1 eine Ansicht des Hitzeschilds in Heiz- und Abschirmstellung, sowie zu beheizender Einrichtung und Wärme abgebender Einrichtung.
2 eine bevorzugte Ausführung des Hitzeschilds in Heiz- und Abschirmstellung mit formänderlichen Werkstoffen als Aktuatoren.
Gemäß 1 hat ein Hitzeschild für ein Kraftfahrzeug eine Wärme abgebende Einrichtung 1, eine zu beheizende Einrichtung 2, die mit einer Flüssigkeit 4 gefüllt ist und eine Abschirmeinrichtung 3, die sowohl eine Abschirmstellung 3a, als auch eine Heizstellung 3b einnehmen kann. Die Abschirmeinrichtung 3 wird von einem Aktuator 5 verstellt, der durch bewegliche Arme 6 mit der Abschirmeinrichtung 3 in Verbindung steht.
Die Wärme abgebende Einrichtung 1 ist Teil der Abgasanlage einer Kraftmaschine in einem Kraftfahrzeug. Besonders vorteilhaft ist es, wenn dafür Einrichtungen verwendet werden, die betriebsbedingt bereits sehr viel Wärme abgeben, wie beispielsweise Katalysatoren. Die zu beheizende Einrichtung 2 beinhaltet eine Flüssigkeit 4, vorzugsweise Öl. Eine solche Einrichtung könnte ein Getriebe oder ein Differential sein, welches ölgeschmierte Zahnräder enthält. Diese sind auf eine optimale Viskosität des Öls 4 angewiesen, um möglichst reibungsarm und verschleißfrei zu laufen. Ist die Viskosität zu hoch, so erhöht sich der Reibungswiderstand der beweglichen Teile. Ist die Viskosität jedoch zu niedrig, besteht die Gefahr, dass der Schmierfilm aus Öl 4 abreißt und die Zahnräder trocken aufeinander laufen. Dies führt zu einem erhöhten Verschleiß und ruft schlimmstenfalls einen Schaden an der zu beheizenden Einrichtung 2 vor. Die Abschirmeinrichtung 3 besteht aus Blech und ist sowohl von der Wärme abgebenden 1, als auch der zu beheizenden Einrichtung 2 etwas beabstandet. Dies geschieht durch Streben, welche die Abschirmeinrichtung 3 von der Wärme abgebenden Einrichtung 1 abheben. Die Bewegung von der Abschirmstellung 3a in die Heizstellung 3b erfolgt durch eine Schwenkbewegung entlang der Oberfläche der Wärme abgebenden Einrichtung 1. Dies kann sowohl elektrisch, mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder durch eine Kombination daraus erfolgen. Dazu wären Angaben aus einer Sensorik bezüglich der aktuellen Temperaturwerte der Flüssigkeit 4 in der zu beheizenden Einrichtung 2 und/oder der Wärme abgebenden Einrichtung 1 notwendig, um eine Entscheidung zu treffen in welche Stellungen (3a, 3b) sich die Abschirmeinrichtung 3 bewegen soll. Ein Aktuator 5 übernimmt dabei die Verstellung der beweglichen Arme 6. In der Abschirmstellung 3a befinden sich die beweglichen Arme in der gezeigten Stellung 6a. In der Heizstellung 3b befinden sich die beweglichen Arme in der gezeigten Stellung 6b. Noch einfacher, wartungsärmer und kostengünstiger wäre die Verstellung durch eine an der Abschirmeinrichtung 3 angebrachte Einrichtung zu bewerkstelligen, die eine temperaturabhängige Formänderung ausführen kann. Dies wäre durch Bimetalle oder Werkstoffe mit Formgedächtnis möglich. Hierbei könnten die beweglichen Arme 6 derart gestaltet sein, dass sie sich voneinander abhängig dehnen oder zusammenziehen, was eine Bewegung der mit ihnen verbundenen Abschirmeinrichtung 3 nach sich ziehen würde. Dadurch könnte die Sensorik entfallen und die Abschirmeinrichtung 3 sich selbstständig auf die momentan benötigte Stellung (3a, 3b) bewegen. Befindet sich die Abschirmeinrichtung in der Heizstellung 3b, so kann die Wärmeenergie aus der Wärme abgebenden Einrichtung 1 auf die zu beheizende Einrichtung 2 übergehen und somit die Flüssigkeit 4 im Innern erwärmen. Ist die Flüssigkeit 4 im Innern der zu beheizenden Einrichtung 2 bereits so stark erwärmt, dass ein weiterer Wärmeübertrag eine Überhitzung hervorrufen würde, so bewegt sich die Abschirmeinrichtung 3 in die Abschirmstellung 3a und verhindert, dass weiterhin ein zu hoher Wärmeübertrag an die zu beheizende Einrichtung 2 erfolgt.
Gemäß 2 hat ein Hitzeschild für ein Kraftfahrzeug eine Wärme abgebende Einrichtung 1, eine zu beheizende Einrichtung 2, die mit einer Flüssigkeit 4 gefüllt ist und eine Abschirmeinrichtung 3, die mit Löchern 8 durchsetzt ist und sowohl eine Abschirmstellung 3a, als auch eine Heizstellung 3b einnehmen kann. Die Abschirmeinrichtung 3 ist mit Einsätzen 7 aus formänderlichen Werkstoffen durchsetzt. Die Wärmestrahlung 9 wird hierbei durch Pfeile symbolisiert. In der Abschirmstellung 3a verformen sich die Einsätze 7 auf Grund der Formänderlichkeit ihrer Werkstoffe derart, dass die Abschirmeinrichtung 3 gewellt wird. Die Löcher 8 stellen sich dabei längs zur Ausbreitung der Wärmestrahlung 9, was einen Übergang der Wärmestrahlung 9 von der Wärme abgebenden Einrichtung 1 zur zu beheizenden Einrichtung 2 erschwert. In der Heizstellung 3b verformen sich die Einsätze 7 auf Grund der Formänderlichkeit ihrer Werkstoffe derart, dass die Abschirmeinrichtung 3 gestreckt wird. Dadurch richten sich die Löcher 8 quer zur Wärmestrahlung 9 aus, was einen Übergang der Wärmestrahlung 9 von der Wärme abgebenden Einrichtung 1 zur zu beheizenden Einrichtung 2 ermöglicht. Die Formänderlichkeit der Einsätze 7 kann durch das Anlegen von Elektrizität oder in Abhängigkeit von der Temperatur herbeigeführt werden.

Claims

Hitzeschild für ein Kraftfahrzeug, aufweisend – eine Wärme abgebende Einrichtung (1) – eine zu beheizende Einrichtung (2), welche sich in der Wärmeeinflusszone der Wärme abgebenden Einrichtung (1) befindet – eine Abschirmeinrichtung (3) zur Abschirmung von Wärme, die eine Abschirmstellung (3a) und eine Heizstellung (3b) einnehmen kann, wobei die Abschirmeinrichtung (3) sich in der Abschirmstellung (3a) zwischen Wärme abgebender (1) und zu beheizender Einrichtung (2) befindet und sich in der Heizstellung (3b) nicht zwischen Wärme abgebender (1) und zu beheizender Einrichtung (2) befindet.
Hitzeschild für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme abgebende Einrichtung (1) Teil einer Kraftmaschine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs ist.
Hitzeschild für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme abgebende Einrichtung (1) Teil einer, an der Kraftmaschine angeschlossenen, Abgasanlage ist.
Hitzeschild für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dass die zu beheizende Einrichtung (2) ein Getriebe, vorzugsweise ein Geschwindigkeitswechselgetriebe, ein Verteilergetriebe, ein Differenzial oder ein Kühlflüssigkeitsbehälter ist.
Hitzeschild für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zu beheizende Einrichtung (2) mit einer Flüssigkeit (4), vorzugsweise Öl, befüllt ist.
Hitzeschild für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Flüssigkeit (4) in einer Niedrigtemperaturphase, die eine erhöhte Viskosität aufweist, und einer Betriebstemperaturphase, die eine optimale Viskosität aufweist, und einer Überhitzungsphase, die verringerte Viskosität aufweist, befinden kann.
Hitzeschild für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (4) während des Betriebs des Kraftfahrzeugs zunächst die Niedrigtemperaturphase durchläuft, die in die Betriebstemperaturphase übergehen kann und bei darüber hinausgehender Erwärmung in der Überhitzungsphase enden kann.
Hitzeschild für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmeinrichtung (3) sich in der Niedrigtemperaturphase in der Heizstellung (3b) befindet und sich in der Überhitzungsphase in der Abschirmstellung (3a) befindet.
Hitzeschild für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmeinrichtung (3) gegen Ende der Betriebstemperaturphase von der Heizstellung (3b) in die Abschirmstellung (3a) bewegbar ist.
Hitzeschild für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmeinrichtung (3) flächig und hitzeresistent ausgebildet ist.
Hitzeschild für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktuator (5) zum Bewegen der Abschirmeinrichtung (3) zwischen der Heizstellung (3b) und der Abschirmstellung (3a) vorgesehen ist und dass der Aktuator (5) als eine mechanische und/oder elektrische und/oder hydraulische und/oder pneumatische und/oder temperaturabhängig formändernde Einrichtung ausgebildet ist.
Hitzeschild für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmeinrichtung (3) linear bewegbar und/oder schwenkbar ist.