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Die
Erfindung betrifft einen Kraftwagen mit einem Heckmotor und einem
Kühler für ein gasförmiges Medium nach
dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Kraftwagen
mit solchen Kühlern sind allgemein bekannt. Insbesondere
werden Ladeluftkühler zum Kühlen von Ladeluft
für einen Motor des Kraftwagens und Abgasrückführungskühler
zum Kühlen von zum Motor rückgeführten
Abgasen verwendet. Es ist dabei allgemein üblich, solche
Kühler an nichttragenden Kraftwagenkomponenten zu befestigen. Ihre
Kühlwirkung ist üblicherweise die einzige Funktion
der Kühler.
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Die
DE 103 37 870 A1 offenbart
ein Kraftfahrzeug mit einem Kühler, welcher als Bestandteil eines
Quer- oder Längsträgers des Kraftfahrzeugs ausgebildet
ist. Damit soll zunächst erzielt werden, dass der bei Kraftwagen
mit Frontmotor üblicherweise vom Kühler beanspruchte
Bereich frei wird, so dass ein Kollisionsfreiraum geschaffen wird.
Hierdurch entsteht ein bei einem Aufprall relativ welch reagierender
Bereich an der Fahrzeugfront, was den Fußgängerschutz
bei einem Unfall verbessert. Der Kühler selbst wirkt dabei
als Deformationselement in demjenigen Bauteil des Trägers,
in welchem er integriert ist. In anderen Worten nimmt ein derart
in einen Längs- oder Querträger integrierter Kühler
bei einer Kollision des Fahrzeugs Energie auf und absorbiert diese
durch seine Deformation. Eine derartige Verwendung eines Kühlers
als in eine Tragestruktur des Kraftfahrzeugs integriertes Deformationselement
ist nachteilig, da sie komplexe Umkonstruktionen und Neugestaltungen
sowohl des Kühlers als auch der Trageelemente nötig
macht.
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Es
ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kraftwagen nach
dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 so weiter zu entwickeln, dass
dessen Verhalten bei Kollisionen verbessert wird, ohne dass dies
großen konstruktiven Aufwand erfordert.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 und durch einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs
6 gelöst.
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Ein
solcher Kraftwagen weist einen Heckmotor sowie einen Kühler
für ein gasförmiges Medium auf. Erfindungsgemäß ist
dabei vorgesehen, den Kühler zwischen einem tragenden Bauteil
der Karosseriestruktur und einem Außenbeplankungsteil des Kraftwagens
anzuordnen. Zum Beispiel befindet sich der Kühler seitlich
des Motors bzw. eines tragenden Bauteils im Bereich eines hinteren
Radhauses. Als tragendes Bauteil kommen insbesondere crashrelevante
Bauteile in Betracht, insbesondere Längsträger und/oder
Säulen der Karosseriestruktur. Bei einem Seitenaufprall
im Heckbereich des Kraftwagens wird die Aufprallenergie somit zunächst
in den Kühler eingeleitet und durch dessen Deformation
zumindest teilweise absorbiert.
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Zu
diesem Kühler ist eine Durchströmrichtung für
Kühlluft definiert. Bevorzugter Weise verläuft diese
Durchströmrichtung um zwischen –45° und
45° zu einer Längsachse des Kraftwagens. Der Kühler umfasst
weiterhin Rohre für das zu kühlende gasförmige
Medium, welche um zwischen 80° bis 100° zur Durchströmrichtung
verlaufen, und welche in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
mit einer Lamellenstruktur aus Lamellen gekoppelt sind. Eine solche
Geometrie des Kühlers ist besonders gut geeignet, bei einem
Seitenaufprall auf den Kraftwagen Aufprallenergie zu absorbieren.
Ohne weitere konstruktive Änderungen zu erfordern, wird
somit eine Zusatzfunktion des Kühlers als Crashelement
zur Absorption von Energie im Falle einer Kollision des Kraftwagens
erzielt.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist der Kühler
von einem Kühlergehäuse umschlossen, welches an
einem tragenden Bauteil des Kraftwagens befestigt ist. Der Kühler
erhält so eine Schutzfunktion für dieses tragende
Bauteil, so dass bei einem Seitenaufprall durch Deformation des
Kühlers Beschädigungen an dem tragenden Bauteil
vermieden werden können.
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In
einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung verläuft
die Durchströmrichtung um zwischen 0° bis 35° zu
einer Hochachse des Kraftwagens. Dann kann der Kühler als
Crashelement im Heckbereich des Kraftwagens eingesetzt werden.
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Um
den Kühler so zu gestalten, dass eine Durchströmrichtung
in der genannten Art definiert ist, muss der Kühler somit
einen Luftkanal oder dergleichen enthalten, dessen Haupterstreckung
ebenfalls einen Winkel zwischen 0° und 35° mit
der Hochachse des Kraftwagens einschließt. Durch eine solche
Anordnung des Kühlers verlaufen also die Flächennormalen
auf die den Luftkanal einschließenden Wandflächen
des Kühlers im Wesentlichen in einer von der Fahrzeugquer-
und -längsachse gebildeten Ebene. In anderen Worten sind
die begrenzenden Flächen des Luftkanals so angeordnet,
dass sie bei einem Unfall Kräfte, welche in Richtung eines
in dieser Ebene angeordneten Vektors einwirken, optimal absorbieren
können. Ohne weitere konstruktive Änderungen zu
erfordern, wird somit eine Zusatzfunktion des Kühlers als
Crashelement zur Absorption von Energie im Falle einer Kollision
des Kraftwagens erzielt. Damit können gegebenenfalls zusätzliche
Crashelemente eingespart und das Fahrzeuggewicht reduziert werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform weist der Kühler
um zwischen 80° bis 100° zur Durchströmrichtung
verlaufende Rohre für das zu kühlende gasförmige
Medium auf. Solche Rohre verbessern das Deformationsverhalten des
Kühlers im Falle einer Kollision weiter, da durch deren
Verformung weitere Energie aufgenommen werden kann.
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Bevorzugt
umfasst der Kühler eine Lamellenstruktur aus Lamellen,
die mit den Rohren gekoppelt sind. Hierunter ist insbesondere zu
verstehen, dass jede einzelne Lamelle an wenigstens einem einzelnen
Punkt eines einzelnen Rohres angebunden ist. Die Kombination aus
Rohren und Lamellenstruktur bildet somit eine waben- bzw. sandwichartige
Gesamtstruktur. Derartige Wabenstrukturen weisen bekanntermaßen
eine besonders hohe Stabilität auf und werden beispielsweise
im Leichtbau verwendet. Aufgrund der genannten hohen Stabilität
können solche Wabenstrukturen im Falle einer Kollision
des Kraftwagens besonders viel Energie aufnehmen, wodurch das Kollisionsverhalten
des Kraftwagens weiter verbessert wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kühler,
der zumindest bereichsweise von einem Kühlergehäuse
umschlossen ist, über das Kühlergehäuse
an einem tragenden Bauteil des Kraftwagens befestigt. Hierunter
ist insbesondere ein tragendes Karosseriebauteil zu verstehen. Wirken
bei einer Kollision Kräfte aus der Richtung des Kühlers
her auf das Bauteil ein, so werden die Belastungen des Bauteils
zunächst durch Deformation des Küh lers reduziert.
Damit wird also der Gesamtenergieeintrag bei einer Kollision aus
der entsprechenden Richtung in das tragende Bauteil vorteilhaft
vermindert.
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Alternativ
oder auch gleichzeitig ist es möglich, das Kühlergehäuse
an einem Getriebegehäuse und/oder Motorgehäuse
des Kraftwagens zu befestigen. Gerade bei Kraftwagen mit Heckmotoren
können so bei einem Heckaufprall oder bei einem Seitenaufprall
in einem hinteren Bereich des Kraftwagens auf den Motor bzw. das
Getriebe einwirkende Kräfte reduziert werden. Die nach
der Deformation des Kühlers verbleibende, auf Getriebe
und/oder Motor einwirkende Energie kann dann gegebenenfalls noch über
den Motor auf tragende Elemente des Kraftwagens übertragen
werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kühler
zwischen einem Motor und einem Heckstoßfänger
des Kraftwagens angeordnet. Durch eine derartige Anordnung kann
der Kühler seine energieabsorbierende Wirkung insbesondere
bei einem Heckaufprall vorteilhaft entfalten.
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Im
folgenden werden zwei Ausführungsformen der Erfindung anhand
der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht des Heckbereichs einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Kraftwagens in der Draufsicht;
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2 eine
schematische Ansicht des Heckbereichs einer alternativen Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Kraftwagens in der Draufsicht;
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3 die
Seitenansicht des in 2 gezeigten Kraftwagens.
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1 zeigt
die Heckpartie eines im Ganzen mit 10 bezeichneten Kraftwagens,
nämlich die Anordnung eines Heckmotors 12 mit
einem zugeordneten Getriebe 14, welches über eine
Achse 16 Antriebskraft auf die Räder 18 überträgt.
Abgase des Heckmotors 12 werden über Abgasleitungen 20 zu Komponenten
einer Abgasanlage 22 weitergeleitet und von dieser an die
Umwelt abgegeben. In wenigstens einer der Abgasleitungen 20 ist
ein Abgasturbolader 24 integriert, der Luft zur Verwendung
als Ladeluft für den Motor 12 komprimiert.
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Da
sich die Luft durch diese Kompression aufheizt, wird die komprimierte
heiße Luft über eine weitere Leitung 26 zu
einem Ladeluftkühler 28 geleitet und tritt zunächst
in einen eintrittsseitigen Luftkasten 30 ein, welcher sich
an der Unterseite des Ladeluftkühlers 28 befindet.
Der eintrittsseitige Luftkasten 30 ist über eine
Mehrzahl von Rohren 32 mit einem an der Oberseite des Ladeluftkühlers 28 befindlichen austrittsseitigen
Luftkasten 34 verbunden. Aus dem Luftkasten 34 wird über
eine Leitung 36 die nun gekühlte Luft dem Motor 12 als
Ladeluft zugeführt. Die Rohre 32 sind dabei über
eine Lamellenstruktur 38 miteinander verbunden, wobei die
Kombination aus Rohren 32, Luftkästen 30, 34 und
Lamellenstruktur 38 von einem Gehäuse 40 eingefasst
ist. Die Ladeluft wird im Ladeluftkühler 28 durch
einen Kühlluftstrom abgekühlt, welcher in der
gezeigten Darstellung in etwa in Richtung der Fahrzeuglängsachse
den Ladeluftkühler 28 durchströmt.
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Der
Ladeluftkühler 28 als Ganzes mit den Rohren 32 und
der Lamellenstruktur 38 im Gehäuse 40 ist
zwischen einem hinteren Längsträger 52 und einem
Außenbeplankungsteil 53 des Kraftwagens 10 angeordnet.
Bei einem Seitenaufprall im Bereich des hinteren Radhauses wird
also die Aufprallenergie nicht direkt in den Längsträger 52 eingeleitet,
sondern zunächst zumindest teilweise durch Deformation
des Ladeluftkühlers 28 abgebaut.
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2 zeigt
eine alternative Ausführungsform eines Kraftwagens 10,
bei welcher der Ladeluftkühler 28 in einem Bereich
zwischen dem Getriebe 14 und dem hinteren Stoßfänger 42 des
Kraftwagens 10 angeordnet ist. Im Gegensatz zur Ausführungsform
in 1 verläuft hier die Durchströmrichtung des
Ladeluftkühlers 28 in Richtung der Fahrzeughochachse,
also senkrecht zur Papierebene. Das Gehäuse 40 des
Ladeluftkühlers 28 ist dabei zum einen an einen
hinteren Stoßfänger 42 sowie zum anderen über
ein Zwischenelement 44 an das Getriebegehäuse 14 angebunden.
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In 3 ist
die Kühlluftführung durch den Ladeluftkühler 28 in
der Ausführungsform nach 2 in Seitenansicht
dargestellt. Im Gegensatz zu konventionellen Ladeluftkühlern,
welche von der Kühlluft in Richtung der Fahrzeuglängsachse
durchströmt werden, wird in einem erfindungsgemäßen
Kraftfahrzeug der Ladeluftkühler in Richtung der Fahrzeughochachse
durchströmt. Kühlluft tritt also in Richtung des Pfeils 54 von
oben her in den Ladeluftkühler 28 ein und in Richtung
des Pfeils 56 nach unten aus ihm wieder aus. Selbstverständlich
ist auch eine umgekehrte Luftführung, also von unten nach
oben hin, denkbar.
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Die
Kombination der Rohre 32 mit der Lamellenstruktur 38 gibt
dem gesamten Ladeluftkühler 28 einen wabenartigen
Aufbau. Solche Aufbauten sind insbesondere aus der Leichtbautechnik
bekannt und zeichnen sich durch besonders hohe Stabilität
aus. Die Vorteile dieser Struktur sind insbesondere dann besonders
deutlich, wenn Kräfte in einer Ebene, die von den Flächennormalen
auf die Lamellen aufgespannt wird, auf eine solche Wabenstruktur
einwirken. Diese Ebene ist in der Darstellung von 1 die Seitenwand
des Kraftwagens 10 und in 2 die Papierebene.
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Durch
die Anbindung des Ladeluftkühlers 28 an den hinteren
Stoßfänger 42 oder das Gehäuse des
Getriebes 14, wie in 2 gezeigt,
ist die Wabenstruktur des Ladeluftkühlers 28 somit
in der Lage, bei einem Heckaufprall, also in Richtung des Pfeils 46,
einwirkende Kräfte besonders gut aufzunehmen. Unter einer
solchen Krafteinwirkung wird der Ladeluftkühler 28 deformiert,
wobei ein signifikanter Anteil der bei der Kollision zu absorbierenden
Energie durch die Deformation der Lamellenstruktur 38 dissipiert
wird. Die in das Getriebe 14 und den Motor 12 und
letztendlich in die Fahrgastzelle 48 des Kraftwagens 10 eingeleiteten
Energien werden somit reduziert, was das Crashverhalten des Kraftwagens 10 verbessert.
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Gleiches
gilt für die in 1 gezeigte Anbindung des Ladeluftkühlers 28 an
einen Längsträger 52. Hier wird die bei
einem Seitenaufprall in Richtung des Pfeils 60 einwirkende
Kraft zunächst in den Ladeluftkühler 28 eingeleitet
und durch die Deformation der Lamellenstruktur dissipiert. Damit
wird die in den Längsträger 52 weitergeleitete
Kraft reduziert, und Beschädigungen an tragenden Elementen
des Kraftwagens 10 werden vermindert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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