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Die Erfindung betrifft eine Dosiereinrichtung für eine Kühleinrichtung eines Kraftwagens der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art.
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Derartige Dosiereinrichtungen sind hinlänglich bekannt. So offenbart die
DE 34 01 021 C2 einen Kühlergrill für einen Kraftwagen, der eine Anzahl von mit Abstand zueinander angeordneten, parallel verlaufenden Lamellen umfasst, wobei die freien Zwischenräume zwischen den Lamellen in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur einer Brennkraftmaschine durch Überdruck beaufschlagbare dehnbare Schläuche verschließbar ausgebildet sind. Auf einer Seite der Lamellen ist dabei ein flexibler Schlauch befestigt, der zum Herbeiführen einer zusammengezogenen, den Kühlluftdurchtritt freigebenden Stellung durch Unterdruck beaufschlagbar ist.
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Aus der
DE 195 16 942 A1 ist eine Einrichtung zur Abschottung einer Luftdurchtrittsöffnung am Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei welcher ein Element vorgesehen ist, das derart expandierbar ist, dass es sich im Wesentlichen über den gesamten Querschnitt der Luftdurchtrittsöffnung erstreckt.
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Die in Zusammenhang mit den bekannten Vorrichtungen bekannten Fahrzeugkarosserien weisen, falls keine anderweitigen Vorkehrungen getroffen sind, weiteres Potential zur Verbesserung ihres Unfallverhaltens auf.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dosiereinrichtung für eine Kühleinrichtung eines Kraftwagens bereitzustellen, welche ein verbessertes Unfallverhalten des Kraftwagens ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Dosiereinrichtung für eine Kühleinrichtung eines Kraftwagens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Dosiereinrichtung für eine wenigstens eine Luftdurchtrittsöffnung aufweisende Kühleinrichtung eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit wenigstens einem mittels einer Steuereinrichtung in seinem Volumen vergrößerbaren und verkleinerbaren Dosierelement, mittels welchem die wenigstens eine Luftdurchtrittsöffnung zumindest teilweise verschließbar und öffenbar ist, zeichnet sich dadurch aus, dass das Dosierelement infolge einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Kraftwagens mittels der Steuereinrichtung in seinem Volumen vergrößerbar ist.
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Ist die erfindungsgemäße Dosiereinrichtung beispielsweise in einem Frontbereich des Kraftwagens angeordnet, so ermöglicht die Vergrößerung des Volumens des Dosierelements infolge der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung beispielsweise im Falle eines Unfalls mit einem Fußgänger, der auf den Frontbereich auftrifft, ein Aufnehmen beziehungsweise Auffangen des Fußgängers sowie die Darstellung eines hohen Deformationsweges, wodurch die Aufprallenergie sowie Verletzungen verursachende Beschleunigungen sanft und schonend für den Fußgänger abbaubar sind. Des Weiteren ist auch ein Aufprall des Fußgängers auf um die erfindungsgemäße Dosiereinrichtung angeordnete, gegebenenfalls undeformierbare Bauteile, wie beispielsweise Strukturteile, vermeidbar. Dies senkt die Verletzungswahrscheinlichkeit für den Fußgänger deutlich, was mit einem verbesserten Unfallverhalten des Kraftwagens einhergeht.
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Darüber hinaus kann das Dosierelement der erfindungsgemäßen Dosiereinrichtung bei anderweitigen Kraftbeaufschlagungen als bei einem Unfall mit einem Fußgänger als Prall- und ebenso als Auffangelement dienen, um umliegende, insbesondere in Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftwagens dahinter liegende Bauteile vor einer Beschädigung oder einer kompletten Zerstörung zu schützen. Bei einem solchen Bauteil handelt es sich beispielsweise um einen Kühler, welcher ein Kasko relevantes Bauteil darstellt. Ist diese Beschädigung durch das erfindungsgemäße Dosierelement vermieden oder zumindest reduziert, so geht damit gegebenenfalls eine bessere Bewertung in einem Versicherungseinstufungstest einher.
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In Zusammenhang mit Einstufungstests bedeutet auch die oben beschriebene Verbesserung des Unfallverhaltens, insbesondere des Fußgängerschutzes des Kraftwagens, eine bessere Bewertung in einschlägigen Unfalltests wie beispielsweise dem EURO-NCAP-Test (New Car Assessment Programme).
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Zum Zwecke der Erkennung eines solchen unfallbedingten Kraftbeaufschlagung sind beispielsweise Sensoren vorzusehen, die der besagten Steuereinrichtung eine Notwendigkeit des Auslösens der Volumenvergrößerung signalisieren, die dann zum Schutze des Fußgängers oder zum Schutze der Bauteile beziehungsweise allgemein zur Verbesserung des Unfallverhaltens des Kraftwagens durchgeführt wird.
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Eine besonders deutliche Verbesserung des Unfallverhaltens sowie des Bauteilschutzes ist dadurch geschaffen, dass bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung das Dosierelement infolge der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung explosionsartig auf sein maximales Volumen vergrößerbar ist. Dadurch kann die erfindungsgemäße Dosiereinrichtung besonders schnell auf die besagte unfallbedingte Kraftbeaufschlagung reagieren, und sich das Dosierelement in kürzester Zeit auf sein maximales Volumen vergrößern, wodurch auch der maximale Verformungsweg zum Abbau von Beschleunigungen und Aufprallenergie geschaffen ist.
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Ein weiterer, sehr großer Vorteil, der mit der erfindungsgemäßen Dosiereinrichtung einhergeht ist der, dass das Dosierelement nach seiner gegebenenfalls explosionsartigen Volumenvergrößerung wieder in seinem Volumen verkleinerbar und somit der Ausgangszustand widerherstellbar ist. Somit ist das Dosierelement sowie die erfindungsgemäße Dosiereinrichtung widerverwendbar, was einen zeit- und kostenintensiven Austausch beziehungsweise eine entsprechende Reparatur vermeidet. Besonders im Falle eines Bagatellunfalls bei geringen Geschwindigkeiten kann somit erreicht werden, dass kein Schaden am Kraftwagen entsteht, was einerseits sehr vorteilhaft für den Nutzer des Kraftwagens und andererseits sehr vorteilhaft für die besagte Versicherungseinstufung ist, da keine Reparaturkosten anfallen.
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Gleichzeitig birgt die erfindungsgemäße Dosiereinrichtung den Vorteil, dass die Luftdurchtrittsöffnung durch eine Volumenvergrößerung des Dosierelements verschließbar, gegebenenfalls komplett verschließbar, und durch eine Volumenverkleinerung des Dosierelements freigebbar, gegebenenfalls komplett freigebbar, ist, wodurch ein Kühlluftstrom für einen Motor, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine, des Kraftwagens bedarfsgerecht einstellbar ist.
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In den meisten Betriebpunkten des Motors, der beispielsweise die Form einer Verbrennungskraftmaschine oder aber einer elektrischen Maschine aufweist, reicht eine Kühlung des Motors mittels einer Kühleinrichtung mit einem Kühler aus, wobei der Motor mittels Kühlwasser gekühlt wird, das der Motor sowie den Kühler durchströmt. Eine zusätzliche Kühlung des Motors und/oder des Kühler mit dem besagten Kühlluftstrom ist in den meisten Betriebspunkten somit nicht erforderlich, weswegen in diesen Betriebspunkten die Luftdurchtrittsöffnung mit der erfindungsgemäßen Dosiereinrichtung geschlossen werden kann. Diese beispielsweise komplette Schließung der Luftdurchtrittsöffnung vermeidet Verwirbelungen und verkleinert somit die Aerodynamik und den Luftwiderstand des Kraftwagens, wodurch ein geringerer Energieaufwand zum Betrieb desselbigen nötig ist. Dies spart im Falle des Motors als Verbrennungskraftmaschine Kraftstoff sowie CO2-Emissionen.
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Sollte die Temperatur des Motors einen Wirkungsgrad günstigen Bereich verlassen, beispielsweise bei Volllast des Motors oder bei einer Bergauffahrt, so ist durch die erfindungsgemäße Dosiereinrichtung die Luftdurchtrittsöffnung offenbar, wodurch die Kühlung des Motors und/oder des Kühlers von dem durch die nun freigegebene Luftdurchtrittsöffnung strömenden und den Motor und/oder den Kühler umströmenden Kühlluftstrom unterstützbar ist.
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Sinkt die Temperatur des Motors wieder in einen bewegungsgradgünstigen Bereich, so zum Beispiel bei einer Bergabfahrt, oder bei niedrigen Außentemperaturen sowie bei einem Start, so kann die Luftdurchtrittsöffnung kontinuierlich und dynamisch in ihrem Durchtrittsquerschnitt wieder verkleinert werden durch eine Volumenvergrößerung des erfindungsgemäßen Dosierelements.
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Zur schnellen Vergrößerung, insbesondere zur explosionsartigen Vergrößerung, des Volumens des Dosierelements kann vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass das Dosierelement mittels einer explosionsartigen Beaufschlagung mit einem Medium, insbesondere mittels einer explosionsartigen Gasentladung, in seinem Volumen vergrößerbar ist. Dazu ist das Dosierelement beispielsweise mit einer Gaskartusche fluidisch verbunden, die mittels der Steuereinrichtung auslösbar ist, wodurch das in ihr enthaltene, unter hohem Druck stehende Gas sehr schnell in das Dosierelement entweicht. Dies ist beispielsweise nur dann nötig, wenn es zur besagten unfallbedingten Kraftbeaufschlagung kommt. Im Falle einer Anpassung des Durchtrittsquerschnitts der Luftdurchtrittsöffnung zur Verbesserung der Aerodynamik ist beispielsweise ausreichend, dass das Dosierelement mit einer Pumpeinrichtung verbunden ist, die ein entsprechendes Medium in das Dosierelement beziehungsweise aus diesem herauspumpt.
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Ist, wie beschrieben, das Dosierelement in Abhängigkeit eines Betriebszustands des Motors in seinem Volumen vergrößerbar beziehungsweise verkleinerbar, so kann beispielsweise ein Thermostat vorgesehen sein, der die Temperatur des Motors erfasst und der Steuereinrichtung übermittelt, die dann die Volumenvergrößerung beziehungsweise Volumenverkleinerung steuert beziehungsweise regelt.
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Die Erfindung betrifft zudem eine Kühllufteinrichtung für einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit einem Kühler und mit einer erfindungsgemäßen Dosiereinrichtung, wobei die Dosiereinrichtung beispielsweise in Vorwärtsfahrtrichtung vor dem Kühler angeordnet ist, wodurch die beschriebene Funktion der bedarfsgerechten, dynamischen Einstellung des den Motor beziehungsweise den Kühler kühlenden Kühlluftstroms durchführbar ist. Ebenso kann vorgesehen sein, dass das Dosierelement beispielsweise zwischen zwei Kühllamellen des Kühlers angeordnet ist. Dies bedeutet eine optimale Ausnutzung gegebener Platzverhältnisse, was mit einer Vermeidung von Package-Problemen in einem besonders platzkritischen Bereich wie dem Motorraum des Kraftwagens einhergeht.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegeben Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnungen zeigen in:
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1 ausschnittsweise eine perspektivische Längsschnittansicht eines Frontbereichs eines Kraftwagens, in welchem eine erfindungsgemäße Dosiereinrichtung positionierbar ist, und
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2 eine schematische Längsschnittansicht einer Kühleinrichtung eines Kraftwagens, wobei eine erfindungsgemäße Dosiereinrichtung vor einem Kühler einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftwagens angeordnet ist.
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Die 1 zeigt einen Frontbereich 20 eines Personenkraftwagens mit einem in einem Motorraum des Personenkraftwagens angeordneten Motor in Form einer Verbrennungskraftmaschine 22. Zur Kühlung der Verbrennungskraftmaschine 22 wird diese von Kühlwasser durchströmt, wodurch ein Wärmeübergang von der Verbrennungskraftmaschine auf das Kühlwasser geschieht. Das Kühlwasser fließt zu einem in Vorwärtsfahrt Richtung gemäß einem Richtungspfeil 24 vorderseitigen Kühler 26, der eine Mehrzahl von Kühllamellen 28 aufweist, die von dem Kühlwasser durchströmt werden. Bei der Vorwärtsfahrt des Personenkraftwagens durchströmt nun Luft einen Kühlergrill 29 des Personenkraftwagens gemäß einem Richtungspfeil 30. Weiter durchströmt die Luft die Kühllamellen 28 des Kühlers 26, wodurch wiederum ein Wärmeübergang von dem erwärmten Kühlwasser an die Luft geschieht und das Kühlwasser gekühlt wird. Das Kühlwasser fließt dann zurück zur Verbrennungskraftmaschine zur Komplettierung des Kreislaufs. Zur Unterstützung der beschriebenen Kühlung der Verbrennungskraftmaschine 22 strömt die Luft weiter durch eine Gebläseeinrichtung 32, die den Kühlluftstrom gegebenenfalls unterstützen kann. Anschließend umströmt die Luft die Verbrennungskraftmaschine 22 zur weiteren Kühlung dieser.
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Die Luft in Folge der Vorwärtsfahrt des Personenkraftwagens ist neben dem Kühlergrill 29 auch durch eine in Fahrzeughochrichtung gemäß dem Richtungspfeil 34 untere Luftdurchtrittsöffnung 36 eines Stoßfängers 38 in den Motorraum einströmbar. Ein Richtungspfeil 40 deutet dabei die Positionierung einer Dosiereinrichtung für diese Luftdurchtrittsöffnung 36 an, mittels welcher der Durchtrittsquerschnitt der Luftdurchtrittsöffnung 36 einstellbar ist. Dies ist anhand der 2 verdeutlicht.
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Die 2 zeigt eine Dosiereinrichtung 10 für die Luftdurchtrittsöffnung 36 einer Kühleinrichtung 40 des besagten Personenkraftwagens, wobei die Kühleinrichtung 40 den Kühler 26, die in der 2 nicht dargestellte Gebläseeinrichtung 32 (1) sowie einen Ladeluftkühler 42 umfasst, welcher zur Kühlung einer von einem Verdichter eines der Verbrennungskraftmaschine 22 zugeordneten Abgasturboladers verdichteten Luft dient.
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Wie zu sehen ist, ist die Dosiereinrichtung 10 in Vorwärtsfahrtrichtung gemäß dem Richtungspfeil 24 vor dem Kühler 26 sowie dem Ladeluftkühler 42 angeordnet. Die Dosiereinrichtung 10 umfasst nun ein Dosierelement 12 beziehungsweise 12', dass mittels einer der Dosiereinrichtung 10 zugeordneten Steuereinrichtung in seinem Volumen vergrößerbar und verkleinerbar ist. Gemäß dem Bezugszeichen 12 ist das Dosierelement 12 auf sein maximales Volumen vergrößert, während das Dosierelement 12' gemäß dem Bezugszeichen 12' in seiner auf sein minimales Volumen verkleinerten Stellung dargestellt ist. Zwischen diesen in der 2 gezeigten Endstellungen des Dosierelements 12 beziehungsweise 12' sind Zwischenstellungen vorgesehen, die die Luftdurchtrittsöffnung 36 nur bereichsweise verschließen beziehungsweise öffnen.
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In den meisten Betriebspunkten der Verbrennungskraftmaschine 22 reicht die Kühlung dieser mittels der Kühleinrichtung 40 aus, ohne dass diese sowie die Verbrennungskraftmaschine 22 zusätzlich mit Luft umströmt werden müsste, weswegen das Dosierelement 12 die Luftdurchtrittsöffnung 36 komplett abschotten kann und somit ein Durchströmen von Luft gemäß Richtungspfeilen 44 verhindert. Dies verbessert die Aerodynamik des Kraftwagens, was zu einem geringen Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine 22 führt.
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Treten beispielsweise beim Volllastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 22 sehr hohe Temperaturen dieser auf, so wird das Dosierelement 12' in dessen das minimale Volumen aufweisende Stellung verbracht, wodurch die Luftdurchtrittsöffnung 36 freigegeben wird und sowohl der Ladeluftkühler 42 als auch der Kühler 26 sowie die Verbrennungskraftmaschine 22 mit einem Kühlluftstrom umströmbar ist zur Erhöhung der Kühlleistung der Kühleinrichtung 40.
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Wie der 2 zu entnehmen ist, ist in Fahrzeughochrichtung gemäß einem Richtungspfeil 46 oberhalb des Stoßfängers 38, der einen Stoßfängerquerträger 50 sowie ein an diesem befestigtes Stoßfängerverkleidungsteil 48 umfasst, eine weitere Luftdurchtrittsöffnung 52 vorgesehen, die durch den Kühlergrill 29 teilweise in Vorwärtsfahrt Richtung gemäß dem Richtungspfeil 24 nach vorne abgedeckt ist. Der Kühlergrill 29 ist dabei von Luft gemäß Richtungspfeil 54 durchströmbar, wodurch eine dauerhafte Anströmung des Kühlers 26 sowie der dahinter liegenden Verbrennungskraftmaschine 22 ermöglicht ist.
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In Vorwärtsfahrtrichtung kann hinter der Luftdurchtrittsöffnung 52 und vor dem Kühler 26 eine weitere Dosiereinrichtung wie die Dosiereinrichtung 10 vorgesehen sein, die sich beispielsweise an den Stoßfängerquerträger 50 abstützt und ebenso ein Dosierelement 12 beziehungsweise 12' aufweist, mittels welchem die Luftdurchtrittsöffnung 52 verschließbar beziehungsweise öffenbar ist.
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Das aus einer gewebeartigen Struktur gebildete Dosierelement 12 beziehungsweise 12' ist nun bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Kraftwagens explosionsartig in seinem Volumen vergrößerbar, wodurch insbesondere bei einem Frontalaufprall in Vorwärtsfahrtrichtung auf ein Hindernis der Ladeluftkühler sowie der Kühler 26 vor einer Zerstörung beziehungsweise Beschädigung schätzbar sind. Das voll expandierte Dosierelement 12 bietet dann ausreichend Deformationsweg zum Abbau von Beschleunigungen und der Aufprallenergie. Neben der vorteilhaften Dosierbarkeit des Kühlluftstroms erlaubt somit die Dosiereinrichtung 10 eine Verbesserung des Unfallverhaltens des Personenkraftwagens.
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Im Falle der Anordnung einer entsprechenden Dosiereinrichtung zwischen der Luftdurchtrittsöffnung 52 und dem Kühler 26 ist ebenso ein Schutz dahinter liegender Bauteile wie dem Kühler 26 realisierbar. Zudem sind insbesondere bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung im Falle einer Kollision mit einem Fußgänger Verletzungen verursachende Beschleunigungen sowie die Aufprallenergie abbaubar, was schwerwiegende Verletzungen, insbesondere im Bein- und Hüftbereich des Fußgängers, vermeidet. Das Dosierelement bietet dann die Möglichkeit, den Fußgänger aufzufangen und sanft abzubremsen sowie vor einem Aufprall auf harte, undeformierbare Strukturen wie beispielsweise dem Ladeluftkühler 42 sowie dem Kühler 26 zu vermeiden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3401021 C2 [0002]
- DE 19516942 A1 [0003]
