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Die Erfindung betrifft einen Personenkraftwagen mit Frontantrieb und mit einem in einem Vorderwagenbereich angeordneten Motorraum, in dem ein Verbrennungsmotor und mindestens größtenteils eine daran angeschlossene Abgasanlage angeordnet ist.
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Aus der
DE 197 34 498 A1 ist Personenkraftwagen mit Frontantrieb bekannt, bei welchem der Verbrennungsmotor in einem Motorraum eines Vorderwagenbereichs angeordnet ist. An den Verbrennungsmotor ist eine Abgasanlage mit einem Katalysator und einem Schalldämpfer angeschlossen. Eine Abgasausleitung aus der Abgasanlage erfolgt über ein Endstück, welches in einen im Vorderwagenbereich angeordneten Abluftluftschacht ragt. Der Abluftschacht nimmt Abluft eines Wasserkühlers auf und es erfolgt eine Vermischung von Abgas und Abluft im Abluftschacht. Diese Mischung wird über eine an einer Unterseite des Motorraums und vor einer Vorderradachse angeordnete Auslassöffnung des Abluftschachts an die Umgebung abgeführt. Diese Ausführung ermöglicht eine kompakte und Gewicht sparende Konstruktion der Abgasanlage.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Personenkraftwagen mit Frontantrieb anzugeben, welcher eine weiter verbesserte Flexibilität der Bauraumnutzung aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Personenkraftwagen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Der erfindungsgemäß ausgeführte Personenkraftwagen weist einen Verbrennungsmotor auf, der in einem Motorraum im Vorderwagenbereich angeordnet ist und der zum Antrieb der Vorderräder des Personenkraftwagens dient. Eine Aggregatetrennwand trennt den Motorraum von einem Fahrgastraum ab, wobei eine an den Verbrennungsmotor angeschlossene Abgasanlage mindestens größtenteils im Motorraum angeordnet ist. Die Abgasanlage umfasst dabei einen Schalldämpfer und/oder eine Abgasreinigungseinheit. Schalldämpfer und Abgasreinigungseinheit können auch als integriertes Gesamtbauteil ausgebildet sein.
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Erfindungsgemäß ist in einem Bodenteil des Personenkraftwagens ein sich in Wagenlängsrichtung erstreckender Getriebetunnel eingeformt, welcher eine Gelenkwelle und ein Getriebegehäuse wenigstens größtenteils aufnehmen kann. In einem zur Aufnahme der Gelenkwelle oder des Getriebegehäuses vorgesehenen Bauraum des Getriebetunnels sind der Schalldämpfer und/oder die Abgasreinigungseinheit angeordnet, wobei eine Abgasausleitung aus der Abgasanlage in die Umgebung in Wagenlängsrichtung gesehen zumindest annähernd in Höhe der Aggregatetrennwand vorgesehen ist. Der Getriebetunnel ist dabei so ausgebildet, dass er bei einem hinterradangetriebenen Personenkraftwagen etwa gleicher Größe und üblicher Bauart mit Frontmotor und Heckantrieb, die dem Antrieb dienende Gelenkwelle und, zumindest größtenteils, auch das Getriebegehäuse aufnehmen kann. Im vorliegenden Fall wird die entsprechende Getriebetunnelausformung im Bodenteil des Personenkraftwagens jedoch als Bauraum für den Schalldämpfer und/oder die Abgasreinigungseinheit genutzt. Dies hat den großen Vorteil, dass das Bodenteil in mehreren Fahrzeugbaureihen in identischer oder nur wenig abgewandelter Form eingesetzt werden kann. Dadurch wird die Anfertigung eines individuell für den erfindungsgemäßen Personenkraftwagen konstruierten Bodenteils eingespart. Obschon für den erfindungsgemäßen Personenkraftwagen ein Heckantrieb nicht vorgesehen ist, wird somit ein für ein Fahrzeug mit Heckantrieb und Frontmotor übliches Bodenteil mit Getriebetunnel verwendet, wobei erfindungsgemäß der Getriebetunnel als Bauraum für andere Bauteile, insbesondere für Bauteile der Abgasanlage genutzt wird.
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Als Abgasreinigungseinheit kommt in erster Linie eine Partikelfiltereinheit oder eine Katalysatoreinheit infrage. Vorzugsweise ist es jedoch vorgesehen, den ansonsten für die Aufnahme eines Getriebegehäuses vorgesehenen Bauraum im Getriebetunnel für die Aufnahme eines Endschalldämpfers zu nutzen. Eine zusätzlich vorgesehene Abgasreinigungseinheit ist dann ebenfalls im Motorraum angeordnet. Somit ist es vorzugsweise vorgesehen, zumindest all die Bauteile im Motorraum anzuordnen, welche einen merklichem Bauraumbedarf haben. Eine Abgasleitungsführung im Unterbodenbereich unter dem Fahrgastraum, insbesondere bis in den Heckbereich des Personenkraftwagens, entfällt. Die Abgasausleitung an die Umgebung erfolgt statt dessen in Wagenlängsrichtung gesehen zumindest annähernd in Höhe der Aggregatetrennwand. Bevorzugt ist die Abgasausleitung in unmittelbarer Nähe zur Aggregatetrennwand entweder in Fahrtrichtung davor oder dahinter vorgesehen. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher der Endschalldämpfer und die Abgasausleitung in Fahrtrichtung vor der Aggregatetrennwand vorgesehen sind. Insbesondere kann die Abgasausleitung in Längsrichtung gesehen auf einer Höhe zwischen hinterer Vorderradbegrenzung und Aggegatetrennwand vorgesehen sein. Dadurch entfällt ein Durchstoßen der Aggregatetrennwand für ein abgasführendes Leitungsteil.
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In Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Abgasausleitung in Wagenquerrichtung gesehen wenigstens annähernd mittig. Dies ermöglicht die Einsparung von Abgasleitungsteilen bis an eine seitliche Fahrzeugbegrenzung. Insbesondere kann eine mittig am Schalldämpfer angeordnete Abgasauslassöffnung vorgesehen sein. Dabei ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine endrohrfreie Abgasausleitung aus dem Schalldämpfer vorgesehen. Insbesondere kann eine mittig angeordnete und in Fahrtrichtung gesehen nach hinten gerichtete Abgasausleitung vorgesehen sein. Besonders bevorzugt ist es für eine endrohrfreie Abgasausleitung, wenn die Unterseite des Endschalldämpfers eine der Abgasführung dienende etwa halbrunde längliche Ausformung aufweist. Die Normalenrichtung der Fläche der Auslassöffnung des Schalldämpfers weist dabei bevorzugt in Richtung der Ausformung. Es kann jedoch auch eine etwa mittig angeordnete Abgasausleitung vorgesehen sein, die senkrecht oder mehr oder weniger geneigt schräg nach unten in Richtung Fahrbahn gerichtet ist. Ist ein Rohrstück als Anschluss an die Auslassöffnung vorgesehen, so ist dieses bevorzugt sehr kurz, insbesondere als Rohrstutzen ausgeführt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Abgasausleitung im Bereich einer seitlichen Wagenbegrenzung einer Fahrerseite des Personenkraftwagens. Bei dieser Ausführungsform ist es besonders bevorzugt, die Abgasausleitung in einen Radkasten des fahrerseitigen Vorderrades vorzusehen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Abgasanlage einen motorfesten Teil und einen karosseriefesten Teil auf, wobei der motorfeste Teil und der karosseriefesten Teil über ein als Schwingungsentkopplungsbauteil ausgeführtes Abgasleitungsteil miteinander verbunden sind. Dadurch ist eine Entkopplung der motorferneren Bauteile der Abgasanlage von Motorschwingungen ermöglicht. Eine motorfeste Anbindung der Abgasanlage erfolgt bevorzugt über einen Abgaskrümmer. Karosserieseitig ist die Abgasanlage bevorzugt an einem Längs- oder Querträger im Vorderwagen befestigt. Vorteilhaft ist beispielsweise eine karosserieseitige Befestigung an einem auch für die Befestigung eines Kotflügelteils vorgesehenen Längsträger. Das Schwingungsentkopplungsbauteil ist bevorzugt als Kompensator in Wellschlauch- oder Faltenbalgform ausgebildet. Dabei kann das Schwingungsentkopplungsbauteil auch derart ausgeführt sein, dass eine Torsion ermöglicht ist und an der Abgasleitung angreifende Drehmomente aufgenommen werden können.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein in Wagenlängsrichtung gesehen mindestens größtenteils im Bereich hinter dem Schalldämpfer oder der Abgasreinigungseinheit und vor der Hinterradachse angeordnetes Bauteil zur Erzeugung und/oder Speicherung elektrischer Energie vorgesehen, welches eine untere, einer Fahrbahn zugewandte Bauteilwand aufweist. Bei dem Bauteil zur Erzeugung und/oder Speicherung elektrischer Energie handelt es sich bevorzugt um eine Brennstoffzelleneinheit oder eine Batterie. Das Bauteil zur Erzeugung und/oder Speicherung elektrischer Energie ist bevorzugt derart tief im Personenkraftwagen angeordnet, dass die untere Bauteilwand einen fahrzeugseitigen unteren Abschluss gegenüber der Fahrbahn ausbildet. Bevorzugt ist eine Anordnung wenigstens teilweise unterhalb einer Rücksitzgruppe des Personenkraftwagens. Das Bauteil zur Erzeugung und/oder Speicherung elektrischer Energie ist bevorzugt zur Einspeisung von elektrischer Energie in einen dem Antrieb des Personenkraftwagens dienenden Elektromotor vorgesehen. Der Elektromotor ist dabei bevorzugt im Motorraum des Personenkraftwagens angeordnet. Vorteilhafterweise ist gleichzeitig eine Aufnahme von rekuperierter elektrischer Energie für das Bauteil zur Erzeugung und/oder Speicherung elektrischer Energie vorgesehen. Infolge der erfindungsgemäß vorgesehenen Abgasausleitung in Höhe der Aggregatetrennwand ist eine Wärmebelastung für das Bauteil zur Erzeugung und/oder Speicherung elektrischer Energie vermieden, die von einer Abgasführung in den Heckbereich des Personenkraftwagens ausgehen würde.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine der Fahrbahn zugewandte untere Gehäusewand des in dem zur Aufnahme der Gelenkwelle oder des Getriebegehäuses vorgesehenen Bauraum des Getriebetunnels angeordneten Schalldämpfers oder der Abgasreinigungseinheit mit einem spitzen Winkel in Fahrtrichtung schräg geneigt gegenüber der Fahrbahn ausgeführt, wobei der tiefste Punkt der unteren Gehäusewand des Schalldämpfers oder der Abgasreinigungseinheit näher an einer Fahrbahn angeordnet ist als der tiefste Punkt der unteren Bauteilwand des Bauteils zur Erzeugung und/oder Speicherung elektrischer Energie. Dabei ist in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Gehäuse des in dem zur Aufnahme der Gelenkwelle oder des Getriebegehäuses vorgesehenen Bauraum des Getriebetunnels angeordneten Schalldämpfers oder der Abgasreinigungseinheit mit einer derartigen Festigkeit ausgeführt ist, dass bei einer auf die untere Gehäusewand des Schalldämpfers oder der Abgasreinigungseinheit einwirkenden, nach oben gerichteten Kraft entsprechender Größe der Personenkraftwagen aus der Vorderradachse wenigstens annähernd vollständig ausfedern kann. Der Schalldämpfer bzw. die Abgasreinigungseinheit wirkt infolge der erfindungsgemäß schräg in bezug auf die Fahrbahn geneigten Anordnung und seiner steifen Ausführungsform als Unterfahrschutz. Sollte der Personenkraftwagen auf ein sich aus der Fahrbahn erhebendes Hindernis auffahren und aufsitzen, so erfolgt das Aufsitzen am Schalldämpfer bzw. der Abgasreinigungseinheit und das zumindest teilweise geodätisch höher angeordnete Bauteil zur Erzeugung und/oder Speicherung elektrischer Energie wird mechanisch nicht belastet und es verbleibt dort ein Freiraum zur Fahrbahn. Somit wird in einem solchen Fall eine Beschädigung des Bauteils zur Erzeugung und/oder Speicherung elektrischer Energie vermieden. Vorzugsweise ist das Gehäuse des Schalldämpfers bzw. der Abgasreinigungseinheit derart versteift ausgeführt und am Fahrzeug befestigt, dass zumindest das Gewicht des Vorderwagens getragen werden kann.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen veranschaulicht und werden nachfolgend beschrieben. Dabei sind die vorstehend genannten und nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Merkmalskombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
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1a eine grob schematische Ansicht eines Personenkraftwagens mit erfindungswesentlichen Merkmalen,
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1b eine grob schematische Seitenansicht des Personenkraftwagens gemäß 1a und
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1c eine grob schematische Darstellung einer Aggregatetrennwand und eines Unterbodenbleches mit Getriebetunnel für den Personenkraftwagen gemäß 1a und 1b.
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Nachfolgend wird unter Bezug auf die 1a, 1b und 1c die Erfindung näher erläutert, wobei die Darstellungen in den Figuren lediglich als grob schematisch zu verstehen sind um erfindungswesentliche Merkmale zu verdeutlichen. Der in 1a und 1b dargestellte Personenkraftwagen 1 ist als Personenkraftwagen mit verbrennungsmotorischem Frontmotor 3 und Frontantrieb ausgebildet. Eine Fahrzeuglängsrichtung bzw. normale Fahrtrichtung 11 sowie eine Fahrzeugquerrichtung 12 sind durch entsprechende Richtungspfeile gekennzeichnet. Entsprechend der Ausführung ist der Verbrennungsmotor 3 in einem im Vorderwagen 2 angeordneten Motorraum 7 untergebracht. Der Verbrennungsmotor 3 kann als Diesel- oder Ottomotor ausgebildet sein. Ein Einbau kann in Längsrichtung 11 oder Querrichtung 12 vorgesehen sein. Neben dem Verbrennungsmotor 3 kann ein weiterer, elektrischer Motor vorhanden sein, was nicht gesondert dargestellt ist. Ein solcher Elektromotor kann, analog zum Verbrennungsmotor 3, dem Antrieb der Vorderräder beim Fahrbetrieb dienen, oder als Starter-Generator lediglich oder auch zusätzlich zum Anlassen des Verbrennungsmotors 3 dienen. Falls vorhanden, ist ein solcher elektrischer Motor vorzugsweise ebenfalls im Motorraum 7 angeordnet. Der Motorraum 7 ist mit einer in 1c näher dargestellten Aggregatetrennwand 10 vom Fahrgastraum 17 abgetrennt.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass ein Unterbodenteil 8 Verwendung findet, welches als solches in gleicher oder ähnlicher Form auch in einem entsprechenden Fahrzeug mit Frontmotor und Heckantrieb eingesetzt wird oder dafür geeignet ist. Dementsprechend weist das Unterbodenteil 8 eine als Getriebetunnel 9 ausgebildete, etwa halbschalenförmige Ausformung auf. Der Getriebetunnel 9 ist etwa mittig bezüglich der Querrichtung 12 im Unterbodenteil 8 angeordnet und erstreckt sich in Längsrichtung 11. Im genannten Fall eines Fahrzeugs mit Frontmotor und Heckantrieb dient der Getriebetunnel 9 zur Aufnahme einer Gelenk- oder Antriebswelle, sowie gegebenenfalls auch zumindest teilweise eines Getriebegehäuses. Vorliegend bildet das Unterbodenteil 8 einen unteren Abschluss des Fahrgastraums 17 und ist dementsprechend im Bereich zwischen einer Vorderradachse 5 und einer Hinterradachse 6 angeordnet. Frontseitig schließt das Unterbodenteil 8 an die Aggregatetrennwand 10 an.
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Erfindungsgemäß wird der Getriebetunnel 9 zu Aufnahme zumindest eines Bauteils einer Abgasanlage des Verbrennungsmotors 3 genutzt. Dies ist möglich, weil der entsprechende Bauraum für eine bei Heckantrieb erforderliche Gelenkwelle nicht benötigt wird. Insbesondere ist es vorgesehen, einen Schalldämpfer oder eine der katalytisch und/oder filtertechnisch wirksamen Abgasreinigung dienende Abgasreinigungseinheit wenigstens teilweise im Getriebetunnel 9 anzuordnen. Ohne Einschränkung der Allgemeinheit wird nachfolgend davon ausgegangen, dass ein im vorderen Bereich des Getriebetunnels 9 angeordnetes Bauteil der Abgasanlage als Endschalldämpfer 4 ausgebildet ist. Der Übersichtlichkeit halber sind weitere Bauteile der Abgasanlage nicht dargestellt.
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Im vorliegend beispielhaft betrachteten Fall eines im vorderen Bereich des Getriebetunnels 9 angeordneten Endschalldämpfers 4 ist letzterer ebenso wie die anderen Bauteile der Abgasanlage im Motorraum 7 angeordnet. Zur Vermeidung einer Übertragung von Motorschwingungen auf den Endschalldämpfer 4 ist es vorgesehen, diesen schwingungsmäßig vom Verbrennungsmotor 3 zu entkoppeln. Hierfür ist vorgesehen, einen motornahen Teil des Leitungssystems der Abgasanlage fest an den Verbrennungsmotor 3 anzuschließen. Dies kann beispielsweise durch einen am Verbrennungsmotor 3 befestigten Abgaskrümmer erfolgen. Ein motorfernerer Teil des Leitungssystems der Abgasanlage wird karosserieseitig befestigt. Bevorzugt erfolgt dies an einem Teil des Karosserierohbaus, wie beispielsweise an einem Längsträger oder einem Querträger im Motorraum 7. Der motorfeste Teil und der karosseriefesten Teil sind erfindungsgemäß über ein als Schwingungsentkopplungsbauteil ausgeführtes Abgasleitungsteil miteinander verbunden, was im Einzelnen nicht dargestellt ist.
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Eine Abgasausleitung an die Umgebung erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform über ein an den Endschalldämpfer 4 angeschlossenes Abgasleitungsendrohr 13. Das Endrohr 13 kann wie in 1a dargestellt bis an eine seitliche Fahrzeugbegrenzung geführt 14 sein, wo es an die Umgebung ausmündet. Es kann sowohl eine linksseitige als auch zusätzlich eine rechtsseitige Abgasausleitung vorgesehen sein. Bevorzugt ist eine Abgasführung zur Abgasausleitung lediglich an die fahrerseitige seitliche Fahrzeugbegrenzung 14 des Personenkraftwagens 1 vorgesehen. Insbesondere ist die Ausmündung in Bezug auf die Längsrichtung 11 nahe an der Aggregatetrennwand 10 vorgesehen. Besonders bevorzugt erfolgt die Abgasausleitung an die Umgebung in im Bereich zwischen einer hinteren Vorderradbegrenzung und der Aggregatetrennwand 10, beispielsweise in einen hinteren Bereich eines Radkastens des fahrerseitigen Vorderrads.
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In einer weiteren, nicht dargestellten vorteilhaften Ausführungsform ist eine in Querrichtung 12 gesehen etwa mittige Abgasausleitung vorgesehen. Hierfür ist es vorteilhaft, ein vergleichsweise kurzes Endrohrteil vorzusehen, welches die Abgase in Richtung einer Fahrbahn 15 in Fahrtrichtung 11 oder entgegen der Fahrtrichtung 11 ausleitet. Eine weitere Möglichkeit ist es, eine mittige Abgasausleitung direkt am Endschalldämpfer 4 unter Verzicht auf ein Endrohr vorzusehen. Hierfür kann der Endschalldämpfer 4 an seiner Unterseite einen nach unten offenen etwa halbrunden Strömungskanal aufweisen, in den die Abgase aus einer Öffnung des Endschalldämpfers 4 bevorzugt nach hinten geleitet werden.
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Wie bereits erwähnt kann der Personenkraftwagen 1 als Hybridfahrzeug ausgebildet sein. Der in diesem Fall vorgesehene Elektromotor bzw. der Starter-Generator ist vorzugsweise ebenfalls im Motorraum 7 angeordnet. Zur Energieversorgung des Elektromotors bzw. der Starter-Generators ist ein Bauteil 16 zur Erzeugung und/oder Speicherung elektrischer Energie vorgesehen. Dieses Bauteil ist bevorzugt als Batterie oder als Brennstoffzelle ausgebildet. Das Bauteil zur Erzeugung und/oder Speicherung elektrischer Energie ist bevorzugt in Längsrichtung 11 gesehen am hinteren Teil des Fahrgastraums 17 vor der Hinterradachse 6 in vergleichsweise niedriger Lage angeordnet. Eine untere Wand des Bauteils kann dabei einen fahrzeugseitigen Abschluss in Bezug auf die Fahrbahn 15 ausbilden. Insbesondere in diesem Fall ist es vorteilhafterweise vorgesehen, den Endschalldämpfer 4 so auszubilden, dass er als Unterfahrschutz wirkt, sodass beim Überfahren von aus der Fahrbahn 15 herausragenden Hindernissen das Bauteil zur Erzeugung und/oder Speicherung elektrischer Energie vor einer Beschädigung geschützt ist.
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Für eine Ausbildung des Endschalldämpfers 4 als Unterfahrschutz ist es vorgesehen, eine der Fahrbahn 15 zugewandte untere Gehäusewand des Endschalldämpfers 4 mit einem spitzen Winkel α geneigt gegenüber der Waagrechten auszuführen. Der in Fahrtrichtung 11 gesehen hintere Teil des Endschalldämpfers ist somit näher zur Fahrbahn 15 orientiert als der vordere Teil. Dabei ist ferner vorgesehen, dass der tiefste Punkt der unteren Gehäusewand des Endschalldämpfers 4 näher zur Fahrbahn 15 angeordnet ist als der tiefste Punkt der unteren Bauteilwand des Bauteils 16 zur Erzeugung und/oder Speicherung elektrischer Energie. Weiterhin ist es bevorzugt in diesem Fall das Gehäuse Endschalldämpfers 4 mit einer derartigen Festigkeit auszuführen, dass bei einer auf die untere Gehäusewand des Endschalldämpfers 4 einwirkenden, nach oben gerichteten Kraft entsprechender Größe der Personenkraftwagen 1 aus der Vorderradachse 5 wenigstens annähernd vollständig ausfedern kann. Der Endschalldämpfer 4 ist vorzugsweise konstruktiv so ausgeführt, dass er das Gewicht des Vorderwagens 2 tragen kann. Hierfür sind eine entsprechend stabile Befestigung an einem Teil der Rohkarosserie sowie entsprechende Versteifungselemente in bzw. am Gehäuse des Endschalldämpfers 4 vorgesehen.
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Die beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen ermöglichen für den Personenkraftwagen 1 eine äußerst günstige Bauraumausnutzung bei gleichzeitig geringer Bauteilvariation, entsprechende Kostenvorteilen bei der Produktion mit sich bringt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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