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Fahrzeug mit einer im Vorderwagen angeordneten Klimatisierungsvorrichtung
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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs.
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Fahrzeuge mit einer im Vorderwagen angeordneten Klimatisierungsvorrichtung für einen Fahrgastraum sind bekannt. Aus der
EP 0 768 198 B1 ist ein Fahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf bekannt, der unmittelbar in den Fahrgastraum geführt ist, in welchem der Verdampfer angeordnet ist. Aus der unveröffentlichten
DE 10 2009 060 902 der Anmelderin ist ein Fahrzeug mit einem Innenraum, einer Motorhaube und einem Klimasteuergerät bekannt, bei dem angesaugte Luft mittels eines Fahrzeuggebläses über einen Heizungswärmetauscher und einen Warmluftausströmer in den Innenraum des Fahrzeugs geblasen wird. Das Gebläse befindet sich hierbei im Fahrgastraum. Aus der
DE 197 21 111 A1 ist ferner ein Fahrzeug mit einer innerhalb eines im Vorderwagen des Fahrzeugs angeordneten, teilweise im Motorraum untergebrachten Klimaanlage bekannt. Hierbei sind ein Kompressor, um ein Kühlmittel zu komprimieren, ein Kondensator zum Kondensieren des Kühlmittels, das mittels des Kompressors komprimiert worden ist, ein Druckreduziermittel zum Reduzieren des Drucks des kondensierten Kühlmittels und ein Verdampfer zum Verdampfen des Kühlmittels mit einem verringerten Druck im Motorraum angeordnet. Der Verdampfer ist in einem Klimaanlagengehäuse, das ein Luftkanal zum Zuführen von Luft in den Fahrgastraum bildet, außerhalb des Fahrgastraums angeordnet. Ein Gebläse zum Einblasen von Luft in das Klimaanlagengehäuse ist stromauf des Verdampfers im Klimaanlagengehäuse angeordnet. Auch aus der
US 3,153,441 ist ein Fahrzeug mit einer Heizung und Klimaanlageneinheit bekannt, bei dem mittels eines im Motorraum angeordneten Gebläses ein Luftmassenstrom in den Fahrgastraum gefördert werden kann.
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Im Zuge der Entwicklung von Zero-Emission-Konzepten, insbesondere solchen, die für weite Kreise bezahlbar und kompromisslos alltagstauglich sind, also vorzugsweise so genannte ultrakompakte Elektrofahrzeuge, sind elektrische Antriebseinheiten mit niedrigem Gewicht und reduziertem Bauraumbedarf von der Anmelderin entwickelt worden. Als Beispiel sei hier der so genannte Integralantrieb genannt. Da derartige Antriebe einen hohen Akustikkomfort aufweisen, ergeben sich auch neue Anforderungen an die akustischen Parameter der Klimatisierung, da der Betrieb der Antriebseinheit für eine Person im Fahrgastraum praktisch kaum wahrnehmbar ist und damit akustische Emissionen erzeugende Komponenten der Klimatisierung, wie beispielsweise ein Gebläse prominente Aufmerksamkeit finden. Damit sind die üblicherweise im Fahrgastraum in Klimagerät angeordneten Gebläse potenziell geeignet, den Akustikkomfort zu reduzieren. Andererseits erlaubt die Reduzierung des Bauraumbedarfs für die Antriebseinheit die Unterbringung von Komponenten, die bisher im Fahrgastraum angeordnet waren, außerhalb des Fahrgastraums und damit sogar in einem ultrakompakten Fahrzeug die Schaffung überraschend großzügiger Platzverhältnisse, wobei allerdings die akustische Kopplung zwischen Motorraum und Fahrgastraum den Akustikkomfort beeinträchtigen kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Fahrzeugs mit einem in Hinblick auf den Akustikkomfort der Klimatisierung optimierten Package eines einem Zuluftkanal nachgeschalteten Gebläses sowie eines dem Gebläse nachgeschalteten Verdampfers eines Kühlkreislaufs.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeug mit einem im Vorderwagen angeordneten und vom Fahrgastraum mittels einer Spritzwand getrennten Motorraum, in dem ein Antriebsmodul und eine Klimatisierungsvorrichtung angeordnet sind, wobei die Klimatisierungsvorrichtung ein Klimamodul, welches ein einem Zuluftkanal nachgeschaltetes Gebläse sowie eine dem Gebläse nachgeschaltete thermische Klimakomponente aufweist, und eine im Fahrgastraum angeordneten Luftverteileinrichtung, welche mittels eines durch die Spritzwand durchführenden Luftpfades mit dem Klimamodul verbundenen ist, umfasst, zeichnet sich dadurch aus, dass das Klimamodul ein vorzugsweise unteres Befestigungselement aufweist und im Bereich dieses Befestigungselements an einem vorzugsweise oberen Befestigungselement des Antriebsmoduls mittels Körperschall dämpfenden Befestigungsmitteln befestigt ist.
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Unter Antriebsmodul werden insbesondere hier ein Elektromotor und/oder einem Elektromotor zu geordnete Leistungskomponenten wie Getriebe oder Energiekomponenten, insbesondere eine Batterie verstanden. Als thermische Klimakomponente wird insbesondere eine die Temperatur und/oder Luftfeuchte eines die thermische Klimakomponente beaufschlagenden Luftmassenstrom verändernde Einrichtung, beispielsweise ein Verdampfer, eine Heizeinrichtung oder dgl. verstanden. Die Luftverteileinrichtung weist, wie an sich bekannt, verschiedene Luftkanäle zur Versorgung des Fahrzeugsraums mit konditionierter Luft auf. Konditionierte Luft ist temperierte und/oder auf eine vorgegebene Feuchtigkeit hin überwachte Luft.
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Ferner weist das Klimamodul ein innenraumseitiges Anschlusselement auf, an welchem eine Eingangsöffnung des Luftpfades angeordnet ist, wobei der Luftpfad in einem Bereich zwischen der Eingangsöffnung und einer mit der Luftverteileinrichtung verbundenen Ausgangsöffnung geradlinig ausgebildet ist.
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Klimamodul und Antriebsmodul können, da diese miteinander verbunden sind, gemeinsam montiert werden und damit den Herstellungs- und/oder Reparaturaufwand vermindern. Vorzugsweise ist das Gebläse als Teil des Klimamoduls mit der relativ großen Masse des Antriebsmoduls gekoppelt, wodurch betriebsbedingte Schwingungen des Gebläses vermindert werden. Die Körperschall dämpfende Befestigung des Klimamoduls am Antriebsmodul reduziert weiter die Übertragung von akustischer Energie vom Antriebsmodul auf das Klimamodul. Die geradlinige Ausbildung des Luftpfades in einem Bereich zwischen der Eingangsöffnung und einer mit der Luftverteileinrichtung verbundenen Ausgangsöffnung vermeidet die Entstehung von Luftströmungsgeräuschen auf Grund von Richtungsänderungen im Luftpfad. Vorzugsweise sind zumindest 60%, besonders bevorzugt 80% der Länge des Luftpfades zwischen Eingangsöffnung und Ausgangsöffnung geradlinig ausgebildet. Das Fahrzeug ist vorzugsweise ein Personenkraftwagen, beispielsweise aber nicht ausschließlich ein ultrakompaktes Elektroauto.
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Vorzugsweise sind das Klimamodul oder zumindest eine der Komponenten schalldämpfend gekapselt.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das thermische Element als Verdampfer eines Kühlkreislaufs ausgebildet mit dem das Antriebsmodul kühlbar ist.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Klimamodul eine, vorzugsweise dem Gebläse nachgeschaltete und einem Verdampfer vorgeschaltete elektrische Zusatzheizeinrichtung aufweist, womit bei relativ niedrigen Außentemperaturen beim Kaltstart eine sichere Funktion von Defrosteinrichtungen des Fahrzeugs gewährleistet werden kann. Die Zusatzheizeinrichtung kann als PTC-Element (Positive Temperature Coefficient, Kaltleiter) ausgebildet sein. Derartige Elemente bestehen aus einem oder mehreren temperaturabhängigen, elektrisch angesteuerten Widerständen. Ohne Verzögerung kann dabei Energie aus dem elektrischen Bordnetz entnommen und direkt als Wärme, über den Gebläseluftstrom an den Fahrgastraum oder die Umgebung, abgegeben werden. Insbesondere kann die Zusatzheizeinrichtung auch zur Pufferung überschüssig anfallender elektrischer Energie verwandt werden, die bei voll geladener Batterie durch Rekuperation (Bremsenergierückgewinnung) bzw. im Schiebebetrieb entsteht. Diese in Wärme umgewandelte elektrische Energie kann dann entweder in den Innenraum oder in die Umgebung abgeleitet werden.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Klimamodul eine, vorzugsweise dem Verdampfer nachgeschaltete und der Eingangsöffnung des Luftpfades vorgeschaltete Wasser-Wärmetauscherheizeinrichtung aufweist, die in einem dem Antriebsmodul zugeordneten Kühlkreislauf angeordnet ist. Die Wasser-Wärmetauscherheizeinrichtung kann auch in an sich bekannter Weise als Wärmpumpe eingesetzt sein.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Luftpfad eine Entkopplungseinrichtung aufweist, mittels der das Klimamodul und die Luftverteileinrichtung akustisch voneinander entkoppelbar sind, womit der Akustikkomfort im Fahrgastraum hinsichtlich von Störgeräuschen des Klimamoduls erhöht wird. Ferner kann eine Ausgleichsvorrichtung im Luftpfad vorgesehen sein, um Abstandsänderung zwischen Klimamodul und der Luftverteileinrichtung auszugleichen. Die erwähnten beiden Vorrichtungen können auch kombiniert sein; beispielsweise als Balgenvorrichtung mit einem flexiblen Balgen.
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Ferner kann der Luftpfad eine Luftklappe aufweisen, mit der die Luftzufuhr zur Luftverteileinrichtung variiert oder auch unterbrochen und damit auf einfache Weise die Zufuhr von Luft zum Fahrgastraum eingestellt werden kann.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zuluftkanal zumindest eine in einem vorderen Bereich einer Fronthaube angeordnete Luftzufuhröffnung aufweist, womit eine staubfreie Ansaugung von Luft im Bereich der Fronthaube ermöglicht wird.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zuluftkanal zumindest eine in einem zwischen Frontscheibe und Fronthaube untergebrachten Wasserkasten angeordnete Luftzufuhröffnung aufweist.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Luftverteileinrichtung zumindest eine im Fahrgastraum angeordnete Ausstromeinrichtung mit einem elektrischen Ausström-Zusatzheizer aufweist, womit eine individuelle Temperierung in verschiedenen Zonen des Fahrgastraums möglich ist.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zuluftkanal eine Ausgleichvorrichtung aufweist, mittels der eine Abstandsänderung zwischen Luftzufuhröffnung und Position des Klimamoduls ausgleichbar ist, womit eine mechanische und/oder akustische Entkopplung zwischen dem im Bereich der Luftzufuhröffnung an der Karosserie befestigten Zuluftkanal und dem Klimamodul erreicht wird.
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Es versteht sich, dass das Fahrzeug als Elektrofahrzeug oder als Hybridfahrzeug mit einem Elektromotor und einem Verbrennungsmotor ausgebildet sein kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, ggf. auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Erfindungen sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen
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1 eine Teildarstellung eines Vorderwagens eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs in einer Schnittdarstellung
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2 eine weitere Teildarstellung eines Vorderwagens eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs in einer Schnittdarstellung.
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1 zeigt ein mit 1 bezeichnetes Fahrzeug mit einem Vorderwagen 5 und einem im Vorderwagen angeordneten Motorraum 5a sowie mit einem Fahrgastraum 15, der vom Motorraum 5a durch eine Spritzwand 17 getrennt ist. In dem Motorraum 5a ist ein Antriebsmodul 10 angeordnet, bei dem es sich beispielsweise um einen Elektromotor und/oder diesem zugeordnete Leistungskomponenten wie Getriebe oder Energiekomponenten handeln kann. Das Antriebsmodul kann ferner auch als vibrationsarm laufender Verbrennungsmotor, beispielsweise als Wankelmotor ausgebildet sein. Es versteht sich, dass im Motorraum 5a auch weitere Antriebskomponenten, wie beispielsweise bei einem Hybridfahrzeug, angeordnet sein können. Ferner ist im Vorderwagen 5, insbesondere im Motorraum 5a, eine Klimatisierungsvorrichtung angeordnet, wobei die Klimatisierungsvorrichtung ein Klimamodul 20 umfasst. Das Klimamodul 20 weist ein Gebläse 30 sowie eine thermische Klimakomponente 35 auf. Das Gebläse 30 ist einem Zuluftkanal 25 luftströmungsmäßig nachgeschaltet. Die thermische Klimakomponente 35, auf die im Folgenden noch genauer eingegangen wird, ist in einem Gehäuse untergebracht oder weist ein Gehäuse auf und ist luftströmungsmäßig dem Gebläse 30 nachgeschaltet. Das Klimamodul 20 ist über dem Antriebsmodul 10 angeordnet und weist ein unteres Befestigungselement 11a auf. Im Bereich dieses Befestigungselements 11a ist das Klimamodul an einem oberen Befestigungselement 11b des Antriebsmoduls 20 mittels Körperschall dämpfenden Befestigungsmitteln, beispielsweise elastischen Kunststoffelementen befestigt. Zumindest eines der Befestigungselemente 11a, 11b kann als Wandung eines Gehäuses in dem beispielsweise das Gebläse 30, eine thermische Klimakomponente 35 oder das Antriebsmodul 10 oder jeweils Teile davon untergebracht sind, ausgebildet sein. Ferner weist das Klimamodul 20 ein innenraumseitiges Anschlusselement auf, an welchem eine der thermischen Klimakomponente 35 nachgeschaltete Eingangsöffnung 41 des Luftpfades 40 angeordnet ist.
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Im Fahrgastraum 15 ist eine Luftverteileinrichtung 45 angeordnet, die mittels eines durch die Spritzwand 17 durchführenden Luftpfads 40 mit dem Klimamodul 20 luftströmungsmäßig verbunden ist. Der Luftpfad 40 ist zumindest bereichsweise geradlinig ausgebildet, womit Luftführungsgeräusche vermindert werden.
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Bei Betrieb des Klimamoduls 20 kann über eine Luftzufuhröffnung 27 des Zuluftkanals 25 ein in der 1 als Pfeil symbolisierter Luftmassenstrom 26 angesaugt werden, der durch den Zuluftkanal 25 in einen Eingang des Gebläses 30 gelangt und über einen Ausgang des Gebläses 30 und beispielsweise einen Eingang des Gehäuses der thermischen Klimakomponente 35 die thermische Klimakomponente 35 beaufschlagt um über eine Eingangsöffnung 41 des Luftpfades 40 in den Luftpfad 40 und darauf folgend eine Ausgangsöffnung 42 des Luftpfades 40 in die Luftverteileinrichtung 45 zu gelangen.
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Die Luftverteileinrichtung 45 weist Ausströmer 46 auf, die mit optionalen elektrischen Zusatzheizern 48 versehen sind, über die eine Luftströmung 47 bedarfsweise erwärmt werden kann.
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Die thermische Klimakomponente 35 kann beispielsweise ein Verdampfer eines nicht mehr dargestellten Kühlkreislaufs sein, mit dem beispielsweise das Antriebsmodul 10 gekühlt werden kann. Es versteht sich, dass sich einem Verdampfer zugeordnete weitere Komponenten des Kühlmittelkreislaufs, wie beispielsweise ein Kompressor oder ein Kondensator, die in der 1 nicht dargestellt sind, ebenfalls vorzugsweise im Vorderwagen 5 des Fahrzeugs 1 befinden.
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In 2 ist eine der 1 analoge Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1 wiedergegeben. Zur Veranschaulichung sind in 2 als weitere thermische Klimakomponenten ein elektrischer Zusatzheizer 37 sowie ein Wasser-Wärmetauscher 36 eines Heizungskreislaufs dargestellt, die vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind.
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Der Luftpfad 40 weist eine in der 1 und 2 nicht dargestellte Entkopplungseinrichtung auf, um das Klimamodul 20 und die Luftverteileinrichtung 45 bzw. den Fahrgastraum 15 akustisch voneinander zu entkoppeln. Der Luftpfad 40 kann ferner eine Ausgleichsvorrichtung zur Kompensation von Abstandsänderungen zwischen Klimamodul 20 und Luftverteileinrichtung 45 bzw. dem Fahrgastraum 15 aufweisen. Ferner kann der Luftpfad 40 eine Luftklappe aufweisen, um die Zufuhr von Luft vom Fahrgastraum 15 einzustellen.
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Der Zuluftkanal 25 kann auch alternativ zur Darstellung der 1 und 2 eine in einem Wasserkasten zwischen Frontscheibe und Fronthaube untergebrachte Luftzufuhröffnung aufweisen. Ferner kann der Zuluftkanal 25 eine Ausgleichsvorrichtung aufweisen, mittels der Abstandsänderungen zwischen Luftzufuhröffnung 27 und Position des Klimamoduls 20 ausgleichbar sind.
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Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug sind die aufgrund der spezifischen, akustischen und Vibrations-Eigenschaften moderner Antriebskonzepte gegebenen Möglichkeiten der Steigerung des Akustikkomforts mit den verbesserten Package-Möglichkeiten aufgrund der größeren Kompaktheit der Antriebsmodule vorteilhaft kombiniert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 5
- Vorderwagen
- 5a
- Motorraum
- 10
- Antriebsmodul
- 11a
- unteres Befestigungselement
- 11b
- oberes Befestigungselement
- 15
- Fahrgastraum
- 17
- Spritzwand
- 20
- Klimamodul
- 25
- Zuluftkanal
- 26
- Luftmassenstrom
- 27
- Luftzüfuhröffnung
- 30
- Gebläse
- 35
- thermische Klimakomponente
- 36
- Wasser-Wärmetauscher
- 37
- Zusatzheizer
- 40
- Luftpfad
- 41
- Eingangsöffnung
- 42
- Ausgangsöffnung
- 45
- Luftverteileinrichtung
- 46
- Ausströmen
- 47
- Luftströmung
- 48
- Zusatzheizer
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0768198 B1 [0002]
- DE 102009060902 [0002]
- DE 19721111 A1 [0002]
- US 3153441 [0002]
