DE102011015019B4

DE102011015019B4 - Kraftwagen mit einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe

Info

Publication number: DE102011015019B4
Application number: DE102011015019.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kopp
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2016-03-24
Anticipated expiration: 2031-03-26
Also published as: WO2012130411A1; DE102011015019A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftwagen mit einer Brennkraftmaschine (14) und einem mit dieser gekoppelten Getriebe (10), welches an der Brennkraftmaschine (14) gehalten ist, wobei zwischen der Brennkraftmaschine (14) und dem Getriebe (10) ein thermische Entkopplungselement (24) vorgesehen ist. Das Entkoppelungselement (24) dient als Barriere für den Wärmeübergang von der Brennkraftmaschine (14) auf das Getriebe (10), so dass die Brennkraftmaschine (14) beim Start aus dem kalten Zustand besonders schnell ihre optimale Betriebstemperatur erreicht. Ein solcher Kraftwagen weist daher einen besonders geringen Kraftstoffverbrauch und CO2-Ausstoß auf.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftwagen mit einer Brennkraftmaschine und einem mit dieser gekoppelten Getriebe nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Derartige Kraftwagen sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Das Getriebe ist üblicherweise auf Seite der Getriebeeingangswelle im Bereich der so genannten Getriebeglocke mit einem entsprechenden Flansch am Kurbelgehäuse des Kraftwagens durch Verschraubungen oder dergleichen festgehalten. Durch den großflächigen Kontakt zwischen Kurbelgehäuse und Getriebe erfolgt ein starker konduktiver Wärmeübergang von der Brennkraftmaschine auf das Getriebe, so dass die im Betrieb der Brennkraftmaschine anfallende Wärme auch über das Getriebegehäuse mit abgestrahlt wird. Dies führt dazu, dass beim Kaltstart der Brennkraftmaschine auf Grund der hohen Wärmeabstrahlung die Umgebung sich die Brennkraftmaschine relativ langsam aufheizt. Auch beim Abstellen des Kraftwagens mit warmer Brennkraftmaschine ist die enge thermische Kopplung zum Getriebe bedeutsam, da hierdurch eine besonders schnelle Abkühlung der Brennkraftmaschine erfolgt.
Beim Starten des Kraftwagens ist es jedoch wünschenswert, die Brennkraftmaschine so schnell wie möglich auf eine hohe Betriebstemperatur zu bringen, da bei kalter Brennkraftmaschine der Kraftstoffverbrauch des Kraftwagens und damit dessen CO₂-Ausstoß deutlich höher ist.
Die DE 196 29 346 A1 offenbart einen Hybridantrieb mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine, die in einem mit dem Verbrennungsmotor verbundenen Gehäuse einen Rotor und einen Stator aufweist, wobei der Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine mittels einer Kupplung, vorzugsweise einer Reibungskupplung, verbindbar sind. Dabei ist es vorgesehen, dass das Gehäuse einen Gehäuseteil aufweist, der die Reibungskupplung und die elektrische Maschine trägt, wobei das Gehäuseteil über eine die elektrische Maschine von Wärmeerzeugern, wie dem Verbrennungsmotor und der Reibungskupplung trennende Zwischenwand verfügt, deren Wirkung durch den Einsatz von Isolationen zwischen den jeweiligen Wärmeerzeugern und der elektrischen Maschine unterstützbar ist.
Der AT 007 356 U1 ist ein Anbauaggregat für ein Kraftfahrzeug mit einem Antrieb als bekannt zu entnehmen. Der Antrieb ist mit einem Getriebe verbunden und wird von einer Steuereinheit angesteuert, wobei die Steuereinheit und das Getriebe in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Das Gehäuse besteht aus einem Basisteil und einem Deckelteil, wobei das Basisteil an einer sich bei Betrieb erwärmenden Baueinheit des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs befestigt ist. Dabei ist es vorgesehen, dass das Basisteil aus einem Werkstoff gefertigt ist, der eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die kleiner ist als die Wärmefähigkeit des Werkstoffs, aus dem das Deckelteil besteht. Dabei ist der Werkstoff des Basisteils beispielsweise ein Polymer.
Schließlich offenbart die WO 2008/113687 A1 ein Gussgehäuse für geräuscherzeugende Maschinen, wobei im Gussgehäuse mindestens ein Einlegeteil eingegossen ist, welches als Verstimmanordnung bzw. Dämpfanordnung wirkt, um die Resonanzfrequenz des Gehäuses weg von einem Frequenzbereich innerhalb der Betriebsfrequenzen der Maschine zu führen und/oder eine vibrationsdämpfende Wirkung darzustellen. Dabei kann das Einlegeteil aus einem Metallschaum bestehen und zwischen einer Außen- und einer Innenwand des Gehäuses angeordnet sein.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, einen Kraftwagen nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 bereitzustellen, dessen Brennkraftmaschine möglichst wenig Wärme an die Umgebung abgibt.
Diese Aufgabe wird durch einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
In einem solchen Kraftwagen ist ein thermisches Entkopplungselement zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe vorgesehen. Durch ein derartiges Entkopplungselement wird ein besonders geringer Wärmeübergang von der Brennkraftmaschine zum Getriebe hin sichergestellt. Beim Starten der Brennkraftmaschine aus dem kalten Zustand kann sich daher die Brennkraftmaschine besonders schnell auf ihre Betriebstemperatur aufheizen, so dass ein derartiger Kraftwagen einen besonders geringen Kraftstoffverbrauch und damit auch einen besonders geringeren CO₂-Ausstoß aufweist. Beim Abstellen des Kraftwagens mit warmer Brennkraftmaschine trägt das thermische Entkopplungselement dazu bei, dass sich die Brennkraftmaschine besonders langsam abkühlt. Daher kann die Restwärme der Brennkraftmaschine nach dem Abstellen in einem besonders langen Zeitraum erhalten werden und bei einem darauf folgenden Neustart für eine besonders schnelle Wiederaufheizung der Brennkraftmaschine sorgen. Auch dies trägt zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs und CO₂-Ausstoßes bei.
Erfindungsgemäß ist das thermische Entkopplungselement aus einem Leichtmetallschaum, insbesondere aus einem Aluminiumschaum ausgebildet. Ein derartiges thermisches Entkopplungselement ist besonders leicht und kostengünstig. Die im Leichtmetallschaum eingeschlossenen Hohlräume stellen zudem eine hohe Wärmeisolationsfähigkeit bei gleichzeitig hoher Temperaturbeständigkeit sicher. Ferner ist ein derartiges Entkoppelungselement auch mechanisch besonders gut belastbar.
Vorzugsweise weist das thermische Entkopplungselement zumindest einen Luftspalt auf. Durch einen derartigen Luftspalt wird sichergestellt, dass eine besonders geringe Querschnittsfläche des Entkopplungselementes zum konduktiven Wärmeübergang zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe bereitsteht, so dass ein derart ausgebildetes thermisches Entkopplungselement eine besonders gute wärmeisolierende Wirkung entfalten kann.
Bei einer werteren bevorzugten Ausführungsform ist das thermische Entkopplungselement zwischen einem Ringflansch einer Getriebeglocke des Getriebes und einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine angeordnet. Hierdurch kann eine nahezu vollständige thermische Entkoppelung des Getriebes von der Brennkraftmaschine erreicht werden. Üblicherweise vorhandene Schraubverbindungen zwischen Getriebe und Brennkraftmaschine erstrecken sich hierbei durch das Entkopplungselement hindurch. Gegebenenfalls kann eine besonders gute Wärmedämmung noch eine zusätzliche Isolierung dieser Schraubverbindungen im Bereich des thermischen Entkopplungselements vorgesehen werden.
Im Folgenden wird die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt hierbei eine schematische Darstellung von Brennkraftmaschine und Getriebe eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftwagens.
Das Getriebe 10 eines Kraftwagens ist an einem Kurbelgehäuse 12 einer Brennkraftmaschine 14 des Kraftwagens gehalten. Aus dem Kurbelgehäuse 12 erstreckt sich die Kurbelwelle, die über eine Kupplung mit einer Getriebeeingangswelle des Getriebes 10 verbunden ist. Zur Befestigung des Getriebes 10 dient ein im Bereich der Getriebeglocke 16 angeordneter umlaufender Ringflansch 18. Mittels Schrauben 20 wird das Getriebe 10 an der Wandung 22 des Kurbelgehäuses 12 gehalten.
Durch den großflächigen Kontakt zwischen Kurbelgehäuse 12 und Getriebe 10 findet bei üblichen Kraftwagen ein starker Wärmeübergang von der Brennkraftmaschine 14 auf das Getriebe 10 statt. Über die große Oberfläche des Getriebes 10 wird daher eine große Wärmemenge aus der Brennkraftmaschine abgeleitet und an die Umgebung abgestrahlt. Dies führt zu einer sehr schnellen Abkühlung der Brennkraftmaschine 14 im Stillstand, sowie zu einer langsamen Erwärmung der Brennkraftmaschine 14 beim Start aus dem kalten Zustand.
Beim Betrieb der Brennkraftmaschine 14 unterhalb einer optimalen Betriebstemperatur weist die Brennkraftmaschine 14 einen besonders hohen Kraftstoffverbrauch und damit einen besonders hohen CO₂-Ausstoß auf. Durch den starken Wärmeübergang zwischen Brennkraftmaschine 14 und Getriebe 10 verschlechtern sich daher die Verbrauchs- und Emissionswerte des Kraftwagens.
Um den Wärmeübergang zwischen der Brennkraftmaschine 14 und dem Getriebe 10 zu behindern, ist zwischen dem Ringflansch 18 und der Wandung 22 des Kurbelgehäuses 12 ein thermisches Entkopplungselement 24 vorgesehen. Hierbei kann es sich um eine Scheibe aus einem wärmedämmenden Material, beispielsweise aus einem Aluminiumschaum handeln. Durch das thermische Entkopplungselement 24 wird der direkte konduktive Wärmeübergang vom Kurbelgehäuse 12 auf das Getriebe 10 verglichen zum direkten Kontakt zwischen Kurbelgehäuse 12 und Getriebe 10 deutlich reduziert. Nach Abstellen des Kraftwagens bleibt die Brennkraftmaschine 14 daher länger warm, so dass die Restwärme in einem besonders langen Zeitraum zur schnellen Aufheizung der Brennkraftmaschine 14 bei einem Neustart zur Verfügung steht. Auch bei einem Neustart aus dem vollständig kalten Zustand wird durch das thermische Entkopplungselement 24 der Wärmeverlust aus der Brennkraftmaschine 14 begrenzt, so dass sich diese besonders schnell auf die gewünschte Betriebstemperatur aufheizt.
Insgesamt ergibt sich somit ein Kraftwagen, der einen besonders niedrigen Kraftstoffverbrauch und einen besonders niedrigen CO₂-Ausstoß aufweist.

Claims

Kraftwagen mit einer Brennkraftmaschine (14) und einem mit dieser gekoppelten Getriebe (10), welches an der Brennkraftmaschine (14) gehalten ist, wobei zwischen der Brennkraftmaschine (14) und dem Getriebe (10) ein thermisches Entkopplungselement (24) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das thermische Entkopplungselement (24) aus einem Leichtmetallschaum ausgebildet ist.
Kraftwagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermische Entkopplungselement (24) aus einem einem Aluminiumschaum ausgebildet ist.
Kraftwagen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das thermische Entkopplungselement (24) zumindest einen Luftspalt aufweist.
Kraftwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das thermische Entkopplungselement (24) zwischen einem Ringflansch (18) einer Getriebeglocke (16) des Getriebes (10) und einem Kurbelgehäuse (12) der Brennkraftmaschine (14) angeordnet ist.