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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem aus- und einfahrbaren Ladeluftkühler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Insbesondere bei heckmotorgetriebenen Sportwagen steht die Integration von Ladeluftkühlern im Kraftfahrzeug oftmals im Konflikt zum Bauraum, einer Zu- und Abluftführung, einer Verschlechterung des aerodynamischen Beiwertes (Luftwiderstand und Abtrieb) sowie zum thermischen Wirkungsgrad des Ladeluftkühlers. Eine günstige Lösung, die viele der zuvor genannten Probleme berücksichtigt, stellt ein ausfahrbarer Ladeluftkühler dar, der in ausgefahrenem Zustand optimal vom Fahrtwind angeströmt und dadurch gekühlt werden kann und gleichzeitig als Heckspoiler wirkt. Durch den ausfahrbaren Ladeluftkühler kann insbesondere in einem Volllastbetrieb bei hohen Geschwindigkeiten eine optimale Kühlung der Ladeluft erzielt werden.
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Nachteilig bei einem derartigen ausfahrbaren Ladeluftkühler ist jedoch die vergleichsweise konstruktiv aufwändige, teure und zugleich schwere Verstellmechanik, die zur Verstellung des Ladeluftkühlers von seiner eingefahrenen Ruhestellung in seine ausgefahrene Betriebsstellung erforderlich ist. Weiter problematisch ist auch die Anbindung des Ladeluftkühlers an die Prozess- oder Ladeluft, welches üblicherweise über entsprechende Schläuche bzw. Druckrohre erfolgt.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für ein Kraftfahrzeug der gattungsgemäßen Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine konstruktiv einfache und gewichtsoptimierte Verstellmöglichkeit zum Verstellen eines aus-/einfahrbaren Ladeluftkühlers auszeichnet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Verstellbewegung eines aus-/einfahrbaren Ladeluftkühlers an einem Kraftfahrzeug nicht mehr mittels einer aufwändigen und separaten Verstellmechanik, insbesondere beispielsweise einer elektrischen Stelleinrichtung, zu bewirken, sondern mittels des Ladeluftdrucks des Ladeluftkühlers. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist somit einen aus-/einfahrbaren Ladeluftkühler auf, der von einer eingefahrenen Ruhestellung in einem Fahrzeugaufbau in eine aus diesem Fahrzeugaufbau ausgefahrene Betriebsstellung verstellbar ist und umgekehrt, wobei die Verstellung des Ladeluftkühlers zumindest zwischen seiner Ruhestellung und seiner Betriebsstellung mittels des Ladeluftdrucks erfolgt. Durch die Nutzung des Ladeluftdrucks, das heißt des Drucks der Prozessluft, kann auf die bisher erforderliche Stelleinrichtung zum Verstellen des Ladeluftkühlers verzichtet werden, wodurch deren gesamtes Gewicht und zusätzlich auch die Kosten für eine derartige Stelleinrichtung eingespart werden können.
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Zweckmäßig wird der Ladeluftkühler über zwei telekopierbare Rohre mit Ladeluft ver-/entsorgt, wobei zumindest eines dieser teleskopierbaren Rohre als Kolben-Zylinderaggregat ausgebildet ist und mittels Ladeluft ausgefahren werden kann. Die Anbindung des Ladeluftkühlers an die Prozessluft erfolgt somit beispielsweise über zwei jeweils ineinander geschobene Rohre, das heißt teleskopierbare Rohre, die längs der Ausfahrrichtung des Ladeluftkühlers angeordnet sind, idealerweise rechts und links parallel zum Ladeluftkühler. Dabei ist jeweils ein Rohr fahrzeugfest, wogegen das andere Rohr fest mit dem Ladeluftkühler verbunden ist. Wird der Ladeluftkühler ausgefahren, schieben sich die Druckrohrpaare teleskopartig auseinander, ohne dass hierbei – wie bisher erforderlich – ein Druckschlauch verformt werden müsste. Die teleskopierbaren Rohre sind in diesem Fall in der Art eines Kolben-Zylinderaggregates ausgebildet, wobei der Kolben ein inneres Rohr und der Zylinder ein äußeres Rohr darstellt. Das innere Rohr ist dabei vorzugsweise mit dem Ladeluftkühler fest verbunden, wogegen das äußere Rohr fahrzeugfest angebunden ist. Wird der Ladeluftdruck erhöht, so übt dieser einen Druck auf den Kolben, das heißt das innere Rohr aus, wodurch dieses teleskopartig ausgefahren wird. Durch die Anbindung des Innenrohrs an den Ladeluftkühler, wird dieser beim Ausfahren des inneren Rohres aus dem äußeren Rohr mit nach außen verstellt. Eine Verstellung des Ladeluftkühlers kann dabei je nach Ausführung der teleskopierbaren Rohre bei geringem oder aber auch bei höherem Ladeluftdruck erfolgen.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist zumindest ein Federelement vorgesehen, das den Ladeluftkühler in seine Ruhestellung vorspannt und eine Einfahrbewegung unterstützt. Zum Zurückverfahren des Ladeluftkühlers von seiner Betriebsstellung in seine Ruhestellung wird somit die Federkraft des zumindest einen Federelementes genutzt, wodurch bei einem Absinken des Ladeluftdrucks im Kolbenzylinderaggregat unter einen gewissen Wert ein automatisches Zurückverstellen des Ladeluftkühlers in seine Ruhestellung erfolgt.
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Zweckmäßig ist am Ladeluftkühler ein Spoilerelement angeordnet. Die Anordnung eines derartigen Spoilerelementes am Ladeluftkühler erzeugt somit einen die Fahrstabilität erhöhenden Abtrieb beim ausgefahrenen Ladeluftkühler, so dass bei schneller Fahrt des Kraftfahrzeugs nicht nur Fahrtwind durch den Ladeluftkühler strömen und dadurch die Ladeluft optimal gekühlt werden kann, sondern über das erfindungsgemäß angeordnete Spoilerelement zudem die aerodymischen Eigenschaften und damit die Bodenhaftung und der Luftwiderstand des Kraftfahrzeugs verbessert werden kann. Selbstverständlich ist dabei denkbar, dass das Spoilerelement fest am Ladeluftkühler angeordnet oder alternativ zusätzlich individuell, beispielsweise in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges, verstellbar ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung erstreckt sich der Ladeluftkühler nahezu über die gesamte Breite des Kraftfahrzeuges und ist in seiner Betriebsstellung horizontal mit Kühlluft durchströmbar. Durch die vergleichsweise breite Gestaltung des Ladeluftkühlers genügt bereits eine geringe Ausfahrhöhe desselben, um eine erhöhte Kühlung während des Fahrens zu erzielen.
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Durch die geringe Ausfahrhöhe verbessert sich zudem die Aerodynamik des Kraftfahrzeuges, da der Luftwiderstand im Vergleich zu einer größeren Ausfahrhöhe reduziert werden kann.
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Zweckmäßig sind/ist zumindest eine Bremseinrichtung und/oder zumindest eine Halteeinrichtung vorgesehen, die eine Verstellbewegung des Ladeluftkühlers bremst und/oder diesen in seiner Betriebsstellung fixiert. Die Bremseinrichtung kann beispielsweise als Bremsband um ein inneres Rohr des teleskopierbaren Rohres ausgebildet sein, wobei das Bremsband am äußeren Rohr befestigt ist. Die Betätigung des Bremsbandes kann beispielsweise pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch erfolgen, wobei idealerweise an jedem teleskopierbaren Rohr des Ladeluftkühlers eine Bremse mit unabhängiger Betätigung angeordnet ist. Zusätzlich kann eine Sensoreinrichtung vorgesehen sein, mittels der die Aus-/Einfahrbewegung des Ladeluftkühlers überwacht werden kann. Mit der Sensierung beispielsweise der Ladeluftkühlerposition kann somit das Ausfahren über die Bremseinrichtung geregelt insbesondere ein eventuell schiefes Ausfahren verhindert werden, indem die Ausfahrbewegung beispielsweise einseitig gebremst wird. Über die Halteeinrichtung, die beispielsweise als Rasteinrichtung ausgebildet sein kann, kann der Ladeluftkühler in seiner Betriebsstellung sicher und zuverlässig fixiert werden. Die Bremseinrichtung ermöglicht dadurch die Betriebsstrategie des Ein- und Ausfahrens weitgehendst vom Druck der Prozessluft unabhängig zu gestalten, z.B. Ausfahren oder Einfahren verzögern, bis eine definierte Geschwindigkeitsschwelle über- oder unterschritten ist.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch
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1 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges mit eingefahrenem und ausgefahrenem Ladeluftkühler,
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2 eine Anbindung des erfindungsgemäßen Ladeluftkühlers an das Kraftfahrzeug über ein teleskopierbares Rohr,
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3 eine Abdichtung zwischen dem äußeren und dem inneren Rohr des teleskopierbaren Rohres,
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4 eine Brems- bzw. Halteeinrichtung zum Bremsen der Ein-/Ausfahrbewegung des Ladeluftkühlers oder zum Fixieren dessen Ausfahrposition.
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5 ein Federelement zum Unterstützen der Einfahrbewegung des Ladeluftkühlers.
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Entsprechend der 1, weist ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 1 einen aus-/einfahrbaren Ladeluftkühler 2 auf, der von einer eingefahrenen Ruhestellung in einem Fahrzeugaufbau 3 (vergleiche linke Darstellung in der 1) in eine aus dem Fahrzeugaufbau 3 ausgefahrene Betriebsstellung (vergleiche rechte Darstellung der 1) verstellbar ist, und umgekehrt. Der Ladeluftkühler 2 ist dabei vorzugsweise in einem Heckbereich des Kraftfahrzeuges 1 angeordnet und wird üblicherweise dann in seine Betriebsstellung verstellt, sofern eine zusätzliche Kühlung der Prozess- bzw. Ladeluft, beispielsweise bei höherer geforderter Leistung des Verbrennungsmotors, erforderlich ist. Wie in der linken Darstellung gemäß der 1 erkennbar ist, ist der Ladeluftkühler 2 in seiner eingefahrenen Ruhestellung verdeckt im Fahrzeugaufbau 3. In seiner ausgefahrenen Betriebsstellung steht der Ladeluftkühler 2 über die Außenkontur des Fahrzeugaufbaus 3 über und kann vorzugsweise horizontal vom Fahrtwind durchströmt werden. Vorzugsweise horizontal bedeutet in diesem Fall selbstverständlich auch leicht schräg nach unten. Um die Ausfahrhöhe des Ladeluftkühlers 2 begrenzen zu können, ist dieser derart ausgestaltet, dass er sich vorzugsweise über die gesamte Breite des Kraftfahrzeuges 1 erstreckt, wodurch im Vergleich zu einem schmäleren Ladeluftkühler 2 eine geringere Ausfahrhöhe für die gleiche Kühlleistung erzielt werden kann.
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Erfindungsgemäß erfolgt nun eine Verstellung des Ladeluftkühlers 2 zumindest zwischen seiner Ruhestellung und seiner Betriebsstellung, das heißt also in einer Ausfahrbewegung, mittels des Ladeluftdrucks im Ladeluftkühler 2. Durch die erfindungsgemäße Ausführungsform kann somit auf eine bisher zur Verstellung erforderliche Stelleinrichtung gänzlich verzichtet werden, wodurch sich nicht nur Vorteile hinsichtlich des Bauraumes und des Gewichts, sondern zusätzlich auch Kostenvorteile erzielen lassen.
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Der Ladeluftkühler 2 wird üblicherweise über zwei teleskopierbare Rohre 4 (vergleiche 2) mit Ladeluft ver-/entsorgt. Das teleskopierbare Rohr 4 weist dabei üblicherweise ein inneres Rohr 5 sowie ein äußeres Rohr 6 auf, die teleskopierbar ineinander geschoben sind und in der Art eines Kolben-Zylinderaggregates zusammenwirken. Wird somit der Druck der Prozessluft, das heißt der Ladeluftdruck, im teleskopierbaren Rohr 4 erhöht, so wird das innere Rohr 5 in der Art eines Kolbens aus dem äußeren Rohr 6 herausgedrückt und damit der Ladeluftkühler 2 in seine ausgefahrene Betriebsstellung verstellt. Das innere Rohr 5 ist dabei fest mit dem Ladeluftkühler 2 verbunden, wogegen das äußere Rohr 6 fest mit dem Fahrzeugaufbau 3 des Kraftfahrzeuges 1 verbunden ist. Um ein Entweichen des Ladeluftdrucks aus dem teleskopierbaren Rohr 4 zu vermeiden, ist zumindest ein Dichtring 7 vorgesehen (vergleiche 3), der vorzugsweise in einer entsprechenden Nut 8 im äußeren Rohr 6 gehalten ist. Selbstverständlich können dabei wie in der 3 gezeigt ist, auch zwei Dichtringe 7 vorgesehen werden.
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Ebenfalls vorgesehen sein kann eine elastische Stulpe 9 (vergleiche 2), mit welcher das teleskopierbare Rohr 4, insbesondere das aus- und einfahrbare innere Rohr 5, in ausgefahrenem Zustand geschützt werden kann.
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Wie bereits erwähnt, erfolgt zumindest die Ausfahrbewegung des erfindungsgemäßen Ladeluftkühlers 2 mittels des Ladeluftdrucks, wogegen eine Einfahrbewegung beispielsweise mittels eines Federelementes 10 bewirkt werden kann, wie dies gemäß der 5 dargestellt ist. Das Federelement 10 spannt somit den Ladeluftkühler 2 in seine Ruhestellung vor und unterstützt dessen Einfahrbewegung in den Fahrzeugaufbau 3. Zum Ausfahren des Ladeluftkühlers 2 muss somit der Ladeluftdruck im teleskopierbaren Rohr 4 so groß sein, dass die von dem Federelement 10 entgegengesetzt gerichtete Federkraft überwunden wird. Eine Anbindung des zumindest einen Federelementes 10 kann dabei in direkter Weise an den Ladeluftkühler 2 erfolgen, oder aber über ein entsprechende Seilzugmechanik 11, wie diese gemäß der 5 dargestellt ist, um insbesondere eine gleichmäßige Einzugsbewegung zu gewährleisten. Die Seilzugmechanik 11 steht dabei stellvertretend für eine Art Übersetzung, wie beispielsweise als Flaschenzug oder als Hebel realisiert werden kann.
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Ebenfalls vorgesehen sein kann eine Bremseinrichtung 12 (vergleiche 4), mittels welcher die Ein- und Ausfahrbewegung des Ladeluftkühlers 2 gebremst werden kann. Auch vorgesehen sein kann eine Halteeinrichtung 14 (vergleiche 4), mittels welcher der Ladeluftkühler in der gewünschten ausgefahrenen Position, beispielsweise in seiner Betriebsstellung, fixiert werden kann. Die Bremseinrichtung 12 kann dabei beispielsweise als Bremsband um den Durchmesser des inneren Rohres 5, befestigt am äußeren Rohr 6 oder aber an einer Linearführung des Ladeluftkühlers 2 ausgebildet sein, wobei eine Betätigung der Bremseinrichtung 12 bzw. der Halteeinrichtung 13 pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch erfolgen kann. Mittels der Bremseinrichtung 12 bzw. der Halteeinrichtung 13 können auch unterschiedlichste Ausfahrpositionen ohne entsprechenden Ladedruck gehalten werden, so dass die fixierte Ausfahrstellung unabhängig vom momentanen Ladeluftdruck ist.
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Vorzugsweise wird an jedem teleskopierbaren Rohr 4 eine Bremseinrichtung 12 bzw. eine Halteeinrichtung 13 mit unabhängiger Betätigung eingesetzt. Mittels einer zusätzlichen Sensoreinrichtung 14 kann die Aus- und Einfahrbewegung sowie die jeweils momentane Position des Ladeluftkühlers 2 erfasst und insbesondere die Ausfahrbewegung über die Bremseinrichtung 12 geregelt werden, wodurch ein eventuelles schiefes Ausfahren und insbesondere auch ein Verkanten des Ladeluftkühlers 2 verhindert werden kann, indem beispielsweise die Ausfahrbewegung einseitig gebremst wird. Dabei ist selbstverständlich auch eine Variante mit nur einer Bremseinrichtung 12 bzw. mit nur einer Halteeinrichtung 13 an der jeweiligen Endposition bei guter Längsführung ebenfalls möglich. Durch Lösen der Halteeinrichtung 13 bzw. der Bremseinrichtung 12 kann das Einfahren des Ladeluftkühlers 2 eingeleitet werden und insbesondere kann durch die Bremseinrichtung 12 sowohl die Einfahrgeschwindigkeit als auch die Ausfahrgeschwindigkeit gedrosselt werden.
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Betrachtet man abschließend nochmals die 1, so kann man erkennen, dass am Ladeluftkühler 2 ein Spoilerelement 15 angeordnet ist, welches insbesondere bei ausgefahrenem Ladeluftkühler 2 den Abtrieb des Kraftfahrzeuges 1 verstärkt und damit dessen Fahrstabilität erhöht. Das Spoilerelement 15 kann dabei fest am Ladeluftkühler 2 angeordnet oder zusätzlich unabhängig von diesem verstellbar ausgebildet sein.
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Mit dem erfindungsgemäßen ausfahrbaren Ladeluftkühler 2 ist es möglich, die Ladeluft besonders bedarfsgerecht zu kühlen und zur Verstellbewegung des Ladeluftkühlers 2 ausschließlich den Ladedruck bzw. die Federkraft eines dem Ladedruck entgegenwirkenden Federelementes 10 zu nutzen. Auf eine bauraumintensive und konstruktiv aufwändige und damit auch teure Stelleinrichtung kann somit verzichtet werden.
