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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmeschutzvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Wärmeschutzschild, um eine Wärmeübertragung zwischen Komponenten des Kraftfahrzeugs zu reduzieren, wobei das Wärmeschutzschild aus Kohlefaserverbundwerkstoff gebildet ist.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine zur Bereitstellung von Antriebsleistung und mit einer Abgasanlage zum Abführen von Abgasen der Verbrennungskraftmaschine.
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Auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugantriebstechnik ist es allgemein bekannt, Verbrennungskraftmaschinen und zugeordnete heiße Bauteile, wie z.B. Abgasanlagen mit Hitzeschutzschilden von übrigen Bauteilen und Bereichen des Kraftfahrzeugs abzuschirmen, um eine Beschädigung von Bauteilen durch die Abwärme der Verbrennungskraftmaschine zu vermeiden. Derartige Hitzeschutzschilde für Kraftfahrzeuge sind beispielsweise aus der
US 2005/0250406 A1 bekannt und können aus Faserverbundmaterialien gebildet sein.
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Bei der stetig wachsenden Integrationsdichte von Komponenten und Bauteilen in modernen Kraftfahrzeugen und insbesondere in Verbindung mit Hochleistungsmotoren besteht ein wachsender Bedarf an effektiven Hitzeschutzschilden, die eine effektive Abschirmung von heißen Komponenten des Kraftfahrzeugs bieten und gleichzeitig ein geringes Eigengewicht aufweisen, um das Gesamtgewicht des Kraftfahrzeugs nicht signifikant zu erhöhen.
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Nachteilig bei den bekannten Hitzeschutzschilden ist es, dass die leichten Hitzeschutzschilde aus Kunststoffen und Faserverbundwerkstoffen hohe Temperaturen leicht aufnehmen und daher nur eine geringe thermische Abschirmung bieten und effektive Hitzeschutzschilde beispielsweise aus Metall durch ein hohes Eigengewicht das Gesamtgewicht des Kraftfahrzeugs erhöhen.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Wärmeschutzvorrichtung bereitzustellen, die sowohl eine hohe Wärmeschutzwirkung als auch ein geringes Gewicht aufweist.
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Diese Aufgabe wird bei der Wärmeschutzvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Wärmeschutzschild mit einer Reflexionsschicht beschichtet ist, um Wärmestrahlung zu reflektieren.
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Diese Aufgabe wir bei dem eingangs genannten Kraftfahrzeug gelöst durch eine Wärmeschutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Dadurch, dass das Wärmeschutzschild aus Kohlefaserverbundwerkstoff gebildet ist, weist es ein geringes Gewicht auf und dadurch, dass das Wärmeschutzschild mit einer Reflexionsschicht beschichtet ist, kann die Wärmeübertragung auf das Wärmeschutzschild durch Wärmestrahlung signifikant reduziert werden, so dass das Wärmeschutzschild mit geringem Gewicht und einer verbesserten Wärmeabschirmung bereitgestellt werden kann. Gleichzeitig weist das erfindungsgemäße Wärmeschutzschild eine hohe und hervorragende Vibrationsfestigkeit auf.
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Darüber hinaus können zusätzlich Luftleitbleche verwendet werden, um die Luftführung gezielt einstellen, um Kühlluft zu heißen Stellen der Abgasanlage zu lenken.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird somit vollständig gelöst.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Wärmeschutzvorrichtung einen Rahmen auf, an dem das Wärmeschutzschild gelagert ist.
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Dadurch kann die Wärmeschutzvorrichtung in einem Kraftfahrzeug an der Fahrzeugkarosse mit geringem Aufwand montiert werden und unterschiedliche Temperaturbereiche im Kraftfahrzeug voneinander trennen.
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Es ist weiterhin bevorzugt, wenn innerhalb des Rahmens eine Aufnahme gebildet ist, um Komponenten des Kraftfahrzeugs aufzunehmen.
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Dadurch können wärmeempfindliche Komponenten des Kraftfahrzeugs effektiv vor Abwärme der Verbrennungskraftmaschine geschützt werden, da sie innerhalb der Aufnahme vor thermischen Einflüssen geschützt sind.
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Es ist weiterhin bevorzugt, wenn das Wärmeschutzschild an der Aufnahme angeordnet ist und an dem Rahmen festgelegt ist.
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Dadurch kann die Aufnahme und die darin angeordneten Komponenten effektiv vor hohen Temperaturen geschützt werden.
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Es ist weiterhin bevorzugt, wenn zwischen dem Rahmen und dem Wärmeschutzschild Öffnungen zur Luftkühlung der Komponenten in der Aufnahme gebildet sind.
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Dadurch kann eine Temperatur innerhalb der Aufnahme durch Luftzufuhr weiter reduziert werden, so dass die darin aufgenommenen Komponenten des Kraftfahrzeugs effektiv vor thermischen Einflüssen geschützt sind.
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Es ist weiterhin bevorzugt, wenn den Öffnungen Luftleitelemente zugeordnet sind, um Kühlungsluft den Öffnungen zuzuführen.
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Dadurch kann die Kühlung der Komponenten der Aufnahme verbessert werden, da kalte Luft auch über größere Entfernungen innerhalb des Kraftfahrzeugs in die Aufnahme eingeleitet werden kann und von der Abwärme der Verbrennungskraftmaschine nicht erwärmt wird.
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Es ist weiterhin bevorzugt, wenn der Rahmen, das Wärmeschutzschild und die Luftleitelemente mehrteilig oder einstückig aus Kohlefaserverbundwerkstoff gebildet sind.
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Dadurch kann die Wärmeschutzvorrichtung insgesamt mit geringem Gewicht und geringem technischen Aufwand gefertigt werden.
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Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Reflexionsschicht als metallische Schicht einer Lackierung, einer physikalischen Abscheidung, einer Folienbeklebung bzw. einer direkten Laminierung, beispielsweise in Form einer Aluminium- oder Goldfolie ausgebildet ist.
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Dadurch kann die Reflexionsschicht effektiv und mit geringem Aufwand an dem Wärmeschutzschild ausgebildet werden.
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Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Aluminiumschicht aus Aluminiumlack gebildet ist.
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Dadurch kann der technische Aufwand zur Aufbringung der Aluminiumschicht und die Kosten der Wärmeschutzvorrichtung weiter reduziert werden.
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Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Aluminiumschicht durch physikalische Schichtabscheidung gebildet ist.
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Dadurch kann eine besonders dünne Aluminiumschicht auf der Wärmeschutzvorrichtung aufgebracht werden, so dass die Kosten für die Wärmeschutzvorrichtung weiter reduziert werden.
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Insgesamt kann durch die Wärmeschutzvorrichtung eine effektive platzsparende, geräuscharme und gewichtsarme Wärmeschutzvorrichtung für Kraftfahrzeuge bereitgestellt werden, die effektiv heiße und wärmeempfindliche Komponenten des Kraftfahrzeugs voneinander thermisch trennt und gleichzeitig die wärmeempfindlichen Bauteile effektiv kühlen kann.
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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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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer Verbrennungskraftmaschine und einer Wärmeschutzvorrichtung;
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2 eine perspektivische Teilansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer Wärmeschutzvorrichtung; und
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3 eine perspektivische Schnittansicht einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Wärmeschutzvorrichtung.
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In 1 ist ein Kraftfahrzeug schematisch dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet. Das Kraftfahrzeug 10 weist einen Antriebsstrang 12 auf mit einer Verbrennungskraftmaschine 14, die eine Antriebsleistung zum Antreiben von angetriebenen Rädern 16R, 16L bereitstellt. Die Verbrennungskraftmaschine 14 ist über eine Kurbelwelle 18 mit einem Getriebe 20 verbunden, das an einer Antriebswelle 22 ein Antriebsmoment t bereitstellt. Das Antriebsmoment t wird über ein Differential 24 an die angetriebenen Räder 16R, 16L zum Antreiben des Kraftfahrzeugs 10 übertragen.
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Das Kraftfahrzeug 10 weist im Allgemeinen einen Tragrahmen 26 auf, an dem bewegliche Bauteile, wie z.B. die Verbrennungskraftmaschine 14 beweglich gelagert sind. Die Verbrennungskraftmaschine 14 weist eine Abgasanlage 28 auf, um Abgase der Verbrennungskraftmaschine aus dem Motorraum abzuführen. Die Verbrennungskraftmaschine 14 und die Abgasanlage 28 sind von einer Wärmeschutzvorrichtung 30 in Form eines Schutzschildes umgeben, um Bereiche des Kraftfahrzeugs 10 von der Abwärme der Verbrennungskraftmaschine 14 im Allgemeinen abzuschirmen.
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Das Wärmeschutzvorrichtung 30 ist aus einem Kohlefaserverbundwerkstoff gebildet und weist an einer Innenseite 32, die der Verbrennungskraftmaschine 14 und der Abgasanlage 28 zugewandt ist, eine Reflexionsschicht 34 auf, die Wärmestrahlung von der Verbrennungskraftmaschine 14 und der Abgasanlage 28 reflektiert und so eine Erwärmung der Wärmeschutzvorrichtung 30 reduziert. Die Reflexionsschicht 34 ist vorzugsweise aus Aluminium gebildet und wird auf der Wärmeschutzvorrichtung 30 mittels eines Aluminiumlacks oder aber mittels physikalischer Schichtabscheidung (PVD) auf dem Hitzeschutzschild 30 aufgebracht.
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Die so gebildete Wärmeschutzvorrichtung 30 weist somit eine effektive Wärmeabschirmung und gleichzeitig ein geringes Eigengewicht auf.
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In 2 ist eine perspektivische Schnittansicht des Kraftfahrzeugs 10 dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind.
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Die Wärmeschutzvorrichtung 30 ist in einem Motorraum des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet und deckt sowohl die Verbrennungskraftmaschine 14 als auch die Abgasanlage 28 ab. Die Wärmeschutzvorrichtung 10 weist im Allgemeinen einen Rahmen 36 auf, der eine äußere Begrenzung der Wärmeschutzvorrichtung 30 bildet und mittels dem die Wärmeschutzvorrichtung 30 an dem Tragrahmen 26 festgelegt ist. Innerhalb des Rahmens 36 ist im Allgemeinen eine Aufnahme 38 gebildet, die zur Aufnahme von wärmeempfindlichen Komponenten des Kraftfahrzeugs 10 dient und durch ein Wärmeschutzschild 40 von der Verbrennungskraftmaschine 14 getrennt ist. Die Aufnahme 38 ist im Allgemeinen als Wanne oder Schale innerhalb des Rahmens 36 ausgebildet und dient zur Aufnahme der wärmeempfindlichen Komponenten des Kraftfahrzeugs im Motorraum.
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Die Aufnahme 38 weist zwischen dem Wärmeschutzschild 40 und dem Rahmen 36 Öffnungen 42 auf, um Kühlungsluft 44 in die Aufnahme 38 einzuführen. Den Öffnungen 42 sind Luftleitelemente 46 zugeordnet, die sich in Richtung von Lufteinlässen 48 des Kraftfahrzeugs 10 im Allgemeinen hin erstrecken, um von außen zugeführte Kühlungsluft 44 durch die Öffnungen 42 in die Aufnahme einzuführen und dadurch die wärmeempfindlichen Komponenten innerhalb der Aufnahme 38 zu kühlen. Die Luftleitelemente 46 schirmen die Kühlungsluft 44 gleichzeitig von der Verbrennungskraftmaschine 14 ab, so dass die Kühlungsluft nicht zusätzlich durch Abwärme der Verbrennungskraftmaschine 14 erwärmt wird.
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Die hier dargestellte Wärmeschutzvorrichtung 30 mit dem Wärmeschutzschild 40, dem Rahme 36 und den Luftleitelementen 46 ist mehrrteilig oder einstückig aus Kohlefaserverbundwerkstoff gebildet und an einer der Verbrennungskraftmaschine 14 zugewandten Innenseite 32 wenigstens teilweise mit einer Aluminiumschicht 34 bedeckt, um die Wärmestrahlung von der Verbrennungskraftmaschine 14 und/oder der Abgasanlage 28 auf die Wärmeschutzvorrichtung 30 zu reduzieren.
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In 3 ist eine perspektivische Schnittansicht der Wärmeschutzvorrichtung 30 dargestellt mit eingebauten Komponenten des Kraftfahrzeugs 10 inklusive der Abgasanlage 28 und der Verbrennungskraftmaschine 14. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind.
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In der Aufnahme 38 sind wärmeempfindliche Komponenten des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet bzw. aufgenommen und allgemein mit 50 bezeichnet. Diese wärmeempfindlichen Komponenten 50 können beispielsweise Kraftstoffkomponenten sein, die den Kraftstoff der Verbrennungskraftmaschine 14 zuführen. Die Verbrennungskraftmaschine 14 und die Abgasanlage 28 sind auf einer gegenüberliegenden Seite des Wärmeschutzschildes 40 angeordnet und dadurch thermisch von den wärmeempfindlichen Komponenten 50 getrennt. Dadurch, dass von den Lufteinlässen 48 über die Luftleitelemente 46 kühlende Luft 44 in die Aufnahme 38 geführt wird, kann eine weiter verbesserte thermische Trennung zwischen den wärmeempfindlichen Komponenten 50 und der Verbrennungskraftmaschine 14 bzw. der Abgasanlage 28 erzielt werden.
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Im Ergebnis ist durch die Wärmeschutzvorrichtung 30 eine hohe Integration der Komponenten des Kraftfahrzeugs 10 im Allgemeinen möglich und gleichzeitig eine effektive und gewichtsarme thermische Trennung realisierbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2005/0250406 A1 [0003]
