DE102014008209A1

DE102014008209A1 - Abdeckungskomponente für ein Kraftfahrzeug und Kühlsystem mit der Abdeckungs-komponente

Info

Publication number: DE102014008209A1
Application number: DE102014008209.1A
Authority: DE
Inventors: Andreas Wilhelm
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-06-04
Filing date: 2014-06-04
Publication date: 2015-12-17

Abstract

Es wird eine Abdeckungskomponente (2) für ein Kraftfahrzeug (1) beschrieben, die eine erste Seite (18), eine der ersten Seite (18) gegenüberliegende zweite Seite (19), und einer Fluidleitstruktur (20), die zwischen der ersten Seite (18) und der zweiten Seite (19) angeordnet ist, aufweist. Die Abdeckungskomponente (2) hat ferner mindestens einen Fluideinlass (21) und mindestens einen Fluidauslass (22), die mit der Fluidleitstruktur (20) verbunden sind. Dabei ist die erste Seite (18) der Abdeckungskomponente (2) dazu ausgebildet, einen Abschnitt einer Außenseite des Kraftfahrzeugs (1) darzustellen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abdeckungskomponente für ein Kraftfahrzeug, die eine Fluidleitstruktur aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Kühlsystem zur Kühlung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, ein Kraftfahrzeug mit einer Abdeckungskomponente, und die Verwendung der Abdeckungskomponente an einem Kraftfahrzeug. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kühlung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs.
Bei Kraftfahrzeugen erfüllt die Karosserie bekanntermaßen unterschiedliche Funktionen, wie beispielsweise einen Schutz der Insassen vor Kälte und Witterung. Außerdem wird durch die Karosserie die äußere Erscheinung des Kraftfahrzeugs wesentlich geprägt, weshalb beim Karosseriebau bekanntermaßen sowohl gestalterische oder Design-Merkmale als auch funktionale Aspekte mit berücksichtigt werden sollten. Typischerweise weist eine Fahrzeugkarosserie mehrere äußere Abdeckungskomponenten wie beispielsweise Kotflügel, Motorhaube, Heckklappe, ein Fahrzeugdach, oder Türen auf, durch die innere Teile des Kraftfahrzeugs geschützt beziehungsweise abgedeckt werden.
Ferner hat es sich im Laufe der Fahrzeugentwicklung als nützlich erwiesen, auch am Unterboden eines Kraftfahrzeugs eine zusätzliche Unterbodenverkleidung (”belly pan”) anzubringen, wodurch beispielsweise ein Luftwiderstand und eine störende Geräuschauswirkung während des Fahrens weiterhin reduziert werden können. So kann speziell im Bereich des Motors des Fahrzeugs eine untere Motorraumabdeckung angebracht werden, wodurch ermöglicht wird, den Motor gegenüber dem Fahrzeugäußeren abzuschotten.
Durch eine solche äußere Abschottung ist der Motor beziehungsweise das gesamte Antriebsaggregat aber auch thermisch weitgehend eingekapselt, was erhöhte Anforderungen an die Kühlvorrichtungen zum Kühlen des Antriebsstrangs mit sich bringt, um die beim Betrieb des Kraftfahrzeugs erzeugte Wärme hinreichend trotzdem sicher abzuführen.
In der Druckschrift EP 2261070 A2 wird eine Kühlluftführung zu wenigstens einem Bauteil, das von einem Motor eines Kraftfahrzeugs erwärmt ist, beschrieben.
Nachteilig an solchen bekannten Lösungen ist aber, dass bei vielen Konstellationen unterschiedlicher Fahrzeugpackagen immer noch nicht zuverlässig eine durch die Motorabwärme verursachte negative Einflussnahme oder thermische Schädigung von Fahrzeugteilen ausgeschlossen werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist daher, die verfügbare Kühlleistung von mit Motorraumabschottungen ausgestatten Kraftfahrzeugen weiterhin zu erhöhen.
Es werden erfindungsgemäß eine Abdeckungskomponente für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Kühlung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs gemäß den unabhängigen Ansprüchen zur Verfügung gestellt.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird eine Abdeckungskomponente für ein Kraftfahrzeug geschaffen, die eine erste Seite, eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite, und eine Fluidleitstruktur aufweist, die zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite angeordnet ist. Die Abdeckungskomponente hat ferner mindestens einen Fluideinlass und mindestens einen Fluidauslass, die mit der Fluidleitstruktur verbunden sind. Dabei ist die erste Seite der Abdeckungskomponente dazu ausgebildet, einen Abschnitt einer Außenseite des Kraftfahrzeugs darzustellen, wenn die Abdeckungskomponente an dem Kraftfahrzeug montiert ist.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ferner ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, das eine Abdeckungskomponente mit einer in die Abdeckungskomponente integrierten Fluidleitstruktur aufweist.
Nach noch einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Kühlung eines Antriebstrangs eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt, wobei das Verfahren grundsätzlich die folgenden Schritte aufweist:

– Kühlen einer Komponente des Antriebsstrangs durch einen in dem Kraftfahrzeug angeordneten Kühlkreislauf, und
– Erweitern des Kühlkreislaufs durch eine Fluidleitstruktur, die in einer Abdeckungskomponente des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, wobei eine derartige Abdeckungsstruktur verwendet wird, die dazu gestaltet ist, einen Abschnitt einer Außenseite des Kraftfahrzeugs darzustellen, und wobei die Fluidleitstruktur zu dem Kühlkreislauf parallel geschaltet wird.

Ein Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass bei einer gegeben geometrischen und funktionalen Anordnung von Fahrzeugbauteilen, wie beispielsweise einer vorbestimmten Frontbereichspackage des Fahrzeugs, eine verfügbaren Motorkühlungskapazität erhöht werden kann, ohne dabei weitreichende Änderungen der Fahrzeugpackage vornehmen zu müssen. Insbesondere können die Frontöffnungen verkleinert werden, was aerodynamische Verbesserungen sowie erhöhte Freiheiten bezüglich des Stylings und Designs bietet. Ferner kann dadurch kann auf komfortable Weise die Gefahr eines Auftretens von thermischen Schädigungen während des Betriebs des Kraftfahrzeugs, die insbesondere aufgrund einer speziellen Gestaltung und/oder einem Material einer Unterbodenabdeckung oder Motorraumabschottung auftreten kann, erheblich verringert werden.
Allgemein kann eine Wärmeübertragungsfunktionalität oder Radiatorfunktionalität einer Abdeckungskomponente dort vorteilhaft dort genutzt werden, wo ein Körper oder Fahrzeugteil einer Temperaturdifferenz zwischen einem Umgebungsluftstrom einerseits und/oder einem innerhalb einer Verkleidung oder Abdeckung verlaufenden Luftstrom andererseits ausgesetzt ist.
Die Abdeckungskomponente kann als Teil einer Motorraumabschottung, insbesondere einer Motorhaube oder einer unteren Motorraumabdeckung geformt sein. Die Erfindung ist aber nicht auf solche Ausführungsformen beschränkt.
So kann die Abdeckungskomponente auch eine vordere Unterbodenkomponente oder eine hintere Unterbodenkomponente sein, die insbesondere im Bereich unter einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs angebracht sein kann. Ferner kann die Abdeckungskomponente beispielsweise auch einen Kotflügel oder einen Teil eines Kotflügels bilden, oder die Abdeckungskomponente kann als eine Türverkleidung oder eine Seitenwand des Kraftfahrzeuges geformt sein.
Auf diese Weise kann oft mehr als 1 qm zusätzliche Radiatoroberfläche beispielsweise zur Kühlung des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs zusätzlich bereitgestellt werden, als Zusatz zu dem oft nicht ausreichenden Kondensator/Kühler/Ventilator-Modul, das in der Front des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Abdeckungskomponente insbesondere zur Kühlung eines Motors des Kraftfahrzeugs dienen.
Die Abdeckungskomponente kann aber auch zur Kühlung eines Motornebenaggregats dienen, wie beispielsweise zur Kühlung von Getriebeöl.
Ferner kann gemäß einer Ausführungsform die Abdeckungskomponente auch zur Kühlung von Servolenkungsöl oder zur Kühlung der Abgasrückführung oder von Kraftstoff eingesetzt werden.
Dabei kann nach einer vorteilhaften Ausführungsform die Fluidleitstruktur zumindest ein kühlschlangenförmiges Rohrsystem aufweisen.
Bevorzugt ist ein erstes Ende des Rohrsystems mit dem mindestens einen Fluideinlass verbunden, und ein zweites Ende des Rohrsystems ist mit dem mindestens einen Fluidauslass verbunden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Fluidleitstruktur eine Vielzahl von Fluidleitkanälen aufweisen, die zwischen dem mindestens einen Fluideinlass und dem mindestens einen Fluidauslass parallel angeschlossen sind.
Bevorzugt sind der mindestens eine Fluideinlass und der mindestens eine Fluidauslass jeweils an ein und demselben Endbereich der Abdeckungskomponente angeordnet.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Abdeckungskomponente an ihrer ersten Seite eine erste Deckplatte und an ihrer zweiten Seite eine zweite Deckplatte auf, wobei die Fluidleitstruktur zwischen der ersten Deckplatte und der zweiten Deckplatte angeordnet ist.
Im allgemeinen kann die Abdeckungskomponente zusätzlich zu den Deckplatten oder anstatt den Deckplatten auch Schalungen aufweisen, so dass die Abdeckungskomponente je nach Ausgestaltung und Einsatzzweck aerodynamisch besonders vorteilhafte Formen aufweisen kann.
Im Vergleich zum Stand der Technik kann beispielsweise eine Unterbodenabdeckung, die massiv aus Kunststoff oder Faserverbundmaterial, mit oder ohne stellenweiser Metalloberfläche gefertigt ist, vorteilhaft durch einen zweiwandigen Metallplattenradiator ersetzt werden, der mit einem Antriebsstrangkühlkreislauf verbunden ist.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Abdeckungskomponente wärmeleitendes Material auf. Das wärmeleitende Material kann Kohlenstoff oder Metall, beispielsweise Aluminium oder Stahl, als Radiatormaterial aufweisen.
Bevorzugt weist auch die Fluidleitstruktur wärmeleitendes Material auf.
Ferner können die Deckplatten oder Schalungen direkt oder durch wärmeleitendes Material mit der Fluidleitstruktur verbunden sein. Die Deckplatten oder Schalungen können zumindest zum Teil auch einstückig mit der Fluidleitstruktur ausgebildet sein.
Die Deckplatten oder Schalungen können durch geeignete Verfahren, die beispielsweise durch Punktschweißung, Laserschweißung, Lötung, oder Klebung miteinander oder mit dem Kraftfahrzeug verbunden sein. Bevorzugt kann dadurch die Abdeckungskomponente und insbesondere die Fluidleitstruktur abgedichtet sein.
Nach Ausführungsformen der Erfindung kann die Abdeckungskomponente mit Befestigungslöchern für Schrauben oder mit Anschweißenden zur Montage an dem Kraftfahrzeug versehen sein.
Ferner kann die Abdeckungskomponente Löcher zum Schmutz-, Wasser-, oder Fluidablauf oder zur gezielten Luftführung aufweisen. Dadurch kann insbesondere eine verbesserte Durchströmung des Motorraums erreicht werden, und die Kühlfähigkeit eines Front-CRFMs (eines Moduls mit Kondensator, Radiator, und Ventilator) sowie die aerodynamischen Eigenschaften des Kraftfahrzeugs können verbessert werden und der Kraftstoffverbrauch gesenkt werden.
Gemäß vorteilhaften Ausführungsformen weist die Abdeckungskomponente ferner einen „Düsenkühler” beziehungsweise ein sogenanntes NACA-Feature auf.
Außerdem kann die Abdeckungskomponente vorteilhaft mit einer Drainagevorrichtung und insbesondere mit Drainagelöchern ausgestattet sein.
Somit können alle ursprünglichen Funktionalitäten der Abdeckungskomponente aufrecht erhalten werden. So können Wirkungen einer Unterbodenverkleidung oder Motorraumabschottung, wie Verringerung von Geräuschwirkungen, Verbesserung der Aerodynamik, schnellere Motoraufwärmung, oder mechanischer Schutz gegenüber der Straße erreicht werden, wobei die Funktion der Abdeckungskomponente erweitert wird, um den Verwendungszweck eines Wärmeüberträgers oder insbesondere eines Radiators, mittels dem eine Antriebsstrang-Fluidkühlung erfolgen kann.
Bei manchen Ausführungsformen kann die Abdeckungskomponente auch Bereiche aufweisen, die aus einem weichem Material geformt sind oder mit einem weichen Material versehen sind.
Das weiche Material kann Gummi oder Faserstoffe aufweisen, wodurch die Abdeckungskomponente je nach Anordnung am Fahrzeug beispielsweise gegenüber Bordsteinen abgesichert sein kann.
Ferner kann die Abdeckungskomponente auch eine Turbulatorstruktur aufweisen. Die Turbulatorstruktur kann an den Deckplatten oder Schalungen angebracht sein, wahlweise an deren Innenseiten, die zur Fluidleitstruktur hin ausgerichtet ist, oder an deren Außenseiten, oder sowohl Innerhalb der Abdeckungskomponente als auch Außen.
Dadurch kann die durch die Abdeckungskomponente erreichbare Wärmeübertragung weiterhin verbessert werden.
Nach einem anderem Aspekt der Erfindung wird ein Kühlsystem zur Kühlung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeuges beschrieben, wobei das Kühlsystem eine Abdeckungskomponente und einen Kühlkreislauf aufweist. Dabei kann die Fluidleitstruktur der Abdeckungskomponente bevorzugt so in den Kühlkreislauf integriert sein, dass sie als ein Radiator fungiert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Kühlkreislauf des Kühlsystems einen ersten, kleineren Kühlkreislauf aufweisen, wobei die Fluidleitstruktur der Abdeckungskomponente in einem Zweig des Kühlkreislaufes angeordnet ist, der parallel zu dem ersten, kleineren Kühlkreislauf verläuft. Dabei kann der erste Kühlkreislauf zu einem zweiten, vergrößerten Kühlkreislauf erweitert werden.
Das Kühlsystem kann außerdem mit einem Thermostat oder Ventil ausgestattet sein, mittels dem die Fluidleitstruktur dem Kühlkreislauf des Kühlsystems zugeschaltet werden kann.
Bevorzugt wird dabei eine Betriebstemperatur einer Komponente des Kühlkreislaufs oder einer Komponente des Antriebsstrangs gemessen, wobei verfahrensgemäß das Erweitern des Kühlkreislaufs durchgeführt wird, sobald die Betriebstemperatur einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Der Kühlkreislauf oder der Zweig des Kühlkreislaufs, in dem die Fluidleitstruktur angeordnet ist, können als Hochtemperaturkreislauf ausgelegt sein.
Dadurch kann eine besonders effiziente Wärmeübertragung der Abdeckungskomponente erreicht werden.
Alternativ kann der Kühlkreislauf oder der Zweig des Kühlkreislaufs, in dem die Fluidleitstruktur angeordnet ist, auch als Niedrigtemperaturkreislauf ausgelegt sein.
Die Erfindung ist grundsätzlich nicht auf Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotor beschränkt. Stattdessen kann das Kraftfahrzeug entweder ein Verbrennungsfahrzeug, oder ein Hybridfahrzeug, oder ein Elektrofahrzeug sein.
Je nach Einsatzzweck und Ausgestaltung kann die Abdeckungskomponente mit unterschiedlichen Fluiden verwendet werden. So kann die Abdeckungskomponente und deren Fluidleitstruktur zur Leitung von Luft oder zur Leitung von Wasser oder einem Wasser-Glykol-Gemisch eingesetzt werden. Die Erfindung ist aber nicht auf solche Ausführungsformen beschränkt.
Nach anderen Ausführungsformen wird die Fluidleitstruktur insbesondere zur Leitung beziehungsweise Kühlung von Getriebeöl, oder Servolenkungsöl, oder Kraftstoff verwendet. Ferner ist auch denkbar, die Fluidleitstruktur für ein Kältemittel in einem Klimaanlagenkreislauf des Kraftfahrzeugs zu verwenden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Aus dieser Beschreibung und den Figuren gehen auch Merkmale von Ausführungsformen hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können. Stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt. Es zeigen, teilweise schematisiert:
1 eine Querschnittsansicht eines vorderen Bereichs eines Kraftfahrzeugs mit einer Abdeckungskomponente nach einer Ausführungsform der Erfindung,
2 eine perspektivische Ansicht einer Abdeckungskomponente für ein Kraftfahrzeug, nach einer Ausführungsform der Erfindung,
3 einen Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeuges, nach einer Ausführungsform der Erfindung,
4 eine Querschnittsansicht einer Abdeckungskomponente für ein Kraftfahrzeug, nach einer Ausführungsform der Erfindung,
5 eine perspektivische Ansicht einer Abdeckungskomponente für ein Kraftfahrzeug, die mit Drainagelöchern versehen ist, nach einer Ausführungsform der Erfindung,
6 eine perspektivische Ansicht einer Abdeckungskomponente für ein Kraftfahrzeug, die mit Drainagelöchern versehen ist, nach noch einer Ausführungsform der Erfindung,
7 eine perspektivische Ansicht einer Abdeckungskomponente für ein Kraftfahrzeug, die mit Lüftungslöchern versehen ist, nach einer Ausführungsform der Erfindung,
8 eine Querschnittsansicht einer Abdeckungskomponente für ein Kraftfahrzeug, nach einer Ausführungsform der Erfindung,
9 eine Turbulatorstruktur einer Abdeckungskomponente für ein Kraftfahrzeug, nach einer Ausführungsform der Erfindung, und
10 ein Wärmeübertragungsdiagramm, dass die Funktionsweise der Abdeckungskomponente nach einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden gleiche oder ähnliche Komponenten in verschiedenen Figuren komponentenweise mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Ferner können die Figuren stark schematisierte Darstellungen enthalten.
Die 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines vorderen Bereichs eines Kraftfahrzeugs 1 mit einer Abdeckungskomponente 2 nach einer Ausführungsform der Erfindung. Das Kraftfahrzeug 1 weist einen Motorraum 3 auf, wobei er Motor in der 1 der Einfachheit halber nicht eingezeichnet ist. Nach dieser Ausführungsform ist die Abdeckungskomponente als eine untere Motorraumabdeckung 5 ausgebildet. Ferner ist oberhalb des Motorraums 3 eine Motorhaube 4 angeordnet. Nach einer anderen Ausführungsform, die hier nicht eingehender diskutiert wird, ist alternativ oder zusätzlich zur unteren Motorraumabdeckung 5 die Motorhaube 4 ebenfalls gemäß einem Aspekt der Erfindung modifiziert.
Wie in der 1 weiterhin dargestellt wird, weist das Fahrzeug ferner eine Fahrzeugfront 6 mit einem Stoßfängermodul 7 auf. Ferner ist an der Fahrzeugfront ein Kühlergrill 10 mit einer oberen Kühlöffnung 8 sowie eine Kühlergrill 11 und eine untere Kühlöffnung 9 angeordnet, durch die ein Luftstrom 12 in den Motorraum 3 einströmen kann. Das Kraftfahrzeug 1 ist mit einem Kühlmodul ausgestattet, das einen Kühler 13, einen Kondensator 14, und einen Ventilator 15 umfasst. Ferner wird die Abdeckungskomponente 2 von Außen mit einem Umgebungsluftstrom 16 und innerhalb des Motorraums 3 mit einem Austrittsluftstrom 17 des Ventilators 15 umströmt, der im Vergleich zum Umgebungsluftstrom 16 stark erwärmt ist.
Die Abdeckungskomponente 2 hat eine erste Seite 18, die einen Abschnitt einer Außenseite des Kraftfahrzeugs 1 darstellt, sowie eine zweite Seite 19, die dem Innern des Kraftfahrzeugs 1, hier: dem Motorraum 3 zugewandt ist. Zwischen der ersten Seite 18 und der zweiten Seite 19 ist eine Fluidleitstruktur 20 angeordnet, die weiter unten genauer erklärt wird. Die Abdeckungskomponente 2 weist einen Fluideinlass 21 und einen Fluidauslass 22 auf, über die die Fluidleitstruktur 20 durch Leitung 23, 24 parallel an das Kühlsystem des Kraftfahrzeugs 2 angeschlossen ist. In der hier gezeigten Ausführungsform sind der Fluideinlass 21 und der Fluidauslass 22 jeweils in einem vorderen Endbereich der Abdeckungskomponente 2 angeordnet. Wie ferner aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist die Abdeckungskomponente 2 an ihrer ersten Seite 18 aerodynamisch geformt und mit einer entsprechend geformten Schalung versehen. An der zweiten Seite 19 ist die Abdeckungskomponente dahingehen mit einer eher gerade verlaufen Deckplatte versehen. In anderen, bevorzugten Ausführungsformen verlaufen jedoch beide Seiten 18, 19 über deren gesamte Länge hin eher parallel zueinander. In Innern der Abdeckungskomponente 2 ist, wie oben bereits erwähnt, eine Fluidleitstruktur 19 angeordnet.
Die 2 zeigte eine perspektivische Ansicht einer Abdeckungskomponente 2 nach einer Ausführungsform der Erfindung. Die Abdeckungskomponente 2 ist hier beispielhaft als eine untere Motorraumabdeckung 5 ausgeführt. Wie in der 2 gezeigte, weist die Abdeckungskomponente 2 eine erste, untere Seite 18 sowie eine zweite, obere Seite 19 auf, dem im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, wobei der Abstand 27 zwischen der Oberseite 19 und der Unterseite 18 im Vergleich zur Längenausdehnung und Breitenausdehnung der Abdeckungskomponente 2 klein ist. Die zweite, obere Seite 19 zeigt zum Motorraum 3 hin, wohingegen die erste, untere Seite 18 einen Unterbodenseite 26 des Fahrzeugs bildet. Die Abdeckungskomponente 2 ist so ausgestaltet, dass sie in ihrem vorderen Endbereich 28 zum Frontbereich 25 (nicht explizit dargestellt) des Fahrzeugs 2 hin ansteigt und somit eine gebogene Form hat. Dadurch kann ein funktionales und aerodynamisch günstiges Design der Abdeckungskomponente 2 erreicht werden, durch das ein Luftstrom auf günstige Weise an der Unterbodenseite 26 des Fahrzeugs vorbei gelenkt werden kann. Im Gegensatz zu der Ausführungsform nach 1 sind bei dieser Ausführungsform der Fluideinlass 21 und der Fluidauslass 22 an dem hinteren Endbereich 29 der Abdeckungskomponente 2 angeordnet.
Wie in der 2 gezeigt wird, weist die Fluidleitstruktur 20 nach dieser Ausführungsform ferner Kühlschlangen 30 auf, in denen ein Fluid zur Kühlung innerhalb der Abdeckungskomponente 2 geleitet wird. Die Fluidleitstruktur 20 ist mit dem Fluideinlass 23 und dem Fluidauslass 24 verbunden, um die Fluidleistruktur 20 im Rahmen des Kühlsystems des Fahrzeugs 1 beispielsweise mit einem Getriebe (nicht gezeigt) oder einer Drehmomentübertragungsvorrichtung zu verbinden, so dass insbesondere das Getriebeöl durch die Fluidleitstruktur 20 fließt und auf diese Weise gekühlt wird. Dies ist hier jedoch nur exemplarisch zu verstehen. So ist wird nach anderen Ausführungsformen eine anderes flüssiges oder gasförmiges Fluid durch die Fluidleitstruktur 20 geleitet. Der hintere Endbereich 29 der Abdeckungskomponente kann an eine Begrenzungswand der Fahrzeugfond oder eine Brandschutzwand angrenzen.
Die 3 zeigte einen Kühlkreislauf 31 eines Kraftfahrzeuges 1, nach einer Ausführungsform der Erfindung. Der in dieser Ausführungsform gezeigte Kühlkreislauf 31 ist dazu ausgestaltet, einen Motor 32 des Kraftfahrzeuges 1 zu kühlen. Wie dabei in der Zeichnung angedeutet wird, handelt es sich hierbei um einen Verbrennungsmotor, obwohl die Erfindung nicht auf eine Verwendung mit einem Verbrennungsmotor beschränkt ist. Der Kühlkreislauf 31 wird hier beispielhaft mit Kühlwasser betrieben, wobei die jeweilige Flussrichtung des Kühlwassers durch Pfeile angedeutet wird. Obwohl hier ein Kühlkreislauf mit Kühlwasser diskutiert wird, kann die Erfindung auch bei Kühlungen angewandt werden, in der eine zu kühlende Flüssigkeit durch die Abdeckungskomponente 2 fließt. Die Abdeckungskomponente hat einen Fluideinlass 21 und einen Fluidauslass 22 für das Kühlwasser. Das Kühlwasser kann mit einem Kühlmittelzusatz, wie beispielsweise Glykol, gemischt sein. Die Abdeckungskomponente 2 ist in einem Zweig 33 des Kühlkreislaufes angeordnet, der parallel zu einem kleineren Kühlkreis 34 des Kühlkreises 31 geschaltet ist, wie in der 2 gezeigt wird. Der ursprüngliche, kleinere Kühlkreis 34 kann im Wesentlichen einem herkömmlichen Kühlkreis 34 eines Kraftfahrzeuges 1 entsprechen. In dem Kühlkreis 31 ist ein Kühler 13 angeordnet. Der Kühlkreislauf 31 weist ferner eine Wasserpumpe 37 auf.
Der Kühler 13 kann durch ein Thermostat 35 in dem Kühlkreis 31 zugeschaltet werden. Während des Warmlaufens des Motors 32 ist der Kühler dem Kühlkreis 31 nicht zugeschaltet.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird der Zweig 33 mit der Abdeckungskomponente 2 ab einer bestimmten Betriebstemperatur oder während einer temperaturkritischen Situationen bedarfsweise dem Kühlkreis 31 zugeschaltet, beispielsweise durch ein Thermostat 36. In anderen Ausführungsformen der Erfindung wird auf das Thermostat 36 verzichtet. Dadurch, dass die Abdeckungskomponente 2 und die darin angeordnete Fluidleitstruktur 20 parallel an den Kühlkreislauf 31 angeschlossen ist, muss der Kühlkreislauf 31 höchstens geringfügig modifiziert werden. Die Fluidleistruktur kann auch einen unabhängigen Kühlkreis bilden, der zusätzlich zu herkömmlichen Kühlkreisen betrieben wird.
Die 4 zeigte eine Querschnittsansicht einer Abdeckungskomponente 2 für ein Fahrzeug 1, nach einer Ausführungsform der Erfindung. Dabei kann die Abdeckungskomponente beispielsweise der Abdeckungskomponente 2 in der 2 entsprechen, mit dem Unterschied, dass die Abdeckungskomponente 2 an den Seiten 18, 19 jeweils eine gerade Deckplatte 38, 39 aufweist. Das Bild ist jedoch nur skizzenhaft zu verstehen und soll lediglich die zweiwandige Querschnittsstruktur der Abdeckungskomponenten 2 veranschaulichen, so dass die Deckplatten 38, 39 alternativ auch als in eine oder zwei senkrechten Richtungen gebogen verlaufende Schalungen 38, 39 zu verstehen sind. Inwiefern die Deckplatten 38, 39 beziehungsweise Schalungen 38, 39 gebogen sind, hängt davon ab, an welcher Stelle der Außenseite des Fahrzeugs 1 die Abdeckungskomponente 2 angebracht wird und welche funktionale und designmäßige Aufgabe sie zu erfüllen hat. So ist die Abdeckungskomponente 2, wenn sie beispielsweise einen Kotflügel darstellt, andersartig gebogen, als wenn sie beispielsweise eine Motorhaube 4 oder eine untere Motorraumabdeckung 5 darstellt. Dabei ist die erste Seite 18 der Abdeckungskomponente 2 stets nach Außen gerichtet und stellt einen Teil der äußeren Oberfläche des Fahrzeugs dar. Es gibt aber Ausführungsformen, in denen die erste Seite 18 trotzdem mit einer zusätzlichen Verkleidung oder mit einem zusätzlichen Bauteil versehen ist
Die zwischen der ersten Seite 18 und der zweiten Seite 19 angeordnete Fluidleitstruktur 20 ist in der 4 nur schematisch angedeutet und kann beispielsweise Kühlschlangen und/oder ein Bündel von parallel verlaufenden Kühlkanälen aufweisen.
Die 5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Abdeckungskomponente 2 für ein Kraftfahrzeug 1, nach einer Ausführungsform der Erfindung. Dabei ist die Abdeckungskomponente 2 in 5 ähnliche wie die Abdeckungskomponente 2 in 2 gestaltet, wobei die Abdeckungskomponente in 5 jedoch zusätzlich Drainagelöcher 40 aufweist. Dadurch wird die Funktionalität der Abdeckungskomponente 2 um die Funktionalität einer Drainagevorrichtung für das Kraftfahrzeug 1 ergänzt, beziehungsweise ursprünglich vorgesehene Funktionen einer Abdeckungskomponente 2 können auf diese Weise beibehalten werden.
Gemäß 5 sind der Fluideinlass 21 und der Fluidauslass 22 ebenfalls in einem bezüglich der Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs 1 hinterem Endbereich 29 der Abdeckungskomponenten 2 angeordnet. Ob der Fluideinlass 21 und der Fluidauslass 22 an jeweils demselben Endbereich oder an unterschiedlichen Endbereichen der Abdeckungskomponente 2 angeordnet sind, richtig sich im Einzelfall nach dem jeweiligen konkreten Verwendungszweck der Fluidleitstruktur 20 der Abdeckungskomponente 2 und der konkreten sonstigen Ausgestaltung der Fahrzeugpackage und der Anordnung der Module des Kühlsystems des Fahrzeugs 1.
Die 6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Abdeckungskomponente 2 für ein Kraftfahrzeug 1, die mit Drainagelöchern 40 versehen ist, nach noch einer Ausführungsform der Erfindung. Im Gegensatz zu der in 5 gezeigten Ausführungsform sind bei dieser Ausführungsform der Fluideinlass 21 du der Fluidauslass 22 jeweils an dem vorderen Endbereich 28 der Abdeckungskomponente 2 angeordnet, wobei die Beschreibung der Abdeckungskomponente 2 ansonsten ähnlich zu der in den 2 und 5 gezeigten Ausführungsformen ist. Der Fluideinlass 21 und der Fluidauslass 22 können, ähnlich wie in 1, beispielsweise parallel zu einem Kühler 13 des Kraftfahrzeugs 1 angeschlossen sein.
Die 7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Abdeckungskomponente 2 für ein Kraftfahrzeug 1 nach noch einer Ausführungsform der Erfindung. Im Gegensatz zu den Abdeckungskomponenten 2, die in den 2, 5, und 6 gezeigte sind, ist in dieser Ausführungsform die Abdeckungskomponente 2 exemplarisch mit Lüftungslöchern 42 ausgestattet. Dadurch kann ein im Motorraum 3 des Fahrzeugs 1 verlaufender Luftstrom 44 in einen unterhalb des Fahrzeugs 1 verlaufenden Luftstrom 45 überführt werden. Mit anderen Worten, es wird durch die Lüftungslöcher wird ein Belüftungsdurchgang vom Motorraum 3 zum Unterbodenbereich 26 bereitgestellt, als ein Merkmal des Luftströmungsdesigns des Kraftfahrzeugs 1.
Die 8 zeigt eine Querschnittsansicht einer Abdeckungskomponente 2 für ein Kraftfahrzeug 1, nach einer Ausführungsform der Erfindung. Dabei ist die Abdeckungskomponente 2 in 8 ähnlich zu der Abdeckungskomponente 2 in 4 ausgebildet, mit dem Unterschied, dass die Abdeckungskomponente 2 ferner mit Drainagelöchern 40 und Belüftungslöchern 42 versehen ist. Zur Führung des Luftstroms können hierbei am oberen und am unteren Ende eines Belüftungslochs 42 zusätzliche Klappen 41, 43 angebracht sein. Auf diese Weise kann das Luftströmungsdesign des Kraftfahrzeugs 1 weiter optimiert werden.
Um die Wärmeübertragungseigenschaften der Abdeckungskomponente 2 weiterhin zu verbessern, kann die Abdeckungskomponente 2 eine Turbulatorstruktur 46 aufweisen. Wie in der 9 gezeigt wird, kann dazu sowohl an einer Stelle mit vorbeiströmender oder durchströmender Luftströmung 48 als auch an einer Stelle mit vorbeiströmender oder hindurchströmender Flüssigkeitsströmung 47 ein Turbulator angeordnet sein, durch die die jeweilige Fluidströmung 47, 48 verwirbelt wird, um so lokal eine größere Wärmemenge aufnehmen zu können.
Die 10 zeigt ein Wärmeübertragungsdiagramm, dass die Funktionsweise der Abdeckungskomponente nach einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Nach der in 10 dargestellten besonderen Ausführungsform herrscht an einer ersten Seite 18 der Abdeckungskomponente 2 ein bestimmte Umgebungstemperatur T_umg, wobei die Umgebungstemperatur T_umg beispielsweise die Luftaußentemperatur an der Unterseite des Fahrzeugs 1 sein kann. Ferner herrscht an einer zweiten Seite 19 der Abdeckungskomponente 2 eine bestimmte Innentemperatur T_vent, wobei die Innentemperatur in diesem Beispiel die Temperatur des Austrittsluftstroms 17 des Ventilators 15 der Fahrzeugkühlung sein kann. Ferner weist das Fluid in der Fluidleitstruktur 20 eine bestimmte Temperatur T_fluid auf. Im weiteren wird angenommen, dass gilt: T_fluid > T_vent > T_umg. Dann ergibt sich zur der ersten, unteren Seite 18 der Abdeckungskomponente 2 eine Temperaturdifferenz T2, die größer ist als die Temperaturdifferenz T1 an der zweiten, oberen Seite 19. Folglich wird nach außen eine größere Menge an Wärmeenergie Q2 abgegeben, als der Wärmemenge, die an Innere abgegeben wird, entspricht, was in der 10 durch verschieden große Pfeile angedeutet wird. Folglich gibt das Fluid in der Fluidleitstruktur 20 seine Wärmenergie im Wesentlichen nach Außen ab, so dass die Wärme anschließend durch den Luftstrom V, der in der 10 mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet wird, abgeführt wird.
Obwohl zumindest eine beispielhafte Ausführungsform in der vorhergehenden Beschreibung gezeigt wurde, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Die genannten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Beschreibung dem Fachmann einen Plan der Umsetzung zumindest einer beispielhaften Ausführungsform zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion und der Anordnung von in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elementen gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Abdeckungskomponente
3: Motorraum
4: Motorhaube
5: untere Motorraumabdeckung
6: Fahrzeugfront
7: Stoßfängermodul
8: obere Kühlöffnung
9: untere Kühlöffnung
10: Kühlergrill
11: Kühlergrill
12: Luftstrom
13: Kühler
14: Kondensator
15: Ventilator
16: Umgebungsluftstrom
17: Austrittsluftstrom des Ventilators
18: erste Seite der Abdeckungskomponente
19: zweite Seite der Abdeckungskomponente
20: Fluidleitstruktur
21: Fluideinlass
22: Fluidauslass
23: Leitung
24: Leitung
25: Frontbereich
26: Unterbodenseite
27: Abstand
28: vorderer Endbereich der Abdeckungskomponente
29: hinterer Endbereich der Abdeckungskomponente
30: Kühlschlangen
31: Kühlkreislauf
32: Motor
33: Zweig des Kühlkreislaufes
34: kleinerer Kühlkreislauf
35: Thermostat
36: Thermostat
37: Wasserpumpe
38: Deckplatte oder Schalung
39: Deckplatte oder Schalung
40: Drainagelöcher
41: Lüftungsklappe
42: Lüftungsloch
43: Lüftungsklappe
44: Luftstrom
45: Luftstrom
46: Turbulatorstruktur

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2261070 A2 [0005]

Claims

Abdeckungskomponente (2) für ein Kraftfahrzeug (1), mit einer ersten Seite (18), einer der ersten Seite (18) gegenüberliegenden zweiten Seite (19), und mit einer Fluidleitstruktur (20), die zwischen der ersten Seite (18) und der zweiten Seite (19) angeordnet ist, und mindestens einem Fluideinlass (21) und mindestens einem Fluidauslass (22), die mit der Fluidleitstruktur (20) verbunden sind, wobei die erste Seite (18) der Abdeckungskomponente (2) dazu ausgebildet ist, einen Abschnitt einer Außenseite des Kraftfahrzeugs (1) darzustellen.
Abdeckungskomponente (2) nach Anspruch 1, wobei die Fluidleitstruktur (20) zumindest ein kühlschlangenförmiges Rohrsystem (30) aufweist, wobei ein erstes Ende des Rohrsystems (30) mit dem mindestens einen Fluideinlass (21) verbunden ist und ein zweites Ende des Rohrsystems (30) mit dem mindestens einen Fluidauslass (22) verbunden ist, und/oder wobei die Fluidleitstruktur (20) eine Vielzahl von Fluidleitkanälen aufweist, die zwischen dem mindestens einen Fluideinlass (21) und dem mindestens einen Fluidauslass (22) parallel angeschlossen sind.
Abdeckungskomponente (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der mindestens eine Fluideinlass (21) und der mindestens eine Fluidauslass (22) jeweils an ein und demselben Endbereich (28, 29) der Abdeckungskomponente (2) angeordnet sind.
Abdeckungskomponente (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abdeckungskomponente (2) wärmeleitendes Material wie Kohlenstoff oder Metall, insbesondere Aluminium oder Stahl, als Radiatormaterial aufweist.
Abdeckungskomponente (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abdeckungskomponente (2) an ihrer ersten Seite eine erste Deckplatte (38) und/oder eine erste Schalung aufweist und/oder an ihrer zweiten Seite eine zweite Deckplatte (39) und/oder eine zweite Schalung aufweist.
Abdeckungskomponente (2) nach Anspruch 5, wobei die Deckplatten (38, 39) oder Schalungen direkt oder durch wärmeleitendes Material mit der Fluidleitstruktur (20) verbunden sind oder zumindest teilweise einstückig mit der Fluidleitstruktur (20) ausgebildet und/oder wobei die erste Deckplatte (38) oder erste Schalung mit der zweiten Deckplatte (38) oder der zweiten Schalung beispielsweise durch Punktschweißung, Laserschweißung, Lötung, oder Klebung, insbesondere zum Abdichten der Abdeckungskomponente (2), verbunden ist und/oder wobei die Deckplatten (38, 39) oder Schalungen an einer Innenseite zur Fluidleitstruktur (20) hin oder an einer Außenseite mit einer Turbulatorstruktur (46) versehen sind.
Abdeckungskomponente (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abdeckungskomponente (2) mit Befestigungslöchern für Schrauben oder mit Anschweißenden zur Montage an dem Kraftfahrzeug (1) versehen ist und/oder wobei die Abdeckungskomponente (2) Lüftungslöcher (42), einen Düsenkühler, Lüftungsklappen (41, 43), eine Drainagevorrichtung mit Drainagelöchern (40), und/oder Bereiche aus weichem Material aufweist.
Kühlsystem zur Kühlung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeuges (1), insbesondere zur Kühlung eines Motors (32) des Kraftfahrzeugs (1), wobei das Kühlsystem eine Abdeckungskomponente (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einen Kühlkreislauf (31) aufweist, wobei die Fluidleitstruktur (20) der Abdeckungskomponente (2) in den Kühlkreislauf (31) integriert ist, so dass die Abdeckungskomponente (2) als ein Radiator fungiert.
Kühlsystem nach Anspruch 8, wobei der Kühlkreislauf (31) des Kühlsystems einen ersten, kleineren Kühlkreislauf (34) aufweist, wobei die Fluidleitstruktur (20) der Abdeckungskomponente (2) in einem Zweig (33) des Kühlkreislaufes (31) angeordnet ist, der parallel zu dem ersten, kleineren Kühlkreislauf (34) angeschlossen ist und den ersten Kühlkreislauf (34) zu einem zweiten, vergrößerten Kühlkreislauf (31) erweitert.
Kühlsystem nach Anspruch 9, wobei das Kühlsystem mit einem Thermostat (36) ausgestattet ist, mittels dem die Fluidleitstruktur (20) in dem Kühlkreislauf (31) des Kühlsystems zugeschaltet werden kann, und/oder wobei der Kühlkreislauf (31) oder der Zweig (33) des Kühlkreislaufs (31), in dem die Fluidleitstruktur (20) angeordnet ist, als Hochtemperaturkreislauf oder als Niedrigtemperaturkreislauf ausgelegt ist.
Kraftfahrzeug (1) mit einer Abdeckungskomponente (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Abdeckungskomponente (2) eine Motorhaube (4), eine untere Motorraumabdeckung (5), eine vordere Unterbodenkomponente oder eine hintere Unterbodenkomponente insbesondere im Bereich einer Fahrgastzelle, einen Kotflügel, eine Türverkleidung, oder eine Seitenwand des Kraftfahrzeuges (1) aufweist.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 11, wobei das Kraftfahrzeug (1) ein Verbrennungsfahrzeug, ein Hybridfahrzeug, oder ein Elektrofahrzeug ist und wobei die Abdeckungskomponente (2) derart in dem Kraftfahrzeug (1) angeordnet ist, dass sie als Radiator zur Kühlung eines Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs (1) fungiert.
Verwendung einer Abdeckungskomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 7 an einem Kraftfahrzeug (1) zur Leitung von Kühlmittel, wie insbesondere Luft, Wasser, ein Wasser-Glykol-Gemisch, Getriebeöl, Servolenkungsöl, oder Kraftstoff, in einem Kühlkreislauf (31) des Kraftfahrzeugs (1) oder zur Leitung von Kältemittel in einem Klimaanlagenkreislauf des Kraftfahrzeugs (1).
Verfahren zur Kühlung eines Antriebstrangs eines Kraftfahrzeugs (1), aufweisend die Schritte: – Kühlen einer Komponente des Antriebsstrangs durch einen in dem Kraftfahrzeug (1) angeordneten Kühlkreislauf (31), und – Erweitern des Kühlkreislaufs (31) durch eine Fluidleitstruktur, die in einer Abdeckungskomponente (2) des Kraftfahrzeugs (1) angeordnet ist, die dazu gestaltet ist, einen Abschnitt einer Außenseite des Kraftfahrzeugs (1) darzustellen, wobei die Fluidleitstruktur (20) in dem Kühlkreislauf (31) parallel zugeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Verfahren ferner den Schritt aufweist: – Messen einer Betriebstemperatur einer Komponente des Kühlkreislaufs (31) oder einer Komponente des Antriebsstrangs, wobei das Erweitern des Kühlkreislaufs (31) durchgeführt wird, sobald die Betriebstemperatur einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.