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Die Erfindung betrifft eine Vorderwagentragstruktur für ein Fahrzeug gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1.
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Vorderwagentragstrukturen für Fahrzeuge sind in zahlreichen Variationen bekannt. Üblicherweise umfassen die Vorderwagentragstrukturen einen Grundkörper, an welchem mindestens ein Wärmeübertrager angeordnet ist.
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Aus der
EP 2033878 A1 ist eine gattungsgemäße Vorderwagentragstruktur für einen Kühler und einen Ladeluftkühler bekannt. Die Vorderwagentragstruktur weist einen Grundkörper auf, an welchem der Kühler und der Ladeluftkühler in Fahrzeuglängsrichtung hintereinander angeordnet sind.
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Aus der
DE 19813163 A1 ist eine Vorderteilmodulstruktur einer Fahrzeugkarosserie bekannt. Die Vorderteilmodulstruktur weist eine vordere Abschlusswand aus Kunstharz mit einem Halteabschnitt auf. Der Halteabschnitt ist an vorderen Seitenteilen angebracht. Mindestens ein Kühler des Fahrzeugs ist an dem Halteabschnitt angeordnet. Zudem weist die Vorderteilmodulstruktur einen Unterverkleidungsabschnitt auf, welcher einstückig mit der vorderen Abschlusswand ausgebildet ist und sich zu einer Unterseite des Fahrzeugs erstreckt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorderwagentragstruktur für ein Fahrzeug bereitzustellen, welche eine einfache Montage eines Wärmeübertragers ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Bereitstellung einer Vorderwagentragstruktur für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Vorderwagentragstruktur für ein Fahrzeug bereitzustellen, welche eine einfache Montage eines Wärmeübertragers ermöglicht, umfasst ein Grundkörper mindestens eine Durchführung, welche den mindestens einen Wärmeübertrager mit einem Kühlkreislauf koppelt. In vorteilhafter Weise bildet die mindestens eine Durchführung eine Schnittstelle zwischen dem Kühlreislauf und dem Wärmeübertrager aus. Dadurch kann der Wärmeübertrager einfach mit dem korrespondierenden Kühlkreislauf gekoppelt werden. Zudem können Elemente des Kühlkreislaufs einfach und verliersicher an dem Grundkörper vormontiert werden. Des Weiteren kann der Wärmeübertrager einfach am Grundkörper und/oder an einer am Grundkörper angeordneten Baugruppe, wie beispielsweise einem Ventilator und/oder einem weiteren Wärmeübertrager für die Motorkühlung oder für eine Klimaanlage, vormontiert werden. In vorteilhafter Weise kann der Grundkörper mit dem montierten Wärmeübertrager als Vormontagebaugruppe an der Fahrzeugkarosserie befestigt werden. Nach der Montage des Grundkörpers können Leitungselemente des Kühlkreislaufs einfach auf die Durchführungen am Grundkörper aufgeschoben werden, um den Kühlkreislauf mit dem Wärmeübertrager zu koppeln. Alternativ kann die Montage des Wärmeübertragers nach der Befestigung des Grundkörpers an der Fahrzeugkarosserie erfolgen. Zudem ist die Durchführung in vorteilhafter Weise als Element des Kühlkreislaufs und des Grundkörpers, ausgebildet, wodurch eine stabile Kopplung mit langer Lebensdauer entstehen kann.
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Unter einem Wärmeübertrager wird im Folgenden insbesondere ein Ladeluftkühler verstanden, welcher in einem Ansaugtrakt eines aufgeladenen Verbrennungsmotors eine Temperatur einer dem Verbrennungsmotor zugeführten Verbrennungsluft verringert. Der Ladeluftkühler kann im Ansaugtrakt zwischen einem Verdichter und einem Einlassventil eingebaut werden. Der Ladeluftkühler kann einen Teil der Wärme abführen, welche durch die Verdichtung der Ladeluft in einem Turbolader oder Kompressor entsteht. Dadurch kann eine Leistung und ein Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors erhöht werden. Zudem kann durch die Verringerung der Temperatur der zugeführten Ladeluft, dem Verbrennungsmotor im gleichen Volumen eine größere Luftmasse zugeführt werden, wodurch proportional mehr Kraftstoff verbrannt werden kann. Alternativ kann der Grundkörper auch Wärmeübertrager aufnehmen, welche andere Kühlmedien als Luft für den Kühlkreislauf verwenden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorderwagentragstruktur kann die mindestens eine Durchführung als Rohr ausgeführt werden, welches in den Grundkörperintegriert ist. In vorteilhafter Weise kann die mindestens eine rohrförmige Durchführung einfach hergestellt werden. Zudem kann durch ein in den Grundkörper integriertes Rohr der Querschnitt für die Zuführung von Kühlmedien bzw. die wirksame Fläche von seitlichen Wärmeübertragern im Gegensatz zu konventionellen Kopplungen in vorteilhafter Weise vergrößert werden. Durch den vergrößerten Querschnitt kann eine größere Menge des Kühlmediums zum Wärmeübertrager gefördert werden, woraus eine effektivere Kühlung resultieren kann.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorderwagentragstruktur kann eine erste Durchführung mit einem Zulauf des Wärmeübertragers und eine zweite Durchführung mit einem Rücklauf des Wärmeübertragers gekoppelt werden. Über die erste Durchführung und den Zulauf gelangt das erwärmte Kühlmedium zum Wärmeübertrager und wird in diesem abgekühlt. Das abgekühlte Kühlmedium kann dann über den Rücklauf und die zweite Durchführung zu dem zu kühlenden Aggregat gefördert werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorderwagentragstruktur kann zwischen dem Wärmeübertrager und der mindestens einen Durchführung ein elastisches Zwischenstück angeordnet werden. In vorteilhafter Weise kann das elastische Zwischenstück bei der Montage einen Toleranzausgleich zwischen dem Wärmeübertrager und der mindestens einen Durchführung bewirken. Zudem kann das elastische Zwischenstück während des Fahrbetriebs in vorteilhafter Weise Wärmeausdehnungen und/oder Bewegungen, wie beispielsweise Erschütterungen oder Vibrationen ausgleichen. Des Weiteren kann das elastische Zwischenstück als Adapter zwischen dem Zulauf oder Rücklauf des Wärmeübertragers und der jeweiligen Durchführung wirken, so dass je nach Fahrzeugmodell unterschiedliche Wärmeübertrager an dem Grundkörper angeordnet werden können.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorderwagentragstruktur kann die mindestens eine Durchführung einen ersten Flansch zur Befestigung des elastischen Zwischenstücks und einen zweiten Flansch zur Befestigung des Leitungselements des Kühlkreislaufs zur Förderung des Kühlmediums aufweisen. In vorteilhafter Weise können das elastische Zwischenstück und das Leitungselement einfach und dicht über den jeweiligen Flansch an der Durchführung befestigt werden, wodurch die Montage des Wärmeübertragers und der Leitungselemente am Grundkörper in vorteilhafter Weise vereinfacht werden können. Die elastischen Zwischenstücke bzw. die Leitungselemente können beispielsweise auf den jeweiligen Flansch der Durchführung aufgeschoben und über Klemmen oder Schellen fixiert werden. Zudem kann die Kopplung zwischen dem Wärmeübertrager und den Leitungselementen des Kühlkreislaufs über die Durchführungen durch die Flansche einfach umgesetzt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorderwagentragstruktur kann das Leitungselement als Schlauch und/oder als Rohr ausgeführt werden. In vorteilhafter Weise sind Schläuche und Rohre mit beliebigen Abmessungen und aus verschiedenen Materialien einfach und kostengünstig herstellbar.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorderwagentragstruktur kann der Grundkörper mindestens zwei senkrechte Träger und mindestens einen Querträger aufweisen. Hierbei kann der Grundkörper einstückig ausgeführt werden. Alternativ können die Träger über geeignete Verbindungsverfahren mit einander verbunden werden. Die Träger können einen Befestigungsbereich aufweisen, an welchen der Grundkörper mit der Fahrzeugkarossiere verbunden werden kann. Zudem können die Träger Verbindungsbereiche aufweisen, an welchen der Wärmeübertrager und/oder andere Bauelemente befestigt werden können.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorderwagentragstruktur kann die mindestens eine Durchführung an einem senkrechten Träger angeordnet werden. In vorteilhafter Weise kann die Anordnung der Durchführung in Fahrzeughochrichtung am senkrechten Träger variiert werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorderwagentragstruktur kann ein Bodenelement mit dem Grundkörper verbunden werden. Das Bodenelement kann in vorteilhafter Weise wannenförmig ausgeführt werden und den Wärmeübertrager vor Steinschlag schützen. Zudem kann das Bodenelement einen Aufsetzschutz ausbilden. Des Weiteren kann das Bodenelement eine aerodynamische Form aufweisen, welche den Luftwiderstand an der Unterseite der erfindungsgemäßen Vorderwagenstruktur verringert. Das Bodenelement kann hierbei einteilig mit einem der Träger ausgeführt und/oder an mindestens einem Träger befestigt werden.
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Der Kühlkreislauf mit dem an der erfindungsgemäßen Vorderwagentragstruktur angeordneten Wärmeübertrager kann beispielsweise zur Kühlung von Ladeluft für einen Turbolader verwendet werden. In vorteilhafter Weise können die Kühlschläuche des Turboladers einfach über die Durchführungen mit dem Wärmeübertrager gekoppelt werden.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
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1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorderwagentragstruktur für ein Fahrzeug,
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2 einen schematischen perspektivischen seitlichen Ausschnitts der erfindungsgemäßen Vorderwagentragstruktur aus 1, und
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3 einen schematischen perspektivischen seitlichen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Vorderwagentragstruktur aus 2 mit einem montierten Wärmeübertrager.
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Wie aus 1 bis 3 ersichtlich ist, weist eine Vorderwagentragstruktur 1 für ein Fahrzeug einen Grundkörper 10 auf, an welchem mindestens ein Wärmeübertrager 32 angeordnet ist. Die Vorderwagenstruktur 1 wird üblicherweise an der Fahrzeugkarosserie angeordnet und kann weitere Bauteile oder Baugruppen 40, wie beispielsweise Beleuchtungselemente, Wärmeübertrager für die Motorkühlung oder für eine Klimaanlage, einen Ventilator usw. aufnehmen.
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Erfindungsgemäß umfasst der Grundkörper 10 mindestens eine Durchführung 21, 22, welche den mindestens einen Wärmeübertrager 32 mit einem Kühlkreislauf 30 koppelt.
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In vorteilhafter Weise kann der Grundkörper 10 mit dem Wärmeübertrager 32 und/oder den weitere Bauteilen oder Baugruppen 40 als Vormontagebaugruppe ausgeführt und an der Fahrzeugkarosserie befestigt werden. Nach der Montage des Grundkörpers können Leitungselemente 34 des Kühlkreislaufs 30 einfach auf die Durchführungen 21, 22 am Grundkörper 10 aufgeschoben werden, um den Kühlkreislauf 30 mit dem Wärmeübertrager 32 zu koppeln.
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Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, weist der Grundkörper 10 im dargestellten Ausführungsbeispiel mindestens zwei senkrechte Träger 16 und mindestens einen Querträger 14 auf. Die dargestellten senkrechten Träger 16 sind über geeignete Verbindungsverfahren, wie beispielsweise Schrauben, Schweißen, Löten, Kleben usw., mit dem Querträger 14 verbunden. Die beiden senkrechten Träger 16 weisen Befestigungsbereiche 16.2 auf, an welchen der Grundkörper 10 mit der Fahrzeugkarosserie verbunden werden kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die senkrechten Träger 16 jeweils mehrere paarweise nebeneinander angeordnete als Aussparungen ausgeführte Befestigungsbereiche 16.2 auf. Zudem weist der Querträger 14 erste Befestigungselemente 12 auf, an welchen Baugruppen 40 oder Bauteile wie beispielsweise ein Bodenelement 17 befestigt werden können. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Wärmeübertrager 32 an einem als Hauptwasserkühler ausgeführten Wärmeübertrager 40 befestigt, welcher in einem elastischem Material, wie beispielsweise Gummi gelagert werden kann. Alternativ kann der Wärmeübertrager 32 direkt mit dem Grundkörper 10 verbunden werden. In einem alternativen, nicht dargestellten, Ausführungsbeispiel kann der Grundkörper 10 weitere senkrechte Träger aufweisen. Zudem kann der Grundkörper 10 auch einstückig ausgeführt werden.
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Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, weist der dargestellte Grundkörper 10 zwei Durchführungen 21, 22 auf, welche jeweils an einem senkrechten Träger 16 angeordnet sind. Durch die Anordnung der Durchführungen 21, 22 an den senkrechten Trägern 16 kann die Position der Durchführungen 21, 22 in Fahrzeughochrichtung z variiert werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Durchführungen 21, 22 jeweils über eine ringförmige Halterung 24, welche über Gummilager 23 mit dem jeweiligen senkrechten Träger 16 verschraubt ist, am Grundkörper 10 befestigt.
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Wie aus 3 weiter ersichtlich ist, bilden die beiden Durchführungen 21, 22 eine Schnittstelle zwischen dem nicht näher dargestellten Kühlreislauf 30 und dem Wärmeübertrager 32 aus. Dadurch wird der Wärmeübertrager 32 einfach mit dem korrespondierenden Kühlkreislauf 30 gekoppelt. Hierbei können der Wärmeübertrager 32 sowie die weiteren Bauteile oder Baugruppen 40 einfach am Grundkörper 10 vormontiert werden, so dass die Vorderwagenstruktur 1 als Vormontagebaugruppe einfach in einem Arbeitsgang mit der Fahrzeugkarosserie verbunden werden kann. Nach der Verbindung der Vorderwagenstruktur 1 mit der Fahrzeugkarosserie werden Elemente des Kühlkreislaufs 30, wie beispielsweise die Leitungselemente 34 einfach an den Durchführungen 21, 22 befestigt werden, um den Kühlkreislauf 30 mit dem Wärmeübertrager 32 zu verbinden. Hierbei können die Leitungselemente 34 beispielsweise auf die Durchführungen 21, 22 aufgeschoben werden und über Klemmen oder Schellen an den Durchführungen 21, 22 fixiert werden.
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Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, sind beide Durchführungen 21, 22 als Rohre ausgeführt, welche in den Grundkörper 10 integriert sind. Die rohrförmigen Durchführungen 21, 22 können einfach hergestellt werden. Zudem wird durch das in den Grundkörper 10 integrierte Rohr ein Querschnitt für die Zuführung von Kühlmedien zu seitlichen Wärmeübertragern 32 im Gegensatz zu konventionellen Kopplungen vergrößert. Durch den vergrößerten Querschnitt kann eine größere Menge des Kühlmediums zum Wärmeübertrager 32 gefördert werden, woraus eine effektivere Kühlung resultieren kann. Zudem sind die Durchführungen 21, 22 als Elemente des Kühlkreislaufs 30 und des Grundkörpers 10 ausgeführt, wodurch eine stabile Kopplung mit langer Lebensdauer entsteht.
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Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, ist eine erste Durchführung 21 über ein elastisches Zwischenstück 18 mit einem Zulauf 32.2 des Wärmeübertragers 32 und eine zweite Durchführung 22 ist über ein elastisches Zwischenstück 18 mit einem Rücklauf 32.4 des Wärmeübertragers 32 gekoppelt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Durchführungen 21, 22 als gerade Rohrstücke ausgeführt. Der Zulauf 32.2 und der Rücklauf 32.4 des Wärmeübertragers 32 weisen jeweils eine im Wesentlichen um 90° gekrümmte Biegung auf. Alternativ kann die 90° Biegung in das jeweilige elastische Zwischenstück 18 oder in die rohrförmigen Durchführungen 21, 22 integriert werden, so dass der Zulauf 32.2 und der Rücklauf 32.4 des Wärmeübertragers 32 gerade ausgeführt werden können. Das elastisches Zwischenstück 18 bewirkt in vorteilhafter Weise bei der Montage einen Toleranzausgleich zwischen dem Wärmeübertrager 32 und der mindestens einen Durchführung 21, 22. Zudem kann das elastische Zwischenstück 18 während des Fahrbetriebs insbesondere Wärmeausdehnungen und Bewegungen, wie beispielsweise Erschütterungen oder Vibrationen, ausgleichen. Das elastische Zwischenstück 18 wirkt zudem als Adapter zwischen dem Zulauf 32.2 oder Rücklauf 32.4 des Wärmeübertragers 32 und der mindestens einen Durchführung 21, 22, so dass je nach Fahrzeugmodell unterschiedliche Wärmeübertrager 32 mit verschiedenen Abmessungen an dem Grundkörper 10 angeordnet werden können.
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Wie aus 3 weiter ersichtlich ist, wird im Kältekreislauf 30 über die erste Durchführung 21 und den Zulauf 32.2 das erwärmte Kühlmedium zum Wärmeübertrager 32 gefördert und in diesem abgekühlt. Das abgekühlte Kühlmedium wird dann über den Rücklauf 32.4 und die zweite Durchführung 22 zurück zu dem zu kühlenden Aggregat gefördert.
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Der in 3 dargestellte Ausschnitt des Kühlkreislaufs 30 wird zur Kühlung von Ladeluft für einen Turbolader verwendet. Hierbei wird unter dem Wärmeübertrager 32 ein Ladeluftkühler verstanden, welcher in einem Ansaugtrakt eines nicht dargestellten aufgeladenen Verbrennungsmotors eine Temperatur der dem Verbrennungsmotors zugeführten Verbrennungsluft verringert. Der Ladeluftkühler 32 kann hierbei im Ansaugtrakt zwischen einem Verdichter und einem Einlassventil eingebaut werden. Der Ladeluftkühler 32 kann einen Teil der Wärme abführen, welche durch die Verdichtung der Ladeluft in den Turbolader oder Kompressor entsteht. Dadurch kann eine Leistung und ein Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors erhöht werden. Zudem kann durch die Verringerung der Temperatur der zugeführten Ladeluft, dem Verbrennungsmotor im gleichen Volumen eine größere Luftmasse zugeführt werden, wodurch proportional mehr Kraftstoff verbrannt werden kann.
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Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, weist die mindestens eine Durchführung 21, 22 einen ersten Flansch 21.1, 22.1 zur Befestigung des mit dem Zulauf 32.2 oder Rücklauf 32.4 verbundenen elastischen Zwischenstücks 18 und einen zweiten Flansch 21.2 zur Befestigung des jeweiligen Leitungselements 34 des Kühlkreislaufs 30 zur Förderung des Kühlmediums auf. Das jeweilige elastische Zwischenstück 18 und das jeweilige Leitungselement 34 können einfach und dicht über den jeweiligen Flansch 21.1, 22.1, 21.2 an den Durchführungen 21, 22 befestigt werden, wodurch die Montage des Wärmeübertragers 32 und des Zwischenstücks 18 am Grundkörper 10 vereinfacht wird. Zudem wird Kopplung zwischen dem Wärmeübertrager 32 und dem Leitungselement 34 über die Durchführung 21, 22 durch die Flansche 21.1, 22.1, 21.2 einfach umgesetzt.
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Wie aus 3 weiter ersichtlich ist, sind die Leitungselemente 34 des Kühlkreislaufs 30 im dargestellten Ausführungsbeispiel als Schläuche ausgeführt. Alternativ können die Leitungselemente 34 auch als Rohre ausgeführt werden. Schläuche und Rohre sind mit beliebigen Abmessungen und aus verschiedenen Materialien einfach und kostengünstig herstellbar und können an den Bauraum angepasst gefertigt werden.
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Wie oben bereits ausgeführt ist, können neben dem Wärmeübertrager 32, welcher Ladeluft für einen Turbolader kühlt, weitere Wärmeübertrager 40 mit dem Grundkörper 10 verbunden werden. Diese Wärmeübertrager 40 können beispielsweise als Hauptwasserkühler für die Motorkühlung oder als Kondensator für eine Klimaanlage zur Fahrzeuginnenraumtemperierung ausgeführt werden. Zudem kann der Grundkörper 10 weitere nicht dargestellte Durchführungen aufweisen, welche den zusätzlichen Wärmeübertrager 40 mit einem entsprechenden Kühlkreislauf koppelt.
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Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, ist das Bodenelement 17 mit dem Grundkörper 10 verbunden. Das dargestellte Bodenelement 17 ist wannenförmig ausgeführt und schützt den Wärmeübertrager 32 und die anderen am Grundkörper 10 angeordneten Baugruppen 40 vor Steinschlag. Zudem bildet das Bodenelement 17 einen Aufsetzschutz aus. Des Weiteren weist das Bodenelement 17 eine aerodynamische Form auf, welche den Luftwiderstand, an einer Unterseite 17.2 der erfindungsgemäßen Vorderwagenstruktur 1 verringert. Des Weiteren weist das Bodenelement 17 zweite Befestigungselemente 17.4 auf, über welche das Bodenelement 17 beispielsweise mit der Fahrzeugkarosserie oder einem Stoßfänger verbunden werden kann. In einer alternativen nicht dargestellten Ausführungsform kann das Bodenelement 17 andere geeignete Formen und Abmessungen als die dargestellte Wannenform aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorderwagentragstruktur
- 10
- Grundkörper
- 12
- erstes Befestigungselement
- 14
- Querträger
- 16
- senkrechter Träger
- 16.2
- Befestigungsbereich
- 17
- Bodenelement
- 17.2
- Unterseite
- 17.4
- zweites Befestigungselement
- 18
- Zwischenstück
- 21, 22
- Durchführung
- 21.1, 22.1
- erster Flansch
- 21.2
- zweiter Flansch
- 23
- Gummilager
- 24
- Halterung
- 30
- Kühlkreislauf
- 32
- Wärmeübertrager
- 32.2
- Zulauf
- 32.4
- Rücklauf
- 34
- Leitungselement
- 40
- Baugruppe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2033878 A1 [0003]
- DE 19813163 A1 [0004]
