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Die vorliegende Erfindung betrifft eine thermische Kapselung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein mit einem Verbrennungsmotor ausgestattetes Kraftfahrzeug, weist allgemein einen weitgehend von Karosseriebauteilen des Fahrzeugs gebildeten Motorraum auf, in dem in an sich bekannter Weise ein Antriebsstrang, der im Wesentlichen den Verbrennungsmotor und ein Getriebe umfasst, ein Kühlsystem und verschiedene Hilfskomponenten angeordnet sind. Bekanntermaßen wird ein verbrauchsoptimaler Betrieb des Verbrennungsmotors erzielt, wenn der Betrieb im Wesentlichen des Antriebsstrangs bei einer gewissen Betriebstemperatur erfolgt, die normalerweise deutlich höher ist, als eine Umgebungstemperatur des Fahrzeugs. Mit anderen Worten weist ein Verbrennungsmotor nach einem Kaltstart, bei dem der Verbrennungsmotor eine Temperatur hat, die in der Regel deutlich unterhalb der verbrauchsoptimalen Betriebstemperatur liegt, einen erhöhten Kraftstoffverbrauch auf.
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Es sind in der Vergangenheit bereits Anstrengungen unternommen worden, das Kaltstartverhalten von Verbrennungsmotoren durch eine thermische Kapselung des Verbrennungsmotors oder des Motorraums von Kraftfahrzeugen zu verbessern, indem durch die thermische Isolierung der Verbrennungsmotor langsamer auskühlt und somit beim Neustart eine gegenüber der Umgebung erhöhte Temperatur aufweist.
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So ist beispielsweise aus der
DE 10 2012 106 644 A9 eine Motorkapselung für einen Fahrzeugantriebsstrang bekannt, die im Wesentlichen ein Motorraumkapselteil und ein Unterbodenkapselteil umfasst. Das Motorraumkapselteil ist an einem oberen Abschnitt eines weitgehend von Karosseriebauteilen gebildeten Motorraums angeordnet und deckt einen oberen Abschnitt eines Antriebsstrangs ab. Das Unterbodenkapselteil ist an einem unteren Abschnitt des Motorraums angeordnet und deckt einen unteren Abschnitt des Antriebsstrangs ab. Das Motorraumkapselteil und das Unterbodenkapselteil sind derart aneinander montiert, dass sie einen Innenraum bilden, der den Antriebsstrang vollständig umschließt. Hierdurch wird eine Mittelbereichskapselung realisiert, die im Vergleich zu einer Nahbereichskapselung, bei welcher der Antriebsstrang durch direktes Anbringen eines Kapselteils an den Flächen des Antriebsstrangs gekapselt wird, räumlich größer, aber enger als eine fahrzeugkarosserieförmige Kapselung ist, bei welcher der gesamte Motorraum durch Anbringen eines Kapselteils an den Flächen der den Motorraum bildenden Karosseriebauteile gekapselt wird.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige thermische Kapselung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang sowie ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang bereitzustellen, mit deren Hilfe das Abkühlen des Antriebsstrangs weiter verlangsamt werden kann. Insbesondere soll die thermische Kapselung einfach aufgebaut und mit geringem Aufwand zu montieren sein.
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Diese Aufgabe wird durch eine thermische Kapselung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst. Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Erfindungsgemäß umfasst eine thermische Kapselung für einen in einem weitgehend von Karosseriebauteilen gebildeten Motorraum angeordneten Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, der im Sinne der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen einen Verbrennungsmotor und ein Getriebe umfasst, wenigstens ein erstes thermisch wirkendes Isolationsteil und wenigstens ein zweites thermisch wirkendes Isolationsteil, die beide innerhalb des Motorraums angeordnet sind. Des Weiteren ist gemäß der vorliegenden Erfindung das erste Isolationsteil antriebsstrangfern an der dem Antriebsstrang zugewandten Seite der den Motorraum bildenden Karosseriebauteile zumindest bereichsweise derart angebracht, dass es einen oberen Abschnitt des Antriebsstrangs umgibt. Das zweite Isolationsteil ist hingegen anliegend an eine Außenfläche des Antriebsstrangs zumindest bereichsweise derart angebracht, dass es einen unteren Abschnitt des Antriebsstrangs abdeckt. Die Bezeichnungen „unten“ und „oben“ beziehen sich im Sinne der vorliegenden Erfindung auf Ortsangaben in Richtung einer Hochachse des Kraftfahrzeugs. Mit anderen Worten bildet das antriebsstrangferne erste Isolationsteil eine bereits eingangs beschriebene fahrzeugkarosserieförmige Kapselung des Antriebsstrangs und das an dem Antriebsstrang anliegende zweite Isolationsteil eine bereits ebenfalls eingangs erläuterte Nahbereichskapselung des Antriebsstrangs.
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Die Nahbereichskapselung bietet durch das direkte Anbringen des zweiten Isolationsteils an die Außenfläche des unteren Abschnitts des Antriebsstrangs den Vorteil einer besonders guten thermischen Isolierung des Antriebsstrangs gegenüber der Fahrzeugumgebung. Vorteilhafterweise lässt sich gemäß der Erfindung die Anbringung des zweiten Isolationsteils auf den unteren Abschnitt des Antriebsstrangs beschränken und muss nicht die gesamte Außenfläche des Antriebsstrangs umfassen. In diesem unteren Abschnitt, der bevorzugt wenigstens eine Unterseite des Antriebsstrangs einschließt und möglicherweise zusätzlich noch untere Abschnitte von Seitenwänden des Antriebsstrangs, die sich im Wesentlichen von der Unterseite des Antriebsstrangs nach oben erstrecken, weist der Antriebsstrang in der Regel weitgehend flächige Strukturen auf, die eine vereinfachte Gestaltung des zweiten Isolationsteils sowie eine Anbringung am Antriebsstrang mit relativ geringem Aufwand ermöglichen.
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In ähnlicher Weise bietet die fahrzeugkarosserieförmige Kapselung durch das Anbringen des ersten Isolationsteils an der dem Antriebsstrang zugewandten Seite der den Motorraum bildenden Karosseriebauteile aufgrund der weitgehend flächigen Struktur der Karosseriebauteile eine praktisch einfache Gestaltung und Montage des Isolationsteils. Da das Vorsehen des zweiten Isolationsteils erfindungsgemäß auf den oberen Abschnitt des Antriebsstrangs beschränkt ist und nicht den gesamten Motorraum umfassen muss, lassen sich in vorteilhafter Weise Gewicht und Kosten für das erste Isolationsteil einsparen.
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Im Vergleich zu einer reinen Nahbereichs-, Mittelbereichs- oder fahrzeugkarosserieförmigen thermischen Kapselung lassen sich mit der erfindungsgemäßen Kombination der abschnittsweisen fahrzeugkarosserieförmigen Kapselung durch das erste Isolationsteil und der abschnittsweisen Nahbereichskapselung durch das zweite Isolationsteil die thermische Isolationsleistung, die Gestaltung der Isolationsteile, die Kosten und das Gesamtgewicht der thermischen Kapselung optimieren.
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Gemäß der Erfindung kapseln das erste Isolationsteil und das zweite Isolationsteil den Antriebsstrang offen ein. Mit anderen Worten ist nach der Montage das erste Isolationsteil nicht unmittelbar mit dem zweiten Isolationsteil verbunden, so dass beide keinen vollständig geschlossenen Raum umfassen. Vielmehr weist die erfindungsgemäße thermische Kapselung bevorzugt im Bereich des unteren Abschnitts des Antriebsstrangs wenigstens eine Öffnung zwischen dem ersten Isolationsteil und dem zweiten Isolationsteil auf.
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Aus dem Stand der Technik bekannte vollständig geschlossene Kapselungen des Antriebsstrangs weisen zwar den Vorteil einer vollen thermischen Wirksamkeit auf, erfordern jedoch in jenen Bereichen, in denen beispielsweise eine Antriebswelle aus dem Antriebsstrang durch die Kapselung durchgeführt werden muss, besondere, nur aufwändig zu erreichende Dichtungsmaßnahmen, um die volle thermische Wirksamkeit erzielen zu können. Andernfalls kann von dem Antriebsstrang erzeugte Hochtemperaturluft aus dem von der thermischen Kapselung umschlossenen Innenraum nach außen austreten und Niedrigtemperaturluft aus der Umgebung des Fahrzeugs in den von der Kapselung umschlossenen Innenraum eindringen.
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Die erfindungsgemäße thermische Kapselung mit Hilfe des antriebsstrangfern angebrachten ersten Isolationsteils und des am Antriebsstrang anliegenden zweiten Isolationsteils erreicht jedoch eine hohe thermische Wirksamkeit mit einer offenen Kapselung des Kraftfahrzeugantriebsstrangs, indem das erste antriebsstrangferne Isolationsteil die von dem Antriebsstrang erzeugte und nach oben aufsteigende Hochtemperaturluft in dem von dem ersten Isolationsteil umgebenen oberen Abschnitt des Antriebsstrangs sammelt und zurückhält. Somit kann Niedrigtemperaturluft aus der Umgebung des Fahrzeugs lediglich unterhalb des von dem ersten Isolationsteil umgebenen oberen Abschnitts des Antriebsstrangs zu diesem heranströmen. Diese Niedrigtemperaturluft wird jedoch vom unteren Abschnitt des Antriebsstrangs mit Hilfe des an diesem anliegenden zweiten Isolationsteils fern gehalten, so dass die Niedrigtemperaturluft in diesem Abschnitt keine Abkühlung des Antriebsstrangs bewirken kann.
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Die ohnehin in der erfindungsgemäßen thermischen Kapselung vorhandene Öffnung, die bevorzugt im Bereich des unteren Abschnitts des Antriebsstrangs vorgesehen ist, kann in vorteilhafter Weise dazu genutzt werden, beispielsweise die Antriebswellen von dem Antriebsstrang wegzuführen, ohne dass hierdurch die thermische Wirksamkeit der Kapselung negativ beeinflusst würde oder die Gestaltung der Kapselung, das heißt der Isolationsteile, erschwert würde.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass sich der von dem ersten Isolationsteil umgebene obere Abschnitt des Antriebsstrangs und der von dem zweiten Isolationsteil abgedeckte untere Abschnitt des Antriebsstrangs überlappen. Hierdurch wird eine optimale thermische Wirksamkeit der erfindungsgemäßen thermischen Kapselung des Antriebsstrangs sichergestellt, da sich im Überlappungsbereich zwischen dem oberen und unteren Abschnitt des Antriebsstrangs aufgrund der offenen Kapselung Hochtemperaturluft aus dem oberen Abschnitt mit Niedrigtemperaturluft, die den unteren Abschnitt umgibt, vermischen kann.
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Bevorzugt befinden sich der von dem ersten Isolationsteil umgebene obere Abschnitt des Antriebsstrangs in einer Hochtemperaturumgebung des Motorraums und der von dem zweiten Isolationsteil abgedeckte untere Abschnitt des Antriebsstrangs in einer Niedrigtemperaturumgebung des Motorraums. Hierbei bezeichnet Niedrigtemperatur die Temperatur der das Fahrzeug umgebenden Umgebungsluft und Hochtemperatur die Temperatur, welche die vom Antriebsstrang erwärmte und diesen in dessen oberen Abschnitt der Kapselung umgebende Luft aufweist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug mit einem in einem weitgehend von Karosseriebauteilen gebildeten Motorraum angeordneten Antriebsstrang bereitgestellt, der eine thermische Kapselung des Antriebsstrangs nach einer der vorbeschriebenen Ausgestaltungen aufweist. In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst der Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs einen Verbrennungsmotor und ein Getriebe.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels der Erfindung, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wird. In dieser Zeichnung zeigt schematisch:
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1 eine Querschnittsansicht durch einen Motorraum einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs von vorne gesehen mit einer erfindungsgemäßen thermischen Kapselung eines in dem Motorraum angeordneten Antriebsstrangs.
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In 1 ist eines Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1 dargestellt. Die Querschnittsansicht stellt einen weitgehend von Karosseriebauteilen 2 gebildeten Motorraum 3 des Kraftfahrzeugs 1 von vorne gesehen dar. Innerhalb des Motorraums 3 ist ein Antriebsstrang 4 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Der Antriebsstrang 4 umfasst bei dem dargestellten Kraftfahrzeug 1 im Wesentlichen einen nicht näher gezeigten Verbrennungsmotor und ein ebenfalls nicht näher dargestelltes Getriebe.
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Wie 1 zu entnehmen ist, ist an der dem Antriebsstrang 4 zugewandten Seite der Karosseriebauteile 2 ein erstes thermisch wirkendes Isolationsteil 5 antriebsstrangfern angebracht. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen thermischen Kapselung des Kraftfahrzeugs 1 ist das erste Isolationsteil 5 an einer Oberseite sowie an den sich von der Oberseite nach unten erstreckenden Seitenwänden des Motorraums 3 angebracht. Dementsprechend umgibt das erste Isolationsteil 5 einen oberen Abschnitt des Antriebsstrangs 4 im Wesentlichen glockenförmig. Des Weiteren ist in 1 ein zweites thermisch wirkendes Isolationsteil 6 zu sehen, das anliegend an eine Außenfläche des Antriebsstrangs 4 einen unteren Abschnitt des Antriebsstrangs 4 abdeckend angebracht ist. Bei dem in 1 dargestellten Kraftfahrzeug 1 erstreckt sich das zweite Isolationsteil 6 entlang einer Unterseite des Antriebsstrangs 4 und entlang eines unteren Abschnitts sich von der Unterseite nach oben erstreckender Seitenwände des Antriebsstrangs 4.
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Ferner ist in 1 zu erkennen, dass bei der dargestellten thermischen Kapselung des Kraftfahrzeugs 1 eine Öffnung 7 zwischen dem ersten Isolationsteil 5 und dem zweiten Isolationsteil 6 im Bereich des unteren Abschnitts des Antriebsstrangs 4 vorhanden ist. Mit anderen Worten kapseln das erste Isolationsteil 5 und das zweite Isolationsteil 6 den Antriebsstrang 4 offen ein. Im Bereich der Öffnung 7 erstrecken sich Antriebswellen 8 zu beiden Seiten des Antriebsstrangs 4 von diesem nach außen weg. Die Antriebswellen 8 treiben in an sich bekannter Weise mit den Antriebswellen 8 verbundene Räder 9 des Kraftfahrzeugs 1 an. Der Motorraum 3 weist im Bereich der Öffnung 7 weitere Öffnungen 10 zur Durchführung der Antriebswellen 8 nach außen auf.
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Wie weiter in 1 zu erkennen ist, überlappen sich der von dem ersten Isolationsteil 5 umgebene obere Abschnitt des Antriebsstrangs 4 und der von dem zweiten Isolationsteil 5 abgedeckte untere Abschnitt des Antriebsstrangs 4 im Bereich der Öffnung 7. Außerdem befindet sich der von dem ersten Isolationsteil 5 umgebene obere Abschnitt des Antriebsstrangs 4 in einer Hochtemperaturumgebung des Motorraums 3, in der von dem Antriebsstrang 4 während des Betriebs erzeugte Hochtemperaturluft mittels des ersten Isolationsteils 5 gesammelt wird. Der von dem zweiten Isolationsteil 6 abgedeckte untere Abschnitt des Antriebsstrangs 4 befindet sich bei dem gezeigten Kraftfahrzeug 1 in einer Niedrigtemperaturumgebung des Motorraums 3, die von Umgebungsluft niedriger Temperatur umströmt sein kann.
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Die erfindungsgemäße thermische Kapselung sowie das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug wurden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße thermische Kapselung sowie das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug sind nicht auf die hierin offenbarte Ausführungsform beschränkt, sondern umfassen auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen.
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In bevorzugter Ausführung wird die erfindungsgemäße thermische Kapselung zur thermischen Isolierung eines in einem weitgehend von Karosseriebauteilen gebildeten Motorraum angeordneten Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs verwendet, wobei der Antriebsstrang im Wesentlichen einen Verbrennungsmotor und ein Getriebe umfasst.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Karosseriebauteil
- 3
- Motorraum
- 4
- Antriebsstrang
- 5
- Erstes Isolationsteil
- 6
- Zweites Isolationsteil
- 7
- Öffnung
- 8
- Antriebswelle
- 9
- Rad
- 10
- Öffnung in 3
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012106644 A9 [0004]
