DE102015005022B3

DE102015005022B3 - Vorrichtung zur Kühlung zumindest eines Aggregatelagers in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015005022B3
Application number: DE102015005022.2A
Authority: DE
Inventors: Dominik Mohrlock; Fabian Hausberg; Stephan Beutler
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2015-04-20
Filing date: 2015-04-20
Publication date: 2016-09-22
Anticipated expiration: 2035-04-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung zumindest eines Aggregatelagers (26) in einem Kraftfahrzeug, das in einem Motorraum (12) des Kraftfahrzeugs angeordnet und über eine seitlich abragende Stütze (24) das Aggregat trägt, wobei der Motorraum (12) im Wesentlichen von einem Frontteil (14), von Seitenwänden mit angrenzenden Radläufen (20), von einer hinteren Stirnwand (18) und nach unten von einem Unterboden (22) eingeschlossen ist. Erfindungsgemäß ist das zumindest eine Aggregatelager (26) in einen separaten Luftführungskanal (28, 30) mit einer dem Fahrtwind ausgesetzten Einströmöffnung (28a, 30a) eingebunden, wobei der Luftführungskanal (28, 30) mit seiner Ausströmöffnung (28b, 30b) in ein außerhalb des Motorraums (12) geführtes, unmittelbar an den Motorraum (12) angrenzendes Karosserie-Bauteil (20, 34) des Kraftfahrzeugs mündet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung zumindest eines Aggregatelagers in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Üblicherweise ist die Brennkraftmaschine oder ein Antriebsaggregat aus Brennkraftmaschine und Geschwindigkeits-Wechselgetriebe über schwingungsdämpfende Aggregatelager im Kraftfahrzeug gelagert, wobei Motor- und/oder Getriebestützen die Verbindung zwischen Aggregat und Tragstruktur im Kraftfahrzeug herstellen.
Insbesondere in Motorräumen und gegebenenfalls bei hohen Außentemperaturen können Aggregatelager, zum Beispiel hydraulisch dämpfende Lager, relativ hohen Temperaturen ausgesetzt sein, die gegebenenfalls deren Lebensdauer oder Funktionalität negativ beeinflussen können.
Beispielsweise aus der DE 10 2008 022 626 A1 ist es dazu bekannt, den Motorraum eines Kraftfahrzeugs in eine die Brennkraftmaschine umgebende Warmzone und in eine außerhalb einer vorgesehenen Trennwand liegende Kaltzone aufzuteilen, wobei in der Kaltzone unter anderem ein Aggregatelager bzw. Motorlager angeordnet ist. Die entsprechende Motorstütze ist durch die Trennwand hindurchgeführt. Die konstruktive Anordnung einer derartigen Trennwand kann aber aufgrund baulicher Gegebenheiten problematisch sein.
Aus der DE 32 10 948 A1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt, bei der ein Aggregatelager in einem separaten Luftführungskanal mit einer, dem Fahrtwind ausgesetzten Einströmöffnung eingebunden ist. Der Luftführungskanal mündet mit seiner Ausströmöffnung in ein außerhalb des Motorraums geführtes Karosserie-Bauteil. Aus der DE 199 04 515 A1 ist eine weitere Vorrichtung zur Kühlung eines temperaturbelasteten Aggregats bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, die auch bei baulich beengten Verhältnissen eine zuverlässige und besonders wirksame thermische Abschirmung eines Aggregatelagers ermöglicht.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte und besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Aggregatelager in einen separaten Luftführungskanal mit einer dem Fahrtwind ausgesetzten Einströmöffnung eingebunden ist, wobei der Luftführungskanal mit seiner Ausströmöffnung in ein außerhalb des Motorraums geführtes, unmittelbar an den Motorraum angrenzendes Karosserie-Bauteil des Kraftfahrzeugs mündet. Daraus resultiert, dass das Aggregatelager trotz seiner in Motornähe befindlichen Position quasi in eine Kaltzone eingeschlossen ist, die zudem bei in Fahrt befindlichem Kraftfahrzeug mit Fahrtwind durchströmt wird. Ein derartiger, kostengünstig herstellbarer Luftführungskanal kann dabei optimal an bauliche Gegebenheiten angepasst, zum Beispiel um benachbarte Anbauteile des Antriebsaggregats herumgeführt sein.
Besonders bevorzugt kann die Einströmöffnung des Luftführungskanals am Unterboden angeordnet und mit einer nach unten und in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs geneigten Strömungsleitschaufel versehen sein. Dies ergibt einen relativ kurzen, günstig verlegbaren Luftführungskanal mit ausreichender Durchströmung bzw. Kühlung des Aggregatelagers.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Einströmöffnung des Luftführungskanals geodätisch tiefer als die Ausströmöffnung positioniert und gegebenenfalls zudem der Luftführungskanal von der Einströmöffnung zur Ausströmöffnung kontinuierlich ansteigend ausgeführt sein. Dadurch kann bei stillstehendem Kraftfahrzeug und noch betriebswarmen Aggregatelager eine thermische Konvektion erzeugt werden, aufgrund der eine Kühlluftströmung (Nachkühlung) aufrechterhalten erhalten werden kann.
Bei einem in Fahrtrichtung vor dem Radhaus des Kraftfahrzeugs positionierten Aggregatelager mündet der Luftführungskanal mit seiner Ausströmöffnung seitlich in das Radhaus, während bei einem im Wesentlichen in Fahrtrichtung hinter dem Radhaus positionierten Aggregatelager der Luftführungskanal in einen an der Stirnwand des Kraftfahrzeugs vorgesehenen Wasserkasten mündet. Gegebenenfalls können aber auch beide Aggregatelager in einen einzigen Luftführungskanal integriert sein.
Des Weiteren kann bei einer dem Fahrtwind ausgesetzten Einströmöffnung des Luftführungskanals diese düsenförmig, bevorzugt als Naca Düse, ausgeführt sein, um mit baulich einfachen Mitteln den Durchsatz an Kühlluft im Luftführungskanal weiter zu erhöhen.
In einer herstellungstechnisch besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung kann der bevorzugt aus Kunststoff gefertigte Luftführungskanal das Aggregatelager schalenförmig umschließen, wobei die das Aggregat tragende Stütze (Motor- oder Getriebestütze) durch eine Ausnehmung im Luftführungskanal in den Motorraum geführt ist.
Dabei kann zur Vermeidung von Kurzschlussströmungen die Ausnehmung im Luftführungskanal durch elastische Mittel gegenüber dem Motorraum abgedichtet sein.
Insbesondere im Falle einer strömungsdynamisch ungünstigen Anordnung des Luftführungskanals (zum Beispiel aus konstruktiven Zwängen) kann zusätzlich ein elektrischer, gegebenenfalls temperaturgesteuerter Lüfter in den Luftführungskanal integriert sein.
Schließlich wird bei einer Vierpunkt-Aggregatelagerung des Kraftfahrzeugs zur Erzielung kurzer, wirkungsgradgünstiger Luftführungskanäle vorgeschlagen, dass je Fahrzeugseite ein vorderer und ein hinterer Luftführungskanal vorgesehen ist, in den die jeweiligen Aggregatelager integriert sind, wobei die Ausströmöffnungen des jeweils vorderen Luftführungskanals in die Radhäuser und des jeweils hinteren Luftführungskanals in den Wasserkasten des Kraftfahrzeugs münden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der beigefügten Figur näher erläutert, die in einer Seitenansicht den Vorbau eines Kraftfahrzeugs mit zur Kühlung von Aggregatelagern angeordneten Luftführungskanälen darstellt. Die Figur ist im Hinblick auf ein einfaches Verständnis der Erfindung angefertigt. Von daher ist die Figur lediglich eine grob vereinfachte Darstellung, die keinen realitätsgetreuen Aufbau wiedergibt.
In der Figur ist skizzenhaft und in Seitenansicht der Vorbau 10 eines Personenkraftfahrzeugs soweit für das Verständnis der Erfindung erforderlich dargestellt, in dessen Motorraum 12 ein Antriebsaggregat (nicht eingezeichnet) mit einer Brennkraftmaschine und gegebenenfalls einem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe angeordnet ist.
Der Motorraum 12 ist im Wesentlichen von einem in Fahrtrichtung F vorne angeordnetem Frontteil 14 (Frontschürze), einer Motorhaube 16, einer hinteren Spritzwand 18, von Seitenwänden und an diese anschließenden Radhäusern 20 und schließlich einem Unterboden 22 umschlossen. Das im Motorraum 12 angeordnete Antriebsaggregat ist in einer Vierpunkt-Aufhängung mit seitlich abragenden Stützen 24 (nur angedeutet) über hydraulisch dämpfende Aggregatelager 26 gelagert, wobei die Aggregatelager 26 mit ihren Gehäusen zum Beispiel an Längsträgern des Aufbaus des Kraftfahrzeugs (nichtdargestellt) befestigt sind.
Die innerhalb der Seitenwände und Radhäuser 20 positionierten Aggregatelager 26 sind von vorderen und hinteren Luftführungskanälen 28, 30 umschlossen, wobei sich die jeweiligen Stützen 24 durch korrespondierende Ausnehmungen (bei 24) in den Luftführungskanälen 28, 30 hindurch erstrecken.
Die Ausnehmungen sind bevorzugt durch gummielastische Mittel derart abgedichtet, dass keine Kurzschlussströmungen auftreten, Schwingungsausschläge aber möglich sind.
Die Luftführungskanäle 28, 30 weisen jeweils eine Einströmöffnung 28a, 30a am Unterboden 22 auf und münden kontinuierlich ansteigend mit jeweils einer geodätisch höher liegenden Ausströmöffnung 28b, 30b in ein außerhalb des Motorraums 12 befindliches Karosseriebauteil bzw. beim vorderen Luftführungsteil 28 in die seitlichen Radhäuser 20 und beim hinteren Luftführungsteil 30 in einen an der Stirnwand 18 und vor einer Windschutzscheibe 32 angeordneten Wasserkasten 34.
An den dem Fahrtwind ausgesetzten Einströmöffnungen 28a, 30a der Luftführungskanäle 28, 30 sind nach unten und in Fahrtrichtung F abragende Strömungsleitschaufeln 28c, 30c vorgesehen, die beispielsweise an die aus Kunststoff hergestellten Luftführungskanäle 28, 30 angeformt sein können.
Alternativ können die Einströmöffnungen 28a, 30a und/oder die Ausströmöffnungen 28b, 30b auch düsenförmig (zum Beispiel mit Naca Düsen) und/oder mit Wasserabweisblenden versehen sein (nicht dargestellt).
Die separat gefertigten und die Aggregatelager 26 umschließenden Luftführungskanäle 28, 30 bilden quasi eine Kaltzone, die von dem im Fahrbetrieb hitzebeaufschlagten Motorraum 12 thermisch abgekoppelt ist.
Ferner wird im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs über die Luftführungskanäle 28, 30 durch den Staudruck Kühlluft gefördert, die die Aggregatelager 26 kühlt.
Bei im Stillstand befindlichem Kraftfahrzeug tritt ferner durch die beschriebene, kontinuierlich ansteigende Ausbildung der Luftführungskanäle 28, 30 eine Kaminzugwirkung auf, bei der von den noch betriebswarmen Aggregatelagern 26 erwärmte Kühlluft nach oben abströmt (Nachkühlung).
Gegebenenfalls und bei Bedarf kann auch nur ein Aggregatelager 26 mittels eines der beschriebenen Luftführungskanäle 28, 30 vom Motorraum 12 thermisch abgekoppelt bzw. vom Fahrtwind gekühlt sein.
Ferner können gegebenenfalls die beiden Luftführungskanäle 28, 30 zu einem einzigen Luftführungskanal mit zum Beispiel einer vorderen Einströmöffnung 28a und einer hinteren Ausströmöffnung 30b zusammengefasst sein.
Bei einer aufgrund konstruktiver Zwänge mehr verwinkelten Ausbildung der Luftführungskanäle 28, 30 können gegebenenfalls elektrisch angetriebene und thermisch gesteuerte Lüfter (nicht dargestellt) in einen oder mehrere der Luftführungskanäle 28, 30 integriert sein.
Schließlich könnte die Einströmöffnung 28a des Luftführungskanal 28 auch in das Fronteil 14 verlegt und so direkt dem Fahrtwind des Kraftfahrzeugs ausgesetzt sein.

Claims

Vorrichtung zur Kühlung zumindest eines Aggregatelagers (26) in einem Kraftfahrzeug, das in einem Motorraum (12) des Kraftfahrzeugs angeordnet das Aggregat trägt, wobei der Motorraum (12) von einem Frontteil (14), von Seitenwänden mit angrenzenden Radläufen (20), von einer hinteren Stirnwand (18) und nach unten von einem Unterboden (22) eingeschlossen ist, wobei das zumindest eine Aggregatelager (26) in einem separaten Luftführungskanal (28, 30) mit einer dem Fahrtwind ausgesetzten Einströmöffnung (28a, 30a) eingebunden ist, wobei der Luftführungskanal (28, 30) mit seiner Ausströmöffnung (28b, 30b) in ein außerhalb des Motorraums (12) geführtes, unmittelbar an den Motorraum (12) angrenzendes Karosserie-Bauteil (20, 34) des Kraftfahrzeugs mündet, dadurch gekennzeichnet, dass das Aggregatelager (26) über eine seitlich abragende Stütze (24) das Aggregat trägt, und dass bei einem in Fahrtrichtung (F) vor dem Radhaus (20) positionierten Aggregatelager (26) der Luftführungskanal (28) mit seiner Ausströmöffnung (28b) seitlich in das Radhaus (20) mündet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmöffnung (28a, 30a) des Luftführungskanals (28, 30) am Unterboden (22) angeordnet und mit einer nach unten und in Fahrtrichtung (F) des Kraftfahrzeugs geneigten Strömungsleitschaufel (28c, 30c) versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmöffnung (28a, 30a) des Luftführungskanals (28, 30) geodätisch tiefer als die Ausströmöffnung (28b, 30b) positioniert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftführungskanal (28, 30) von der Einströmöffnung (28a, 30a) zur Ausströmöffnung (28b, 30b) kontinuierlich ansteigend ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem in Fahrtrichtung (F) hinter dem Radhaus (20) positionierten Aggregatelager (26) der Luftführungskanal (30) in einen an der Stirnwand (18) des Kraftfahrzeugs vorgesehenen Wasserkasten (34) mündet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer dem Fahrtwind (F) ausgesetzten Einströmöffnung (28a, 30a) des Luftführungskanals (28, 30) diese düsenförmig, bevorzugt als Naca Düse ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aus Kunststoff gefertigte Luftführungskanal (28, 30) das Aggregatelager (26) schalenförmig umschließt, wobei die das Aggregat tragende Stütze (24) durch eine Ausnehmung (bei 24) im Luftführungskanal (28, 30) in den Motorraum (12) geführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (bei 24) im Luftführungskanal (28, 30) durch elastische Mittel gegenüber dem Motorraum (12) abgedichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftführungskanal (28, 30) das Aggregatelager (26) nur teilweise umschließt und der Bereich der tragenden Stütze (24) nach außen hin offen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Luftführungskanal (28, 30) zusätzlich ein elektrischer, gegebenenfalls temperaturgesteuerter Lüfter integriert ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Vierpunkt-Aggregatelagerung des Kraftfahrzeugs je Fahrzeugseite ein vorderer und ein hinterer Luftführungskanal (28, 30) vorgesehen ist, in den die jeweiligen Aggregatelager (26) integriert sind, wobei die Ausströmöffnungen (28b, 30b) des jeweils vorderen Luftführungskanals (28) in die Radhäuser (20) und des jeweils hinteren Luftführungskanals (30) in den Wasserkasten (34) münden.