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Die Erfindung betrifft eine Komponente für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Komponente.
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Viele Komponenten, also Bauteile, Baugruppen oder Funktionseinheiten heutiger Kraftfahrzeuge erzeugen bei ihrem Betrieb oder bei einem Betrieb des jeweiligen Kraftfahrzeugs Wärme. Zudem haben diese Komponenten oftmals einen, beispielsweise hinsichtlich einer Effizienz oder eines Verschleißes, für ihren Betrieb optimalen Temperaturbereich, dessen untere Grenze typischerweise oberhalb einer Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeugs liegt. Prinzipiell könnte es also wünschenswert sein, eine thermische Isolierung von Komponenten vorzusehen, um thermische Verluste an die Umgebung zu verringern und somit nach einer Inbetriebnahme schneller den optimalen Temperaturbereich zu erreichen. Nachteilig ist dabei jedoch, dass es - aufgrund eben dieser thermischen Isolierung - dann nach einer gewissen Betriebszeit zu einer Überhitzung der Komponente kommen kann. In der Praxis werden daher heutzutage entsprechende Komponenten typischerweise nicht oder nur auf einem sehr kleinen Oberflächenanteil mit einer thermischen Isolierung versehen.
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Die
EP 1 905 653 A1 befasst sich mit einem Hitzeschild zum Abschirmen eines Gegenstandes gegen Hitze und/oder Schall. Der Hitzeschild weist dabei eine Ausnehmung auf, die durch den Hitzeschild hindurch geht. Weiter weist der Hitzeschild einen Verschluss zum teilweisen Verschließen der Ausnehmung auf. Der Verschluss öffnet und schließt sich selbsttätig in Abhängigkeit von der Temperatur.
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Auch aus der
EP 1 905 654 A1 ist eine Hitzeschildanordnung bekannt. Dabei ist zusätzlich eine Betätigungsvorrichtung vorgesehen, welche ausgebildet ist, den Verschluss in Abhängigkeit von einer für die Funktion des abzuschirmenden Gegenstandes relevanten Regelgröße zu öffnen und zu schließen.
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Die
DE 10 2016 011 142 A1 beschreibt eine Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebegehäuse und einer Hülle, die zu einem Temperaturmanagement des Getriebes das Getriebegehäuse über einen Großteil in dessen Längsrichtung umschließt und zumindest einen verstellbaren Luftdurchlass aufweist. Die Hülle umschließt das Getriebegehäuse einer Kontur des Getriebegehäuses folgend in einem Abstand zwischen 25 und 50 mm. Die Luftdurchlässe umfassen jeweils eine Belüftungsklappe, die mittels eines elektrischen, über einen CAN-Bus angesteuerten Stellmotors verstellt werden kann.
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In der
DE 10 2011 120 748 A1 ist ein Getriebe für eine Windenergieanlage beschrieben. Eine an einem Gehäuseteil angeordnete Vorrichtung zur Temperierung eines Schmiermediums umfasst dabei eine Heizeinrichtung. Die Heizeinrichtung ist als Flächengebilde ausgelegt und zur thermischen Isolierung gegenüber dem Gehäuseteil oder der Umgebung mit einem Isolierelement verbunden.
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Die
DE 10 2014 217 505 A1 beschreibt eine thermische Kapselung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang. Ein erstes thermisch wirkendes Isolationselement ist antriebsstrangfern angebracht, sodass es zumindest bereichsweise einen oberen Abschnitt des Antriebsstrangs umgibt. Ein zweites thermisch wirkendes Isolationselement ist anliegend an einer Außenseite des Antriebsstrangs zumindest bereichsweise derart angebracht dass es einen unteren Abschnitt des Antriebsstrangs abdeckt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mit besonders geringem Aufwand einen thermisch optimierten Betrieb einer Komponente für ein Kraftfahrzeug zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen sowie in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Komponente für ein Kraftfahrzeug weist einen Korpus und eine den Korpus zumindest bereichsweise umgebenden Kapselung zur thermischen Isolierung des Korpus gegenüber einer Umgebung auf. Der Korpus kann beispielsweise ein Hauptteil oder Hauptkörper, eine zentrale Funktionseinheit, ein zentrales Funktionselement, ein Gehäuse oder dergleichen sein. Zumindest ein Teilbereich der Kapselung ist relativ zu dem Korpus zwischen wenigstens einer ersten Stellung und wenigstens einer zweiten Stellung verstellbar. Mit anderen Worten ist zumindest der Teilbereich dazu eingerichtet und ausgebildet, insbesondere während eines Betriebs der Komponente oder des Kraftfahrzeugs, reversibel zwischen den Stellungen verstellt zu werden. Dies kann insbesondere automatisch erfolgen, also ohne dass ein manueller Eingriff oder eine Bedienhandlung einer Bedienperson notwendig ist.
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Zumindest der verstellbare Teilbereich der Kapselung liegt in der ersten Stellung an dem Korpus an und ist in der zweiten Stellung von dem Korpus beabstandet. Ein Anliegen des Teilbereiches an dem Korpus soll im Sinne der vorliegenden Erfindung dabei insbesondere bedeuten, dass ein Abstand zwischen dem Teilbereich der Kapselung und dem Korpus weniger als 5 mm beträgt. Bevorzugt soll das Anliegen des Teilbereiches der Kapselung an dem Korpus bedeuten, dass dann zwischen dem Teilbereich und dem Korpus ein direkter, also unmittelbarer physischer Kontakt besteht. Dies kann insbesondere nicht nur für den verstellbaren Teilbereich, sondern für die gesamte Kapselung gelten. Mit anderen Worten kann in der ersten Stellung die gesamte Kapselung an dem Korpus anliegen. In der ersten Stellung bildet die Kapselung also eine, insbesondere flächig ausgedehnte, thermische Isolierung oder Dämmung des Korpus beziehungsweise der Komponente. Insbesondere verhindert die Kapselung in der ersten Stellung eine konvektive Wärmeabfuhr von dem Korpus an die Umgebung. In der zweiten Stellung ist die thermische Isolierung des Korpus beziehungsweise der Komponente gegenüber der ersten Stellung durch die Beabstandung der Kapselung von dem Korpus reduziert. Bevorzugt kann der Abstand zwischen dem Teilbereich und dem Korpus in der zweiten Stellung mehr als 5 mm, insbesondere 1 cm oder mehr, beispielsweise bis zu 25 mm oder mehr, betragen.
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Erfindungsgemäß weist die Komponente ein Dehnstoffelement auf, dessen eine Seite wärmeleitend mit dem Korpus verbunden und mechanisch an diesem abgestützt ist und dessen andere Seite mit dem Teilbereich der Kapselung verbunden ist zum Verstellen des Teilbereiches in Abhängigkeit von einer Temperatur des Korpus durch eine temperaturabhängige Ausdehnung eines in dem Dehnstoffelement enthaltenen Dehnstoffs. Das Dehnstoffelement kann dazu ein Gehäuse und einen Arbeitskolben aufweisen. Bei einer Erwärmung des Korpus erwärmt sich aufgrund der wärmeleitenden Verbindung auch der Dehnstoff, was zu dessen Ausdehnung, also einer Volumenvergrößerung, führt. Diese Volumenvergrößerung kann insbesondere mit einem Phasenübergang des Dehnstoffs einhergehen. Durch diese Ausdehnung oder Volumenvergrößerung des Dehnstoffs kann der Arbeitskolben des Dehnstöffelements bewegt werden, wodurch wiederum der Teilbereich der Kapselung von dem Korpus abgehoben wird. Somit entsteht aufgrund der Erwärmung des Korpus ein Luftvolumen oder Raumbereich, beispielsweise ein flächiger oder flächig ausgedehnter Hohlbereich, zwischen dem Teilbereich der Kapselung und dem Korpus. Dieses Luftvolumen oder dieser Raumbereich kann dann beispielsweise mit einem Kühlluftstrom beaufschlagt, also von einem Kühlluftstrom durchströmt werden. Somit ermöglicht also die automatische und selbsttätige thermische Ausdehnung des Dehnstoffes bei steigender Temperatur des Korpus eine entsprechende konvektive Wärmeabfuhr von dem Korpus. Hierdurch kann vorteilhaft eine Überhitzung der Komponente verhindert werden.
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Sinkt die Temperatur des Korpus wieder ab, beispielsweise aufgrund der Kühlung und/oder in einer Betriebspause und/oder aufgrund einer gesunkenen Umgebungstemperatur, so führt dies in entsprechender Art und Weise zu einer automatischen und selbsttätigen Volumenverringerung des Dehnstoffes. Entsprechend kann sich dann der Arbeitskolben des Dehnstoffelements wieder zurück bewegen, wodurch auch der Teilbereich der Kapselung wieder in Richtung des Korpus bewegt wird beziehungsweise gelangt. Dazu kann beispielsweise der Arbeitskolben federbelastet sein und/oder mit dem Teilbereich der Kapselung verbunden sein.
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Es ist ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass durch die Verwendung des Dehnstoffelements ein selbstregelndes System oder eine selbstregelnde Funktionsweise mit besonders geringem Aufwand realisiert werden kann. Es ist also insbesondere vorteilhaft weder ein, beispielsweise elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betriebener, Stellmotor noch eine Ansteuerung, ein entsprechendes Steuergerät oder eine elektrische und/oder datenübertragende Anbindung an ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs notwendig, um die mittels der vorliegenden Erfindung ermöglichte thermische Regulierung der Komponente zu erreichen. Auch eine oftmals fehleranfällige Mechanik, beispielsweise für eine verstellbare Belüftungsklappe, wie sie im eingangs genannten Stand der Technik vorgesehen ist, kann durch die Verwendung der vorliegenden Erfindung vorteilhaft entfallen. Durch eine situations- oder bedarfsgerechte Auswahl des Dehnstoffs kann ein thermischer Arbeitspunkt des Dehnstoffelements eingestellt oder vorgegeben werden. Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung sind vergleichsweise geringe Herstellungskosten, eine verkürzte Warmlaufphase der jeweiligen Komponente nach einer Inbetriebnahme, eine damit einhergehende Wirkungsgradverbesserung und/oder Kraftstoffeinsparung oder - wenn es sich bei dem Kraftfahrzeug um ein Elektroauto handelt - eine erhöhte Reichweite. Beispielsweise für letzteren Fall kann es sich bei der Komponente ebenso etwa um eine Batterie oder ein Batteriemodul des Kraftfahrzeugs handeln.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Dehnstoffelement als Wachsthermostat ausgebildet. Mit anderen Worten besteht dann der Dehnstoff ganz oder teilweise aus einem Wachs. Hierdurch kann vorteilhaft eine Hubentfaltung des Dehnstoffelements in einem für typische Komponenten eines Kraftfahrzeugs relevanten, also geeigneten Temperaturbereich realisiert werden. Ebenso kann der Dehnstoff ganz oder teilweise aus einem anderen Stoff oder Material bestehen oder gebildet sein, beispielsweise aus einem Öl, aus Paraffin oder aus einem Metall oder metallischen Werkstoff. Hierdurch ist vorteilhaft eine jeweilige Anpassung an eine typische und/oder eine optimale Betriebstemperatur der jeweiligen Komponente möglich.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Kapselung mit dem Korpus verbunden und zumindest bereichsweise aus einem flexiblen und/oder elastischen Material gebildet, sodass der Teilbereich in die zweite Stellung verstellbar ist, ohne die Kapselung vollständig von dem Korpus zu lösen. Mit anderen Worten ist die Kapselung also nicht vollständig starr oder biegesteif. Durch die flexible und/oder elastische Ausgestaltung der Kapselung, insbesondere des Teilbereiches oder eines den verstellbaren Teilbereich umgebenden Bereiches der Kapselung, kann der Teilbereich vorteilhaft zwischen den Stellungen verstellt werden, ohne dass hierfür ein Gelenk oder ein Scharnier oder dergleichen als Teil der Kapselung vorgesehen werden müsste. Hierdurch kann vorteilhaft nicht nur eine Konstruktion der Kapselung vereinfacht werden, sondern es kann auch vorteilhaft eine verbesserte Dichtigkeit oder Dichtheit der Kapselung, insbesondere gegenüber einem Wärme- und/oder Schalldurchtritt, erreicht werden. Aufgrund der Flexibilität und/oder Elastizität der Kapselung kann diese also mittels des Dehnstoffelements kontinuierlich und reversibel bewegt, also zwischen den Stellungen verstellt werden. Dabei kann die Kapselung in einem von dem verstellbaren Teilbereich verschiedenen Bereich vorteilhaft an dem Korpus befestigt, insbesondere fixiert werden, wodurch auf besonders einfache und zuverlässige Art und Weise verhindert werden kann, dass die Kapselung relativ zu dem Korpus verrutscht, also aus einer vorgesehenen oder bestimmungsgemäßen Position heraus gelangt. Die Fixierung oder Befestigung der Kapselung an dem Korpus kann beispielsweise mittels einer Schraub- oder Klemmverbindung oder dergleichen realisiert werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Komponente eine Antriebsstrangkomponente für das Kraftfahrzeug, insbesondere ein Motor, ein Getriebe, ein Differenzial oder ein Radlager oder Radlagerträger. Eine Antriebsstrangkomponente in diesem Sinne soll dabei als Komponente eines Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs verstanden werden, wobei der Antriebsstrang gemäß dem üblichen fachmännischen Verständnis alle Komponenten umfasst, die in dem Kraftfahrzeug eine Leistung für den Antrieb des Kraftfahrzeugs generieren und/oder bis auf die Straße oder Fahrbahn übertragen. Die Antriebsstrangkomponenten erzeugen in Abhängigkeit von einer aufgebrachten mechanischen Antriebslast entsprechende Verlustleistungen, die in Wärme umgesetzt werden. Diese Wärme oder Verlustwärme muss von der jeweiligen Antriebsstrangkomponente abgeführt werden, um deren Überhitzen zu vermeiden. Je nach Art oder Typ der Antriebsstrangkomponente kann hierfür ein Kühlkreislauf mit einem, insbesondere flüssigen, Kühlmedium vorgesehen sein. Aufgrund der vorliegend vorgesehenen thermischen Isolierung durch die Kapselung kann mit für herkömmliche Kraftfahrzeuge oder Komponenten dimensionierten oder ausgelegten Kühlkreisläufen die Verlustwärme unter Umständen jedoch nur unzureichend von der jeweiligen Antriebsstrangkomponente abgeführt werden. Andererseits können gerade die Antriebsstrangkomponenten in einer jeweiligen Warmlauf- oder Aufwärmphase jedoch besonders von der thermischen Isolierung durch die Kapselung profitieren, da im Bereich des Antriebsstrangs beispielsweise häufig Schmiermittel - beispielsweise Öl - verwendet werden, deren Eigenschaften - etwa eine Viskosität oder Schmierfähigkeit - temperaturabhängig sind. Die vorliegende Erfindung kann also im Bereich des Antriebsstrangs, also für Antriebsstrangkomponenten, besonders vorteilhaft eingesetzt werden, insbesondere ohne dass bestehende Kühlmechanismen neu konstruiert oder neu ausgelegt werden müssten.
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In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung besteht in der zweiten Stellung in wenigstens einer Richtung entlang einer gesamten Länge der Kapselung ein durchgehender Luftkanal zwischen der Kapselung und dem Korpus, sodass der Korpus mittels durch den Luftkanal strömender Kühlluft direkt kühlbar ist. Mit anderen Worten ist die Komponente, insbesondere die Kapselung, also derart ausgebildet oder gestaltet, dass in der zweiten Stellung ein durch die Beabstandung des Teilbereiches der Kapselung von dem Korpus entstehender Raumbereich eine direkte, durchströmbare Verbindung zu einem die Komponente umgebenden Luftvolumen, insbesondere also zu der Umgebung, aufweist. Insbesondere kann der Raumbereich, also der Luftkanal, wenigstens zwei derartige Verbindungen aufweisen, sodass in der einen Verbindung oder Öffnung eintretende Kühlluft den Luftkanal durchströmen und an der anderen Verbindung oder Öffnung wieder austreten kann. Durch ein derartiges Unterströmen der Kapselung kann vorteilhaft eine besonders effiziente und effektive Kühlung des Korpus erreicht werden. Der Luftkanal kann die Kapselung also bevorzugt von einem Ende der Kapselung zu einem anderen, insbesondere gegenüberliegenden, Ende der Kapselung unterlaufen.
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In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist die Komponente eine Hebeleinrichtung auf, die mit dem Arbeitskolben des Dehnstoffelements und mit dem Teilbereich der Kapselung verbunden, also mechanisch gekoppelt ist. Die Hebeleinrichtung setzt dabei eine Bewegung des Arbeitskolbens in eine entsprechend größere Bewegung, also einen entsprechend größeren Verstellweg, des Teilbereiches der Kapselung um. Mit anderen Worten kann also durch die Hebeleinrichtung erreicht werden, dass in der zweiten Stellung der Abstand zwischen der Kapselung beziehungsweise dem Teilbereich der Kapselung und dem Korpus größer ist als ein Hub oder Verfahrweg des Arbeitskolbens des Dehnstoffelements. Auf diese Weise kann mit besonders einfachen und kostengünstigen Mitteln und weiterhin ohne zusätzlichen Antrieb oder zusätzliche Ansteuerung eine weiter verbesserte Kühlung des Korpus ermöglicht werden. Weiterhin kann eine Hebelwirkung oder ein Hebelarm der Hebeleinrichtung vorteilhaft einstellbar sein, sodass mit derselben Baugruppe aus Dehnstoffelement und Hebeleinrichtung unterschiedliche Anforderungen realisiert oder abgedeckt werden können.
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In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Kapselung aus einem thermisch und akustisch isolierenden Material gebildet. Insbesondere kann die Kapselung hierbei eine Schaumschicht aufweisen oder umfassen. Die Schaumschicht kann dabei beispielsweise auf einem Trägerelement aufgebracht sein, welches dann ebenfalls Bestandteil der Kapselung sein kann. Durch die Kombination aus thermisch und akustisch isolierenden Funktionalitäten der Kapselung, beispielsweise durch. Verwendung eines Absorptionsschaumes, kann vorteilhaft auch bei dem Verstellen der Kapselung in die zweite Stellung die akustische Isolierung der Komponente mit besonders einfachen und kostengünstigen Mitteln zumindest im Wesentlichen aufrechterhalten werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da eine akustische Isolierung der Komponente permanent gewünscht ist, wohingegen die ein Bedarf für die thermische Isolierung wie beschrieben von einer aktuellen Temperatur, also einem aktuellen Zustand oder Betriebszustand der Komponente abhängig sein kann. Durch die kombinierte thermische und akustische Isolierung wird zudem gegenüber einer separaten akustischen Isolierung, welche dann beispielsweise unterhalb der beweglichen thermischen Isolierung angeordnet werden könnte, eine verbesserte Temperaturregulierung, jedenfalls aber eine vereinfachte Konstruktion der Komponente insgesamt ermöglicht.
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In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist die Komponente mehrere, insbesondere räumlich verteilt an dem Korpus angeordnete, Dehnstoffelemente auf, um den verstellbaren Teilbereich zu vergrößern und/oder mehrere Teilbereiche der Kapselung unabhängig voneinander jeweils zwischen der ersten und der zweiten Stellung zu verstellen. Dies kann beispielsweise dann besonders vorteilhaft sein, wenn der Korpus bei einem Betrieb der Komponente oder des Kraftfahrzeugs eine inhomogene, also räumlich ungleichmäßige Temperatur oder Temperaturverteilung aufweisen kann. Die Teilbereiche beziehungsweise die Dehnstoffelemente können dann beispielsweise in Bereichen überdurchschnittlicher Wärmeentwicklung an dem Korpus angeordnet sein, sodass ein tatsächlicher Kühlbedarf vorteilhaft besonders präzise abgebildet, also realisiert werden kann. Die Verwendung mehrerer Dehnstoffelemente kann also den Vorteil haben, dass die Kapselung einteilig ausgebildet sein kann, insbesondere auch bei komplexen Komponenten oder Komponenten mit einem komplexen thermischen Verhalten. Eine einteilige Ausbildung der Kapselung kann dabei vorteilhaft eine besonders effektive und zuverlässige thermische und/oder akustische Isolierung der Komponente ermöglichen. Zusätzlich oder alternativ kann es ebenso möglich sein, zwei oder mehrere der Dehnstoffelemente in Reihe zu schalten, also seriell anzuordnen, sodass sich ihre Hübe oder Verfahrwege addieren. Auf diese Weise können mit einer einzigen Art von Dehnstoffelement mehrere unterschiedliche maximale Abstände zwischen dem jeweiligen Teilbereich beziehungsweise den Teilbereichen der Kapselung und dem Korpus realisiert werden, je nachdem wie viele Dehnstoffelemente in Reihe geschaltet, also mechanisch seriell angeordnet werden.
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In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Kapselung in einer Umfangsrichtung des Korpus mehrteilig ausgebildet, wobei die Komponente mehrere Dehnstoffelemente aufweist. An mehreren oder allen Teilen der Kapselung ist dabei jeweils wenigstens eines der mehreren Dehnstoffelemente angeordnet zum Verstellen des jeweiligen Teils der Kapselung zwischen der jeweiligen ersten und zweiten Stellung des jeweiligen Teils. Mit anderen Worten ist also jedes der Dehnstoffelemente einem bestimmten Teil der Kapselung zugeordnet, sodass die Teile der Kapselung, denen wenigstens ein Dehnstoffelement zugeordnet ist, unabhängig voneinander verstellbar sind. Durch die mehrteilige Ausbildung oder Ausgestaltung der Kapselung kann dann vorteilhaft eine verbesserte Granularität oder Lokalität der Kühlung des Korpus realisiert werden. Dazu können die Teile der Kapselung insbesondere unabhängig voneinander beweglich gehalten oder gelagert sein. Auf diese Weise kann vorteilhaft eine verbesserte Homogenität der Temperatur oder Temperaturverteilung des Korpus erreicht werden. Durch die mehrteilige Ausgestaltung der Kapselung können zudem vorteilhaft auch komplex geformte Komponenten besonders genau, also besonders eng anliegend mit der Kapselung umgeben werden, insbesondere ohne dass hierfür ein unverhältnismäßig hoher Aufwand für eine Gestaltung und Herstellung der Kapselung erforderlich wäre.
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Außer der erfindungsgemäßen Komponente ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Komponente.
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Zu der Erfindung gehören dabei auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, die Merkmale und Vorteile aufweisen, wie sie nur oder auch im Zusammenhang mit den Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Komponente beschrieben worden sind und umgekehrt. Aus diesem Grund sind zur Vermeidung unnötiger Redundanz nicht alle entsprechenden Weiterbildungen und Merkmalskombinationen noch einmal explizit beschrieben. Die Erfindung umfasst also insbesondere auch Kombinationen der beschriebenen Ausführungsformen.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 ausschnittweise eine schematische, seitliche Querschnittansicht einer ersten Ausführungsform einer Komponente für ein Kraftfahrzeug mit einem Korpus und einer in einer ersten Stellung an diesem anliegenden Kapselung;
- 2 eine schematische, seitliche Querschnittansicht der Komponente aus 1, wobei die Kapselung in eine zweite Stellung verstellt ist, in der sie von dem Korpus beabstandet ist;
- 3 ausschnittweise eine schematische, seitliche Querschnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer Komponente für ein Kraftfahrzeug mit einem Korpus und einer in einer ersten Stellung an diesem anliegenden Kapselung
- 4 eine schematische, seitliche Querschnittansicht der Komponente aus 3, wobei die Kapselung in eine zweite Stellung verstellt ist, in der sie von dem Korpus beabstandet ist;
- 5 ausschnittweise eine schematische, seitliche Querschnittansicht einer dritten Ausführungsform einer Komponente für ein Kraftfahrzeug mit einem Korpus und einer in einer ersten Stellung an diesem anliegenden Kapselung
- 6 eine schematische, seitliche Querschnittansicht der Komponente aus 5, wobei die Kapselung in eine zweite Stellung verstellt ist, in der sie von dem Korpus beabstandet ist;
- 7 ausschnittweise eine schematische, seitliche Querschnittansicht einer vierten Ausführungsform einer Komponente für ein Kraftfahrzeug mit einem Korpus und einer in einer ersten Stellung an diesem anliegenden Kapselung; und
- 8 eine schematische, seitliche Querschnittansicht der Komponente aus 7, wobei die Kapselung in eine zweite Stellung verstellt ist, in der sie von dem Korpus beabstandet ist.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt schematisch eine ausschnittweise, seitliche Querschnittansicht einer Komponente 1 eines Kraftfahrzeugs. Vorliegend handelt es sich bei der Komponente 1 um eine Antriebsstrangkomponente, insbesondere um ein Getriebe. Dieses weist dabei als Korpus ein Getriebegehäuse 2 auf. Weiterhin umfasst die Komponente 1 eine außerhalb des Getriebegehäuses 2 angeordnete Kapselung 3 zur thermischen und akustischen Isolation gegenüber einer Umgebung. Die Kapselung 3 ist vorliegend zumindest teilweise aus einem Absorptionsschaum gebildet. In 1 ist die Kapselung 3 in einer ersten Stellung dargestellt, in der die Kapselung 3 an einer Oberfläche 4 des Getriebegehäuses 2 anliegt.
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Ein hier durch einen Pfeil angedeuteter Kühlluftstrom 5 strömt also außenseitig, das heißt auf einer von dem Getriebegehäuse 2 abgewandten Seite der Kapselung 3 an dieser vorbei. Der Kühlluftstrom 5 kann beispielsweise Fahrtwind sein, der bei einer Fahrt des die Komponente 1 umfassenden Kraftfahrzeugs auftritt,. Ebenso kann der Kühlluftstrom 5 von einem Gebläse erzeugt werden. Vorliegend umfasst die Komponente 1 weiterhin einen Wachsthermostat 6, dessen Unterseite 7 wärmeleitend mit dem Getriebegehäuse 2 verbunden ist und dessen Oberseite 8 mit der Kapselung 3 verbunden ist.
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Aufgrund der an dem Getriebegehäuse 2 anliegenden Kapselung 3 kann der Kühlluftstrom 5 an der Oberfläche 4 keine freie oder erzwungene konvektive Wärmeabfuhr bewirken. Dies könnte potentiell zu einer Überhitzung der Komponente 1 führen. Diese wird jedoch vorliegend durch die Anordnung des Wachsthermostats 6 verhindert. Erwärmt sich bei einem Betrieb die Komponente 1, insbesondere das Getriebegehäuse 2, so wird diese Wärme über die entsprechende wärmeleitende Verwendung an die Unterseite 7 des wachsgefüllten Wachsthermostat 6 übertragen. Das in dem Wachsthermostat 6 enthaltene Wachs dient dabei als Dehnstoff und beginnt bei Erreichen einer materialabhängigen Grenztemperatur zu schmelzen, wobei es sich ausdehnt. Durch diese Ausdehnung wird ein Arbeitskolben 9 des Wachsthermostats 6 bewegt. Durch diese Bewegung des Arbeitskolbens 9 wiederum wird die Kapselung 3 von dem Getriebegehäuse 2 zumindest bereichsweise abgehoben, sodass zwischen der Kapselung 3 und der Oberfläche 4 ein Luftkanal 10 entsteht. Bei der Verflüssigung des Wachses innerhalb des Wachsthermostats 6 durch die Temperatur des Getriebegehäuses 2 und/oder von darin befindlichen Teilen oder Elementen kann der Arbeitskolben 9 insbesondere entgegen eines Federelements nach oben beziehungsweise nach außen gedrückt werden.
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Durch den so entstandenen Luftkanal 10 kann dann zumindest ein Teilluftstrom 11 hindurchströmen und das Getriebegehäuse 2 an der Oberfläche 4 direkt kühlen.
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Die Kapselung 3 kann dabei zumindest bereichsweise aus einem flexiblen und/oder elastischen Material gebildet sein. Dadurch wird das Abheben oder Anheben zumindest eines Teilbereiches der Kapselung 3 auch dann ermöglicht, wenn die Kapselung 3 in einem hier nicht dargestellten Bereich fest mit dem Getriebegehäuse 2 verbunden, also an diesem fixiert ist. Durch die Flexibilität oder Elastizität der Kapselung 3 kann diese dann gezielt und reproduzierbar mittels des Wachsthermostats 6 angehoben werden.
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Wird, etwa aufgrund der Kühlung des Getriebegehäuses 2 mittels des Teilluftstroms 11, die Grenztemperatur unterschritten, so verfestigt sich das Wachs wieder und reduziert dabei sein Volumen. Der Arbeitskolben 9 wird dann mittels des Federelements wieder zurück gedrückt, sodass die Kapselung 3 wieder aus der in 2 dargestellten, abgehobenen zweiten Stellung in die in 1 dargestellte, anliegende erste Stellung gelangt. Durch die Verbindung des Wachsthermostats 6 beziehungsweise des Arbeitskolbens 9 an der Oberseite 8 mit der Kapselung 3 wird dabei also die Kapselung 3 wieder auf das Getriebegehäuse 2 gezogen, sodass die Kapselung 3 wieder an dem Getriebegehäuse 2 anliegt. Die thermische Isolierung oder Dämmung durch die Kapselung 3 ist dann in der ersten Stellung wieder parallel zu der akustischen Isolierung oder Dämmung vollständig hergestellt. Der Wachsthermostat 6 dient hier also als Aktuator zum Verstellen oder Bewegen der Kapselung 3 wenigstens zwischen den gezeigten Stellungen.
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3 zeigt ausschnittweise eine schematische seitliche Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Komponente 1. Hierbei ist die Kapselung 3 gebildet aus einer dem Getriebegehäuse 2 zugewandten Schaumschicht 12, welche an einer außenseitigen Trägerschicht 13 befestigt oder gehalten ist. Die Trägerschicht 13 ist dabei ganz oder teilweise aus einem stabileren, insbesondere biegesteiferen, Material als die Schaumschicht 12 gebildet. Die Trägerschicht 13 kann beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial, einem Fasermaterial oder einem faserverstärkten Material bestehen oder gebildet sein. Die Kapselung 3 kann ebenso weitere, hier nicht dargestellte, Schichten oder Elemente aufweisen oder umfassen. Dies können beispielsweise eine hydrophobe und/oder oleophobe, wasser- und/oder ölabweisende Abdeckung, eine Aluminiumkaschierung und/oder dergleichen mehr umfassen. Der Wachsthermostat 6 ist hier teilweise in das Getriebegehäuses 2 eingelassen, also zumindest teilweise in dem Getriebegehäuse 2 aufgenommen. Hierdurch kann vorteilhaft ein besonders effektiver Wärmeübertrag, also eine Temperaturangleichung zwischen dem Getriebegehäuse 2 und dem Wachsthermostat 6 erfolgen. Damit kann die Kapselung 3 mittels des Wachsthermostats 6 bei einer Temperaturänderung des Getriebegehäuses 2 besonders reaktionsschnell verstellt werden.
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4 zeigt eine schematische, seitliche Querschnittansicht der Komponente 1 aus 3, wobei die Kapselung 3 in die zweite Stellung verstellt ist. Eine dazu erfolgte, mittels des Arbeitskolbens 9 umgesetzte Verstellbewegung ist dabei durch einen entsprechenden Pfeil angedeutet. In der in 4 dargestellten zweiten Stellung ist die Kapselung 3 von dem Getriebegehäuse 2 beabstandet, sodass auch hier der Teilluftstrom 11 den somit zwischen der Kapselung 3 und dem Getriebegehäuse 2 gebildeten Luftkanal 10 durchströmen kann. In der hier dargestellten Ausführungsform ist die Kapselung 3 in der zweiten Stellung gegenüber dem Getriebegehäuse 2 schräg ausgestellt oder aufgestellt, also verkippt. Mit anderen Worten weist in der zweiten Stellung der Luftkanal 10 eine räumlich variierende Höhe auf. Durch diese Ausgestaltung kann beispielsweise ein zum Verstellen der Kapselung 3 in die zweite Stellung benötigter Bauraum verringert werden. Gleichzeitig kann auf der Seite oder an dem Ende der Komponente 1, in dem der Abstand zwischen der Kapselung 3 und dem Getriebegehäuses 2 am größten ist, der Luftkanal 10 also seine größte Höhe aufweist, vorteilhaft dennoch eine zum Kühlen des Getriebegehäuses 2 ausreichende Luftmenge möglichst turbulenzarm einströmen.
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Bei den Ausführungsbeispielen, die in den 1 bis 4 dargestellt sind, hebt der Wachsthermostat also als Aktuator oder Aktuatorelement die Kapselung 3 direkt angehoben.
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5 zeigt eine ausschnittweise schematische seitliche Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Komponente 1 in der ersten Stellung. Bei dieser Ausführungsform ist eine Hebeleinrichtung 14 vorgesehen, welche die Bewegung, also das Verstellen, der Kapselung 3 zwischen der ersten und der zweiten Stellung umsetzt. Dazu greift der Arbeitskolben 9 an der Hebeleinrichtung 14 an, sodass eine Bewegung des Arbeitskolbens 9 über die Hebeleinrichtung 14 an die Kapselung 3 vermittelt wird. Die Hebeleinrichtung 14 stellt also eine mechanische Verbindung zwischen dem Arbeitskolben 9 und der Kapselung 3 her oder gar.
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6 zeigt eine schematische seitliche Querschnittansicht der Komponente 1 aus 5, wobei die Kapselung in die zweite Stellung verstellt ist. Zum Verstellen der Kapselung 3 ist dabei die Hebeleinrichtung 14 an dem Getriebegehäuse 2 abgestützt.
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7 zeigt ausschnittweise eine schematische, seitliche Querschnittansicht der Komponente 1 in einer weiteren Ausführungsform. In dieser Ausführungsform ist gezeigt, dass - beispielsweise je nach Form des Getriebegehäuses 2 und/oder der Kapselung 3 - der Arbeitskolben 9 nicht zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer Oberfläche oder Haupterstreckungsebene des Getriebegehäuses 2 und/oder der Kapselung 3 verlaufen muss. Vielmehr ist hier der Arbeitskolben 9 in der ersten Stellung zumindest im Wesentlichen parallel zu zumindest einem Abschnitt der der Kapselung 3 zugewandten Oberfläche des Getriebegehäuses 2 angeordnet. Ein von dem in dem Wachsthermostat 6 enthaltenen Dehnstoff abgewandtes Ende des Arbeitskolbens 9 ist dabei jedoch an einem Abschnitt der Kapselung 3, insbesondere der Trägerschicht 13, befestigt, welches mit dem Arbeitskolben 9, also dessen Längserstreckungsrichtung, einen spitzen Winkel einschließt. Hierdurch kann bei einer linearen Bewegung des Arbeitskolbens 9 in oder entlang dessen Längserstreckungsrichtung die Kapselung 3 dennoch von dem Getriebegehäuses 2 abgehoben oder auf das Getriebegehäuses 2 herabgezogen werden.
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8 zeigt eine schematische seitliche Querschnittansicht der Komponente 1 aus 7, wobei die Kapselung 3 hier in die zweite Stellung verstellt ist. Die lineare Bewegung des Arbeitskolbens 9 zum Verstellen der Kapselung 3 zwischen der ersten und der zweiten Stellung ist hier durch einen entsprechenden ersten Doppelpfeil 15 angedeutet. Die daraus resultierende Verstellbewegung der Kapselung 3 ist durch einen zweiten Doppelpfeil 16 angedeutet.
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Bei dem in 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiel versucht anschaulich also der Arbeitskolben 9 in Richtung seiner Längserstreckungs- oder Bewegungsrichtung, also entlang seiner Aktuatorachse, die Trägerschicht 13 zu längen. Durch die Steifigkeit der Trägerschicht 13 verformt oder verbiegt sich diese Trägerschicht jedoch nicht, sondern hebt die Kapselung 3, insbesondere deren in der Zeichnung rechtes Ende, an. Dadurch kann zumindest an diesem Ende eine Öffnung, also der Luftkanal 10 zur Luftdurchströmung entstehen. Hier ist also Wirkmechanismus vorgesehen, der einer mechanischen Anbindung eines Gasdruckstoßdämpfers an einer herkömmlichen Heckklappenbefestigung eines Kraftfahrzeugs vergleichbar ist. Dabei ergibt eine Längenänderung eines Aktuators - hier also des Wachsthermostats 6 - eine, zumindest anteilig, quer dazu gerichtete Bewegung.
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Auch wenn in den dargestellten Ausführungsbeispielen einzelne Details oder Merkmale nur bei einer oder einigen Ausführungsformen dargestellt sind, so können diese Details oder Merkmale gleichwohl in allen Ausführungsformen vorgesehen, also verwendet werden. Dies kann unter anderem einen Schichtaufbau der Kapselung 3, eine Formgebung des Getriebegehäuses 2 und/oder der Kapselung 3, die Anordnung des Wachsthermostats 6, insbesondere des Arbeitskolbens 9, ein Vorhandensein der Hebeleinrichtung 14 und/oder dergleichen mehr betreffen. Selbstverständlich sind dabei auch weitere als die hier beispielhaft gezeigten Ausführungsformen realisierbar. So kann beispielsweise die Hebeleinrichtung 14 eine andere als die gezeigte Form aufweisen. Ebenso kann die Hebeleinrichtung 14 mehrteilig ausgebildet sein, also beispielsweise mehrere Teilarme und diese miteinander verbindende Gelenke aufweisen. Weiter können der Kühlluftstrom 5 und der Teilluftstrom 11 in den dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils in Zeichnungsebene, senkrecht zur Zeichnungsebene und in einem Winkel zur Zeichnungsebene strömen.
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Insgesamt zeigen die beschriebenen Beispiele, wie durch die Erfindung mit besonders geringem Aufwand ein thermisch optimierter Betrieb der Komponente 1 des Kraftfahrzeugs ermöglicht werden kann.
