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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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Aus der
EP 1 905 654 A1 ist eine Hitzeschildanordnung zum Abschirmen eines Gegenstandes gegen Hitze und/oder Schall bekannt. 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. Zudem ist 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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In der
DE 10 2014 016 353 A1 ist ein Verkleidungselement für ein zu kühlendes Aggregat eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Eine Ein- oder Auslassöffnung für einen Kühlluftstrom ist mit einer betätigbaren Verschlussklappe verschließbar. Dazu ist ein Stellelement aus einer Formgedächtnislegierung vorgesehen, die in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur des Stellelements die Verschlussklappe öffnet bzw. schließt.
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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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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein thermisches Verhalten, also die thermischen Eigenschaften einer Komponente für ein Kraftfahrzeug zu verbessern.
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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 umgebende Kapselung zur thermischen Isolierung des Korpus gegenüber einer Umgebung auf. Dabei ist zumindest ein Teilbereich der Kapselung mittels einer Aktuatorik relativ zu dem Korpus zwischen wenigstens einer ersten Stellung und wenigstens einer zweiten Stellung verstellbar. Insbesondere ist der Teilbereich zwischen diesen Stellungen in Abhängigkeit von einer Temperatur der Komponente, insbesondere des Korpus, verstellbar. Insbesondere ist der Teilbereich automatisch zwischen den Stellungen verstellbar. Mit anderen Worten wird der Teilbereich zwischen den Stellungen - bevorzugt in Abhängigkeit von der Temperatur der Komponente oder des Korpus - automatisch und reversibel verstellt. Dieses Verstellen kann insbesondere während eines Betriebs der Komponente und/oder des Kraftfahrzeugs erfolgen, wobei kein manueller Eingriff, also keine Bedienhandlung einer Bedienperson notwendig ist.
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Zumindest der verstellbare Teilbereich der Kapselung liegt dabei in der ersten Stellung an dem Korpus an und ist in der zweiten Stellung von dem Korpus beabstandet. Ein Anliegen des Teilbereiches der Kapselung 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 an dem Korpus bedeuten, dass das dann zwischen dem Teilbereich und dem Korpus ein direkter, also unmittelbarer physischer Kontakt besteht. Dies kann insbesondere nicht nur für den verstellbaren Teilbereich gelten, sondern soll für die gesamte Kapselung, zumindest aber für wenigstens 50 % einer Fläche der 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, insbesondere des Teilbereiches, 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 bis 50 mm oder mehr, betragen.
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Erfindungsgemäß weist die Kapselung entlang des Teilbereiches wenigstens ein Filmscharnier auf, entlang dessen die Kapselung in der zweiten Stellung gebogen oder geknickt ist. Das Filmscharnier kann dabei an oder entlang einer oder mehrerer Seiten des Teilbereiches verlaufen, also ausgebildet sein. Ebenso kann das Filmscharnier den Teilbereich vollständig umgeben. Ebenso können entlang des Teilbereiches mehrere Filmscharniere verlaufen, welche gleiche, parallele oder unterschiedliche Richtungen haben können. Hierdurch kann vorteilhaft der Teilbereich und dessen Beweglichkeit oder Verstellbarkeit besonders passgenau gestaltet, also beispielsweise an eine Form der Kapselung und/oder des Korpus angepasst werden.
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Als Filmscharnier soll im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere ein, beispielsweise linien- oder rillenförmiger, Bereich der Kapselung verstanden werden, in dem die Kapselung eine gegenüber an das jeweilige Filmscharnier anschließenden Bereichen der Kapselung eine geringere Dicke, also eine reduzierte Materialstärke aufweist. Eine absolute Dicke oder Materialstärke der Kapselung in dem Filmscharnier kann dabei materialabhängig sein, soll in jedem Fall aber ein beschädigungsfreies und reversible Biegen, Umbiegen, Knicken und/oder Falten der Kapselung entlang des jeweiligen Filmscharniers ermöglichen. Das Filmscharnier oder die Filmscharniere können beispielsweise durch oder in Form einer Prägung erzeugt oder ausgebildet sein. Das Filmscharnier stellt also die Beweglichkeit oder Bewegbarkeit des Teilbereiches der Kapselung relativ zu dem Korpus und relativ zu einem anderen Bereich der Kapselung sicher. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass das Filmscharnier oder Filmgelenk als Bandscharnier keine mechanischen Teile aufweist, sondern lediglich durch eine flexible, relativ zu der übrigen Fläche der Kapselung dünnwandige Gelenkrille gebildet ist. Hierdurch kann vorteilhaft die Beweglichkeit oder Verstellbarkeit der Kapselung beziehungsweise des Teilbereiches auf besonders einfache und kostengünstig realisierbare Art und Weise ermöglicht werden. Aufgrund der gegenüber anderen Scharnier- oder Gelenkarten signifikant geringeren Komplexität und der Tatsache, dass für das Filmscharnier beispielsweise kein Schmiermittel benötigt wird, können vorteilhaft auch eine Fehleranfälligkeit und ein Wartungsaufwand reduziert werden.
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Durch die Beabstandung zumindest des Teilbereiches der Kapselung von dem Korpus in der zweiten Stellung entsteht ein Luftvolumen oder Raumbereich 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. Während also in der ersten Stellung eine besonders gute thermische Isolierung des Korpus durch die Kapselung erreicht wird, ermöglicht die zweite Stellung eine konvektive Wärmeabfuhr, also eine effektive und effiziente Kühlung des Korpus. Der Kühlluftstrom kann dabei beispielsweise Fahrtwind sein, der bei einer Fahrt des die Komponente umfassenden Kraftfahrzeugs auftritt. Ebenso kann der Kühlluftstrom beispielsweise mittels eines Gebläses erzeugt werden.
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Die in der ersten Stellung erreichte thermische Isolierung kann vorteilhaft eine verkürzte Aufwärm- oder Warmlaufphase der jeweiligen Komponente, beispielsweise nach einer Inbetriebnahme, also ein schnelleres Erreichen einer optimalen Betriebstemperatur ermöglicht werden. Dies kann wiederum, je nach Art der Komponente, vorteilhaft zu einer Wirkungsgradverbesserung, einer Kraftstoffeinsparung und/oder einer erhöhten Reichweite des Kraftfahrzeugs führen oder beitragen. Durch die Verstellbarkeit des Teilbereiches in die zweite Stellung wird dabei vorteilhaft ein Überhitzen der Komponente verhindert. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass ein beispielsweise bestehender Kühlmittelkreislauf nicht neu konstruiert oder ausgelegt oder angepasst werden muss, um die mittels der vorliegenden Erfindung ermöglichte verbesserte thermische Regulierung der Komponente zu erreichen. Dadurch, dass die Kapselung die Komponente außenseitig zumindest bereichsweise umgibt oder umgeben kann, kann zudem vorteilhaft eine Nachrüstbarkeit stehender Komponenten mit der Kapselung mit besonders geringem Konstruktions- und Einbauaufwand ermöglicht werden.
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Die Aktuatorik kann beispielsweise mittels eines Steuergerätes angesteuert werden. Das Steuergerät kann dann beispielsweise in Abhängigkeit von der Temperatur des Korpus und/oder darin angeordneter Teilkomponenten oder Elemente jeweilige Steuersignale erzeugen. Die Aktuatorik kann diese Steuersignale dann empfangen und der Teilbereich kann mittels der Aktuatorik in Abhängigkeit von den empfangenen Steuersignalen verstellt werden. Dazu kann die Aktuatorik eine Kraft auf die Kapselung ausüben, welche das Biegen, Knicken oder Falten der Kapselung entlang des Filmscharniers, also die Bewegung oder Verstellung des Teilbereiches, bewirkt. Die Steuersignale können beispielsweise in Abhängigkeit von einem jeweiligen Sensorsignal eines Temperatursensors erzeugt werden, der die Temperatur der Komponente oder des Korpus misst. Je nach Art der Aktuatorik kann es ebenso möglich sein, dass die Aktuatorik direkt das Sensorsignal empfängt und den Teilbereich in Abhängigkeit von dem Sensorsignal verstellt. Das Steuergerät und/oder der Temperatursensor können Teil der Komponente und/oder Teil des Kraftfahrzeugs sein.
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Erfindungsgemäß besteht in der zweiten Stellung in wenigstens einer Richtung entlang einer gesamten Länge der Kapselung wenigstens ein durchgehender Luftkanal zwischen der Kapselung und dem Korpus, sodass der Korpus mittels durch den Luftkanal strömender Kühlluft direkt kühlbar ist. Zudem erstreckt sich erfindungsgemäß das wenigstens eine Filmscharnier in Richtung des Luftkanals, der sich in der zweiten Stellung ausbildet. Diese Merkmale sind weiter unten näher erläutert.
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In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Kapselung aus einem außerhalb des Filmscharniers starren oder biegesteifen Träger und einem auf diesen Träger aufgebrachten flexiblen und/oder elastischen Schaummaterial gebildet. Das Schaummaterial ist dabei auf einer dem Korpus zugewandten Seite des Trägers angeordnet. Weiterhin ist dabei das Filmscharnier nur in dem Träger ausgebildet. Mit anderen Worten kann also die Schaumschicht im Bereich des Filmscharniers und in einem angrenzenden oder sich daran anschließenden Bereich dieselbe, also eine einheitliche Dicke oder Materialstärke aufweisen. Durch diese Anordnung wird vorteilhaft in der ersten Stellung eine besonders gute und konsistente oder homogene thermische Isolierung ermöglicht. Durch die Verwendung des Schaummaterials, beispielsweise eines Absorptionsschaumes, wird zudem vorteilhaft eine akustische Isolierung oder Dämmung der Komponente erreicht.
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Die Aktuatorik kann beispielsweise an dem Träger angreifen. Aufgrund dessen Starrheit oder Biegesteifigkeit ermöglicht dies vorteilhaft ein besonders konsistentes und zuverlässiges Verstellen des Teilbereiches zwischen den wenigstens zwei Stellungen. Da hier also sowohl der das Filmscharnier aufweisende Träger als auch das Schaummaterial beim Verstellen des Teilbereiches bewegt werden, kann vorteilhaft trotz der so ermöglichten thermischen Regulierung unabhängig von der Stellung des Teilbereiches die akustische Isolierung oder Dämmung dauerhaft aufrechterhalten werden.
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Es ist hier also vorgesehen, dass die Kapselung aus wenigstens zwei verschiedenen, insbesondere unterschiedlichen, Schichten besteht oder gebildet ist. Das Schaummaterial kann beispielsweise ganz oder teilweise aus einem offenen oder geschlossenen PU-Schaum gebildet sein. Der Träger kann beispielsweise ganz oder teilweise aus einem Kunststoffmaterial, wie etwa Polypropylen, oder aus einem Fasermaterial oder einem faserverstärkten Material mit Kunstfasern oder Naturfasern bestehen oder gebildet sein. Durch den Aufbau der Kapselung aus wenigstens zwei unterschiedlichen Schichten kann so vorteilhaft eine besonders effektive und effiziente thermische und akustische Isolierung mit der für das Verstellen notwendigen Stabilität kombiniert werden. Durch die außenliegende Anordnung des Trägers können zudem vorteilhaft Beschädigungen des - typischerweise weniger robusten - Schaummaterials vermieden werden.
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In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist die Aktuatorik wenigstens ein Zugelement auf, welches, insbesondere an einer von dem Korpus abgewandten Außenseite der Kapselung, an wenigstens einem Punkt an der Kapselung befestigt ist, also an der Kapselung zum Ausüben einer Kraft zum Verstellen des Teilbereiches angreift. Das Zugelement verläuft dabei nicht parallel zu einer Längserstreckung des wenigstens einen Filmscharniers, schließt mit diesem also in einer Ebene der Kapselung einen von 0° und 180° verschiedenen Winkel ein. Hierdurch ist sichergestellt, dass eine über das Zugelement aufgebrachte oder vermittelte Kraft zum Verstellen der Kapselung oder des Teilbereiches zumindest eine Kraftkomponente aufweist, die das Biegen, Knicken oder Falten entlang des Filmscharniers bewirkt.
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Die Aktuatorik ist dabei dazu eingerichtet, zum Verstellen der Kapselung zwischen der ersten und der zweiten Stellung eine Zugkraft auf das Zugelement auszuüben, wodurch die Kapselung entlang des Filmscharniers umbiegt oder knickt. Insbesondere kann die Zugkraft zum Verstellen des Teilbereiches aus der ersten Stellung in die zweite Stellung aufgebracht werden. Um den Teilbereich dann aus der zweiten Stellung wieder zurück in die erste Stellung zu bewegen, kann ein weiteres Zugelement vorgesehen sein, die Aktuatorik eine entgegengesetzt gerichtete Zugkraft aufbringen und/oder die Zugkraft oder eine entsprechende, auf das Zugelement ausgeübte Haltekraft gelöst werden. Insbesondere in letzterem Fall kann die Kapselung dann dazu eingerichtet und ausgebildet oder angeordnet sein - beispielsweise durch einen Schwerkrafteinfluss und/oder ihre Elastizität - selbsttätig in die erste Stellung zurückzukehren. So kann vorteilhaft eine Komplexität der Aktuatorik verringert werden.
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Das Zugelement kann beispielsweise ein Seil, ein Bowdenzug, ein Draht, ein Stab oder eine Stange oder dergleichen sein. Das Zugelement kann also biegeschlaff oder biegesteif sein. Ist das Zugelement biegesteif, so kann es vorteilhaft sowohl zum Aufbringen oder Übertragen der Zugkraft zum Verstellen des Teilbereiches von der ersten Stellung in die zweite Stellung als auch zum Aufbringen oder Übertragen einer entgegengesetzt gerichteten Druckkraft zum Verstellen des Teilbereiches von der zweiten Stellung in die erste Stellung verwendet werden. Ebenso ist natürlich eine Konstruktion mit vertauschter Zug- und Druckkraft möglich. Das Zugelement kann beispielsweise entlang einer Oberfläche oder Kontur der Kapselung geführt sein oder werden. Dabei kann das Zugelement an einem oder an mehreren Punkten an der Kapselung angreifen.
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Die Verwendung der Aktuatorik kann vorteilhaft ein gestuftes oder stufenloses Verstellen der Kapselung, insbesondere des Teilbereiches, ermöglichen. Mit anderen Worten kann durch eine entsprechende Steuerung oder Ansteuerung der Aktuatorik also der Teilbereich definiert verstellt, also von dem Korpus abgehoben oder auf den Korpus abgesenkt werden. Die Aktuatorik kann beispielsweise elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betrieben werden. Dazu kann die Aktuatorik an wenigstens ein entsprechendes Bordnetz des Kraftfahrzeugs angeschlossen sein.
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Die Aktuatorik oder ein von der Aktuatorik umfasstes Stellglied kann als ein Scherensystem, ein Längssteller mit mindestens einem Drehpunkt oder dergleichen gestaltet oder ausgebildet sein.
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Wie oben angegeben, besteht bei der vorliegenden Erfindung in der zweiten Stellung in wenigstens einer Richtung entlang einer gesamten Länge der Kapselung wenigstens 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, also der Luftkanal, 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, also an einem anderen Ende des Luftkanals 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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Gegenüber einem einfachen Anheben oder Abheben des Teilbereiches von dem Korpus, bei dem rings um einen dadurch entstehenden Raum- oder Abstandsbereich zwischen der Kapselung und dem Korpus weiterhin die Kapselung an dem Korpus anliegt, kann durch den vorliegend vorgeschlagenen Luftkanal eine signifikant effizientere und effektivere Kühlung des Korpus erreicht werden. Dies liegt darin begründet, dass beispielsweise an einem Metallkorpus ein Wärmeübergang an die umgebende Luft einen etwa zehnmal höheren Wärmeübergangskoeffizienten aufweist, wenn die Luft oberhalb des Metallkorpus bewegt ist als wenn die Luft oberhalb des Metallkorpus ruht. Es kann hier vorteilhaft also bereits ein relativ geringes Anheben oder Abheben, also ein relativ geringer Abstand zwischen dem Teilbereich und dem Korpus ausreichen, um diesen ausreichend zu kühlen.
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Wie oben angegeben ist es bei der vorliegenden Erfindung zudem vorgesehen, dass das wenigstens eine Filmscharnier sich in Richtung des Luftkanals, der sich in der zweiten Stellung zwischen dem Teilbereich oder der Kapselung und dem Korpus ausbildet, erstreckt. Hierdurch kann der Luftkanal vorteilhaft besonders zuverlässig und formstabil ausgebildet werden.
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In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung durchgreift das wenigstens eine Filmscharnier in seiner Längserstreckungsrichtung die Kapselung vollständig von einem Ende der Kapselung zu einem anderen, gegenüberliegenden Ende der Kapselung. Mit anderen Worten ist die Kapselung in der zweiten Stellung dann also auf ihrer ganzen Länge entlang des Filmscharniers gebogen oder geknickt. Hierdurch kann besonders vorteilhaft sichergestellt werden, dass das sich in der zweiten Stellung zwischen dem Teilbereich und dem Korpus ausbildende Luftvolumen an den beiden Enden der Kapselung luftführend mit der Umgebung verbunden ist. Hierdurch wiederum wird vorteilhaft ein besonders effektiver und effizienter Luftaustausch zwischen dem Luftvolumen, das sich zwischen dem Teilbereich und dem Korpus in der zweiten Stellung ausbildet, einerseits und der Umgebung andererseits ermöglicht. Dadurch, dass das Filmscharnier die Kapselung, zumindest lokal im Bereich des Filmscharniers, auf ihrer gesamten Länge durchgreift, kann also vorteilhaft besonders zuverlässig erreicht werden, dass an den oder im Bereich der Längsenden des Filmscharniers keine durchgehende Verbindung oder kein durchgehender direkter Kontakt zwischen der Kapselung und dem Korpus besteht.
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In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist die Kapselung mehrere, zumindest im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Filmscharniere auf. Mit anderen Worten kann dann die Kapselung, insbesondere in der zweiten Stellung, mehrere parallel oder zumindest im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Biegeachsen, Knicke oder Faltlinien entlang der mehreren Filmscharniere aufweisen. Durch die mehreren Filmscharniere wird also eine zusätzliche Beweglichkeit der Kapselung geschaffen oder ermöglicht. Dies wiederum kann einen Platzbedarf für die gesamte Komponente, insbesondere in der zweiten Stellung, reduzieren. Durch die parallele oder zumindest im Wesentlichen parallele Anordnung oder Erstreckung der mehreren Filmscharniere wird dabei vorteilhaft eine Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit einer vorgegebenen oder bestimmungsgemäßen Bewegung oder Kinematik beim Verstellen des Teilbereiches ermöglicht oder erzielt. Auch kann vorteilhaft ein zum Verstellen benötigter Kraftaufwand, beispielsweise gegenüber einer nicht-parallelen Anordnung der mehreren Filmscharniere, reduziert werden.
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Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass durch die mehreren Filmscharniere die Kapselung den Korpus in der ersten Stellung besonders passgenau und enganliegend umgeben, also die Form des Korpus besonders genau nachbilden kann. Insbesondere wird dies bei oder mit einer einteiligen oder einstückigen Ausgestaltung der Kapselung ermöglicht. Durch diese einteilige oder einstückige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine besonders konsistente und homogene thermische und akustische Isolierung oder Dämmung der Komponente realisiert werden. Weiterhin kann durch die mehreren Filmscharniere eine Ausbildung mehrerer entsprechend parallel oder zumindest im Wesentlichen parallel zueinander verlaufender Luftkanäle für eine weiter verbesserte Kühlung oder Kühlbarkeit des Korpus realisiert werden.
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In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind zumindest zwei, insbesondere jeweils zwei nebeneinander angeordnete, der mehreren Filmscharniere asymmetrisch in Bezug auf einen Querschnitt der Kapselung und mit zueinander entgegengesetzten bevorzugten Biege- oder Knickrichtungen ausgebildet, sodass sich beim Verstellen in die zweite Position die Kapselung ganz oder teilweise zickzackförmig auffaltet. Dazu kann also beispielsweise in einer Richtung, die sich senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene oder einer lokalen Tangentialebene der Kapselung erstreckt, ein Filmscharnier, also ein das Filmscharnier bildender Materialfilm, näher an einer Oberseite der Kapselung oder einer Schicht der Kapselung angeordnet sein als ein anderes, also das zweite, Filmscharnier. Durch die zickzackförmige Auffaltung können sich dann vorteilhaft mehrere Luftkanäle oder Luftvolumina zwischen der Kapselung und dem Korpus ausbilden, um eine großflächigere Kühlung des Korpus zu ermöglichen. Vorteilhaft kann dabei die Kapselung zwischen diesen mehreren Luftkanälen oder Luftvolumina weiterhin an dem Korpus abgestützt sein, wodurch eine Lage- und Formstabilität der Kapselung und der Komponente insgesamt verbessert werden kann.
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Insbesondere dann, wenn die Kapselung mehrere Filmscharniere aufweist, kann der verstellbare Teilbereich aus mehreren, insbesondere auch disjunkten, also voneinander beabstandeten, Segmenten bestehen. In anderer Auffassung können dann mehrere Teilbereiche der Kapselung verstellbar sein. Zum Verstellen der Segmente oder der mehreren verstellbaren Teilbereiche kann dann die Aktuatorik für eine gleichzeitige oder parallele Verstellung aller Segmente oder Teilbereiche ausgebildet sein. Ebenso kann die Aktuatorik jedoch mehrere Einzelaktuatoren zum separaten oder unabhängigen Verstellen der einzelnen Segmente oder Teilbereiche aufweisen. Ebenso können mehrere separate oder unabhängige Aktuatoriken vorgesehen sein. So können vorteilhaft gezielt bestimmte Teile oder Bereiche des Korpus gekühlt oder thermisch isoliert werden, um beispielsweise vorteilhaft eine verbesserte Temperaturhomogenität des Korpus zu erreichen. Dazu können entsprechend auch mehrere Temperatursensoren an oder in dem Korpus angeordnet sein.
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In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Komponente eine Antriebsstrangkomponente für das Kraftfahrzeug, insbesondere ein Motor, ein Getriebe, ein Differenzial, ein Radlager oder ein Radlagerträger. Eine Antriebsstrangkomponente in diesem Sinne soll dabei als Komponente eines Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs verstanden werden, wobei der Antriebsstrang gemäß dem üblichen fachmännischen Verständnis alle Komponenten umfasst oder umfassen kann, 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 Typ oder Art der Antriebsstrangkomponente kann hierfür ein jeweiliger Kühlkreislauf mit einem, insbesondere flüssigen, Kühlmedium vorgesehen sein. Aufgrund der vorliegend vorgesehenen-thermischen Isolierung durch die Kapselung in der ersten Stellung 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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Außer der erfindungsgemäßen Komponente ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen erfindungsgemäßen Komponente.
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In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ein Steuergerät und einen mit diesem verbundenen, an der Komponente, insbesondere in und/oder an dem Korpus, angeordneten Temperatursensor auf. Das Steuergerät ist dabei dazu eingerichtet, die Aktuatorik in Abhängigkeit von einer mittels des Temperatursensors erfassten Temperatur der Komponente zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung zu verstellen. Das Steuergerät kann insbesondere das bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Komponente beschriebene Steuergerät sein. Beispielsweise kann bei einem Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen ersten Temperaturschwellenwertes bei ansteigender Temperatur von dem Steuergerät an die Aktuatorik ein Steuersignal zum Verstellen des Teilbereiches in die zweite Stellung oder in Richtung der zweiten Stellung übermittelt werden. Entsprechend kann bei einem Erreichen oder Unterschreiten eines vorgegebenen zweiten Temperaturschwellenwertes bei sinkender Temperatur von dem Steuergerät ein Steuersignal zum Verstellen des Teilbereiches in die erste Stellung oder in Richtung der ersten Stellung an die Aktuatorik übermittelt werden. Der erste Temperaturschwellenwert und der zweite Temperaturschwellenwert können dabei unterschiedlich sein, wodurch vorteilhaft eine unerwünschte Flatterbewegung, also ein Verstellen des Teilbereiches mit einer unerwünscht hohen Frequenz, vermieden werden kann, wenn sich die Temperatur im Bereich des ersten oder zweiten Temperaturschwellenwertes befindet.
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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 eine schematische Querschnittansicht einer Komponente für ein Kraftfahrzeug mit einem Korpus und einer außen an diesem anliegenden Kapselung in einer ersten Stellung;
- 2 eine schematische, ausschnittweise Seitenansicht der Komponente aus 1;
- 3 eine schematische Querschnittansicht der Komponente aus 1, wobei die Kapselung in einer zweiten Stellung von dem Korpus beabstandet ist;
- 4 eine schematische, ausschnittweise Seitenansicht der Komponente aus 3;
- 5 eine schematische, ausschnittweise Querschnittansicht einer Kapselung mit einem beispielhaften Schichtaufbau;
- 6 eine schematische Perspektivansicht eines Getriebes mit einer Kapselung, welche in einer ersten Stellung an einem Korpus des Getriebes anliegt; und
- 7 eine schematische Perspektivansicht des Getriebes aus 5, wobei die Kapselung in einer zweiten Stellung bereichsweise 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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Die 1 bis 4 zeigen jeweils schematisch in unterschiedlichen Ansichten und Zuständen oder Stellungen eine Komponente 1 für ein Kraftfahrzeug. Die Komponente 1 ist hier beispielsweise eine Antriebsstrangkomponente für das Kraftfahrzeug. Die Komponente 1 weist einen Korpus 2 und eine diesen Korpus 2 zumindest bereichsweise umgebende Kapselung 3 auf. Die Kapselung 3 weist einen Träger 4 und eine an diesem gehaltene Schaumschicht 5 auf. Weiterhin weist die Komponente 1 eine Aktuatorik 7 mit einem Zugelement auf, welches vorliegend als Drahtseil 8 ausgebildet ist. Das Drahtseil 8 ist dabei in einem Befestigungspunkt 9 außenseitig an dem Träger 4 befestigt.
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1 zeigt eine schematische Querschnittansicht der Komponente 1, wobei sich die Kapselung 3 in einer ersten Stellung befindet. In dieser ersten Stellung liegt die Schaumschicht 5 an dem Korpus 2 an, um diesen thermisch und akustisch gegenüber einer Umgebung der Komponente 1 zu isolieren oder zu dämmen.
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2 zeigt eine schematische und ausschnittsweise Seitenansicht der Komponente 1 mit ebenfalls in der ersten Stellung befindlicher Kapselung 3. Vorliegend weist die Kapselung 3 mehrere Filmscharniere 6 auf, die die Kapselung 3 jeweils von einem Ende bis zu einem anderen, gegenüberliegenden Ende oder Endbereich vollständig durchgreifen. Die Filmscharniere 6 sind dabei als vorliegend zumindest im Wesentlichen parallel verlaufende Linien oder Rillen oder Einprägungen in dem Träger 4 ausgebildet. Außerhalb der Filmscharniere 6 ist der Träger aus einem biegesteifen oder biegesteiferen Material gebildet. In den Filmscharnieren 6 ist eine Dicke oder Materialstärke des Trägers 4 jedoch soweit - beispielsweise bis auf 0,1 bis 0,5 mm - reduziert, dass die Kapselung 3 entlang der Filmscharniere 6 gebogen oder geknickt werden kann. Die Schaumschicht 5 ist dabei flexibel und/oder elastisch, um dieses Biegen, Knicken oder Falten der Kapselung beschädigungsfrei reversibel zu ermöglichen. Wie vorliegend erkennbar, verläuft das Drahtseil 8 zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer jeweiligen Längserstreckungsrichtung der Filmscharniere 6.
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Bei einem Betrieb der Komponente 1 kann sich diese, insbesondere der Korpus 2, erwärmen. Um eine Überhitzung der Komponente 1 oder des Korpus 2 zu vermeiden, kann die Kapselung 3 mittels der Aktuatorik 7 in eine zweite Stellung verstellt werden.
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3 zeigt eine schematische Querschnittansicht der Komponente 1 mit in diese zweite Stellung verstellter Kapselung 3. 4 zeigt eine schematische, ausschnittweise Seitenansicht der Komponente 1 ebenfalls mit in die zweite Stellung verstellter Kapselung 3.
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Zum Verstellen der Kapselung 3 in die zweite Stellung kann das Drahtseil 8 mittels der Aktuatorik 7, beispielsweise in deren Gehäuse, eingezogen oder aufgerollt werden. Dazu kann die Aktuatorik 7 also eine Zugkraft auf das Drahtseil 8 ausüben, welche über das Drahtseil 8 und den Befestigungspunkt 9 an die Kapselung 3, insbesondere an den Träger 4, übertragen wird. Dadurch werden die von der Aktuatorik 7 entfernten Teile oder Bereiche der Kapselung 3 in Richtung der Aktuatorik 7 gezogen. Aufgrund der Filmscharniere 6 kann sich die Kapselung dabei aufwölben oder auffalten, sodass sie im Ergebnis zumindest bereichsweise, also zumindest in einem Teilbereich von dem Korpus abgehoben wird, sich also von dem Korpus entfernt. Damit entsteht in der zweiten Stellung zwischen der Kapselung 3 und dem Korpus 2 zumindest ein Raumbereich oder Luftvolumen, vorliegend bezeichnet als Luftkanal 10. Insbesondere aufgrund der mehreren vorhandenen Filmscharniere 6 können dabei mehrere voneinander getrennte oder beabstandete Luftkanäle 10 entstehen oder gebildet werden. Die Kapselung 3 kann also segmentweise geknickt oder aufgefaltet werden, wobei ein Segment beispielsweise als Bereich der Kapselung 3 zwischen zweien der Filmscharniere 6 definiert werden kann.
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Die Luftkanäle 10 können von einem Kühlluftstrom 11 durchströmt werden, der in 4 durch entsprechende Pfeile schematisch angedeutet ist. Hierdurch kann der Korpus 2 effektiv und effizient gekühlt werden. Selbst wenn in der ersten Stellung die Kapselung 3 nicht oder nicht über ihre gesamte Fläche direkt an dem Korpus 2 anliegt, kann in der zweiten Stellung eine gegenüber der ersten Stellung erhöhte Kühlleistung erreicht werden, da durch das Verstellen der Kapselung 3 eine vergrößerte Projektionsfläche an einer Oberfläche oder Außenseite des Korpus 2 entsteht und/oder die Luftkanäle 10 einen gegenüber der ersten Stellung vergrößerten Luftdurchsatz zwischen der Kapselung 3 und dem Korpus 2 ermöglichen.
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Um die Kapselung 3 aus der zweiten Stellung in die erste Stellung oder in Richtung der ersten Stellung zu verstellen oder zu bewegen, kann mittels der Aktuatorik 7 das Drahtseil 8 wieder abgerollt oder eine auf dieses wirkende Halterung oder Haltekraft gelöst werden, sodass - beispielsweise aufgrund eines Schwerkrafteinflusses und/oder aufgrund einer Elastizität der Schaumschicht 5 - sich die Kapselung 3 selbsttätig wieder entfaltet, also in die erste Stellung bewegt. Eine entsprechende Bewegung des Drahtseils 8 beim Verstellen der Kapselung 3 zwischen den beiden Stellungen ist in 4 schematisch durch einen Doppelpfeil angedeutet.
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5 zeigt eine schematische, ausschnittsweise Querschnittansicht eines beispielhaften Schichtaufbaus der Kapselung 3 oder einer alternativen Ausführungsform. Auf einer Innenseite, welche typischerweise dem umgebenden Korpus 2 zugewandt ist befindet sich eine thermische und akustische Dämmschicht 12, welche hier aus einem Absorptionsschaum, beispielsweise aus oder auf Basis von Polyurethan (PU), gebildet ist. Außenseitig an die Dämmschicht 12 schließt sich eine Trägerschicht 13 an, welche etwa aus Polypropylen (PP), und/oder einem Fasermaterial gebildet ist. Wiederum außenseitig an die Trägerschicht 13 schließt sich hier ein Abdeckvlies 14 an, welches bevorzugt oliophob und hydrophob ist, um die Trägerschicht 13 und die Dämmschicht 12 gegenüber entsprechenden äußeren Einflüssen zu schützen. Außenseitig an das Abdeckvlies 14 schließt sich hier eine Kaschierung 15 an, welche beispielsweise aus Aluminium gebildet ist. Die Kaschierung 15 kann eine optische Anmutung der Kapselung verbessern und/oder, insbesondere bei Fertigung aus einem metallischen Werkstoff, einen Schutz der übrigen Schichten 12, 13, 14 vor Beschädigung bieten. Die einzelnen Schichten 12, 13, 14, 15 können ebenso ganz oder teilweise aus anderen Materialien oder Werkstoffen gebildet sein, beispielsweise je nach konkreter Anforderung, verfügbarem Bauraum und dergleichen mehr.
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6 und 7 zeigen jeweils eine schematische Perspektivansicht eines Getriebes 16, welches ein Beispiel für die Komponente 1 darstellt. In 6 ist dabei die Kapselung 3 in der ersten Stellung dargestellt. Da in dieser ersten Stellung die Kapselung 3 an dem Korpus 2 des Getriebes 16 anliegt, gibt es in diesem Fall nur einen, hier schematisch angedeuteten, Außenluftstrom 17, der auf einer von dem Korpus 2 abgewandten Außenseite der Kapselung 3 entlangströmt. Hier isoliert die Kapselung 3 den Korpus 2 also thermisch gegenüber diesem Außenluftstrom 17, verhindert oder verringert also eine konvektive Wärmeabfuhr von dem Korpus 2 durch den Außenluftstrom 17.
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In 7 ist die Kapselung in der zweiten Stellung dargestellt. Zusätzlich zu dem Außenluftstrom 17 gibt es daher nunmehr auch den Kühlluftstrom 11, der zwischen der Kapselung 3 und dem Korpus 2 zu dessen Kühlung entlangströmt.
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In dem in 6 und 7 dargestellten Beispiel weist die Kapselung an ihrem Rand mehrere Endstücke 18 auf, die gegenüber einem übrigen Restbereich der Kapselung 3 abgewinkelt sind oder sein können. Durch die derart angeordneten Endstücke 18 kann vorteilhaft ein besonders dichter Kontakt zwischen der Kapselung 3 und dem Korpus 2, also eine besonders gute thermische Isolierung in der ersten Stellung erreicht werden. Die Endstücke 18 sind dabei vorliegend an ihren Außenseiten abgeschrägt, sodass zwischen jeweils zwei Endstücken 18 eine Lücke besteht oder gebildet wird, durch die der Kühlluftstrom 11 in den jeweiligen Luftkanal 10 einströmen kann. Vorteilhaft weist dabei jedes zwischen zweien der Filmscharniere 6 angeordnete Segment der Kapselung 3 ein jeweiliges Endstück 18 auf. Durch die Anordnung und Ausgestaltung der Endstücke 18 kann der Kühlluftstrom 11 vorteilhaft gelenkt oder gerichtet werden und/oder es können Bereiche des Korpus 2 vorgegeben werden, in denen eine maximale Kühlleistung wirksam werden soll.
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Insgesamt zeigen die beschriebenen Beispiele, wie durch die Erfindung ein thermisches Verhalten oder eine thermische Eigenschaft der Komponenten 1, 16 verbessert werden kann.
