DE102019211391A1

DE102019211391A1 - Anordnung umfassend einen Achshilfsrahmen und eine Wärmetauschervorrichtung

Info

Publication number: DE102019211391A1
Application number: DE102019211391.5A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Scheiblecker; Sebastian Schindler; Vladimir Idelevitch
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2021-02-04
Also published as: WO2021018907A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (100), umfassend einen Achshilfsrahmen (110) und wenigstens eine Wärmetauschervorrichtung (120). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Wärmetauschervorrichtung (120) oberhalb des Achshilfsrahmens (110) positioniert ist und die Abluft (A) der Wärmetauschervorrichtung (120) nach unten in Richtung des Achshilfsrahmens (110) abgeleitet wird, und dass am Achshilfsrahmen (110) wenigstens eine zusätzliche Funktionseinheit (130) befestigt ist, welche im Strömungsweg der Abluft (A) positioniert ist, wobei die Funktionseinheit (130) in Bezug auf die Abluft (A) strömungsgünstig ausgebildet oder strömungsgünstig verkleidet ist.Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Anordnung (100).

Description

Die Erfindung betrifft gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 eine Anordnung, welche einen Achshilfsrahmen, insbesondere für die Vorderachse, und wenigstens eine Wärmetauschervorrichtung umfasst. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Elektroauto, welches eine solche Anordnung aus Achshilfsrahmen und Wärmetauschervorrichtung aufweist.
Ein Achshilfsrahmen (auch als Achsträger, Achsrahmen, Nebenrahmen oder nur Hilfsrahmen bezeichnet) ist Bestandteil einer Fahrzeugachse, der mit der Karosserie des Kraftfahrzeugs verbunden wird und Anbindungspunkte aufweist, an denen die zur Achse gehörenden Fahrzeugräder mittels Radführungselementen, wie insbesondere Radlenkern, aufgehängt sind. Ein solcher Hilfsrahmen kann auch zur Lagerung bzw. Befestigung weiterer Funktionseinheiten, wie bspw. einem Lenkgetriebe, einer Servolenkungspumpe und dergleichen verwendet werden, wie bspw. in der DE 10 2018 107 037 A1 gezeigt (siehe 1).
Eine Wärmetauschervorrichtung ist insbesondere ein sogenannter Kühler für den Wärmetausch zwischen der Umgebungsluft und einer Kühlflüssigkeit zur Kühlung eines Antriebsaggregats (insbesondere eines Verbrennungsmotor oder einer E-Maschine) und/oder zur Kühlung einer Fahr- bzw. Traktionsbatterie. Eine Wärmetauschervorrichtung kann aber auch ein Ölkühler, ein Ladeluftkühler, ein Kondensator einer Fahrzeugklimaanlage oder dergleichen sein.
Die DE 10 2017 201 299 A1 beschreibt ein Brennstoffzellenfahrzeug, mit einer Vorderachse und einem in Fahrtrichtung vor der Vorderachse angeordneten Kühler. Die in 3 gezeigte Anordnung sorgt für einen möglichst freien Luftpfad der Kühlluft (35).
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen und insbesondere die Bauraumnutzung zu optimieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Mit dem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ein Personenkraftwagen oder ein leichtes Nutzfahrzeug, insbesondere ein Elektroauto, welches wenigstens eine erfindungsgemäße Anordnung aufweist, insbesondere an der Vorderachse. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich anlog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung und den Figuren.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Wärmetauschervorrichtung oberhalb des Achshilfsrahmens, insbesondere schräg oberhalb des Achshilfsrahmens, positioniert bzw. angeordnet ist und die Abluft bzw. Warmluft der Wärmetauschervorrichtung nach unten und dadurch (zumindest teilsweise) in Richtung des Achshilfsrahmens abgeleitet wird. Die Wärmetauschervorrichtung ist bevorzugt als Kühlerlüftermodul ausgebildet. Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass am Achshilfsrahmen wenigstens eine zusätzliche Funktionseinheit befestigt bzw. angeordnet ist, welche im Strömungsweg der Abluft der Wärmetauschervorrichtung positioniert bzw. angeordnet ist, wobei die Funktionseinheit in Bezug auf die Abluft der Wärmetauschervorrichtung strömungsgünstig ausgebildet oder strömungsgünstig verkleidet ist.
Die Wärmetauschervorrichtung ist also nicht vor der Achse bzw. deren Achsrahmen (wie in der DE 10 2017 201 299 A1 gezeigt), sondern zumindest teilweise oberhalb des Achshilfsrahmens positioniert ist. Dadurch kann in Fahrzeuglängsrichtung der erforderliche Bauraum verkürzt werden. Bei einer Vorderachse erhält man so im Vorderwagen mehr Platz, der anderweitig genutzt werden kann, bspw. für ein Ablagefach. Bei einer Vorderachse ergibt sich auch ein besseres Crashverhalten während eines Frontalcrashs bzw. Frontalaufpralls. Die Bauraumausnutzung des ohnehin knappen Bauraums wird ferner dadurch verbessert, dass im Strömungsweg der Abluft der Wärmetauschervorrichtung, der zwecks ungehinderter Abströmung der Abluft eigentlich frei bzw. unverbaut bleiben sollte, wenigstens eine zusätzliche Funktionseinheit positioniert bzw. platziert wird. Um dadurch verursachte Luftstauungen und/oder Verwirbelungen, die zu einem Hitzestau führen können, zu vermeiden ist allerdings vorgesehen, dass diese zusätzliche Funktionseinheit in Bezug auf die warme Abluft der Wärmetauschervorrichtung unmittelbar (d. h. durch bauliche Ausgestaltung) oder mittelbar (d. h. mittels Verkleidung) strömungsoptimiert ist und somit trotzdem eine günstige Strömung der Abluft gewährleistet wird.
Bei einer zusätzlichen Funktionseinheit handelt es sich insbesondere um ein Lenkgetriebe, eine Pumpeneinheit (z. B. eine Servolenkungspumpe) oder einen Kompressor (Luftverdichter). Eine zusätzliche Funktionseinheit kann aber auch ein Kondensator, ein Ausgleichsbehälter, ein Zwischenspeicher und/oder ein Steuergerät, insbesondere für ein aktives Fahrwerkssystem, sein. Eine zusätzliche Funktionseinheit kann auch ein Versteifungselement, wie bspw. eine Querstrebe, sein.
Die zusätzliche Funktionseinheit kann mithilfe wenigstens einer Halterung, bspw. einem Halterrohr, am Achshilfsrahmen befestigt sein, wobei die Halterung in Bezug auf die Abluft der Wärmetauschervorrichtung ebenfalls strömungsgünstig ausgebildet oder strömungsgünstig verkleidet sein kann.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die zusätzliche Funktionseinheit durch zwei Halbschalen verkleidet ist, insbesondere derart, dass die Halbschalen die Funktionseinheit zumindest abschnittsweise umhüllen. Die Halbschalen können so geformt sein, dass die daraus gebildete Verkleidung in Bezug auf die Abluft der Wärmetauschervorrichtung einen möglichst geringen Strömungswiderstand (Luftwiderstand) aufweist, wodurch Luftstauungen und/oder Verwirblungen im Abluftvolumenstrom weitgehend vermieden oder zumindest deutlich reduziert werden. Bevorzugt ist die Verkleidung stromlinienförmig ausgebildet. Die Halbschalen sind bspw. aus Blech oder Kunststoff, gegebenenfalls auch faserverstärktem Kunststoff, gefertigt und können miteinander verklebt oder vernietet sein.
Der Achshilfsrahmen kann (bezogen auf die Fahrtrichtung) einen vorderen Querträger und einen hinteren Querträger aufweisen, wobei die Abluft der Wärmetauschervorrichtung gezielt über den Zwischenraum zwischen vorderem Querträger und hinterem Querträger abgeleitet werden kann. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die zusätzliche Funktionseinheit (bezogen auf die Fahrtrichtung) zwischen dem vorderen Querträger und dem hinteren Querträger des Achshilfsrahmens positioniert ist. Aufgrund der strömungsgünstigen Ausbildung oder Verkleidung der Funktionseinheit kann der Abluftvolumenstrom dennoch im Wesentlichen ungehindert zwischen vorderem Querträger und hinterem Querträger hindurch (nach unten) abströmen.
Der Achshilfsrahmen kann zwei voneinander beabstandete Längsträger und wenigstens einen die Längsträger verbindenden Querträger, insbesondere einen vorderen Querträger und einen hinteren Querträger (s. o.), aufweisen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass wenigstens einer der Träger in Bezug auf die Abluft der Wärmetauschervorrichtung zumindest abschnittsweise strömungsgünstig ausgebildet oder strömungsgünstig verkleidet ist. Dadurch wird eine günstige Umströmung des betreffenden Trägers ermöglicht, wodurch vom betreffenden Träger verursachte Luftstauungen und/oder Verwirblungen im Abluftvolumenstrom weitgehend vermieden oder zumindest deutlich reduziert werden. An wenigstens einem der Träger kann auch wenigstens ein Luftleitblech oder dergleichen angebracht sein, welches die Abluft der Wärmetauschervorrichtung vom betreffenden Träger wegleitet, um dadurch Luftstauungen und/oder Verwirblungen zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer in den Figuren gezeigten Ausführungsmöglichkeit näher erläutert. Die in den Figuren gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von bestimmten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.

1 zeigt ein einer perspektivischen Darstellung eine erfindungsgemäße Anordnung mit einem Achshilfsrahmen und einer Wärmetauschervorrichtung.
2 zeigt einen Schnitt durch die Anordnung gemäß dem in 1 angedeuteten Schnittverlauf (B-B).

Die gezeigte Anordnung 100 umfasst einen Achshilfsrahmen 110 einer PKW-Vorderachse und eine Wärmetauschervorrichtung 120. Mit dem Pfeil FR ist die Fahrtrichtung angegeben. Der Achshilfsrahmen 110 weist zwei voneinander beabstandete Längsträger 111, 112, einen vorderen Querträger 113 und einen hinteren Querträger 114 auf. Die Wärmetauschervorrichtung 120 ist als Kühlerlüftermodul ausgebildet und weist einen Kühler 121 sowie einen Lüfter 122 mit Motor und Lüfterrad auf. Die Wärmetauschervorrichtung 120 ist schräg oberhalb des Achshilfsrahmens 110, insbesondere oberhalb einer durch die Träger 111, 112, 113, 114 aufgespannten, im Wesentlichen horizontalen Achshilfsrahmenebene angeordnet. In der gezeigten Ausführungsmöglichkeit ist die Wärmetauschervorrichtung 120 angestellt, d.h. schräg bzw. winklig zu einer horizontalen Achshilfsrahmenebene ausgerichtet. Die Wärmetauschervorrichtung 120 kann am Achshilfsrahmen 110 befestigt sein, wobei dies nicht zwingend der Fall sein muss.
Die warme Abluft A der Wärmtauschervorrichtung 120 wird quasi als Fallstrom nach unten über den Zwischenraum zwischen vorderem Querträger 113 und hinterem Querträger 114 abgeleitet und kann dann bspw. unterhalb des Fahrzeugunterbodens in die Umgebung abströmen. Am Achshilfsrahmen 110 ist eine zusätzliche Funktionseinheit 130, bspw. ein Lenkgetriebe oder eine Pumpeneinheit, befestigt, welche direkt im Strömungsweg der Abluft A positioniert ist. Die Funktionseinheit 130 ist mithilfe von Halterungen 131, 132 am Achshilfsrahmen 110 befestigt. Die Funktionseinheit 130 ist durch zwei Halbschalen 141, 142 stromlinienförmig und somit strömungsgünstig verkleidet, um Luftstauungen oder Verwirbelungen im Abluftvolumenstrom zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren. Alternativ kann auch die Funktionseinheit 130 selbst strömungsgünstig ausgebildet sein.
Optional können auch die Träger 111, 112, 113, 114 des Achshilfsrahmens 110 in Bezug auf die Abluft A strömungsgünstig ausgebildet, strömungsgünstig verkleidet und/oder mit Luftleitblechen ausgestattet sein, um Luftstauungen oder Verwirbelungen im Abluftvolumenstrom zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102018107037 A1 [0002]
DE 102017201299 A1 [0004, 0008]

Claims

Anordnung (100), umfassend einen Achshilfsrahmen (110), insbesondere einer Vorderachse, und wenigstens eine Wärmetauschervorrichtung (120), dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauschervorrichtung (120) oberhalb des Achshilfsrahmens (110) positioniert ist und die Abluft (A) der Wärmetauschervorrichtung (120) nach unten in Richtung des Achshilfsrahmens (110) abgeleitet wird, und dass am Achshilfsrahmen (110) wenigstens eine zusätzliche Funktionseinheit (130) befestigt ist, welche im Strömungsweg der Abluft (A) positioniert ist, wobei die Funktionseinheit (130) in Bezug auf die Abluft (A) strömungsgünstig ausgebildet oder strömungsgünstig verkleidet ist.
Anordnung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Funktionseinheit (130) ein Lenkgetriebe, eine Pumpeneinheit oder ein Kompressor ist.
Anordnung (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Funktionseinheit (130) durch zwei Halbschalen (141, 142) verkleidet ist.
Anordnung (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abluft (A) zwischen einem vorderen Querträger (113) und einem hinteren Querträger (114) des Achshilfsrahmens (110) abgeleitet wird, wobei die zusätzliche Funktionseinheit (130) zwischen dem vorderen Querträger (113) und dem hinteren Querträger (114) positioniert ist.
Anordnung (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauschervorrichtung (120) schräg oberhalb des Achshilfsrahmens (110) positioniert ist.
Anordnung (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauschervorrichtung (120) als Kühlerlüftemodul ausgebildet ist.
Anordnung (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Achshilfsrahmen (110) zwei voneinander beabstandete Längsträger (111, 112) und wenigstens einen die Längsträger (111, 112) verbindenden Querträger (113, 114) aufweist, wobei wenigstens einer der Träger (110, 112, 113, 114) in Bezug auf die Abluft (A) strömungsgünstig ausgebildet oder strömungsgünstig verkleidet ist.
Kraftfahrzeug, insbesondere Elektroauto, mit einer Anordnung (100), insbesondere an der Vorderachse, gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche.