DE102020123845A1

DE102020123845A1 - Fluidführende Einrichtung, Verfahren zum Betreiben einer fluidführenden Einrichtung sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102020123845A1
Application number: DE102020123845.2A
Authority: DE
Inventors: Markus Thurmeier; Florian Dirisamer
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-09-14
Filing date: 2020-09-14
Publication date: 2021-07-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine fluidführende Einrichtung (1), mit wenigstens einer Fluidleitung (3), in der zumindest zeitweise ein Fluid geführt ist. Dabei ist vorgesehen, dass in der Fluidleitung (3) wenigstens ein flexibles Dämpfungselement (7) angeordnet ist, das seine Form und/oder seine Größe in Abhängigkeit von einer Zustandsgröße des Fluids einstellt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer fluidführenden Einrichtung (1) sowie ein Kraftfahrzeug mit einer wärmeerzeugenden Einrichtung sowie einer als Kühleinrichtung ausgebildeten fluidführenden Einrichtung (1) zum Abführen der Wärme der wärmeerzeugenden Einrichtung an eine Au-ßenumgebung des Kraftfahrzeugs.

Description

Die Erfindung betrifft eine fluidführende Einrichtung, mit wenigstens einer Fluidleitung, in der zumindest zeitweise ein Fluid geführt ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer fluidführenden Einrichtung sowie ein Kraftfahrzeug mit einer wärmeerzeugenden Einrichtung sowie einer als Kühleinrichtung ausgebildeten fluidführenden Einrichtung zum Abführen von Wärme der wärmeerzeugenden Einrichtung an eine Außenumgebung des Kraftfahrzeugs.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift WO 2009/046956 A1 bekannt. Diese beschreibt einen Wärmetauscher, insbesondere einen Abgaswärmetauscher, der aus einem Bündel aus Rohren besteht, das in ein rohrförmiges Gehäuse einschiebbar ist, wobei das Abgas vom Eintritt bis zum gegenüberliegenden Austritt des Abgaswärmetauschers strömt, wobei zwischen den Rohren jeweils ein Kühlmittelkanal angeordnet ist und wobei die Kühlmittelkanäle in Gruppen getrennt sind, um die eine Gruppe von einem Kühlmittel höherer Temperatur und die andere Gruppe von einem Kühlmittel niedrigerer Temperatur durchströmen zu lassen. Um die Herstellung des Wärmetauschers in der Massenproduktion kostengünstiger zu gestalten, wird vorgesehen, dass sich die Rohre des Bündels und das rohrförmige Gehäuse ohne Unterbrechung vom Eintritt bis zum Austritt erstrecken, und dass die Gruppen durch wenigstens eine an der Gehäusewand elastisch abgestützte Trennwand gebildet werden, die Öffnungen zur Aufnahme der einzelnen Rohre des Bündels aufweist und zwischen den Öffnungen angeordnete Stege besitzt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine fluidführende Einrichtung vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten fluidführenden Einrichtungen Vorteile aufweist, insbesondere einen akustisch unauffälligen Betrieb ermöglicht.
Dies wird erfindungsgemäß mit einer fluidführenden Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass in der Fluidleitung wenigstens ein flexibles Dämpfungselement angeordnet ist, das seine Form und/oder seine Größe in Abhängigkeit von einer Zustandsgröße des Fluids einstellt.
Die fluidführende Einrichtung dient zumindest zeitweise zum Führen des Fluids, vorzugsweise liegt das Fluid während eines bestimmungsgemäßen Betriebs der fluidführenden Einrichtung permanent in dieser vor. Die fluidführende Einrichtung verfügt über die Fluidleitung, in welcher das Fluid geführt wird. Beispielsweise ist die Fluidleitung Bestandteil eines Fluidkreislaufs, in welchem während des Betriebs der fluidführenden Einrichtung das Fluid zumindest zeitweise umgewälzt wird. Beispielsweise ist hierzu die Fluidleitung strömungstechnisch an einer Fluidfördereinrichtung angeschlossen oder die Fluidfördereinrichtung ist in der Fluidleitung angeordnet. Beispielsweise ist die Fluidfördereinrichtung über die Fluidleitung an eine fluidtechnische Einrichtung strömungstechnisch angeschlossen, sodass der fluidtechnischen Einrichtung das Fluid mittels der Fluidfördereinrichtung zuführbar ist. Es kann vorgesehen sein, dass die Fluidfördereinrichtung, die fluidtechnische Einrichtung und die Fluidleitung allesamt Bestandteil des Fluidkreislaufs sind, wobei beispielsweise die fluidtechnische Einrichtung strömungstechnisch auf gegenüberliegenden Seiten über die Fluidleitung an die Fluidfördereinrichtung strömungstechnisch angeschlossen ist. In diesem Fall bildet die Fluidleitung sowohl einen Vorlauf als auch einen Rücklauf für das Fluid, sodass der fluidtechnischen Einrichtung mittels der Fluidfördereinrichtung das Fluid zunächst über die Fluidleitung zugeführt wird. Anschließend wird das Fluid von der Fluidfördereinrichtung von der fluidtechnischen Einrichtung fort gefördert, sodass der Fluidkreislauf vorliegt. Besonders bevorzugt dient der Fluidkreislauf dem Temperieren der als wärmeerzeugende Einrichtung ausgestalteten fluidtechnischen Einrichtung. Während des Betriebs der fluidführenden Einrichtung fällt insoweit an der fluidtechnischen Einrichtung Wärme an, welche mithilfe des Fluids von dieser abgeführt werden soll. Hierzu wird das Fluid, welches bei einer solchen Ausgestaltung auch als Kühlmittel bezeichnet werden kann, in dem Fluidkreislauf beziehungsweise Kühlmittelkreislauf umgewälzt.
Aufgrund des Förderns des Fluids durch die Fluidleitung können Schwingungen auftreten, welche akustisch wahrnehmbar sind. Dies kann zu einem auffälligen akustischen Verhalten der fluidführenden Einrichtung führen. Dies ist insbesondere dann der Fall, falls die Fluidleitung an einer starren Einrichtung befestigt ist, insbesondere fluidtechnisch an diese starre Einrichtung angeschlossen ist. Beispielsweise liegt die starre Einrichtung in Form der fluidtechnischen Einrichtung vor, die starre Einrichtung kann jedoch auch eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs sein. Aus diesem Grund kann es vorgesehen sein, die fluidführende Einrichtung mit einem Dämmmaterial beziehungsweise einer Dämmmasse zu versehen. Eine solche Maßnahme erhöht jedoch sowohl das Gewicht als auch die Kosten der fluidführenden Einrichtung beträchtlich. Zudem wirken sie üblicherweise lediglich Schwingungen in einem bestimmten Auslegungsfrequenzbereich entgegen, sodass Schwingungen außerhalb dieses Auslegungsfrequenzbereichs während des Betriebs der fluidführenden Einrichtung weiterhin auftreten können.
Aus diesem Grund ist es vorgesehen, das flexible Dämpfungselement in der Fluidleitung anzuordnen. Das Dämpfungselement ist dazu vorgesehen und ausgestaltet, seine Form und/oder seine Größe in Abhängigkeit von der Zustandsgröße des Fluids einzustellen. Das Dämpfungselement verändert also seine Form beziehungsweise seine Größe in Abhängigkeit von dem Fluid. Beispielsweise liegt bei einem ersten Wert der Zustandsgröße eine erste Form beziehungsweise eine erste Größe des Dämpfungselements und bei einem von dem ersten Wert verschiedenen zweiten Wert der Zustandsgröße eine zweite Form beziehungsweise eine zweite Größe des Dämpfungselements vor. Unter der Zustandsgröße des Fluids ist beispielsweise ein Fluiddruck des Fluids und/oder ein Fluiddurchsatz des Fluids, jeweils in der Fluidleitung, zu verstehen. Der Fluiddurchsatz bezeichnet hierbei die die Fluidleitung pro Zeiteinheit durchströmende Fluidmenge. Das Dämpfungselement ist derart ausgestaltet, dass es das Einstellen der Form beziehungsweise der Größe selbsttätig vornimmt, nämlich vollständig passiv. Das bedeutet, dass das Dämpfungselement keinen Aktor oder dergleichen aufweist, sondern dass das Einstellen der Form beziehungsweise der Größe allein aufgrund der Zustandsgröße des Fluids erfolgt. In anderen Worten wirkt das Fluid derart auf das Dämpfungselement ein, dass dieses seine Form beziehungsweise seine Größe in Abhängigkeit von der Zustandsgröße einstellt. Hierzu liegt das Dämpfungselement zumindest bereichsweise, insbesondere nur bereichsweise oder vollständig, in dem Fluid vor. Zumindest ragt also das Dämpfungselement derart in die Fluidleitung hinein, dass es während eines bestimmungsgemäßen Betriebs der fluidführenden Einrichtung mit dem Fluid in Kontakt steht, insbesondere von diesem angeströmt und/oder überströmt wird. Das Dämpfungselement ist flexibel, sodass es sich in Abhängigkeit von der Zustandsgröße beschädigungsfrei verformen kann. Beispielsweise nimmt es in Abhängigkeit von der Zustandsgröße unterschiedliche Stellungen ein, sodass sich seine Form verändert. Zusätzlich oder alternativ verändert sich die Größe des Dämpfungselements. Besonders bevorzugt ist das flexible Dämpfungselement elastisch ausgestaltet, sodass bei Vorliegen eines Ausgangswerts der Zustandsgröße das Dämpfungselement eine einer Ausgangsform entsprechende Form und/oder eine einer Ausgangsgröße entsprechende Größe einstellt. Mithilfe der elastischen Ausgestaltung des Dämpfungselements wird somit erzielt, dass reproduzierbar bei einem bestimmten Wert der Zustandsgröße eine bestimmte Form und/oder eine bestimmte Größe des Dämpfungselements vorliegt.
Beispielsweise ist es vorgesehen, die fluidführende Einrichtung derart zu betreiben, dass in Abhängigkeit von einem gewünschten Fluiddurchsatz in der Fluidleitung ein bestimmter Fluiddruck eingestellt wird oder umgekehrt. Soll also die Fluidleitung von dem Fluid mit dem bestimmten Fluiddurchsatz durchströmt werden, so wird der Fluiddruck in Abhängigkeit von dem Fluiddurchsatz so gewählt, dass möglichst wenige Schwingungen auftreten. Es kann vorgesehen sein, dass die fluidführende Einrichtung über einen Schwingungssensor beziehungsweise einen Vibrationssensor verfügt. In diesem Fall wird die Zustandsgröße des Fluids in Abhängigkeit von einem Messwert dieses Sensors gewählt und eingestellt, sodass das die Fluidleitung durchströmende Fluid nachfolgend die Zustandsgröße aufweist und sich entsprechend eine dazugehörige Form beziehungsweise eine dazugehörige Größe des Dämpfungselements einstellt. Das Einstellen der Zustandsgröße in Abhängigkeit von dem Messwert des Sensors erfolgt beispielsweise derart, dass ein Regeln auf eine möglichst geringe Intensität der Schwingungen erfolgt. Die Zustandsgröße des Fluids wird also im Rahmen eines Regelkreises solange verändert, bis die Intensität der Schwingungen ein lokales und/oder ein globales Minimum erreicht hat.
Mit der beschriebenen fluidführenden Einrichtung ist eine besonders effektive Reduzierung von Schwingungen möglich, sodass störende oder unangenehme Geräusche vermieden werden können. Dies ist insbesondere im Kraftfahrzeugbereich von großer Bedeutung, da dort eine Vielzahl von fluidführenden Einrichtungen vorliegt, welche jeweils zumindest zeitweise mit Fluid beaufschlagt werden müssen. Dies kann zu einer Überlagerung von verschiedenen Schwingungen führen, durch welche beispielsweise Schwebungen entstehen, welche für einen Benutzer des Kraftfahrzeugs besonders unangenehm auffallen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Dämpfungselement aus einem elastischen Material und/oder aus dem gleichen Material wie die Fluidleitung besteht. Mithilfe des elastischen Materials kann das flexible Dämpfungselement besonders einfach elastisch ausgestaltet werden. Als elastisches Material kann beispielsweise ein Elastomer verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ besteht das Dämpfungselement aus dem gleichen Material wie die Fluidleitung, beispielsweise einem Thermoplast. Beispielsweise besteht das Dämpfungselement und die Fluidleitung jeweils zumindest bereichsweise aus Polyethylen und/oder Polypropylen. Hierdurch ist eine kostengünstige Ausgestaltung des Dämpfungselements sichergestellt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Fluidleitung ein Rohr ist und auf ihrer Außenseite Versteifungsrippen aufweist. Unter dem Rohr ist insbesondere eine Fluidleitung zu verstehen, welche aus einem starren Material besteht und zumindest bereichsweise gerade verläuft, also eine gerade Längsmittelachse aufweist. Beispielsweise ist das Material der Fluidleitung derart gewählt, dass sie bei Temperaturen, welche während eines bestimmungsgemäßen Betriebs der fluidführenden Einrichtung auftreten, starr ist, beispielsweise ein Elastizitätsmodul von mindestens 500 N/mm², mindestens 750 N/mm² oder mindestens 1000 N/mm² aufweist. Um die Steifigkeit der Fluidleitung weiter zu erhöhen, weist sie auf ihrer Außenseite die Versteifungsrippen auf. Die Versteifungsrippen erstrecken sich bevorzugt in axialer Richtung entlang der Fluidleitung, insbesondere weisen sie in der Längsrichtung der Fluidleitung ihre größte Erstreckung auf. Vorzugsweise sind mehrere Versteifungsrippen in Umfangsrichtung verteilt an der Fluidleitung angeordnet. Beispielsweise ragen die Versteifungsrippen jeweils ausgehend der Fluidleitung in radialer Richtung nach außen, erstrecken sich also von der Fluidleitung fort. Hierdurch wird eine hohe Stabilität der Fluidleitung erzielt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Rohr als Hohlrohr ausgebildet ist, wobei zwischen einer Außenwand und einer Innenwand des Hohlrohrs ein das Fluid führender Fluidführungsraum vorliegt und die Innenwand auf ihrer dem Fluidführungsraum einen Hohlraum aufweist. Das Rohr verfügt über die Außenwand und die Innenwand, wobei diese im Schnitt gesehen den Fluidführungsraum zwischen sich aufnehmen. Im Schnitt gesehen begrenzt also die Außenwand den Fluidführungsraum in radialer Richtung nach außen und die Innenwand in radialer Richtung nach innen. Auf der dem Fluidführungsraum abgewandten Seite der Außenwand liegt die Außenumgebung vor. Auf der dem Fluidführungsraum abgewandten Seite der Innenwand ist hingegen der Hohlraum angeordnet beziehungsweise ausgebildet. Der Hohlraum ist fluidtechnisch vollständig von dem Fluidführungsraum separiert, nämlich insbesondere über die gesamte Erstreckung der Fluidleitung beziehungsweise des Rohrs. Vorzugsweise liegt in dem Hohlraum ein Gas vor, beispielsweise Luft. Besonders bevorzugt ist der Hohlraum strömungstechnisch an die Außenumgebung der fluidführenden Einrichtung angeschlossen, sodass er zumindest zeitweise von Umgebungsluft aus der Au-ßenumgebung durchströmt ist. Dies ist insbesondere der Fall, falls die fluidführende Einrichtung Bestandteil des Kraftfahrzeugs ist. In diesem Fall ist die Fluidleitung bevorzugt derart angeordnet und/oder ausgestaltet, dass die Umgebungsluft Fahrtwind induziert durch den Hohlraum gedrängt wird. In anderen Worten bewirkt eine Fahrbewegung des Kraftfahrzeugs, dass die Umgebungsluft durch den Hohlraum des Hohlrohrs hindurchgefördert wird. Hierdurch kann beispielsweise eine Kühlung des Fluids erzielt werden. Die beschriebene Ausgestaltung des Rohrs als Hohlrohr ermöglicht eine weitere Versteifung und entsprechend eine weitere Reduzierung der Schwingungen. Zudem wird das Gewicht der Fluidleitung reduziert.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass von der Innenwand mehrere Oberflächenvergrößerungsrippen ausgehen, die sich in den Hohlraum hinein erstrecken. Die Oberflächenvergrößerungsrippen dienen zum einen wiederum einer Versteifung der Fluidleitung. Zum anderen vergrößern sie die dem Hohlraum zugewandte Oberfläche der Innenwand, sodass ein Wärmeübertrag zwischen den in dem Hohlraum befindlichen Gas und der Innenwand vergrößert wird. Entsprechend kann pro Zeiteinheit eine größere Wärmemenge von dem Fluid auf das Gas oder umgekehrt übertragen werden. Die Oberflächenvergrößerungsrippen erstrecken sich analog zu den Versteifungsrippen bevorzugt in Längsrichtung der Fluidleitung, insbesondere weisen sie in dieser Längsrichtung ihre größte Erstreckung auf. Die Oberflächenvergrößerungsrippen ragen ausgehend von der Innenwand in radialer Richtung nach innen, durchgreifen besonders bevorzugt den Hohlraum in radialer Richtung jedoch lediglich teilweise. Die Oberflächenvergrößerungsrippen bestehen bevorzugt aus einem Material, welches eine gute Wärmeleitung bewirkt. Die beschriebene Ausgestaltung der fluidführenden Einrichtung bewirkt eine hohe Steifigkeit der Fluidleitung und einen hervorragenden Wärmeübergang zwischen dem Fluid und dem Gas.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Fluidführungsraum in mehrere Teilräume unterteilt ist, indem zwischen der Außenwand und der Innenwand Trennwände ausgebildet sind. Die Teilräume sind beispielsweise strömungstechnisch parallel geschaltet, sodass bei einer Durchströmung der Fluidleitung beziehungsweise des Fluidführungsraums mit dem Fluid jeder der Teilräume von dem Fluid durchströmt wird. Insbesondere teilt sich das Fluid gleichmäßig auf die Teilräume auf. Hierzu weisen diese im Schnitt gesehen bevorzugt dieselben Abmessungen beziehungsweise identische Durchströmungsquerschnittsflächen auf. Die Unterteilung des Fluidführungsraums in die mehreren Teilräume erfolgt mithilfe der Trennwände. Diese erstrecken sich zwischen der Außenwand und der Innenwand, verbinden diese also miteinander. Die Trennwände separieren die Teilräume fluiddicht voneinander. Die Trennwände erhöhen die Steifigkeit der Fluidleitung weiter.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Fluidführungsraum ein Vorlauf ist, der im Schnitt gesehen in einer ersten Kammer der Fluidleitung vorliegt und durch einen Trennsteg strömungstechnisch von einem in einer zweiten Kammer der Fluidleitung vorliegenden Rücklaufs separiert ist. Die Fluidleitung ist also im Schnitt gesehen in mehrere Kammern, nämlich die erste Kammer und die zweite Kammer, unterteilt. Die erste Kammer bildet den Fluidführungsraum aus, welcher als Vorlauf Verwendung findet. Die zweite Kammer wird hingegen als Rücklauf verwendet. Beispielsweise ist es vorgesehen, der fluidtechnischen Einrichtung das Fluid über den Vorlauf zuzuführen und es über den Rücklauf von der fluidtechnischen Einrichtung abzuführen. Die Unterteilung der Fluidleitung in die beiden Kammern erfolgt mithilfe der Trennstege [plural]. Es kann vorgesehen sein, die erste Kammer und/oder die zweite Kammer, insbesondere jeweils, mit Trennwänden weiter aufzuteilen, sodass der Vorlauf und/oder der Rücklauf in mehrere Teilräume unterteilt ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist vorzugsweise eine Materialstärke der Trennstege größer als eine Materialstärke der Trennwände, sodass eine thermische Separierung des Vorlaufs und des Rücklaufs voneinander realisiert ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Trennstege dieselbe Materialstärke aufweisen wie die Trennwände. In jedem Fall bietet die beschriebene Ausgestaltung der fluidführenden Einrichtung den Vorteil, dass die fluidtechnische Einrichtung mit einer einzigen Fluidleitung mit Fluid beaufschlagbar ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass über den Vorlauf und den Rücklauf eine fluidtechnische Einrichtung jeweils strömungstechnisch an eine Fluidfördereinrichtung der fluidführenden Einrichtung angeschlossen ist. Hierauf wurde bereits eingegangen. Die fluidführende Einrichtung weist also zusätzlich zu der Fluidleitung die fluidtechnische Einrichtung und die Fluidfördereinrichtung auf. Diese sind über die Fluidleitung miteinander verbunden, wobei die Fluidleitung vorzugsweise im Schnitt gesehen den Vorlauf und den Rücklauf aufweist, sodass ein besonders geringer Platzbedarf realisiert ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer fluidführenden Einrichtung, insbesondere einer fluidführenden Einrichtung gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, die über wenigstens eine Fluidleitung verfügt, in der zumindest zeitweise ein Fluid geführt wird. Dabei ist vorgesehen, dass in der Fluidleitung wenigstens ein flexibles Dämpfungselement angeordnet ist, das seine Form und/oder seine Größe in Abhängigkeit von einer Zustandsgröße des Fluids einstellt, wobei ein Wert der Zustandsgröße in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße bestimmt und mithilfe einer das Fluid fördernden Fluidfördereinrichtung der fluidführenden Einrichtung eingestellt wird.
Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die fluidführende Einrichtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
Zudem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer wärmeerzeugenden Einrichtung sowie einer als Kühleinrichtung ausgebildeten fluidführenden Einrichtung zum Abführen von Wärme der wärmeerzeugenden Einrichtung an eine Außenumgebung des Kraftfahrzeugs, insbesondere einer fluidführenden Einrichtung gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die fluidführende Einrichtung über wenigstens eine Fluidleitung verfügt, in der zumindest zeitweise ein Fluid geführt ist. Dabei ist vorgesehen, dass in der Fluidleitung wenigstens ein flexibles Dämpfungselement angeordnet ist, das seine Form und/oder seine Größe in Abhängigkeit von einer Zustandsgröße des Fluids einstellt.
Erneut wird hinsichtlich der Vorteile und möglicher vorteilhafter Weiterbildungen auf die Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung verwiesen. Beispielsweise weist die Fluidleitung einen Fluidführungsraum auf, der wenigstens bereichsweise von einer Wand begrenzt ist, die einerseits von dem Kühlmittel und andererseits zumindest zeitweise von Umgebungsluft aus der Außenumgebung durchströmt ist. Hierbei kann es vorgesehen sein, dass die Fluidleitung als Hohlrohr ausgestaltet ist, wobei der Hohlraum strömungstechnisch an die Außenumgebung angeschlossen ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Kraftfahrzeug eine Karosserie mit einem Karosseriebauteil aufweist und das Karosseriebauteil die Fluidleitung zumindest teilweise bildet. Bei einer derartigen Ausgestaltung wird das Karosseriebauteil einerseits zur Führung des Fluids und andererseits zum Abführen der Wärme an die Außenumgebung des Kraftfahrzeugs verwendet. Vorzugsweise ist das Karosseriebauteil ein Außenbauteil des Kraftfahrzeugs, welches also unmittelbar an die Außenumgebung des Kraftfahrzeugs angrenzt, sodass das Karosseriebauteil zumindest während einer Fahrbewegung des Kraftfahrzeugs mit Umgebungsluft beaufschlagt beziehungsweise von der Umgebungsluft angeströmt wird. Grundsätzlich kann die Fluidleitung als Spritzgussbauteil vorliegen, beispielsweise als Einkomponenten- oder Mehrkomponentenspritzgussbauteil. Sie kann jedoch auch als Strangpressprofil oder als Schweißkonstruktion ausgestaltet sein. In diesem Fall besteht sie bevorzugt zumindest bereichsweise aus Metall, insbesondere aus Blech. [Die Innenwand weist bevorzugt eine geringere Materialstärke auf als die Außenwand, um eine besonders effektive Wärmeübertragung von dem Fluid auf das Gas oder umgekehrt zu ermöglichen.]
Beispielsweise ist es vorgesehen, dass das Karosseriebauteil ein Längsträger ist, der sich über wenigstens 40 %, wenigstens 50 % oder wenigstens 60 % einer Gesamtlänge des Kraftfahrzeugs erstreckt. Die Verwendung des Längsträger als Karosseriebauteil und entsprechend als Fluidleitung ermöglicht ein besonders effektives Abführen der Wärme an die Außenumgebung.
Selbstverständlich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, nämlich eines Kraftfahrzeugs gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung. Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass die fluidführende Einrichtung im Falle eines Umfalls zum Erhöhen des in der Fluidleitung vorliegenden Fluiddrucks betrieben wird, um die Steifigkeit der Fluidleitung zu erhöhen. Hierdurch wird die Sicherheit des Kraftfahrzeugs deutlich verbessert. Beispielsweise verfügt das Kraftfahrzeug über eine Unfallerkennung, welche die Wahrscheinlichkeit eines Unfalls des Kraftfahrzeugs ermittelt. Übersteigt die ermittelte Wahrscheinlichkeit einen Grenzwert, so wird die fluidführende Einrichtung zum Erhöhen des Fluiddrucks angesteuert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer fluidführenden Einrichtung, welche beispielsweise als Bestandteil eines Kraftfahrzeugs vorliegt,
2 eine schematische Schnittdarstellung durch eine Fluidleitung in einer ersten Ausführungsform,
3 eine schematische Darstellung der Fluidleitung in einer zweiten Ausführungsform, sowie
4 eine schematische Darstellung der Fluidleitung in einer dritten Ausführungsform.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer fluidführenden Einrichtung 1, welche in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel Bestandteil eines Kraftfahrzeugs 2 ist. Die fluidführende Einrichtung verfügt über wenigstens eine Fluidleitung 3, welche an eine Karosserie 4 des Kraftfahrzeugs angebunden ist. Eine Längsachse des Kraftfahrzeugs 2 ist durch den Doppelpfeil 5 angedeutet. Die Fluidleitung 3 wird zumindest zeitweise von einem Fluid durchströmt. Dies ist durch die Pfeile 6 angedeutet. Beispielsweise wird über die Fluidleitung 3 das Fluid einer hier nicht dargestellten fluidtechnischen Einrichtung zugeführt. Die fluidtechnische Einrichtung ist beispielsweise ein Steuergerät oder dergleichen, insbesondere ein Steuergerät für einen autonomen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 2. Die fluidführende Einrichtung 1 dient einem Kühlen der fluidtechnischen Einrichtung. Hierzu wird der fluidtechnischen Einrichtung das Fluid über die Fluidleitung 3 zugeführt. Vorzugsweise ist die fluidführende Einrichtung 1 separat von einem Hauptkühler des Kraftfahrzeugs 2 angeordnet. Insbesondere ist die fluidführende Einrichtung 1 außerhalb eines Motorraums des Kraftfahrzeugs 2 angeordnet. Zudem kann es vorgesehen sein, dass die fluidführende Einrichtung 1 lediglich zeitweise zum Kühlen der fluidtechnischen Einrichtung betrieben wird, nämlich lediglich dann, falls eine Temperatur der fluidtechnischen Einrichtung einen Grenzwert überschreitet. Aufgrund des intermittierenden Betriebs der fluidführenden Einrichtung 1 kann es in der Fluidleitung 3 zu Schwingungen kommen, welche auf die Karosserie 4 übertragen werden. Dies kann zu einer störenden Geräuschkulisse führen. Aus diesem Grund ist in der Fluidleitung 3 wenigstens ein flexibles Dämpfungselement 7 angeordnet. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel liegen mehrere Dämpfungselemente 7 vor. Das Dämpfungselement 7 ist derart ausgestaltet, dass es seine Form und/oder seine Größe in Abhängigkeit von einer Zustandsgröße des Fluids einstellt. Beispielsweise verändert sich seine Form beziehungsweise seine Größe in Abhängigkeit von einem Fluiddruck und/oder von einem Fluiddurchsatz des Fluids in der beziehungsweise durch die Fluidleitung 3.
Die 2 zeigt eine schematische Darstellung der Fluidleitung 3 in einer ersten Ausführungsform. In dieser ist die Fluidleitung 3 als Rohr ausgebildet und weist auf ihrer Außenseite Versteifungsrippen 8 auf, welche hier lediglich teilweise angedeutet sind. Zudem ist die Fluidleitung als Hohlrohr ausgebildet. Entsprechend weist sie eine Außenwand 9 und eine Innenwand 10 auf.
Die Versteifungsrippen 8 gehen von der Außenwand 9 aus und erstrecken sich in radialer Richtung nach außen. Die Innenwand 10 schließt im Schnitt gesehen einen Hohlraum 11 ein, welcher vorzugsweise zumindest zeitweise von Umgebungsluft aus der Außenumgebung umströmt wird. Hierdurch wird eine Kühlung des Fluids bewirkt, welches sich in der Fluidleitung 3 befindet. Um den Wärmeübergang zu verbessern, gehen von der Innenwand 10 mehrere Oberflächenvergrößerungsrippen 12 aus, die sich in den Hohlraum 11 hinein erstrecken, nämlich in radialer Richtung nach innen.
Bevorzugt sind mehr Oberflächenvergrößerungsrippen 12 als Versteifungsrippen 8 vorgesehen, wobei die Oberflächenvergrößerungsrippen 12 eine geringere Wandstärke aufweisen als die Versteifungsrippen 8.
Zwischen der Außenwand 9 und der Innenwand 10 liegt ein Fluidführungsraum 13 für das Fluid vor. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieser in ihre Teilräume 14 aufgeteilt, von welchen lediglich einige beispielhaft gekennzeichnet sind. Das Aufteilen des Fluidführungsraums 13 in die mehreren Teilräume 14 erfolgt mithilfe von Trennwänden 15, welche sich jeweils von der Außenwand 9 bis hin zu der Innenwand 10 erstrecken.
Die 3 zeigt eine schematische Darstellung der Fluidleitung 3 in einer zweiten Ausführungsform. Diese ähnelt grundsätzlich der ersten Ausführungsform, sodass auf die entsprechenden Ausführungen hingewiesen wird. Der wesentliche Unterschied zu der ersten Ausführungsform liegt darin, dass in der Fluidleitung 3 sowohl ein Vorlauf 16 als auch ein Rücklauf 17 ausgebildet sind. Hierzu liegen in der Fluidleitung 3 Trennstege 18 vor, welche im Schnitt gesehen sich von der Außenwand 9 bis hin zu der Innenwand 10 erstrecken. Sowohl der Vorlauf 16 als auch der Rücklauf 17 sind weiter in mehrere Teilräume 14 beziehungsweise 19 unterteilt, nämlich wiederum mithilfe von Trennwänden 15. Nicht dargestellt sind die Versteifungsrippen 8 und die Oberflächenvergrößerungsrippen 12. Diese können jedoch (optional) selbstverständlich ebenfalls vorliegen.
Die 4 zeigt die Fluidleitung 3 schematisch in einer dritten Ausführungsform. Erneut wird grundsätzlich auf die Ausführungen zu der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform verwiesen. Die Unterschiede zu der zweiten ausführungsform liegen darin, dass mehrere Vorläufe und mehrere Rückläufe 17 in der Fluidleitung 3 vorliegen. Diese sind wiederum mithilfe der Trennstege 18 voneinander separiert. Jeder der Vorläufe 16 und jeder der Rückläufe 17 ist wiederum weiter mithilfe von zumindest einer Trennwand 15 unterteilt. Um eine wärmetechnische Trennung zwischen den Vorläufen 16 und den Rückläufen 17 zu erzielen, weisen die Trennstege 18 eine größere Wandstärke auf als die Trennwände 15. Erneut sind die Versteifungsrippen 8 und die Oberflächenvergrößerungsrippen 12 selbstverständlich optional realisierbar.
Die vorstehend beschriebene Ausgestaltung der fluidführenden Einrichtung 1 hat den Vorteil, dass sie platzsparend in das Kraftfahrzeug 2 integrierbar ist und zudem einen schwingungsarmen Betrieb ermöglicht. Hierzu wird während eines Betriebs der fluidführenden Einrichtung 1 eine Zustandsgröße des Fluids derart eingestellt, dass die zum Dämpfen der Schwingungen notwendige Form beziehungsweise Größe des Dämpfungselements 7 vorliegt. Hierzu wird bevorzugt die Fluidfördereinrichtung derart betrieben, dass sich die Zustandsgröße mit dem entsprechenden Wert einstellt.
Bezugszeichenliste

1: Fluidführende Einrichtung
2: Kraftfahrzeug
3: Fluidleitung
4: Karosserie
5: Pfeil
6: Pfeil
7: Dämpfungselement
8: Versteifungsrippen
9: Außenwand
10: Innenwand
11: Hohlraum
12: Oberflächenvergrößerungsrippe
13: Fluidführungsraum
14: Teilräume
15: Trennwand
16: Vorlauf
17: Rücklauf
18: Trennsteg
19: Teilraum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2009/046956 A1 [0002]

Claims

Fluidführende Einrichtung (1), mit wenigstens einer Fluidleitung (3), in der zumindest zeitweise ein Fluid geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Fluidleitung (3) wenigstens ein flexibles Dämpfungselement (7) angeordnet ist, das seine Form und/oder seine Größe in Abhängigkeit von einer Zustandsgröße des Fluids einstellt.
Fluidführende Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (7) aus einem elastischen Material und/oder aus dem gleichen Material wie die Fluidleitung (3) besteht.
Fluidführende Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidleitung (3) ein Rohr ist und auf ihrer Außenseite Versteifungsrippen (8) aufweist.
Fluidführende Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr als Hohlrohr ausgebildet ist, wobei zwischen einer Außenwand (9) und einer Innenwand (10) des Hohlrohrs ein das fluidführender Fluidführungsraum (13) vorliegt und die Innenwand (10) auf ihrer dem Fluidführungsraum (13) abgewandten Seite einen Hohlraum (11) begrenzt. [Wortlaut in der Beschreibung anpassen]
Fluidführende Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Innenwand (10) mehrere Oberflächenvergrößerungsrippen (12) ausgehen, die sich in den Hohlraum (11) hinein erstrecken.
Fluidführende Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidführungsraum (13) in mehrere Teilräume (14) unterteilt ist, indem zwischen der Außenwand (9) und der Innenwand (10) Trennwände (15) ausgebildet sind.
Fluidführende Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidführungsraum (13) ein Vorlauf (16) ist, der im Schnitt gesehen in einer ersten Kammer der Fluidleitung (3) vorliegt und durch Trennstege (18) strömungstechnisch von einem in einer zweiten Kammer der Fluidleitung (3) vorliegenden Rücklauf (17) separiert ist.
Fluidführende Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über den Vorlauf (16) und den Rücklauf (17) eine fluidtechnische Einrichtung jeweils strömungstechnisch an eine Fluidfördereinrichtung der fluidführenden Einrichtung (1) angeschlossen ist.
Verfahren zum Betreiben einer fluidführenden Einrichtung (1), insbesondere einer fluidführenden Einrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, die über wenigstens eine Fluidleitung (3) verfügt, in der zumindest zeitweise ein Fluid geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Fluidleitung (3) wenigstens ein flexibles Dämpfungselement (7) angeordnet ist, das seine Form und/oder seine Größe in Abhängigkeit von einer Zustandsgröße des Fluids einstellt, wobei ein Wert der Zustandsgröße in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße bestimmt und mithilfe einer das Fluid fördernden Fluidfördereinrichtung der fluidführenden Einrichtung (1) eingestellt wird.
Kraftfahrzeug (2) mit einer wärmeerzeugenden Einrichtung sowie einer als Kühleinrichtung ausgebildeten fluidführenden Einrichtung (1) zum Abführen von Wärme der wärmeerzeugenden Einrichtung an eine Au-ßenumgebung des Kraftfahrzeugs (2), insbesondere einer fluidführenden Einrichtung (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, wobei die fluidführende Einrichtung (1) über wenigstens eine Fluidleitung (3) verfügt, in der zumindest zeitweise ein Fluid geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Fluidleitung (1) wenigstens ein flexibles Dämpfungselement (7) angeordnet ist, das seine Form und/oder seine Größe in Abhängigkeit von einer Zustandsgröße des Fluids einstellt.