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Die Erfindung betrifft ein Stirnwandmodul für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Stirnwandmodul.
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Aus der
DE 102 21 950 A1 ist bereits ein Stirnwandmodul für ein Kraftfahrzeug bekannt, das zumindest einen Bereich einer den Kraftfahrzeuginnenraum begrenzenden Stirnwand bildet. Dabei enthält das Stirnwandmodul Funktionseinheiten, wie beispielsweise ein Gebläse zur Innenraumbelüftung, einen Innenraumluftfilter, einen Heizkörper zur Innenraumbelüftung, einen Verdampfer einer Klimaanlage, ein Luftkanalsystem, eine Steuereinheit zur elektrischen Steuerung von Elementen im Kraftfahrzeuginnenraum oder einen mit der Steuereinheit verbundenen Kabelbaum.
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Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Stirnwandmodul weiterzubilden.
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Diese Aufgabe wird mit einem ein Stirnwandmodul für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie mit einem Kraftfahrzeug mit einem solchen Stirnwandmodul gelöst.
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Erfindungsgemäß umfasst ein Stirnwandmodul für ein Kraftfahrzeug zumindest eine elektrische Leitung und/oder Kühlmittelleitung entlang eines vom Stirnwandmodul gebildeten Abschnitts der Stirnwand. Dies ermöglicht es, dass in das Stirnwandmodul integrierte Funktionseinheiten zugleich elektrisch mit Strom versorgt werden und/oder Zugriff auf das Fahrzeugbordnetz haben. Alternativ oder zusätzlich ist eine Kühlung von Funktionseinheiten durch die zumindest eine Kühlmittelleitung möglich. Ein solches Stirnwandmodul bietet die Möglichkeit, den vom Stirnwandmodul gebildeten Teil der Stirnwand nicht im Karosserierohbau schon mit der restlichen Karosserie verbinden zu müssen, sondern als Unterbaugruppe mit mehreren bereits fertig montierten Funktionseinheiten erst nach dem Karosserierohbau in der eigentlichen Fahrzeugmontage an die bereits lackierte Karosserie des Fahrzeugs montieren zu können.
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Bei den allermeisten heutigen Fahrzeugen müssen mehrere elektrische Leitungen und/oder Kühlleitungen durch die Stirnwand hindurchgeführt werden. Denn beispielsweise befindet sich ein Klimaaggregat im Motorraum vor der Stirnwand, während das gekühlte Kühlmittel, wie beispielsweise Kühlwasser oder gekühlte Luft, im Fahrzeuginnenraum hinter der Stirnwand zur Klimatisierung benötigt wird. Auch befindet sich bei heutigen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor üblicherweise die Fahrzeugbatterie im Vorderwagen des Kraftfahrzeugs vor der Stirnwand, während sich viele elektrische Verbraucher, wie beispielsweise Anzeigen in der Instrumententafel, ein Radio oder Ladeschalen für Smartphones im Fahrgastraum hinter der Stirnwand befinden.
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Dabei ist der Vorderwagen vor der Stirnwand ein sogenannter Nassbereich, der also Spritzwasser und Schmutz ausgesetzt ist, während der Fahrgastraum hinter der Stirnwand ein Trockenraum ist, in den kein Spritzwasser und Schmutz eindringen soll. Die Stirnwand, die zumindest teilweise von dem Stirnwandmodul gebildet wird, muss also den Fahrzeuginnenraum von Spritzwasser und Schmutz abschirmen und zugleich akustisch und thermisch möglichst gut isolieren. Dies stellt besondere Anforderungen an die Durchführung von elektrischen Leitungen und/oder Kühlmittelleitungen durch die Stirnwand. Dazu werden bei heutigen Fahrzeugen Gummitüllen verwendet, die die Leitungen im Durchführungsbereich umgeben. Die Montage der Gummitüllen und das Hindurchführen der Leitungen sind relativ aufwändig. Durch die erfindungsgemäße Führung von zumindest einer elektrischen Leitung und/oder zumindest einer Kühlmittelleitung entlang des Stirnwandabschnitts, der von dem Stirnwandmodul gebildet wird, ist es vorteilhafterweise möglich, auf beiden Seiten der Stirnwand Anschlüsse zu diesen Leitungen vorzusehen, ohne dass aufwändige Durchführungen mit Gummitüllen dafür erforderlich sind. So kann beispielsweise eine elektrische Leitung und/oder eine Kühlmittelleitung, die entlang eines Abschnitts der Stirnwand am Stirnwandmodul geführt wird, mit Anschlüssen zum Beispiel in Form von Steckkontakten auf beiden Seiten des Stirnwandmoduls versehen sein. Ein Steckkontakt befindet sich dann auf der dem Vorderwagen zugewandten Seite des Stirnwandmoduls, ein anderer Steckkontakt auf der dem Fahrgastraum zugewandten Seite.
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Günstigerweise wird zumindest ein Teil zumindest einer Kühlmittelleitung von einem Gussbauteil gebildet, dass einen Teil des Stirnwandmoduls bildet. Als Gussbauteile eignen sich hierbei sowohl Kunststoffspritzgussbauteile als auch metallische Druckgussbauteile. Solche Gussbauteile ermöglichen es, dass ein Längsabschnitt einer Kühlmittelleitung von dem Gussbauteil gebildet wird. Dazu kann das Gussbauteil beispielsweise einen kanalförmigen Abschnitt aufweisen, der nur mehr mit einem Deckelbauteil abgedeckt werden muss, um einen umlaufend geschlossenen Kanal zu erhalten, der als Kühlmittelleitung verwendet werden kann. Die Kühlmittelleitung kann aber auch vollständig in das Gussbauteil integriert sein. Moderne Gießverfahren ermöglichen es, eine solche Kühlmittelleitung direkt zu gießen, beispielsweise durch die Verwendung zumindest eines Kerns oder Schiebers. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Rohr in das Gussbauteil eingegossen werden, das dann die Kühlmittelleitung bildet.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung besteht das Gussbauteil aus einem Leichtmetall, wie zum Beispiel aus einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung. Ein metallisches Gussbauteil weist gegenüber einem Gussbauteil aus Kunststoff eine vielfach höhere Wärmeleitfähigkeit auf. Günstigerweise wird eine Funktionseinheit des Stirnwandmoduls von einem Steuergerät gebildet. Viele Steuergeräte erzeugen Wärme, die abgeführt werden muss. In diesem Fall kann das Steuergerät flächig an dem metallischen Gussbauteil auf einer Seite der Stirnwand beziehungsweise des Stirnwandmoduls anliegen und so die Abwärme des Steuergeräts aufnehmen und an die Umgebung abgeben.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung bildet das Gussbauteil eine Wand des Gehäuses des Steuergeräts. Das eigentliche Steuergerät mit der Elektronik weist also nur einen topfförmigen Gehäuseabschnitt auf. Dieser topfförmige Gehäuseabschnitt wird dem Abschnitt des Gussbauteils verschlossen, der die eine Wand des Gehäuses des Steuergeräts bildet. In vielen Steuergeräten ist die eigentliche zu kühlende Wärmequelle ein Prozessor. Durch die Anordnung der Elektronik mit dem Prozessor in dem topfförmigen Gehäuseabschnitt kann der Prozessor direkt an dem Gussbauteil anliegen, das die eine Wand des Gehäuses des Steuergeräts bildet. Dies optimiert die Ableitung der Wärme des Prozessors direkt in das Gussbauteil.
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Idealerweise ist auf der dem Steuergerät gegenüberliegenden Seite der Stirnwand eine Kühlmittelleitung angeordnet, die zumindest teilweise von dem Gussbauteil gebildet wird. In diesem Fall wird die Wärme des Steuergeräts auf der einen Seite von dem Gussbauteil aufgenommen, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Auf der anderen Seite wird das Gussbauteil durch die Kühlmittelleitung gekühlt, sodass die in das Gussbauteil eingebrachte Wärme durch ein durch die Kühlmittelleitung hindurchströmendes Kühlmittel abtransportiert werden kann. Dies ist eine sehr einfache Möglichkeit, eine ausreichende Wärmeableitung für ein Steuergerät vorzusehen.
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Das Stirnwandmodul kann eine Kühlmittelleitung umfassen. Es kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung als eine Funktionseinheit zusätzlich einen Ventilblock zur Ansteuerung verschiedener Kühlleitungen aufweisen. In diesem Fall bildet das Stirnwandmodul einen Verteilknoten für die Kühlleistung der in das Stirnwandmodul integrierten anderen Funktionseinheiten und/oder für die Kühlleistung von an die zumindest eine Kühlleitung angeschlossene andere Komponenten des Kraftfahrzeugs, wie zum Beispiel einen Hochvoltspeicher.
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Günstigerweise erstreckt sich die zumindest eine elektrische Leitung und/oder Kühlmittelleitung über die gesamte Breite des Stirnwandmoduls und weist seitlich Anschlussmöglichkeiten auf. Viele heutige Fahrzeuge weisen einen relativ großen Kabelstrang auf, der im Bereich der Stirnwand und/oder der Instrumententafel in Fahrzeugquerrichtung die beiden Fahrzeugseiten miteinander verbindet. Diese Querverbindung kann komplett in das Stirnwandmodul integriert werden und beispielsweise beidseitig an räumlich sinnvollen Punkten mit Steckern abgegriffen werden, sodass der bisherige Kabelstrang in Fahrzeugquerrichtung nicht mehr erforderlich ist.
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Bevorzugt ist an zumindest einer elektrischen Leitung und/oder Kühlmittelleitung zumindest ein Stecker und/oder eine Kupplung vorgesehen, um eine lösbare Verbindung mit anderen Leitungen und/oder Komponenten des Kraftfahrzeugs herstellen zu können. Dies ermöglicht es, das Stirnwandmodul erst in der Endmontage und nicht bereits im Karosserierohbau des Kraftfahrzeugs einzubringen und mit wenigen Handgriffen mit anderen Leitungen und/oder Komponenten zu verbinden. Die dafür benötigte Montagezeit ist aufgrund der dafür vorgesehenen Stecker und/oder Kupplungen gering. Auch ermöglicht dieser Aufbau einen relativ schnelle Auswechslung einzelner mit dem Stirnwandmodul verbundener Komponenten oder einzelner Funktionseinheiten des Stirnwandmoduls.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, anhand dessen die Erfindung im Folgenden näher beschrieben wird. Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellungsweise ein Stirnwandmodul für ein Kraftfahrzeug mit mehreren integrierten Funktionseinheiten.
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In der Figur ist ein Stirnwandmodul (2) eines Personenkraftfahrzeugs dargestellt, das einen großen Teil einer Stirnwand bildet. Die Stirnwand trennt den Vorderwagen des Personenkraftfahrzeugs von der dahinter angeordneten Fahrgastzelle. Dabei ist der Vorderwagen ein Nassbereich, der Nässe und Schmutz ausgesetzt ist, während die Fahrgastzelle einen Trockenbereich bildet. Die Stirnwand bildet also eine Trennwand zwischen dem Nassbereich des Vorderwagens und dem Trockenbereich der Fahrgastzelle.
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Das Stirnwandmodul (2) wird nicht bereits im Karosserierohbau mit der restlichen Karosserie beispielsweise durch Schweißen verbunden, sondern wird als Montageteil erst im Rahmen der Endmontage des Personenkraftfahrzeugs an die komplettierte und lackierte Karosserie befestigt. Das Stirnwandmodul (2) weist eine Ausnehmung (12) für die Lenksäule auf. Diese Ausnehmung (12) ist erforderlich, da sich das Lenkrad im Fahrgastraum befindet, während die zu lenkende Vorderachse zum Vorderwagen gehört. Entsprechend muss sich die Lenksäule, die mit dem Lenkrad und mit der Vorderachse verbunden ist, durch die Stirnwand hindurch erstrecken.
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Das Stirnwandmodul (2) dient zur Aufnahme mehrere Funktionseinheiten. So ist an dem Stirnwandmodul (2) zum Beispiel ein Zentralrechner (14) befestigt. Zudem weist das Stirnwandmodul (2) einen Stromverteiler (4) und beidseitig jeweils einen Bordnetz-Verteiler (6, 8) auf. Auch eine Bremse (10) ist als Funktionseinheit an dem Stirnwandmodul (2) befestigt. All diese Funktionseinheiten sind bereits an dem Stirnwandmodul (2) befestigt, bevor das Stirnwandmodul (2) in das Personenkraftfahrzeug montiert wird. Das Stirnwandmodul (2) bildet also eine Vormontageeinheit, die unabhängig von der eigentlichen Fahrzeugmontage gefertigt werden kann.
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Die einzelnen Funktionseinheiten des Stirnwandmoduls (2) sind mit elektrischen Strom- bzw. Datenleitungen (L) verbunden. Diese elektrischen Strom- und Datenleitungen (L) erstrecken sich entlang des von dem Stirnwandmodul (2) gebildeten Abschnitts der Stirnwand. Dies ermöglicht es, dass Anschlüsse an die Strom- und Datenleitungen (L) auf beiden Seiten der Stirnwand vorgesehen werden können, ohne dass hierfür aufwändige Durchführungen durch die Stirnwand vorgesehen werden müssen. Beispielsweise kann eine Stromleitung L, die sich entlang eines von dem Stirnwandmodul (2) gebildeten Abschnitts der Stirnwand erstreckt, sowohl einen Anschlussstecker auf der der Fahrgastzelle zugewandten Seite der Stirnwand als auch auf der dem Vorderwagen zugewandten Seite Stirnwand aufweisen.
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Der Zentralrechner (14) erzeugt beim Betrieb Abwärme, die abgeführt werden muss, damit der Zentralrechner (14) nicht überhitzt. Idealerweise wird zumindest ein nennenswerter Teil des Stirnwandmoduls (2) von einem Aluminiumdruckgussbauteil gebildet. Der Zentralrechner (14) liegt flächig an diesem Aluminiumdruckgussbauteil an. Auf diese Weise kann der Zentralrechner (14) die abzuführende Wärme an das Aluminiumdruckgussbauteil abführen, das aufgrund seiner größeren Fläche als Kühlkörper dient.
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Zudem kann das Stirnwandmodul (2) Kühlleitungen umfassen, die ebenfalls entlang des von dem Stirnwandmodul (2) gebildeten Abschnitts der Stirnwand verlaufen.
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Dabei kann zumindest ein Teil der Kühlleitungen von dem Aluminiumdruckgussbauteil gebildet werden, sodass zur Erzeugung einer geschlossenen Kühlleitung beispielsweise nur mehr ein Deckel auf einen U-förmigen Abschnitt des Aluminiumdruckgussbauteils angebracht werden muss.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Stirnwandmodul
- 4
- Stromverteiler
- 6
- BN-Verteiler
- 8
- BN-Verteiler
- 10
- Bremse
- 12
- Ausnehmung
- 14
- Zentralrechner
- L
- Strom- und Datenleitungen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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