WO2021018907A1 - Anordnung umfassend einen achshilfsrahmen und eine wärmetauschervorrichtung - Google Patents
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- B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
Definitions
- the invention relates to an arrangement which comprises an auxiliary axle frame, in particular for the front axle, and at least one heat exchanger device.
- the invention also relates to a motor vehicle, in particular an electric car, which has such an arrangement of auxiliary axle frame and heat exchanger device.
- An auxiliary axle frame (also referred to as an axle carrier, axle frame, subframe or just subframe) is part of a vehicle axle that is connected to the body of the motor vehicle and has connection points at which the vehicle wheels belonging to the axle are suspended by means of wheel guide elements, such as, in particular, wheel links .
- wheel guide elements such as, in particular, wheel links .
- Such a subframe can also be used for mounting or fastening further functional units, such as a steering gear, a power steering pump and the like, as shown for example in DE 10 2018 107 037 A1 (see FIG. 1).
- a heat exchanger device is in particular a so-called cooler for the heat exchange between the ambient air and a cooling liquid for cooling a drive unit (in particular an internal combustion engine or an electric machine) and / or for cooling a drive or traction battery.
- a heat exchanger device can also be an oil cooler, a La deluftkühler, a condenser of a vehicle air conditioning system or the like.
- DE 10 2017 201 299 A1 describes a fuel cell vehicle with a front axle and a radiator arranged in front of the front axle in the direction of travel. The arrangement shown in FIG. 3 ensures an air path for the cooling air (35) that is as free as possible.
- the object of the present invention is to create an improved arrangement of the type mentioned and in particular to optimize the use of structural space.
- the invention also extends to a motor vehicle, preferably a passenger car or a light commercial vehicle, in particular an electric car, which has at least one arrangement according to the invention, in particular on the front axle.
- the heat exchanger device is positioned or arranged above the auxiliary axle frame, in particular diagonally above the auxiliary axle frame, and the exhaust air or hot air from the heat exchanger device is diverted downwards and thereby (at least partially) in the direction of the auxiliary axle frame.
- the Cyprus (2004)ervor direction is preferably designed as a cooling fan module.
- at least one additional functional unit is attached or arranged on the auxiliary axle frame, which is positioned or arranged in the flow path of the exhaust air of the heat exchanger device, the functional unit being designed or clad in a streamlined manner with respect to the exhaust air of the heat exchanger device.
- the heat exchanger device is therefore not positioned in front of the axle or its axle frame (as shown in DE 10 2017 201 299 A1), but is at least partially positioned above the auxiliary axle frame. This allows in The required installation space can be shortened in the longitudinal direction of the vehicle. With a front axle, you get more space in the front of the car that can be used for other purposes, e.g. for a storage compartment. In the case of a front axle, there is also better crash behavior during a frontal crash or frontal impact.
- the installation space utilization of the already scarce installation space is further improved in that at least one additional functional unit is positioned or placed in the flow path of the exhaust air of the heat exchanger device, which should actually remain free or unobstructed for the purpose of unhindered flow of the exhaust air.
- this additional functional unit with regard to the warm exhaust air of the heat exchanger device directly (i.e. through structural design) or indirectly (i.e. by means of cladding) is flow-optimized and thus a favorable flow of the exhaust air is still guaranteed.
- An additional functional unit is in particular a steering gear, a pump unit (for example a power steering pump) or a compressor (air compressor).
- An additional functional unit can, however, also be a capacitor, an expansion tank, an intermediate storage device and / or a control device, in particular for an active chassis system.
- An additional functional unit can also be a stiffening element, such as, for example, a cross strut.
- the additional functional unit can be attached to the auxiliary axle frame with the aid of at least one holder, for example a holder tube, wherein the holder can also be designed or clad to promote flow with respect to the exhaust air of the heat exchanger device.
- the additional functional unit is clad by two half-shells, in particular in such a way that the half-shells enclose the functional unit at least in sections.
- the half-shells can be shaped in such a way that the cladding formed from them has the lowest possible flow rate in relation to the exhaust air of the heat exchanger device. resistance (air resistance), whereby air stagnation and / or Ver confusions in the exhaust air volume flow are largely avoided or at least significantly reduced.
- the cladding is preferably designed in a streamlined manner.
- the half-shells are made, for example, of sheet metal or plastic, possibly also fiber-reinforced plastic, and can be glued or riveted to one another.
- the auxiliary axle frame can (in relation to the direction of travel) have a front cross member and a rear cross member, the exhaust air from the heat exchanger device being able to be diverted specifically via the space between the front cross member and the rear cross member. It is preferably provided that the additional functional unit (based on the direction of travel) is positioned between the front cross member and the rear cross member of the auxiliary axle frame. Due to the aerodynamically favorable design or cladding of the functional unit, the exhaust air volume flow can nevertheless flow essentially unhindered between the front cross member and rear cross member (downwards).
- the auxiliary axle frame can have two longitudinal members spaced apart from one another and at least one cross member connecting the longitudinal members, in particular a front cross member and a rear cross member (see above). It is preferably provided that at least one of the carriers is designed to be flow-favorable with respect to the exhaust air of the heat exchanger device at least in sections or is clad to be flow-favorable. This enables a favorable flow around the relevant carrier, where air stagnation and / or turbulence in the exhaust air volume flow caused by the relevant carrier are largely avoided or at least significantly reduced.
- At least one air baffle or the like can also be attached to at least one of the supports, which guides the exhaust air of the heat exchanger device away from the relevant support in order to avoid or at least reduce air congestion and / or confusion.
- the invention is explained in more detail below with reference to an implementation option shown in the figures.
- the features shown in the figures and / or explained below can be general features of the invention, also independently of certain combinations of features, and further develop the invention accordingly.
- Fig. 1 shows a perspective view of an arrangement according to the invention with an auxiliary axle frame and a townhielervor direction.
- Fig. 2 shows a section through the arrangement according to the section line indicated in Fig. 1 (B-B).
- the arrangement 100 shown comprises an auxiliary axle frame 110 of a car front axle and a heat exchanger device 120.
- the direction of travel is indicated by the arrow FR.
- the auxiliary axle frame 1 10 has two longitudinal members 1 1 1, 1 12 spaced apart from one another, a front cross member 1 13 and a rear cross member 1 14.
- the heat exchanger device 120 is designed as a cooling fan module and has a cooler 121 and a fan 122 with a motor and fan wheel.
- the heat exchanger device 120 is arranged obliquely above the auxiliary axle frame 110, in particular above a substantially horizontal auxiliary frame plane spanned by the supports 1 1 1, 1 12, 1 13, 1 14. In the embodiment shown, the heat exchanger device 120 is turned on, d. H. aligned obliquely or at an angle to a horizontal subframe plane.
- the heat exchanger device 120 can be fastened to the auxiliary axle frame 110, although this need not necessarily be the case.
- the warm exhaust air A of the heat exchanger device 120 is diverted quasi as a downward flow via the space between the front cross member 1 13 and the rear cross member 1 14 and can then, for example, flow off below the vehicle underbody into the environment.
- An additional functional unit 130 for example a steering gear or a pump unit, is attached to the Achsangesrah men 1 10, which is directly in the flow path of the exhaust air A is positioned.
- the functional unit 130 is fastened to the auxiliary axle frame 110 with the aid of brackets 131, 132.
- the functional unit 130 is clad in a streamlined manner by two half-shells 141, 142 and thus flow-favorably in order to avoid or at least reduce air congestion or turbulence in the exhaust air volume flow.
- the functional unit 130 itself can also be designed in a flow-favorable manner.
- the supports 11 1, 112, 1 13, 1 14 of the auxiliary axle frame 110 with respect to the exhaust air A can be designed in a streamlined manner, clad in a streamlined manner and / or equipped with air baffles in order to avoid or minimize air congestion or turbulence in the exhaust air volume flow least reduce.
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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
Anordnung umfassend einen Achshilfsrahmen und
eine Wärmetauschervorrichtung
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 eine Anord nung, 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 auf weist, an denen die zur Achse gehörenden Fahrzeugräder mittels Radfüh rungselementen, wie insbesondere Radlenkern, aufgehängt sind. Ein solcher Hilfsrahmen kann auch zur Lagerung bzw. Befestigung weiterer Funktions einheiten, wie bspw. einem Lenkgetriebe, einer Servolenkungspumpe und dergleichen verwendet werden, wie bspw. in der DE 10 2018 107 037 A1 gezeigt (siehe Fig. 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. Traktionsbat terie. Eine Wärmetauschervorrichtung kann aber auch ein Ölkühler, ein La deluftkühler, 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 angeord neten Kühler. Die in Fig. 3 gezeigte Anordnung sorgt für einen möglichst frei en Luftpfad der Kühlluft (35).
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen und insbesondere die Bauraumnut zung zu optimieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung mit den Merk malen des Patentanspruchs 1 gelöst. Mit dem nebengeordneten Patentan spruch erstreckt sich die Erfindung auch auf ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ein Personenkraftwagen oder ein leichtes Nutzfahrzeug, insbesondere ein Elektroauto, welches wenigstens eine erfindungsgemäße Anordnung auf weist, insbesondere an der Vorderachse. Weiterbildungen und Ausgestal tungen der Erfindung ergeben sich anlog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbe schreibung und den Figuren.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Wärmetauschervorrichtung ober halb des Achshilfsrahmens, insbesondere schräg oberhalb des Achshilfs- rahmens, positioniert bzw. angeordnet ist und die Abluft bzw. Warmluft der Wärmetauschervorrichtung nach unten und dadurch (zumindest teilsweise) in Richtung des Achshilfsrahmens abgeleitet wird. Die Wärmetauschervor richtung 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 Achs- rahmen (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 ge nutzt 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 Wär metauschervorrichtung, 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 Flitzestau führen kön nen, zu vermeiden ist allerdings vorgesehen, dass diese zusätzliche Funkti onseinheit 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 Strö mung 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 Halte rung in Bezug auf die Abluft der Wärmetauschervorrichtung ebenfalls strö mungsgünstig 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 kön nen so geformt sein, dass die daraus gebildete Verkleidung in Bezug auf die Abluft der Wärmetauschervorrichtung einen möglichst geringen Strömungs-
widerstand (Luftwiderstand) aufweist, wodurch Luftstauungen und/oder Ver wirrungen im Abluftvolumenstrom weitgehend vermieden oder zumindest deutlich reduziert werden. Bevorzugt ist die Verkleidung stromlinienförmig ausgebildet. Die Halbschalen sind bspw. aus Blech oder Kunststoff, gegebe nenfalls 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 vorde rem 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 Quer träger des Achshilfsrahmens positioniert ist. Aufgrund der strömungsgünsti gen Ausbildung oder Verkleidung der Funktionseinheit kann der Abluftvolu menstrom dennoch im Wesentlichen ungehindert zwischen vorderem Quer träger 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 strö mungsgünstig ausgebildet oder strömungsgünstig verkleidet ist. Dadurch wird eine günstige Umströmung des betreffenden Trägers ermöglicht, wo durch vom betreffenden Träger verursachte Luftstauungen und/oder Verwirb- lungen im Abluftvolumenstrom weitgehend vermieden oder zumindest deut lich reduziert werden. An wenigstens einem der Träger kann auch wenigs tens ein Luftleitblech oder dergleichen angebracht sein, welches die Abluft der Wärmetauschervorrichtung vom betreffenden Träger wegleitet, um da durch Luftstauungen und/oder Verwirrungen zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer in den Figuren gezeigten Aus führungsmöglichkeit näher erläutert. Die in den Figuren gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von bestimm ten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.
Fig. 1 zeigt ein einer perspektivischen Darstellung eine erfindungsgemäße Anordnung mit einem Achshilfsrahmen und einer Wärmetauschervor richtung.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Anordnung gemäß dem in Fig. 1 ange deuteten Schnittverlauf (B-B).
Die gezeigte Anordnung 100 umfasst einen Achshilfsrahmen 1 10 einer PKW- Vorderachse und eine Wärmetauschervorrichtung 120. Mit dem Pfeil FR ist die Fahrtrichtung angegeben. Der Achshilfsrahmen 1 10 weist zwei vonein ander beabstandete Längsträger 1 1 1 , 1 12, einen vorderen Querträger 1 13 und einen hinteren Querträger 1 14 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 1 10, insbesondere oberhalb einer durch die Träger 1 1 1 , 1 12, 1 13, 1 14 aufgespannten, im Wesentlichen hori zontalen Achshilfsrahmenebene angeordnet. In der gezeigten Ausführungs möglichkeit ist die Wärmetauschervorrichtung 120 angestellt, d. h. schräg bzw. winklig zu einer horizontalen Achshilfsrahmenebene ausgerichtet. Die Wärmetauschervorrichtung 120 kann am Achshilfsrahmen 1 10 befestigt sein, wobei dies nicht zwingend der Fall sein muss.
Die warme Abluft A der Wärmtauschervorrichtung 120 wird quasi als Fall strom nach unten über den Zwischenraum zwischen vorderem Querträger 1 13 und hinterem Querträger 1 14 abgeleitet und kann dann bspw. unterhalb des Fahrzeugunterbodens in die Umgebung abströmen. Am Achshilfsrah men 1 10 ist eine zusätzliche Funktionseinheit 130, bspw. ein Lenkgetriebe oder eine Pumpeneinheit, befestigt, welche direkt im Strömungsweg der Ab-
luft A positioniert ist. Die Funktionseinheit 130 ist mithilfe von Halterungen 131 , 132 am Achshilfsrahmen 1 10 befestigt. Die Funktionseinheit 130 ist durch zwei Halbschalen 141 , 142 stromlinienförmig und somit strömungs günstig verkleidet, um Luftstauungen oder Verwirbelungen im Abluftvolu- menstrom zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren. Alternativ kann auch die Funktionseinheit 130 selbst strömungsgünstig ausgebildet sein.
Optional können auch die Träger 11 1 , 112, 1 13, 1 14 des Achshilfsrahmens 110 in Bezug auf die Abluft A strömungsgünstig ausgebildet, strömungsgüns- tig verkleidet und/oder mit Luftleitblechen ausgestattet sein, um Luftstauun gen oder Verwirbelungen im Abluftvolumenstrom zu vermeiden oder zumin dest zu reduzieren.
Claims
PATENTANSPRÜCHE:
Anordnung (100), umfassend einen Achshilfsrahmen (1 10), insbeson dere einer Vorderachse, und wenigstens eine Wärmetauschervorrich tung (120),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wärmetauschervorrichtung (120) oberhalb des Achshilfsrahmens (1 10) positioniert ist und die Abluft (A) der Wärmetauschervorrichtung (120) nach unten in Richtung des Achshilfsrahmens (110) abgeleitet wird, und dass
am Achshilfsrahmen (1 10) wenigstens eine zusätzliche Funktionsein heit (130) befestigt ist, welche im Strömungsweg der Abluft (A) positio niert 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 Pumpen einheit 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 (1 13) und einem hinteren Querträger (1 14) des Achshilfsrahmens (1 10) abgeleitet wird, wobei die zusätzliche Funktionseinheit (130) zwischen dem vorderen Querträger (1 13) und dem hinteren Querträger (1 14) positioniert ist.
Anordnung (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wärmetauschervorrichtung (120) schräg oberhalb des Achshilfs- rahmens (110) positioniert ist.
6. Anordnung (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wärmetauschervorrichtung (120) als Kühlerlüftemodul ausgebildet ist.
7. Anordnung (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Achshilfsrahmen (1 10) zwei voneinander beabstandete Längsträger (1 1 1 , 1 12) und wenigstens einen die Längsträger (1 1 1 , 112) verbinden den Querträger (1 13, 1 14) aufweist, wobei wenigstens einer der Träger (1 10, 1 12, 1 13, 114) in Bezug auf die Abluft (A) strömungsgünstig aus- gebildet oder strömungsgünstig verkleidet ist.
8. Kraftfahrzeug, insbesondere Elektroauto, mit einer Anordnung (100), insbesondere an der Vorderachse, gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche.
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