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Die Erfindung betrifft eine Wärmetauschereinrichtung für einen Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Generell erzeugt gerade die Heckform eines als Coupé-Fahrzeug ausgebildeten Kraftwagens eine ungünstige Strömungstopologie. Dies rührt in erster Linie von Druckgradienten zwischen den einzelnen Teilströmungen her, welche die Heckform des Fahrzeugs überströmen. Diese Strömungstopologie kann einen negativen Einfluss auf die Fahreigenschaften, die Heckstabilität, die Seitenwindempfindlichkeit und schlussendlich auch die Leistungsfähigkeit des Sportfahrzeugs handeln. Aus diesem Grund ist es bereits bekannt, im Bereich des Fahrzeughecks ausfahrbare Heckspoiler zu gestalten, welche üblicherweise überdimensioniert werden oder steiler stehen, um den zuvor beschriebenen Problemen entgegen zu wirken. Durch den ausfahrbaren Spoiler im Heckbereich ist es möglich, eine entsprechende Grenzschichtkontrolle der Strömungstopologie zu erreichen und eine ausgewogene Fahrzeugstabilität zu erreichen – allerdings unter Inkaufnahme einer schlechteren Energiebalance und eines höheren Gewichts.
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Gerade bei Hochleistungsfahrzeugen mit entsprechend leistungsstarken Antriebsaggregaten ergibt sich überdies ein hoher Kühlungsbedarf, welcher durch entsprechende Wärmetauscher gedeckt werden muss. Insbesondere ist es hierbei bereits bekannt, entsprechende Kühler im Bereich der Radhäuser, des Unterbodens oder der Heckschürzen anzuordnen, welche jedoch allesamt mit einem relativ geringen dynamischen Druck beaufschlagt werden können, sodass es äußerst schwierig ist, einen hinreichenden Luftmassenstrom durch den jeweiligen Wärmetauscher zu gewährleisten. Um dennoch eine hinreichende Kühlung aufrechterhalten zu können, werden die jeweiligen Wärmetauscher bislang entsprechend groß dimensioniert, was jedoch ein kontraproduktives Mehrgewicht und weitere Nachteile mit sich bringen kann.
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Aus diesem Grund ist es aus der
DE 10 2012 112 113 A1 bereits eine Wärmetauschereinrichtung bekannt, bei der ein von einem Luftstrom durchströmbares Wärmetauscherelement, welches unterseitig eines Heckspoilers angeordnet ist, gemeinsam mit diesem zwischen einer eingefahrenen Stellung und einer ausgefahrenen Stellung verlagerbar ist, in welcher das Wärmetauscherelement von Fahrtwind, welches das Fahrzeug überströmt, durchströmbar ist. Befindet sich der Spoiler in der eingefahrenen Stellung, so ist das damit ebenfalls in der eingefahrenen Stellung angeordnete Wärmetauscherelement nicht von Fahrtwind durchströmbar und damit ohne Funktion.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wärmetauschereinrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sich eine verbesserte Kühlung entsprechender Aggregate bei dennoch günstiger Aerodynamik des Kraftwagens realisieren lässt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Wärmetauschereinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Um eine Wärmetauschereinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welcher sich eine verbesserte Kühlung jeweiliger Aggregate bei dennoch günstigere Aerodynamik des Kraftwagens realisieren lässt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Wärmetauscherelement auch in der eingefahrenen Stellung von einer Luftströmung, insbesondere von Fahrtwind, durchströmbar ist. Somit kann in der eingefahrenen Stellung, welche beispielsweise bei einem energiesparenden Betrieb des Kraftwagens eingestellt wird, dennoch eine hinreichende Kühlung entsprechender Aggregate, beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine, einer anderen Kraftmaschine oder eines Nebenaggregats erzeugt werden. Die in dieser eingefahrenen Stellung erzeugte Luftströmung kann dabei insbesondere durch den Fahrtwind erzeugt werden. Bei Stillstand des Fahrzeugs kann die Luftströmung auch durch einen Lüfter erzeugt werden. Andererseits ist durch die Positionierung des Wärmetauscherelements in der eingefahrenen Stellung eine günstige Aerodynamik des Kraftwagens realisierbar, die zur Energieeinsparung beiträgt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Wärmetauscherelement gemeinsam mit einem Spoiler in die ausgefahrene Stellung verlagerbar ist. Somit ergibt sich eine Doppelfunktion, nämlich einerseits bei schnellerer Fahrt durch den Spoiler eine aerodynamisch optimierte Ausgestaltung des Kraftwagens, insbesondere im Bereich des Fahrzeughecks zu erreichen, und andererseits durch das dann ebenfalls ausgefahrene Wärmetauscherelement eine höhere Kühlleistung bereitstellen zu können.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der Spoiler in der eingefahrenen Stellung bereichsweise eine Einlassöffnung für eine Luftströmung, insbesondere den Fahrtwind, in das Wärmetauscherelement begrenzt. Mit anderen Worten ist es somit möglich, dass eine Lufströmung, insbesondere Fahrtwind, in das Wärmetauscherelement einströmt, obwohl sich der Spoiler in der eingefahrenen Stellung befindet.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass sich das Wärmetauscherelement in der eingefahrenen Stellung zumindest im Wesentlichen parallel zu einer angrenzenden Außenverkleidung des Kraftwagens erstreckt. Bei einer derartigen Anordnung des Wärmetauscherelements ist dennoch eine effiziente Kühlung des Wärmetauscherelements auch in der eingefahrenen Stellung möglich.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als zudem vorteilhaft gezeigt, wenn sich das Wärmetauscherelement in der ausgefahrenen Stellung zumindest im Wesentlichen senkrecht zur angrenzenden Außenverkleidung des Kraftwagens erstreckt. In dieser Position des Wärmetauscherelements ergibt sich die Möglichkeit, das Wärmetauscherelement mit einem maximalen Luftmassenstrom an Fahrtwind durchströmen zu lassen. Hierdurch ergibt sich eine entsprechend hohe Kühlleistung des Wärmetauscherelements.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Wärmetauscherelement zwischen der eingefahrenen Stellung und der ausgefahrenen Stellung um eine oder mehrere Schwenkachsen verlagerbar. Dies ermöglicht eine besonders einfache und betriebssichere Verstellung des Wärmetauscherelements.
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Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn unterhalb des Wärmetauscherelements ein Lüfter angeordnet ist. Durch diesen Lüfter kann nicht nur der Luftmassenstrom durch den Wärmetauscher, insbesondere in der eingefahrenen Stellung erhöht werden, sondern es kann auch bei ausgefahrenem Spoiler beziehungsweise Wärmetauscherelement zusätzliche Zuluft angesaugt beziehungsweise ein Nachlaufgebiet des Spoilers und des Wärmetauscherelements beeinflusst werden. Hierdurch ergibt sich eine nochmals verbesserte Aerodynamik des Kraftwagens.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Schnittansicht durch eine Wärmetauschereinrichtung für einen Kraftwagen mit einem in einem Heckbereich des Fahrzeugs angeordneten, gemeinsam mit einem Spoiler verlagerbaren Wärmetauscherelement, welches vorliegend in einer eingefahrenen Stellung (Funktionsstellung 1) unterhalb des Spoilers angeordnet und über eine Einlassöffnung, welche durch den Spoiler begrenzt ist, mit Fahrtwind beziehungsweise Luft beaufschlagbar ist; und in
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2 eine schematische Schnittansicht der Wärmetauschereinrichtung gemäß 1, wobei der Spoiler beziehungsweise das Wärmetauscherelement aus der in 1 gezeigten eingefahrenen Stellung (Funktionsstellung 1) in eine ausgefahrene Stellung (Funktionsstellung 2) verlagert ist, in welcher dieses ebenfalls von Fahrtwind durchströmbar ist.
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In 1 ist in einer schematischen Schnittansicht eine Wärmetauschereinrichtung beispielsweise für einen als Coupé-Fahrzeug ausgebildeten Kraftwagen dargestellt. Diese Wärmetauschereinrichtung ist dabei im Bereich des Fahrzeughecks – beispielsweise hinter beziehungsweise unterhalb einer Heckscheibe des Kraftwagens – angeordnet. Eine Außenverkleidung 10 dieses Heckbereichs, welche beispielsweise durch entsprechende Karosserieteile oder Verkleidungsteile wie beispielsweise eine Stoßfängerverkleidung gebildet werden, ist dabei in 1 ober- beziehungsweise vorderhalb und rück- beziehungsweise unterseitig der Wärmetauschereinrichtung angedeutet. Innerhalb dieser Außenverkleidung 10 ist dabei eine Aufnahmevertiefung 12 vorgesehen, innerhalb welcher in 1 ein Wärmetauscherelement 14 in seiner eingefahrenen Stellung A angeordnet ist. In dieser eingefahrenen Stellung A erstreckt sich das Wärmetauscherelement 14 im Wesentlichen parallel zur angrenzenden Außenverkleidung 10 des Kraftwagens beziehungsweise zum Verlauf der Heckform des Coupés-Fahrzeugs.
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Oberseitig des Wärmetauscherelements 14 beziehungsweise der Aufnahmevertiefung 12 und oberhalb der Außenverkleidung 10 ist vorliegend ein Spoiler 16 angeordnet, welcher zur Verbesserung der Strömungstopologie des Coupé-Fahrzeugs im Bereich von dessen Fahrzeugheck dient. Der Spoiler 16 erstreckt sich dabei in üblicher Weise in Fahrzeugquerrichtung zumindest über eine Teilbreite, vorzugsweise über die zumindest annähernd gesamte Breite, des Kraftwagens. In der hier dargestellten eingefahrenen Stellungen des Spoilers 16 begrenzt dieser mit einem vorderen Bereich 18 eine Einlassöffnung 20 für einen mit einem entsprechend gestrichelten Pfeil 22 angedeuteten Teil beziehungsweise eine entsprechende Teilströmung der insgesamt mit einem Pfeil 24 angedeuteten Gesamtströmung des Fahrtwinds, welcher den Heckbereich des Coupé-Fahrzeugs im Fahrbetrieb beziehungsweise in Vorwärtsfahrtrichtung (Pfeil 26) überströmt. Die Teilströmung 22 des Fahrtwinds 24 gelangt demzufolge über die hier spaltförmige Einlassöffnung 20 zwischen dem vorderen Bereich 18 des Spoilers 16 und der Außenverkleidung 10 zum Wärmetauscherelement 14 beziehungsweise durch diesen hindurch, wie dies mit der Mehrzahl der Pfeile 28 angedeutet ist. Unterhalb des Wärmetauscherelements 14 ist dabei außerdem beispielsweise ein Lüfter 30 angeordnet, welcher das Einströmen beziehungsweise das Hindurchströmen des Luftstroms 22 durch das Wärmetauscherelement 14 hindurch unterstützen kann. Zudem kann über diesen Lüfter 30 und einen entsprechenden Versorgungskanal 32 die durch das Wärmetauscherelement 14 hindurchgelangte, mit den Pfeilen 28 angedeutete Abluft zur Kühlung weiterer Bauelemente oder Aggregate, beispielsweise jeweiliger Batterien, herangezogen werden. Über den Lüfter 30 kann auch eine Luftströmung unabhängig von Fahrtwind durch das Wärmetauscherelement 14 gefördert werden. Da somit das Wärmetauscherelement 14 auch in der eingefahrenen Stellung A zur Kühlung jeweiliger Aggregate oder dergleichen dien, wird diese auch als Funktionsstellung 1 bezeichnet.
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Durch die Ausgestaltung des Spoilers 16 im Abstand zur Außenverkleidung 10, sodass die Einlassöffnung 20 gebildet ist, kann zudem eine Grenzschichtkontrolle der mit dem Pfeil 22 angedeuteten Teilluftströmung des Fahrtwinds 24 erreicht werden, um hierdurch die Aerodynamik des Kraftwagens im Bereich des Fahrzeughecks zu verbessern.
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Aus der in 1 dargestellten eingefahrenen Stellung A beziehungsweise Funktionsstellung 1 sind sowohl das Wärmetauscherelement 14 als auch der Spoiler 16 in eine in 2 dargestellte jeweilige ausgefahrene Stellung B beziehungsweise Funktionsstellung 2 verlagerbar. Im vorliegenden Fall kann die Verlagerung des Wärmetauscherelements 14 dabei gemeinsam mit dem Spoiler 16 erfolgen. Der Spoiler 16 wird dabei zum einen in seiner relativ zur Außenverkleidung 10 verlagert, also beispielsweise um einen entsprechenden Höhenbetrag in Fahrzeughochrichtung und gegebenenfalls auch um einen gewissen Längenbetrag in Fahrzeuglängsrichtung. Außerdem kann – wie dies im vorliegenden Fall in Zusammenschau der 1 und 2 erkennbar wird – die Neigung des Spoilers 16 variiert beziehungsweise dieser gedreht werden.
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Das Wärmetauscherelement 14 wird im vorliegenden Fall um zumindest eine im vorderen Bereich vorgesehene Schwenkachse S, welche beispielsweise in Fahrzeugquerrichtung etwa horizontal verläuft, aus der in 2 ebenfalls angedeuteten eingefahrenen Stellung A in die ausgefahrene Stellung B verlagert beziehungsweise verschwenkt, in welcher das Wärmetauscherelement 14 zumindest im Wesentlichen senkrecht zur angrenzenden Außenverkleidung 10 des Kraftwagens verläuft. Zwischen der eingefahrenen Stellung A und der ausgefahrenen Stellung B sind außerdem zumindest zwei Zwischenstellungen dargestellt, welche die Verlagerung des Wärmetauscherelements 14 um die Schwenkachse S verdeutlichen sollen. Zudem ist die Verschwenkbewegung mit einem Pfeil 34 verdeutlicht.
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Die Höhenlage des Spoilers 16 ist im vorliegenden Fall so gewählt, dass sich zwischen dessen vorderen Bereich 18 und der Außenverkleidung 10 wiederum die Einlassöffnung 20 ausbildet, welche jedoch im Unterschied zu ihrer schlitzförmigen Gestalt gemäß 1 nunmehr entsprechend großformatig ausgebildet ist, sodass ein mit jeweiligen Pfeilen 36 angedeuteter größerer Teil des insgesamt den Heckbereich überströmenden Fahrtwinds das Wärmetauscherelement 14 durchströmen kann. In Folge der nahezu senkrechten Anströmung des Wärmetauscherelements 14 durch den Fahrtwind ergibt sich somit gegenüber der eingefahrenen Stellung A des Wärmetauscherelements 14 gemäß 1 ein weiteres größerer Luftmassenstrom, welcher durch das Wärmetauscherelement gelangt. Insofern ergibt sich eine weitere höhere Kühlleistung des Wärmetauscherelements 14 in der ausgefahrenen Stellung B. Außerdem ist der Spoiler 16 so ausgerichtet, dass der überströmende Fahrtwind 24 entsprechend so abgelenkt wird beziehungsweise eine entsprechende Abtriebskraft erzeugt, um die Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs zu verbessern. Durch den Betrieb des Lüfters 30 kann zudem – wie durch einen Pfeil 38 angedeutet – ein Nachlaufgebiet des Spoilers 16 beziehungsweise des Wärmetauscherelements 14 beeinflusst werden. Zudem kann zusätzliche Zuluft generiert werden, welche nach Durchströmen des Wärmetauscherelements 14 als Abluft mittels des Lüfters 30 entlang des Versorgungskanals 32 zu weiteren Elementen oder Aggregaten gelangen kann, welche gekühlt werden sollen.
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Im vorliegenden Fall ist die eingefahrene Stellung A des Wärmetauscherelements 14 beziehungsweise des Spoilers 16 für einen energiesparenden, ökonomischen Betrieb des Kraftwagens beziehungsweise des zugehörigen Antriebsaggregats vorgesehen, wobei – in Folge der Ausbildung der entsprechenden Einlassöffnung 20 unterhalb des Spoilers 16 das Wärmetauscherelement 14 auch in der eingefahrenen Stellung A von dem mit dem Pfeil 22 angedeuteten Teilluftstrom des Fahrtwinds 24 durchströmbar ist. Bei höheren Geschwindigkeiten beziehungsweise im Hochleistungsbetrieb des Kraftwagens kann dann sowohl der Spoiler 16 als auch das Wärmetauscherelement 14 in die jeweilige ausgefahrene Stellung B verlagert werden, in welche sich eine maximale Kühlleistung des Wärmetauscherelements 14 für die entsprechend zu kühlenden Aggregate ergibt beziehungsweise in welcher der Spoiler 16 die Aerodynamik des Kraftwagens für hohe Geschwindigkeiten optimiert.
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Durch die Möglichkeit, dass das Wärmetauscherelement 14 auch in der eingefahrenen Stellung A mit einem entsprechenden Teilluftstrom 22 des Fahrtwinds 24 zu beaufschlagen, kann durch das Wärmetauscherelement 14 auch in der eingefahrenen Stellung A eine hinreichende Kühlleistung bereitgestellt werden bei gleichzeitig optimierter Aerodynamik.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012112113 A1 [0004]
