CN104443074B - 空气导向装置和生产方法以及冷却车辆中热交换器的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种空气导向装置(7)，该装置可以被安排在一台机动车辆的一个轮罩中并且包括多个板条(12)，其中每个板条(12)包括具有一种第一轮廓的至少一个第一区域(11.1，11.3)和具有一种第二轮廓的至少一个第二区域(11.2，11.4)，其中该对应板条(12)的对应区域(11)的对应轮廓通过一种对应的成形和一个对应的迎角而与对应的流动条件相匹配，并且因此接近这些板条(12)的一股空气流当穿过这些对应的板条(12)时必须克服减小的空气动力学阻力。此外，本发明涉及一种用于冷却车辆中的热交换器的对应方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种空气导向装置和其生产方法以及一种用于通过空气导向装置优化从车辆移除空气流的方法。
背景技术
车辆中的发动机频繁产生高程度的废热，该废热必须被移除以便保护发动机免遭例如由于过热造成的损害。
文件DD 222 553 A1中描述了一种用于具体冷却轨道车辆的装置，其中一股抵达的空气流由一个扰流器引导，其方式为使得在该空气流穿过该装置之后产生单独的、均匀的空气射流。在此，该装置的上游产生一个几乎均衡的正压力场并且针对相反流动方向上的雨、雪和沙提供空气动力学封堵作用。
为了使车轮内的制动器转子通风，日本文件2010-167901 A提供了一种具有六个冷却鳍片的安排，这些冷却鳍片越靠近该车辆的后部就具有越大的曲率。这些冷却鳍片在此用于将空气吹到该制动器转子上，该制动器转子起到用于对车轮进行制动。通过这些冷却鳍片流进的空气在该过程中被聚束并且作为冷却射流引导至该制动器转子上。
德国文件DE 10 2010 037 617 A1披露了一种将用于冷却散热器的进入空气通过对应的车辆轮罩引导至外界的空气导向装置。空气导向装置围绕的空气导向板条在此被不同地定位，其方式为使得接近空气的一部分被引导出去至该车辆的周围环境，并且另一部分被引导至该车辆的内部、并且通过一个偏转叶片用于冷却一个车轮制动器。
发明内容
针对此背景，提出了一种空气导向装置，该装置可以被安排在一台机动车辆的一个轮罩中并且包括多个板条，其中每个板条包括具有一种第一轮廓的至少一个第一区域和具有一种第二轮廓的至少一个第二区域，其中该对应板条的对应区域的对应轮廓通过一种对应的成形和一个对应的迎角而与对应的流动条件相匹配，并且因此接近这些板条的一股空气流当穿过这些对应的板条时必须克服减小的空气动力学阻力。
车辆的加速和速度尤其取决于该车辆为使其能够移动而必须克服的空气动力学阻力形式的力有多大。车辆的所述空气动力学阻力或阻力系数(CW值)则取决于如何有效地使接近空气围绕车辆引导或引导通过车辆或者引导通过车辆的零件。
提出的空气导向装置允许有效地、即节省能量地移除车辆内的空气流。为此目的，由一个热交换器(即散热器)输出的、任选地由一个风扇加速的并且是一股空气流形式的空气被引导通过一个通风管道至包含根据本发明的空气导向装置的一个对应轮罩。为了当该空气流通过该空气导向装置离开时使该空气动力学阻力保持得尽可能低，根据本发明提供的是，由该空气导向装置围绕的多个板条相对于该空气流来确定形状和定向，其方式为使得所述板条允许将来自该车辆内的空气流有效地转移至外界。
因为由该风扇加速度造成该空气流总体上不是线性地而是湍性地流动，在所提及的通风管道、特别是根据本发明的空气导向装置的上游区域中形成了不同速度的流动区域和相关联的不同空气动力学特性。这些对应的空气动力学特性导致对于这些板条的对应轮廓的不同需求，这些板条被提供用于进入该车辆的周围环境的转移。
然而，在相当陡峭的迎角的情况下，湍流有效地穿过该空气导向装置，层流在平缓的迎角的事件下呈现出有效的流动行为。
在本发明的背景下，一个迎角应当被理解成是指一个板条围绕其纵向轴线旋转的一个角度。此外，该迎角提供了关于一股接近流体的方向与对应板条的对应区域的对应轮廓的一个弦之间的角度的信息。根据本发明提供的是，这些对应轮廓的迎角在该板条的这些对应区域之间变化。
在本发明的背景下，一种轮廓应当被理解成是指一种构形、即一种外部形状，特别是一个板条的一个对应区域的外部形状。可想到的是，这些板条在纵向方向和横向方向上都延伸并且通过一个或多个支撑元件而保持在其位置中。
根据本发明的空气导向装置导致的另一个效果是提供了减小的升力。升力对车辆的行驶稳定性具有负面影响并且被所提出的空气导向装置减小，其结果是根据本发明的空气导向装置还对该车辆的、特别是在高速下的行驶性能具有积极影响。
在根据本发明的空气导向装置的一种可能优化中提供的是，接近这些板条的空气流被引导离开该车辆，其方式为使得该空气流尽可能直接地从该轮罩逸出，即该空气流不被立即引导至在该轮罩中旋转的并会夹带空气并且使空气保持在该轮罩中的一个车轮上、而是以一种浅的方式引导经过该车轮，其结果是该车辆的空气动力学阻力和升力都被减小。此外，通过所述浅排出空气，该轮罩内的正压力以及因此的升力被减少。
在本发明的背景下，一个轮罩应理解成是指一个对应的车轮、特别是前轮被安排在其中的一个车辆零件。术语轮罩在此特别包括该车辆的翼子板中的塑料插入件，但不局限于此。
在根据本发明的空气导向装置的另一种可能构形中提供的是，每个板条的这些对应区域具有一种弧形的或水滴状的轮廓，该轮廓具有一个厚端和一个薄端，其中这些末端是以一种对应于这些对应流动条件的方式来定向的。
具有厚轮廓的部分应当优选地按以下方式来定向，即相当缓慢的层流接近所述部分，而湍流穿过具有较薄轮廓的部分。通过使板条的对应区域弯曲成一种弧形的(即弯曲的)、其尺寸从厚到薄成锥形的水滴形式，有可能提供针对对应流动条件优化的排出开口，并且因此将整个空气流有效地转移出车辆成为可能。与形状一致的排出开口相比，该空气流在此更迅速地流动出去并且从而更有效地进入环境中。
在根据本发明的空气导向装置的另一种可能优化中提供的是，一个板条的这些对应区域中的至少一个区域具有一种含一个平缓的迎角的轮廓，并且所述板条的至少一个另外的区域具有一种含一个陡峭的迎角的轮廓。
在根据本发明的空气导向装置的另一种可能优化中提供的是，这些板条被配置的方式为使得防止灰尘通过该空气导向装置进入该车辆。
通常，轮罩(即轮罩外壳)主要用于防止对应车轮蓄积的道路面层物、即石子形式的灰尘或类似物进入车辆内部。为了继续获得此功能而且还给空气导向装置提供车辆内部与对应环境之间的空气交换，在根据本发明的空气导向装置的情况下，这些板条的形状被确定成使得可能已经卷起的颗粒(例如像灰尘)的与该流动方向相反的通路被封堵。
在根据本发明的空气导向装置的另一种可能优化中提供的是，该空气导向装置用于排出由一个热交换器加热的空气流。
由于风扇频繁对车辆中的热交换器供应冷却空气，这些热交换器和相关联的风扇在相当程度上涉及容许进给有待引导出去的空气。此外，由于多个风扇频繁地同时运行，作为结果，产生了多股具有不同流动特性的流动或流层。根据本发明的空气导向装置被配置的方式为使得可提供针对所述对应流动特性优化的、即与其相匹配的该空气导向装置的这些板条的对应区域的轮廓，并且因此从该车辆有效地排出这些对应的流动或流层。
在根据本发明的空气导向装置的另一种可能优化中提供的是，这些板条的对应区域的轮廓与该空气流的对应流动区域或流层相匹配。
在根据本发明的空气导向装置的另一种可能优化中提供的是，这些板条的对应区域根据该热交换器的一个位置而使它们的对应轮廓不同，即与该热交换器的位置相匹配。
由于该热交换器的一个对应位置，由热交换器或连接到该热交换器上的风扇导致的空气流的对应特性变化。为了有效地排出由这些对应的位置所导致的空气流，可以想到的是根据本发明的空气导向装置的这些板条的对应区域以一种对应于这些对应流动条件的方式进行配置。一种可能性是例如与一个对应安装侧相匹配的一种形状或者与离这个对应风扇或这些对应风扇的距离相匹配的一种形状，并且因此从一个靠近定位的风扇起始的快速的湍流通过大的开口、即通过这些板条的具有一种陡峭轮廓(即陡峭迎角)的对应区域来移除，而由一个位于较远的风扇供应的较慢的流动通过相当窄的开口、即通过这些板条的具有一种平直轮廓(即平缓迎角)的对应区域来移除。
在根据本发明的空气导向装置的另一种可能优化中提供的是，这些板条的对应区域根据对应轮罩的一个位置和/或一种形状而使它们的轮廓不同。
由于对应轮罩中的流动条件对通过根据本发明的空气导向装置涌出的空气的对应流出行为具有很大影响，该轮罩的对应构形还要求该空气导向装置的一种对应的适配形状。因此，较窄的轮罩例如要求较长的空气导向装置。
此外，本发明涉及一种用于冷却车辆中的热交换器的方法，其中由该热交换器加热的一股空气流通过一个空气导向装置而被输出到一种对应的环境中，该空气导向装置含有在各自情况下具有多个不同板条的至少两个区域，这些板条包括配置成具有不同迎角的多种轮廓，该空气导向装置可以被安排在该车辆的一个轮罩中。
根据本发明的方法特别地用于冷却高速下的车辆，其中流入的空气质量造成在这些对应轮罩中产生有害的升力影响的强空气流，通过使用根据本发明的方法减少了升力影响。
在根据本发明的方法的一种可能优化中提供的是，该空气流的至少一部分被引导至该轮罩中，其方式为使得安排在该轮罩中的一个车轮制动器被冷却。
由于安排在一个对应轮罩中的一个车轮制动器在使用过程中被加热并且可能需要冷却，所以提供的是由根据本发明的空气导向装置移除的空气的至少一部分被引导至该车轮制动器上，其方式为使得该车轮制动器被冷却。在此，该空气通过这些板条的对应区域的一种相对应的轮廓和/或通过可以提供的一个偏转叶片而被引导至该车轮制动器上。
此外，本发明涉及一种用于根据本发明的空气导向装置的生产方法。
所提出的生产方法特别地涉及一种注射模制方法，任何其他技术上适合的生产方法、例如像压制或铣削同样是可想到的。
不言而喻，以上提及的这些特征不仅能够在对应陈述的组合中使用而且还能够在不同的组合中或它们单独使用而不脱离本发明的范围。
附图说明
本发明将在附图中通过使用多个实施例进行示意性展示，并且将参照附图进行详细说明。
图1示出了一台车辆中的根据本发明的空气导向装置的一种可能构形的安排。
图2示出了根据本发明的空气导向装置的另一种可能构形的板条的详细视图。
具体实施方式
图1中展示的安排示出了一台车辆中的包括一个空气入口1的一个空气通道、与一个热交换器5相连的一个风扇3、以及空气导向装置7的根据本发明的一种可能构形。在一次旅程中流入的冷空气(以箭头9展示)穿过空气入口1到达与风扇3相连的热交换器5。流入的冷空气吸收从热交换器5发散的热量并且随后被风扇3以朝向空气导向装置7的方向吹走。
空气导向装置7包括多个板条12，这些板条的迎角随着这些板条12的高度变化。此外，这些板条12之间的距离也变化，其结果是形成了具有不同尺寸的流动窗口13、15。相应地，该空气导向装置7包括具有较大面积的流动窗口13的区域以及具有较小面积的流动窗口15的区域。
在此这些流动窗口13的尺寸被选定成使得所述流动窗口以一种对应于由风扇3吹到空气导向装置7上的抵达空气流的特性的方式来优化。由于被该风扇加速，该抵达空气流由湍流和层流组成，其中层流由这些较小面积的流动窗口15引导出去，并且湍流由这些较大面积的流动窗口13引导出去。
此外，这些板条12的对应区域11的轮廓不同，即因为不同的成形以及因为这些对应轮廓的不同的迎角，这些不同的迎角同样有助于这些流动窗口13、15的面积形成。例如，具有平缓迎角的轮廓可以有效地将层流引导出去，而湍流会在平直轮廓处破坏并且因此不会被有效地引导出去。这些流动窗口13、15的位置和构形因此是根据空气流的流动特性来选定的，所述流动特性则是由该空气通道和该安排两者的构形、风扇3的旋转方向和旋转速度来确定。这些条件使得有可能非常充分地提前确定这些占主导的流动特性并且使用所述流动特性来限定这些板条12的构形和取向。
空气导向装置7此外是按以下方式来设计的，即：如以箭头17所展示的，排出到一个车轮(未展示)上的空气流通过将涌出的空气流侧向地直接经过对应的车轮引导出去，该车轮被定位在空气导向装置7的后方并且在旅程中旋转。
通过将涌出的空气流经过对应的车轮引导出去，该车轮夹带的空气流被减少，其结果是轮罩中围绕该车轮的正压力同样被减小。该轮罩中围绕该车轮的所述正压力的减小最终将导致该车辆的空气动力学阻力的减小以及升力的减小，该升力是由该正压力导致的并且对整个车辆的行驶稳定性具有负面影响。
图2中展示的空气导向装置21和23的两种可能构形的详细视图示出了由这些板条12围绕的并且与该车辆左侧和右侧的对应空气流相匹配的区域11的不同轮廓。由于在该车辆的左右两侧的对应风扇在一个方向上一致地旋转并且被安排在不同的位置处，这些风扇通过构形21和23导致从该车辆有效排出的不同流动或流层。
在构形21中，如由示意图示22所阐明的，这些轮廓的迎角在上部区域11.1中是平缓的并且在下部区域11.2中是陡峭的。另一方面，在构形23中，如由示意图示25所示出的，上部区域11.3是陡峭的并且下部区域11.4是平缓的。因此，在下部区域11.2、11.4中和上部区域11.1、11.3中有可能在各自情况下以不同的流动方向引导出去，其结果是也可以将湍流有效地引导出去。除了这些迎角的变化之外，这些对应的区域11额外地沿该流动方向改变其形状，其方式为使得这些对应区域11的厚度至少部分地沿该空气流的流动方向从厚趋向薄(以一种对应于弧形水滴的方式)。这些构形21和23在此相对应地与连接到一个热交换器上的这些风扇的对应位置匹配。
此外，这些板条12的对应区域11的对应轮廓防止了将可能出现的颗粒(例如像灰尘)转移到该车辆内部。
Claims (10)
1.一种空气导向装置，该装置能被安排在一台机动车辆的一个轮罩中并且包括多个板条(12)，其中每个板条(12)包括具有一种第一轮廓的至少一个第一区域(11.1，11.3)和具有一种第二轮廓的至少一个第二区域(11.2，11.4)，其中该对应板条(12)的对应区域(11)的对应轮廓通过一种对应的成形和一个对应的迎角而与对应的流动条件相匹配，并且因此接近这些板条(12)的一股空气流当穿过这些对应的板条(12)时必须克服减小的空气动力学阻力，
其中该对应板条(12)的这些对应区域(11)中的至少一个区域具有一种含一个平缓的迎角的轮廓，并且所述板条(12)的至少一个另外的区域(11)具有一种含一个陡峭的迎角的轮廓。
2.如权利要求1所述的空气导向装置，其中这些对应区域(11)被配置成具有一种弧形的轮廓，该轮廓具有至少一个厚端和至少一个薄端，并且其中这些对应区域(11)的末端是以一种对应于这些对应流动条件的方式来定向的。
3.如权利要求1所述的空气导向装置，其中这些对应区域(11)被配置成具有一种水滴状的轮廓，该轮廓具有至少一个厚端和至少一个薄端，并且其中这些对应区域(11)的末端是以一种对应于这些对应流动条件的方式来定向的。
4.如权利要求1至3中任一项所述的空气导向装置，其中这些板条(12)被配置的方式为使得防止灰尘通过该空气导向装置进入该车辆。
5.如权利要求1至3中任一项所述的空气导向装置，所述空气导向装置用于排出由一个热交换器(5)加热的空气流。
6.如权利要求5所述的空气导向装置，其中这些对应的区域(11)与该空气流的对应流动区域相匹配。
7.如权利要求5所述的空气导向装置，其中这些对应的板条(12)的对应区域(11)根据该热交换器(5)的一个位置而使它们的轮廓不同。
8.如权利要求1至3中任一项所述的空气导向装置，其中这些对应的板条(12)的对应区域(11)根据对应轮罩的一个位置和一种形状而使它们的轮廓不同。
9.一种用于冷却车辆中的热交换器的方法，其中由该热交换器加热的一股空气流通过一个空气导向装置而被输出到一种对应的环境中，该空气导向装置含有在各自情况下具有多个不同板条的至少两个区域，这些板条包括配置成具有不同迎角的多种轮廓，该空气导向装置能被安排在该车辆的一个轮罩中，所述空气导向装置如权利要求1至8中之一地构造。
10.如权利要求9所述的方法，其中该空气流的至少一部分被引导至该轮罩中，其方式为使得安排在该轮罩中的一个车轮制动器被冷却。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |