DE102006044952B4

DE102006044952B4 - Vorrichtung zur Luftkühlung einer Radbremse an einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102006044952B4
Application number: DE102006044952.5A
Authority: DE
Inventors: Dr. Mankau Heinz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2006-09-22
Publication date: 2023-05-11
Anticipated expiration: 2026-09-23
Also published as: DE102006044952A1

Abstract

Vorrichtung zur Luftkühlung einer Radbremse an einem Kraftfahrzeug (1), mit einem Radspoiler (2), der in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs (1) gesehen, vor einem Radhaus (3) angeordnet ist und vom Unterboden (4) der Karosserie des Kraftfahrzeugs (1) ausgehend hin zum Fahrplanum (5) weist, wobei dem Radspoiler (2) ein Luftführungssystem (8) mit einer Lufteintrittsöffnung (9) in einem Abschlussblech des Unterbodens (4), welche über einen Kühlluftkanal (10) mit einer Luftaustrittsöffnung (11) in einer Radhausschale (12) in Verbindung steht, vorgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem oberen Bereich der Luftaustrittsöffnung (11) des Kühlluftkanals (10) zumindest eine als Strömungsleitfläche fungierende und eine Aufteilung eines Kühlluftstromes (6a) in einen oberen Kühlluftstrom-Anteil (6a') und einen unteren Kühlluftstrom (6a) vermeidende, die Luftaustrittsöffnung (11) einengende Prallfläche (13) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Luftkühlung einer Radbremse an einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Vorrichtungen zur Luftkühlung sind in den vielfältigsten Ausführungsformen bekannt. So ist aus der DE 31 50 152 C2 ein (Rad-) Spoiler für Kraftwagen bekannt, der unten am Fahrzeugbug angeordnet und in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit und der Kühlmitteltemperatur einer Brennkraftmaschine um eine horizontale Fahrzeugachse verschwenkbar ausgebildet und geeignet ist, in einer Endstellung eine im Bereich der Fahrzeugunterseite angeordnete Kühlluftaustrittsöffnung zu verschließen. Durch diese Maßnahme soll eine Kühlluftsteuerung für die Brennkraftmaschine des Fahrzeugs erreicht werden. Darüber hinaus sind Radspoiler am Unterboden vorgesehen, um die Umströmung der an sich aerodynamisch ungünstigen Räder zu verbessern und demgemäß den Luftwiderstand von Fahrzeugen zu verbessern. Dabei handelt es sich überwiegend um quer zur Fahrtrichtung, unter das Fahrzeug und unmittelbar vor die Radhäuser gesetzte Prallflächen aus z. B. Kunststoff oder Blech. Ohne besagte Radspoiler würde Luft unter das Fahrzeug und von dort nach oben in die Radhäuser strömen. Diese Luft prallt zum Teil auf die Rückwände der Radhäuser und erzeugt dort Überdruck und Luftwiderstand. So werden mit der EP 1 317 373 B1 Radspoiler offenbart, die in einer im Wesentlichen senkrecht nach unten ragenden Abweisleiste enden, wobei die Abweisleiste durchgehend nach innen und hinten zumindest bis etwa zur senkrechten, durch die Raddrehachse verlaufenden Radmittenebene der Räder verlängert ist, wodurch Schmutzpartikel, Feuchtigkeit infolge Regen etc. um die Räder herumgeleitet und somit von den Radschüsseln abgelenkt werden sollen. Radspoiler haben zwar einen bestimmten eigenen Widerstand, verhindern jedoch weitestgehend die nachteilige Zuströmung von Luft in die Radhäuser und bewirken somit eine Reduzierung des Luftwiderstandes. Demgegenüber dient die eintretende Luft jedoch auch der Kühlung der Radbremsen und ist daher nicht gänzlich zu unterbinden. Um diesem Umstand gerecht zu werden, wird mit der US 5 511 847 A eine so genannte Bugverkleidung für Kraftfahrzeuge offenbart, die ihrerseits zum einen eine aerodynamische Fahrzeugumströmung gewährleisten soll und zum anderen eine zur Radinnenseite gerichtete sowie zur Fahrbahn hin offene rinnenförmige Luftleitfläche zur Kühlung der Radbremsen aufweist. Aus der EP 0 258 538 B1 ist eine aufwendige und kostenintensive Vorrichtung zum Zuführen von Kühlluft unmittelbar zu einer Bremsscheibe einer Bremse bekannt, die einen Luftleitkanal aufweist, der eingangsseitig eine erste Luftöffnung und ausgangsseitig eine der Bremsscheibe zugerichtete weitere Luftöffnung umfasst. Der Luftleitkanal umfasst des Weiteren starre Kanalabschnitte, die fahrzeugfest am Aufbau des Kraftfahrzeugs sowie benachbart der Bremsscheibe an einem Schutzblech derselben und einem Querlenker gehalten und untereinander mittels flexibler Zwischenabschnitte relativ zueinander bewegbar verbunden sind. Das Schutzblech weist zwei Einlassöffnungen zur Aufteilung des ankommenden Luftstroms in einen sogenannten inneren und äußeren Luftstrom auf. Die DE 102 13 650 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug mit im Bereich der Vorderräder im Boden desselben angeordneten Luftführungseinrichtungen zur Kühlluftversorgung der Radbremsen sowie mit Mitteln zur Erzeugung einer aerodynamischen Abtriebskraft in Form je eines Luftleitsteges. Die Luftführungseinrichtungen sind durch im Boden ausgebildete Kühlluftführungskanäle gebildet, die zum betreffenden Radhaus führen. Der Luftaustrittsöffnung des Kühlluftführungskanals seitlich benachbart ist der Luftleitsteg angeordnet. Die US 5 121 818 A offenbart eine Kühlvorrichtung für ein Fahrzeugbremssystem, mit einem Luftkanalgehäuse, welches von einem vorderen Stoßfänger ausgehend zur Radbremse geführt ist und Kühlluft zur Radbremse leitet. Die FR 2 848 174 A1 offenbart eine aktive Vorrichtung zum Verringern des Luftwiderstandes eines Fahrzeugs. Hierzu ist ein Luftführungskanal vorgesehen, der einen Radkasten eines Hinterrades mit dem Fahrzeugheck verbindet. Im besagten Luftführungskanal ist ein Ventilator angeordnet, um aktiv Luft aus dem Radkasten zu saugen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Luftkühlung einer Radbremse an einem Kraftfahrzeug zu schaffen, die bei weitestgehender Vermeidung eines Überdruckes und Luftwiderstandes im Radhaus eine wirkungsvolle Kühlung der Radbremse gestattet sowie einfach und kostengünstig zu bewerkstelligen ist.
Ausgehend von einer Vorrichtung zur Luftkühlung einer Radbremse an einem Kraftfahrzeug, mit einem Radspoiler, der in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs gesehen, vor dem Radhaus angeordnet ist und vom Unterboden der Karosserie des Kraftfahrzeugs ausgehend hin zum Fahrplanum weist, wobei dem Radspoiler ein Luftführungssystem mit einer Lufteintrittsöffnung in einem Abschlussblech des Unterbodens, welche über einen Kühlluftkanal mit einer Luftaustrittsöffnung in der Radhausschale in Verbindung steht, vorgeordnet ist, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass in einem oberen Bereich der Luftaustrittsöffnung des Kühlluftkanals zumindest eine als Strömungsleitfläche fungierende und eine Aufteilung des Kühlluftstromes in einen oberen und einen unteren Kühlluftstrom-Anteil vermeidende, die Luftaustrittsöffnung einengende Prallfläche angeordnet ist.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Luftaustrittsöffnung des Kühlluftkanals derart angeordnet ist, dass der austretende Kühlluftstrom auf die zu kühlende Radbremse gerichtet ist. Zweckmäßigerweise ist der Querschnitt der Luftaustrittsöffnung derart kleiner dem Querschnitt der Lufteintrittsöffnung und eines zumindest lufteintrittsseitigen Abschnittes des Kühlluftkanals gewählt, dass ein gerichteter und mit erhöhter Strömungsgeschwindigkeit aus der Luftaustrittsöffnung austretender Kühlluftstrom bewirkt ist. Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform kann zumindest die Luftaustrittsöffnung einen sich vornehmlich in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Querschnitt aufweisen. So kann der Querschnitt zumindest der Luftaustrittsöffnung beispielsweise auf die Grundgeometrie eines Rechtecks zurückgeführt sein. Wie die Erfindung weiter vorsieht, ist die Größe des Querschnittes der Luftaustrittsöffnung des Kühlluftkanals von der zumindest einen, die Luftaustrittsöffnung einengenden Prallfläche bestimmt. Vorzugsweise ist die Prallfläche der Luftaustrittsöffnung in einem Winkel von 90° zur Horizontalen angeordnet. Denkbar ist jedoch auch ein davon abweichender Neigungswinkel, der dann in Abhängigkeit von der gewünschten Strömungsrichtung und Strömungsgeschwindigkeit des Kühlluftstroms gewählt sein kann. Gemäß einer weiteren denkbaren Ausführungsform kann die Luftaustrittsöffnung des Kühlluftkanals besonders einfach durch eine Bohrung in der Radhausschale gebildet sein.
Im Hinblick auf herkömmliche Vorrichtungen zur Luftkühlung einer Radbremse hat die vorliegende Vorrichtung mehrere Vorteile. Zum einen ist diese äußerst einfach und kostengünstig zu bewerkstelligen. Zum anderen ist in der Kombination mit dem an sich bekannten Spoiler unter Vermeidung eines Überdruckes im Radkasten und demgemäß erhöhten Luftwiderstandes eine ausreichende Kühlung der Radbremse gestattet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

1 den Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Luftkühlung einer Radbremse,
2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung zur Luftkühlung einer Radbremse nach 1, und
3 die Ansicht „A“ nach 2.

1 zeigt danach äußerst schematisch den Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs 1 mit einem an sich bekannten Radspoiler 2, der seinerseits in einer einfachen Gestaltungsform als Abweiserblech ausgebildet ist und in Fahrtrichtung gesehen, vor dem Radhaus 3 angeordnet ist.
Der Radspoiler 2 erstreckt sich in Fahrzeugquerrichtung und weist vom Unterboden 4 der Karosserie des Kraftfahrzeugs 1 ausgehend hin zum Fahrplanum 5. So wird, wie bereits einleitend dargetan, der Luftstrom 6 um die aerodynamisch ungünstigen Räder 7 herumgeführt und demgemäß der Luftwiderstand des Kraftfahrzeugs verbessert.
Ungeachtet dessen wird zur Luftkühlung der nicht näher gezeigten, jedoch an sich bekannten Radbremse, welches eine Scheiben- oder Backenbremse sein kann, Kühlluft benötigt.
Um diesem Umstand gerecht zu werden, ist vorliegend dem Radspoiler 2 ein Luftführungssystem 8, umfassend eine Lufteintrittsöffnung 9 in einem Abschlussblech des Unterbodens 4, welche über einen Kühlluftkanal 10 mit einer Luftaustrittsöffnung 11 in der Radhausschale 12 in strömungstechnischer Verbindung steht, vorgeordnet. Durch diese Maßnahme wird ein bestimmter Anteil des Luftstroms 6 als Kühlluftstrom 6a in das Radhaus 3 hineingeführt, ohne jedoch einen Überdruck in demselben aufzubauen.
Die Luftaustrittsöffnung 11 ist derart angeordnet, dass der austretende Kühlluftstrom 6a auf die zu kühlende Radbremse gerichtet ist.
Um eine erhöhte Kühlleistung zu erzielen, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Querschnitt der Luftaustrittsöffnung 11 derart kleiner dem Querschnitt der Lufteintrittsöffnung 9 und eines zumindest lufteintrittsseitigen Abschnittes des Kühlluftkanals 10 zu wählen, dass ein gerichteter und mit erhöhter Strömungsgeschwindigkeit aus der Luftaustrittsöffnung 11 austretender Kühlluftstrom 6a bewirkt ist (2).
Vorliegend weist zumindest die Luftaustrittsöffnung 11 einen sich vornehmlich in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden und auf die Grundgeometrie eines Rechtecks zurückgeführten Querschnitt auf, wodurch der Kühlluftstrom 6a überwiegend auf die Ebene der Radbremse beschränkt ist (3).
Im Rahmen umfangreicher Versuche wurde jedoch gefunden, dass dennoch ein bestimmter Kühlluftstrom-Anteil 6a' (gestrichelter Pfeil in 1) insbesondere nach oben in das Radhaus 3 entweichen kann und nicht zur Kühlung der Radbremse beiträgt, sondern in nachteiliger Weise den an sich zu vermeidenden Strömungswiderstand erhöhen kann.
Um diesem Problem zu begegnen und demgemäß die Kühlwirkung für die Radbremsen noch weiter zu verbessern sowie den Strömungswiderstand weitestgehend zu minimieren, d. h., den nach oben abdriftenden Kühlluftstrom-Anteil 6a' auf ein Minimum zu beschränken, ist im Bereich der Luftaustrittsöffnung 11 des Kühlluftkanals 10 zumindest eine Prallfläche 13 vorgesehen, die ihrerseits beispielsweise durch ein Blech oder auch ein flaches Kunststoffteil gebildet sein kann.
Ist besagte Prallfläche 13, wie insbesondere aus den 2 und 3 ersichtlich, im oberen Bereich der Luftaustrittsöffnung 11 angeordnet, wird zum einen dieselbe eingeengt, welches eine weiter erhöhte Strömungsgeschwindigkeit des austretenden Kühlluftstroms 6a zur Folge hat.
Zum anderen ist die Ausbildung eines nach oben abdriftenden Kühlluftstrom-Anteils 6a' respektive die Aufteilung des Kühlluftstroms 6a wirkungsvoll behindert. Die Prallfläche 13 fungiert sozusagen als Strömungsleitfläche, indem der Kühlluftstrom 6a verdichtet und mit einer erhöhten Strömungsgeschwindigkeit beaufschlagt wird.
Vorliegend ist die zumindest eine Prallfläche 13 in einem Winkel von 90° zur Horizontalen angeordnet. Durch die Erfindung mit erfasst sind jedoch auch von demselben abweichende Neigungswinkel (nicht näher dargestellt).
Für den Fachmann sicherlich leicht nachvollziehbar besteht schon allein durch die Wahl des Neigungswinkels in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, auf die Strömungsrichtung und/oder die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlluftstroms 6a definiert Einfluss nehmen zu können.
Das vorstehend näher beschriebene Ausführungsbeispiel stellt auf ein Luftführungssystem 8 mit einer einen Rechteckquerschnitt aufweisenden Luftaustrittsöffnung 11 ab. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diese Ausführungsform, sondern erfasst jedweden geeigneten Querschnitt der Luftaustrittsöffnung 11. Beispielsweise ist in der einfachsten denkbaren Ausführungsform besagte Luftaustrittsöffnung 11 allein durch eine nicht näher dargestellte Bohrung in der Radhausschale 12 gebildet, die im Querschnitt kleiner ausgebildet ist als der Querschnitt des Kühlluftkanals 10 bzw. dessen Lufteintrittsöffnung 9.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Radspoiler
3: Radhaus
4: Unterboden
5: Fahrplanum
6: Luftstrom
6a: Kühlluftstrom
6a': Kühlluftstrom-Anteil
7: Räder
8: Luftführungssystem
9: Lufteintrittsöffnung
10: Kühlluftkanal
11: Luftaustrittsöffnung
12: Radhausschale
13: Prallfläche

Claims

Vorrichtung zur Luftkühlung einer Radbremse an einem Kraftfahrzeug (1), mit einem Radspoiler (2), der in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs (1) gesehen, vor einem Radhaus (3) angeordnet ist und vom Unterboden (4) der Karosserie des Kraftfahrzeugs (1) ausgehend hin zum Fahrplanum (5) weist, wobei dem Radspoiler (2) ein Luftführungssystem (8) mit einer Lufteintrittsöffnung (9) in einem Abschlussblech des Unterbodens (4), welche über einen Kühlluftkanal (10) mit einer Luftaustrittsöffnung (11) in einer Radhausschale (12) in Verbindung steht, vorgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem oberen Bereich der Luftaustrittsöffnung (11) des Kühlluftkanals (10) zumindest eine als Strömungsleitfläche fungierende und eine Aufteilung eines Kühlluftstromes (6a) in einen oberen Kühlluftstrom-Anteil (6a') und einen unteren Kühlluftstrom (6a) vermeidende, die Luftaustrittsöffnung (11) einengende Prallfläche (13) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftaustrittsöffnung (11) des Kühlluftkanals (10) derart angeordnet ist, dass der austretende Kühlluftstrom (6a) auf die zu kühlende Radbremse gerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Luftaustrittsöffnung (11) derart kleiner dem Querschnitt der Lufteintrittsöffnung (9) und eines zumindest lufteintrittsseitigen Abschnittes des Kühlluftkanals (10) gewählt ist, dass ein gerichteter und mit erhöhter Strömungsgeschwindigkeit aus der Luftaustrittsöffnung (11) austretender Kühlluftstrom (6a) bewirkt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Luftaustrittsöffnung (11) einen sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Querschnitt aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt zumindest der Luftaustrittsöffnung (11) auf die Grundgeometrie eines Rechtecks zurückgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Querschnittes der Luftaustrittsöffnung (11) des Kühlluftkanals (10) von der zumindest einen, die Luftaustrittsöffnung (11) einengenden Prallfläche (13) bestimmt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallfläche (13) in einem Winkel von 90° zur Horizontalen angeordnet ist oder in einem Winkel, der in Abhängigkeit der gewünschten Strömungsrichtung und/oder Strömungsgeschwindigkeit des Kühlluftstroms (6a) gewählt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftaustrittsöffnung (11) des Kühlluftkanals (10) durch eine Bohrung in der Radhausschale (12) gebildet ist.