DE102008039728A1

DE102008039728A1 - Luftführungseinrichtung

Info

Publication number: DE102008039728A1
Application number: DE102008039728A
Authority: DE
Inventors: Peter Hayes
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2008-08-26
Filing date: 2008-08-26
Publication date: 2010-03-04

Abstract

Ein Kraftfahrzeug (2) mit einem durch eine Ablufthaube (34) gegenüber dem restlichen Motorraum (24) gekapselten Wärmetauscher (28) für ein Antriebsaggregat (26) weist wenigstens einen Luftführungskanal (36) auf, der die Abluft (46) stromabwärts des Wärmetauschers (28) aufnimmt und zu den oberen Abschnitten der Radhäuser (10) des Kraftfahrzeugs (2) führt. Durch eine entsprechende Umlenkung der Abluft (46) im Bereich des Endabschnitts (68) des Luftführungskanals (36) steht ein auf die Oberseiten der Radbremsen (62) gerichteter Kühlluftstrom (46) zur Verfügung. Mit der erfindungsgemäßen Luftzuführeinrichtung wird eine wirkungsvolle Kühlung der Radbremsen (62) erreicht, die weitgehend unabhängig vom Lenkeinschlag der Räder (12) ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftführungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Luftführungseinrichtung zur Kühlung einer Radbremse ist aus der DE 37 11 682 A1 bekannt. Durch die Verwendung des Abluftstroms des Wärmetauschers kann auf einen dem Wärmetauscher zugeordneten und individuell ansteuerbaren Lüfter zugegriffen werden, um die Radbremsen bedarfsgesteuert mit Kühlluft zu versorgen. Außerdem wirkt der Wärmetauscher als Grobfilter für die Kühlluft, der aufgewirbeltes Laub oder ähnliche Fremdkörper zurückhält. Die Kühlluft wird durch einen Luftführungskanal seitlich an die Radbremse geführt. Um die Kühlung der Radbremsen auch bei eingeschlagenen Rädern zu gewährleisten, ist der Luftführungskanal bevorzugt mit der Radbremse verbunden. Dies ist jedoch mit einem hohen konstruktiven Aufwand verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannte Luftführungseinrichtung zu optimieren, insbesondere den baulichen Aufwand für die Kühlmaßnahmen zu reduzieren, unter Gewährleistung der Kühlwirkung auch bei eingeschlagenen Rädern.
Diese Aufgabe wird durch eine Luftführungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Kerngedanke ist es hierbei, die Kühlluft der Radbremse von oben zuzuführen. Hierdurch ist die Kühlwirkung weitestgehend unabhängig vom Lenkeinschlag der Räder. Die Kühlluft kann bei der erfindungsgemäßen Lösung so auf die Radbremse gerichtet werden, dass unabhängig vom Lenkeinschlag der Räder ein möglichst großer Teil der Radbremse mit Kühlluft beaufschlagt wird. Eine Anbindung des Luftführungskanals an die Radbremse kann entfallen. Hierdurch ergeben sich beträchtliche Vorteile hinsichtlich des baulichen Aufwandes und des Bauraumbedarfs. Außerdem kann der Luftführungskanal starr ausgeführt sein, im Unterschied zu dem aus der DE 37 11 682 A1 bekannten Luftführungskanal, der eine ausreichende Flexibilität aufweisen muss, um den Bewegungen des Rades folgen zu können. Zudem unterliegt der bekannte Luftführungskanal infolge der Radbewegungen einem beträchtlichen Verschleiß.
Bevorzugt umfasst die Luftführungseinrichtung eine Ummantelung eines Wärmetauschers eines Antriebsaggregats des Kraftfahrzeugs. Von der im Motorraum des Kraftfahrzeugs angeordneten Ummantelung gehen etwa horizontal gerichtete Luftführungskanäle aus, die in Öffnungen in den Radhäusern münden und die Abluft in die Radhäuser des Kraftfahrzeugs einleiten.
Derartige Ummantelungen von Wärmetauschern von Antriebsaggregaten sind an sich beispielsweise aus der DE 29 13 648 A1 , der GB 2 174 652 A und der EP 0 122 254 B1 bekannt. Durch die bekannten Ummantelungen wird erreicht, dass die den Wärmetauscher durchströmende Kühlluft nicht noch zusätzlich den Motorraum durchströmt. Stattdessen wird der Kühlluftstrom unmittelbar stromabwärts des Wärmetauschers gezielt und mit geringen Strömungsverlusten in Richtung des Unterbodens abgeleitet.
Die durch den Wärmetauscher hindurch getretene Abluft ist bereits von groben Verunreinigungen befreit. Feinere Schmutzpartikel sowie Wassertropfen können sich zudem in der Ummantelung des Wärmetauschers anlagern und werden dadurch von der Radbremse fern gehalten. Dieser Effekt wirkt sich in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besonders stark aus, wenn die Abluft für die Kühlung der Radbremsen möglichst weit oben an der Ummantelung abgegriffen wird. Durch die weitgehend trockene Kühlluft wird ein gutes Ansprechverhalten der Radbremsen auch bei Regen und Schneefall sowie bei nasser Fahrbahn erreicht.
Wie an sich bereits aus der DE 37 11 682 A1 bekannt, kann ein dem Wärmetauscher zugeordneter Lüfter in Abhängigkeit von der Temperatur und damit dem Kühlluftbedarf der Radbremse angesteuert werden. So kann beispielsweise bei langsamer Fahrt und bei Bergabfahrt, wenn das Kühlmedium des Antriebsaggregats keinen Lüfterbetrieb erfordert, der Lüfter zur Kühlung der Radbremsen zugeschaltet werden. Außerdem können die Radbremsen auch im Stillstand des Kraftfahrzeugs durch Einschalten des Lüfters „nachgekühlt” werden.
Durch die Integration der Bremsenkühlung in eine im Kraftfahrzeug bereits vorhandene Luftführungseinrichtung ist kein separates Bremsenkühlsystem erforderlich, so dass auf gesonderte Lufteinlässe an der Fahrzeugfront und gesonderte Luftleitkanäle zu den Radbremsen verzichtet werden kann. Hierdurch wird der bauliche Aufwand deutlich reduziert. Außerdem können zusätzliche Lufteinlässe an der Fahrzeugfront, die das äußere Erscheinungsbild des Kraftfahrzeugs negativ beeinflussen würden, entfallen.
Bei Kraftfahrzeugen ohne Bremsenkühlung durch temperierte Abluft sind die Radbremsen bei bestimmten Betriebszuständen (hindernisfreie Fahrt, Bergauffahrt) zu „kalt”. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Luftführungseinrichtung besteht darin, dass die Radbremsen durch die temperierte Abluft auf Betriebstemperatur gehalten werden, mit Vorteilen hinsichtlich des Ansprechverhaltens.
Auch wenn die Abluft des Wärmetauschers bei den meisten Betriebszuständen des Kraftfahrzeugs temperiert ist, kann mit der Abluft dennoch eine wirkungsvolle Kühlung der Radbremsen erreicht werden, da Radbremsen im Betrieb deutlich höhere Temperaturen als das Kühlmedium im Wärmetauscher erreichen.
Grundsätzlich wird durch die erfindungsgemäße Kühlung der Radbremsen der Verschleiß an der Bremsanlage des Kraftfahrzeugs reduziert. Außerdem werden die vorhandenen energetischen Ressourcen der Abluft genutzt, indem die Abluft den zur Kühlung der Bremsanlage notwendigen Luftmassenstrom ohne zusätzliche Kühllufteinlässe und Luftführungskanäle bereitstellt.
Die Erfindung ist nicht auf vordere Radhäuser von Kraftfahrzeugen beschränkt, sondern kann selbstverständlich in analoger Weise auch bei hinteren Radhäusern, bevorzugt in Kombination mit einem im Heck des Kraftfahrzeugs angeordneten Antriebsaggregat, angewandt werden. Wie oben ausgeführt, ergeben sich jedoch besondere Vorteile bei der Kühlung der Radbremsen von lenkbaren Vorderrädern.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:
1 ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Luftführungseinrichtung in der Seitenansicht,
2 eine perspektivische Detailansicht auf den Bereich des Radhauses des Kraftfahrzeugs von 1,
3 einen schematischen Längsschnitt des Kraftfahrzeugs von 1,
4 eine perspektivische Darstellung eines Wärmetauschers für das Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs, mit einer Ummantelung,
5 eine schematische Draufsicht auf den Motorraum des Kraftfahrzeugs und
6 einen schematischen Querschnitt durch die Ummantelung, mit Blickrichtung in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs.
Von einem in seiner Gesamtheit mit 2 bezeichneten Kraftfahrzeug ist in 1 lediglich der vordere Abschnitt mit einer Fahrzeugfront 4, einer Motorhaube 6, einem Kotflügel 8, einem Radhaus 10 und einem Vorderrad 12 dargestellt. Die Fahrtrichtung ist mit 16 bezeichnet.
2 zeigt eine Ausschnittsvergrößerung, bei abgenommenem Vorderrad 12. Dem Vorderrad 12 ist eine in ihrer Gesamtheit mit 62 bezeichnete, als Scheibenbremse ausgebildete Radbremse zugeordnet. In der Darstellung der 2 ist die Bremsscheibe der Scheibenbremse abgenommen, so dass ein dahinter liegendes Bremsenschutzblech 64 sichtbar ist.
Wie aus 3 hervorgeht, ist unterhalb der Motorhaube 6 im Motorraum 24 des Kraftfahrzeugs 2 ein wassergekühltes Antriebsaggregat 26 angeordnet. Das Kühlwasser des Antriebsaggregats 26 wird in einem Wärmetauscher 28 durch die angeströmte Luft 29 oder die von einem Lüfter 30 geförderte Luft 29 gekühlt. Der Wärmetauscher 28 ist zusammen mit dem Lüfter 30 hinter Lufteinlässen 32 in der Fahrzeugfront 4 angeordnet. An den Wärmetauscher 28 schließt sich stromabwärts eine Ummantelung in Form einer Ablufthaube 34 an. Die Ablufthaube 34 sammelt die gesamte durch den Wärmetauscher 28 hindurchströmende Kühlluft und verhindert, dass die Kühlluft nach dem Durchtritt durch den Wärmetauscher 28 den restlichen Motorraum 24 durchströmt. Hierdurch werden unkontrollierte Luftströmungen im Motorraum 24 vermieden. Durch die Senkung des „Kühlluftwiderstands”, der aus Strömungs- und Impulsverlusten bei diffuser Motorraumdurchströmung resultiert, wird der Luftwiderstand des Kraftfahrzeugs 2 insgesamt reduziert. Auch kann die Warmlaufphase des Antriebsaggregats 26 verkürzt werden, da bei einer konventionellen Durchströmung des Motorraums 24 die anfangs kalte Abluft des Wärmetauschers 28 dem schnellen Erreichen der Betriebstemperatur des Antriebsaggregats 26 entgegenwirkt.
Die Ablufthaube 34 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß den 3 und 4 mehrere Luftführungskanäle 36 bis 40 auf. Die oberen Luftführungskanäle 36 reichen bis an die Innenseite der Kotflügel 8 und haben einen vergleichsweise großen Querschnitt. Sie leiten den Hauptanteil des durch den Wärmetauscher 28 hindurch tretenden Luftstroms ab. Die oberen Luftführungskanäle 36 münden in Luftaustrittsöffnungen 42 in den Radhäusern 10, wie in den 1 und 2 anhand des linken Radhauses 3 dargestellt ist. Die Luftführungskanäle 38 und 40 dienen einer gezielten Bauteilkühlung, im Fall der Luftführungskanäle 38 zum Beispiel zur Kühlung eines Abgaskrümmers oder eines Turboladers. Die unteren Luftführungskanäle 40 leiten Kühlluft zum Bereich einer Ölwanne oder eines Vorderachsgetriebes. Die Luftführungskanäle 36 bis 40 können über Klappen geöffnet bzw. verschlossen werden, wie beispielhaft anhand der Klappe 44 im Luftführungskanal 36 dargestellt. Die aus den Luftführungskanälen 36 bis 40 ausströmende Abluft ist trotz ihrer im Vergleich zur Umgebungstemperatur höheren Temperatur noch in der Lage, insbesondere Bauteile mit sehr hohen Betriebstemperaturen, wie Abgasanlagen oder Turbolader, wirkungsvoll zu kühlen.
Durch den erfindungsgemäß mittels der Luftführungskanäle 36 und den Luftaustrittsöffnungen 42 erzeugten Luftstrom 46 (siehe 1 und 2) wird eine besonders wirkungsvolle Kühlung der Radbremsen 62 erreicht. Die Luftaustrittsöffnung 42 ist im oberen Scheitelpunkt des Radhauses 10 angeordnet, um die Radbremse 62 möglichst effektiv von oben mit Kühlluft 46 zu beaufschlagen. Die Kühlung der Radbremse 62 kann bei einer Anströmung von oben weitgehend unabhängig vom Lenkwinkel der Vorderräder 12 erfolgen.
Wie aus 2 hervorgeht, weist das Bremsenschutzblech 64 an seinem oberen Endabschnitt einen Luftfangtrichter 66 auf. Der Luftfangtrichter 66 ist der Luftaustrittsöffnung 42 im Radhaus 10 zugewandt, um einen möglichst großen Anteil der vom Luftführungskanal 36 bereitgestellten Kühlluft 46 aufnehmen zu können. Durch eine entsprechende Aufweitung des Luftfangtrichters 66 wird sichergestellt, dass bei unterschiedlichen Winkelstellungen des Vorderrads 12 immer ein ausreichender Kühlluftstrom 46 in den Luftfangtrichter 66 eintritt.
Der Endabschnitt 68 des etwa horizontal und quer zur Fahrtrichtung 16 verlaufenden Luftführungskanals 36 weist im Bereich der Luftaustrittsöffnung 42 wenigstens eine Luftleiteinrichtung 70 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Luftleiteinrichtung als Luftleitblech 70 mit einem Anstellwinkel von etwa 45° ausgeführt. Hierdurch wird eine Umlenkung der Kühlluft 46 erreicht, so dass ein abwärts gerichteter, auf die Radbremse 62 weisender Kühlluftstrom 46 erzeugt wird.
Der Luftfangtrichter 66 kann als separates Bauteil ausgeführt sein, das mit dem Bremsenschutzblech 64 verbunden ist. Alternativ kann der Luftfangtrichter 66 einstückig an das Bremsenschutzblech 64 angeformt sein.
Wie aus 5 hervorgeht, wird die Abluft 52 stromabwärts des Wärmetauschers 28 möglichst frei von strömungsmechanischen Verlusten innerhalb der Ablufthaube 34 und den Luftführungskanälen 36 bis 40 geführt. Um eine möglichst anliegende Strömung zu erzielen, ist die gesamte Abluftführung in geschwungener Geometrie 54 ausgeführt. Zu demselben Zweck ist auch die Position und/oder die Ausrichtung der Abgriffe für die Luftführungskanäle 36 bis 40 entsprechend optimiert.
Neben dieser strömungsmechanischen Optimierung wirkt sich die Position der Abgriffe für die Luftführungskanäle 36 bis 40 auch auf die Aufteilung der Luftmenge auf die einzelnen Luftführungskanäle 36 bis 40 aus.
Entscheidend für die Verteilung der Luftmengen ist weiterhin die Drehrichtung 56 des Lüfters 30. Wie aus dem Ausführungsbeispiel der 6 hervorgeht, ist bei links drehendem Lüfter 30 die im rechten Luftführungskanal 36 (führt zum rechten Radhaus 10) geförderte Luftmenge größer als im linken Luftführungskanal 36. Die Anbringung des Luftführungskanals 38 zur Bauteilkühlung sorgt für den nötigen Ausgleich der unterschiedlichen Luftfördermengen, indem ein Teil der Luftmenge aus dem rechten Luftführungskanal 36 entnommen wird. Dieser Ausgleich ist erforderlich, um die für die Bremsenkühlung wichtige gleichmäßige Verteilung der Luftmenge zwischen der linken und der rechten Radbremse 62 zu erreichen. Die unterschiedlichen Luftfördermengen können insbesondere bei Kraftfahrzeugen 2 ausgeglichen werden, in deren Motorraum 24 unterschiedlich hohe Temperaturen auftreten, beispielsweise infolge der Anordnung der Abgasanlage des Antriebsaggregats 26. So bietet sich der links drehende Lüfter 30 gemäß 6 für eine rechts angeordnete Abgasanlage an, da in diesem Fall einerseits für die Kühlung der Radbremse 62 im rechten Radhaus 10 aus dem rechten Luftführungskanal 36 und für die Kühlung der Abgasanlage aus dem Luftführungskanal 38 zusammen ein höherer Kühlluftbedarf besteht als andererseits für die Radbremse 62 im linken Radhaus 10 aus dem linken Luftführungskanal 36. Mit anderen Worten ist die Drehrichtung 56 des Lüfters 30 auf den Luftmengenbedarf von rechter und linker Fahrzeugseite abzustimmen.
Wie bereits erläutert, sollten die Abgriffe für die Luftführungskanäle 36 bis 40 möglichst weit oben positioniert sein, um die Kühlluft 46 möglichst frei von Verunreinigungen und von Wasser zu halten. Der Übergang 58 von der Ablufthaube 34 in die Luftführungskanäle 36 ist nach Möglichkeit ohne Stufen und Knicke und mit gerundeten Übergängen ausgeführt, um Strömungsablösungen weitestgehend zu vermeiden. Auch der Übergang 60 von der Ablufthaube 34 in die Luftführungskanäle 38, die Kühlluft zu Bauteilen im Motorraum 24 führen, ist möglichst rund und mit großem Radius auszuführen, um Strömungsablösungen zu vermeiden.
Zusammenfassend lässt sich die Erfindung wie folgt beschreiben: Ein Kraftfahrzeug 2 mit einem durch eine Ablufthaube 34 gegenüber dem restlichen Motorraum 24 gekapselten Wärmetauscher 28 für ein Antriebsaggregat 26 weist wenigstens einen Luftführungskanal 36 auf, der die Abluft 46 stromabwärts des Wärmetauschers 28 aufnimmt und zu den oberen Abschnitten der Radhäuser 10 des Kraftfahrzeugs 2 führt. Durch eine entsprechende Umlenkung der Abluft 46 im Bereich des Endabschnitts 68 des Luftführungskanals 36 steht ein auf die Oberseiten der Radbremsen 62 gerichteter Kühlluftstrom 46 zur Verfügung. Mit der erfindungsgemäßen Luftführungseinrichtung wird eine wirkungsvolle Kühlung der Radbremsen 62 erreicht, die weitgehend unabhängig vom Lenkeinschlag der Räder 12 ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3711682 A1 [0002, 0005, 0009]
- DE 2913648 A1 [0007]
- GB 2174652 A [0007]
- EP 0122254 B1 [0007]

Claims

Luftführungseinrichtung zur Kühlung einer Radbremse eines Kraftfahrzeugs, die sich an einen Wärmetauscher eines Fahrzeugaggregats stromabwärts anschließt, gekennzeichnet durch einen Luftführungskanal (36), der die Kühlluft (46) von oben auf die Radbremse (62) zuführt.
Luftführungseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens einen Luftführungskanal (36), der Luft aus dem Inneren einer Ummantelung (34), die den Wärmetauscher (28) eines Antriebsaggregats (24) des Kraftfahrzeugs (2) stromabwärts umschließt, in ein Radhaus (10) des Kraftfahrzeugs (2) führt.
Luftführungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftführungskanal (36) im oberen Bereich der Ummantelung (34) ansetzt.
Luftführungseinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Luftaustrittsöffnung (42) am Endabschnitt (68) des Luftführungskanals (36), die im Bereich des oberen Scheitelpunktes des Radhauses (10) angeordnet ist.
Luftführungseinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftführungskanal (36) etwa in einer horizontalen Ebene verläuft, wobei der Endabschnitt (68) des Luftführungskanals (36) und/oder die Luftaustrittsöffnung (42) so gestaltet ist bzw. sind, dass ein abwärts gerichteter Luftstrom (46) entsteht.
Luftführungseinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am radhausseitigen Endabschnitt (68) des Luftführungskanals (36) wenigstens ein Luftleitblech (70) angeordnet ist.
Luftführungseinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftführungseinrichtung durch einen Luftfangtrichter (66) an der Radbremse (62) ergänzt wird.
Luftführungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftfangtrichter (66) an einem Bremsenschutzblech (64) der als Scheibenbremse ausgebildeten Radbremse (62) angeordnet ist.
Luftführungseinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrichtung (56) eines dem Wärmetauscher (28) zugeordneten Lüfters (30) auf den Luftmengenbedarf von rechter und linker Fahrzeugseite abgestimmt ist.
Luftführungseinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Ansteuerung eines dem Wärmetauscher (28) zugeordneten Lüfters (30) entsprechend dem Kühlbedarf der Radbremse (62).