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Die
Erfindung betrifft eine Luftführungsvorrichtung zum Zuleiten
von Luft zu einem Kühlerpaket eines Fahrzeugs, insbesondere
Kraftfahrzeugs.
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Im
Fahrzeugbau wird vielfach zur Kühlung von antriebsrelevanten
sich im Betrieb erhitzenden Aggregaten die Umgebungsluft verwendet,
die sich während der Fahrt des Fahrzeugs relativ zu diesem bewegt
und so einen Luftstrom bildet.
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Um
diesen Luftstrom zielgerichtet zu führen, zum Beispiel
zu einem Kühlerpaket, werden bei heutigen Luftführungsvorrichtungen
vor allem Bauteile verwendet, die den Luftstrom ab einem bestimmten Eintrittsort
nur an einigen Stellen ablenken und so nur teilweise einem Zielort
zuführen. Verwendet werden dazu Abschottflächen
oder Führungsflächen.
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Der
restliche Luftstrom sorgt für unnötige Verwirbelungen
und damit für einen schlechteren Luftwiderstandsbeiwert
Cw des Fahrzeuges und leitet zudem bereits
durch die Aggregate erhitzte Luft zu dem Kühlerpaket zurück.
Dadurch erhöht sich der Luftwiderstand des Fahrzeugs und
das Kühlerpaket arbeitet weniger effizient. Das Fahrzeug
braucht in der Folge mehr Energie.
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Aber
auch geschlossene Luftführungen, im Sinne von einen Kanal
bildende Luftführungen, sind bekannt. Beispielsweise geht
aus der
EP 1 759 908 B1 eine
Luftführungsvorrichtung hervor, die einen Luftstrom, der
durch den Grill oder durch eine ähnliche Frontöffnung
eintritt, zu einem Raum, der der Rückseite des Motorraums
zugewandt ist, über die Maschine hinaus leitet.
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Bisher
wurden für Luftführungen einteilige Vorrichtungen,
vollständig aus Polypropylen (PP) oder aus Polypropylen
mit Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk(EPDM)-Bereichen verwendet. Diese einteiligen
Vorrichtungen bieten den Vorteil einer relativ leckagefreien Luftführung.
Sie haben aber den Nachteil, in engen Bauräumen einen größeren
Montageaufwand zu benötigen.
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Verbaut
in einem Kraftfahrzeug mit Frontmotor, bei dem das Kühlerpaket üblicherweise
hinter einer Kühlermaske angeordnet ist, kann es so im
Crashfall zu Beschädigungen der Kühlermaske kommen. Der
Reparaturaufwand, die Instandsetzungskosten und letztlich die Kaskoversicherungsbeiträge
sind damit höher.
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Auf
Kraftfahrzeuge mit Frontmotor ist auch die Druckschrift
DE 197 25 654 A1 gerichtet.
Sie bezieht sich auf eine Lufteinlassvorrichtung, die im Frontbereich
auf einfache Weise mittels eines Faser-Kunststoff-Verbundes mit
nicht-isotropen Eigenschaften ihre Gestalt verändert. Dadurch
ist beabsichtigt, die Betriebstemperatur des Motors schnell zu erreichen
und bei abgeschalteten Motor länger zu erhalten, so dass
ein geringerer Kraftstoffverbrauch, eine längere Lebensdauer
des Motors und eine bessere Verbrennung gewährleistet wird,
ohne einen aufwendigen und kostenträchtigen Verstellmechanismus.
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Zwar
werden auch mit dieser Erfindung Verbesserungen beim Energiebedarf
eines Fahrzeuges erreicht, jedoch gibt die Erfindung keine Lösung
zu einer effizienten Luftleitung zwischen einer Kühlermaske
und einem Kühlerpaket.
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Die
DE 88 06 976.1 U1 schlägt
eine Luftleitvorrichtung vor, die die Wirksamkeit eines Kühlsystems
in einem Fahrzeug mit steigender Geschwindigkeit nicht verringern
soll. Diese sitzt in Luftstromrichtung hinter dem Kühlerpaket
und sorgt mit wenigstens einer, mit einem Rückschlagventil
versehenen, Austrittsöffnung dafür, dass bei einem
festgelegtem Druck Luft durch die Austrittsöffnung strömen
kann. Leckagen zwischen einer Eintrittsöffnung im Fahrzeug
und einem Kühlerpaket vermag diese Erfindung jedoch nicht
verringern.
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Auch
die
DE 10 2007
040 497 A1 zeigt eine Luftführung. in diesem Fall
eine, für die Rohluftansaugung eines Motors eines Kraftfahrzeugs,
die als Schlauch, beispielsweise aus einem Kunststoff, mit eine
Lufteinlassöffnung und einer Luftauslassöffnung gefertigt
ist, wobei der Schlauch derart gestaltet ist, dass ein Querschnitt
des Schlauches beziehungsweise der Luftführung verändert
werden kann. Die Luftführung ist dabei so ausgebildet,
dass sie nur als zusammengefügte Baugruppe in einem Fahrzeug verbaut
werden kann. Dies kann in schwierigen Bauraumsituationen zu Problemen
führen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Luftführungsvorrichtung
bereitzustellen, die eine effiziente Luftführung gewährleistet
und gleichzeitig hohe Montagefreundlichkeit und optimiertes Crashverhalten
bietet.
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Gelöst
wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung mit den in Anspruch 1 genannten
Merkmalen.
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Die
erfindungsgemäße Luftführungsvorrichtung
zum Zuleiten von Luft zu einem Kühlerpaket eines Fahrzeugs,
insbesondere Kraftfahrzeugs, umfasst wenigstens zwei Luftleitteile,
wobei ein erstes Luftleitteil ein Schließteil ist und ein
zweites Luftleitteil ein einen Kanal bildender Trichter ist und
Luft zu einem Kühlerpaket leitbar ist und das Kühlerpaket
vor rückströmender erwärmter Luft weitestgehend
abgeschirmt ist.
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Mit
der Luftführungsvorrichtung aus mehreren Teilen ist es
vorteilhaft möglich, Luft weitgehend leckagefrei einem
Kühlerpaket zuzuleiten und die Luftführung dabei
auch schwierigen Bauraumsituationen anzupassen. Dabei sind die einzelnen
Teile wegen ihrer geringeren Größe leichter in
engeren Bauräumen montierbar und können je nach
Beanspruchung in geeigneten Materialien gefertigt werden. Auch unterschiedliche
Materialien der Luftleitteile sind vorteilhaft möglich.
Sie können so optimal ihrer Funktion angepasst werden.
Zudem werden damit unnötige Materialkosten und zusätzliches
Gewicht eingespart.
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In
weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass die Luftführungsvorrichtung einen Teileträger
umfasst und an dem Teileträger, dem Schließteil
sowie dem Trichter Befestigungselemente angeordnet sind, wobei das
Schließteil und der Trichter durch Aufstecken ortsfest
mit dem Teileträger verbunden sind.
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Teileträger,
Schließteile und Trichter können damit vorteilhaft
als Baukastensystem ausgelegt werden, so dass mit den Befestigungselementen
verschiedene Kombinationen dieser Teile möglich sind. Der
Teileträger kann dabei derart gestaltet sein, dass er das
Verbindungselement zwischen den Luftleitteilen und der Fahrzeugstruktur
darstellt und der Aufnahme der Luftleitteile dient.
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Durch
die anclipsbare Montierbarkeit ist ein schneller, genauer und kastengünstiger
Einbau möglich. Bei der Anwendung in einem Fahrzeug können so
gleiche Luftleitteile an einem dem Fahrzeugtyp angepassten Teileträger
verwendet werden. Für unterschiedliche Fahrzeugtypen ist
so nicht mehr die Herstellung von unterschiedlichen Luftleitteilen
erforderlich.
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Anders
herum können an einem dem Fahrzeugtyp angepassten Teileträger
verschiedenartige den zu kühlenden Aggregaten angepasste
Luftleitteile montiert werden. Die Anzahl der verschiedenen Teile
verringert sich damit erheblich, was sich positiv auf die Kostenstruktur
auswirkt.
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Zusätzlich
ist es vorteilhaft möglich, den Teileträger gleichzeitig
für die Aufnahme anderer Bauteile vorzusehen. So können
beispielsweise auch Scheinwerfer oder andere Aggregate des Fahrzeugs an
dem Teileträger befestigt werden.
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In
bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das
Schließteil aus expandiertem Polypropylen (EPP) ist.
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Die
Verwendung von EPP bietet ein hohes Potential zur Gewichtseinsparung.
EPP ist zudem voll recyclingfähig und besitzt gute mechanische
Eigenschaften, die sich beispielsweise durch eine hohe spezifische
Energieaufnahme, einem geringen Druckverformungsrest und eine mehrfache
Belastbarkeit ohne bedeutsamen Verlust der Absorptionseigenschaften äußern.
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Bei
der Anwendung im Fahrzeugbau ist dies vor allem für das
Crashverhalten von Bedeutung. Die Folgen eines Unfalls können
dadurch begrenzt und die Instandsetzungskosten verringert werden.
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In
bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der
Trichter aus expandiertem Polypropylen (EPP) ist.
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Bei
dem Trichter mit seiner weiter in den Raum hineinreichenden Form
treten die zuvor genannten Vorteile des Schließteils aus
EPP noch deutlicher in den Vordergrund.
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In
bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das
Schließteil aus Polypropylen (PP) ist. Hierdurch wird vorteilhaft
erreicht, dass ein Trichter aus EPP zusammen in einer Luftführungsvorrichtung
mit einem Schließteil au PP kombiniert verbaut werden kann.
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In
einer weiteren bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das der Trichter aus Polypropylen (PP) ist. Hierdurch wird
vorteilhaft erreicht, dass ein Schließteil aus EPP zusammen
in einer Luftführungsvorrichtung mit einem Trichter au PP
kombiniert verbaut werden kann.
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In
einer nächsten bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung
ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Schließteil aus
einem 2-Komponenten Spritzguss besteht, zusammengesetzt aus Polypropylen und
wenigstens einem Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk-Streifen (EPDM-Streifen).
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Mittels
der EPDM-Streifen verbessert sich das Absorptionsvermögen
der Bauteile, das Crashverhalten wird damit verbessert. Das Schließteil
aus PP mit EPDM-Streifen kann zusammen in einer Luftführungsvorrichtung
mit einem Trichter aus EPP oder PP verbaut werden. EPDM ist ein
leichter, elastischer und preiswerter Werkstoff. Er lässt
sich außerdem sehr gut ver- und bearbeiten, so dass während
der Herstellung auch verhältnismäßig
geringe Werkzeugkosten anfallen.
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Weiterhin
ist bevorzugt, dass das der wenigstens eine Trichter aus einem 2-Komponenten Spritzguss
besteht, zusammengesetzt aus Polypropylen und wenigstens einem Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk-Streifen.
Mittels der EPDM-Streifen verbessert sich das Absorptionsvermögen
der Bauteile, das Crashverhalten wird damit verbessert. Der Trichter
aus PP mit EPDM-Streifen kann zusammen in einer Luftführungsvorrichtung
mit einem Schließteil aus EPP oder PP verbaut werden.
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Weitere
bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen,
in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
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Weiterhin
gelöst wird die Aufgabe mit einem Fahrzeug mit den in Anspruch
9 genannten Merkmalen.
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Das
erfindungsgemäße Fahrzeug umfasst eine Luftführungsvorrichtung
aus wenigstens zwei Luftleitteilen, wobei ein erstes Luftleitteil
ein Schließteil ist und ein zweites Luftleitteil ein Trichter
ist und Luft zu einem Kühlerpaket leitbar ist und das Kühlerpaket
vor rückströmender erwärmter Luft weitgehend abgeschirmt
ist.
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Das
Fahrzeug mit der erfindungsgemäßen Luftführungsvorrichtung
weist ein geringeres Gewicht, einen besseren Cw-Wert
und eine effektiver arbeitende Kühlung auf. Dadurch werden
Kosten und CO2 Emissionen gespart, sowohl
bei der Herstellung, durch den effizienteren Materialeinsatz, als
auch im Betrieb, durch den geringeren Energiebedarf. Zudem besitzt
das Fahrzeug ein verbessertes Crashverhalten.
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Die
Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand
der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Luftführungsvorrichtung mit Luftleitteilen aus identischem
Werkstoff;
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2 eine
Luftführungsvorrichtung mit Luftleitteilen aus unterschiedlichen
Werkstoffen;
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3 ein
Luftleitteil bestehend aus zwei Werkstoffen und
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4 ein
Kraftfahrzeug mit Luftführungsvorrichtung.
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Die
in 1 und in 2 gezeigte
Luftführungsvorrichtung 10 ist für den
Einbau in ein Kraftfahrzeug mit Frontmotor vorgesehen. Die Luftführungsvorrichtung
ist dabei innerhalb eines Motorraums dicht hinter einer Fahrzeugfront
und vor einem Kühlerpaket angeordnet. Verdeutlicht wird
die Anordnung in 4.
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In
der Fahrzeugfront befinden sich üblicherweise durch Lüftungsgitter
verzierte Lufteintrittsöffnungen Dabei weisen derartige
Flächen aus designorientierten Gründen oft einen
größeren Querschnitt auf, als für die
Luftzufuhr zu dem Kühlerpaket benötigt wird. Aus
aerodynamischer Sicht ist es sinnvoll, die nicht benötigten
Lufteintrittsflächen zu verschließen, da diese
Maßnahme den Luftwiderstandsbeiwert Cw-Wert
des Fahrzeugs verringert. Zu diesem Zweck sind die Schließteile 20 und 40 vorhanden.
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Ebenfalls
sinnvoll ist es, die benötigte durch die offenen Lufteintrittsöffnungen
strömende Luft gezielt zum Kühlerpaket zu leiten.
Zu diesem Zweck sind die Trichter 30 und 50 vorhanden.
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Der
Trichter bildet einen von der Lufteintrittsöffnung bis
zum Kühlerpaket einen geschlossenen Luftkanal praktisch
ohne Leckagen, so dass die gesamte einströmende Luft weitestgehend
zum Kühlerpaket geleitet wird. So entstehen keine Verwirbelungen
innerhalb des Motorraums, die ebenfalls einen schlechteren Cw-Wert hervorrufen würden und zudem
durch den Motor erwärmte Luft zum Kühlerpaket zurückleiten
würde, was eine weniger effektive Kühlung zur
Folge hätte.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Luftführungsvorrichtung 10.
Diese weist einen Teileträger 60 auf, an dem zwei
Luftleitteile, das Schließteil 20 und der Trichter 30 angeclipst
sind. In dieser Ausführung bestehen beide Luftleitteile
aus expandiertem Polypropylen EPP.
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Bei
EPP handelt es sich um einen halbharten bis weichelastischen, thermoplastischen
und vorwiegend geschlossenzelligen Kunststoffschaum. Aus diesem
Grund ist die abgebildete Ausführung des Schließteils 20 mit
Verstärkungsrippen 22 versehen.
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2 zeigt
eine erfindungsgemäße Luftführungsvorrichtung 10,
bei der an einem Teileträger 60 ebenfalls zwei
Luftleitteile angeclipst sind, ein Schließteil 40 aus
Polypropylen PP und ein Trichter 50 aus Polypropylen und
Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk-Streifen 52 kurz EPDM-Streifen.
Diese EPDM-Streifen sorgen für bessere mechanische Eigenschaften
des Trichters 50 hinsichtlich der Crasheigenschaften.
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In 3 ist
der zuvor beschriebene Trichter 50 separat abgebildet.
Er besteht aus einem 2-Komponenten Spritzguss. Dabei ist quer zur
Längsrichtung ein EPDM-Streifen 52 in das ansonsten
aus Polypropylen bestehende Bauteil eingefügt. Ebenso sind
andere Varianten mit mehreren EPDM-Streifen denkbar. Die EPDM-Streifen
weisen eine höhere Elastizität als die Polypropylenbereiche
auf. Im Verbund dieser beiden Materialien weist das Bauteil dadurch
die benötigte Festigkeit und Formstabilität auf und
gleichzeitig genügend elastische Verformbarkeit, um gute
Crasheigenschaften zu gewährleisten. Auch andere nicht
näher gezeigte Luftleitteile können diese 2-Komponentenbauweise
besitzen.
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4 zeigt
ein Kraftfahrzeug 70 mit typischen Lufteintrittsöffnungen
im Frontbereich. So weist das abgebildete Kraftfahrzeug eine obere
Kühlermaske 72 zwischen einem linken und einem
rechten Scheinwerfer 76 und 78 und eine untere
Kühlermaske 74 in einer Stoßstange 80 auf.
Denkbar sind je nach Gestalt und Package des Kraftfahrzeugs auch
andere Kühlermasken in verschiedener Form und Anzahl.
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Die
Kühlermasken stellen Eintrittsöffnungen für
einen Luftstrom dar. Hinter diesen Öffnungen im Inneren
des Motorraums ist die erfindungsgemäße Luftführungsvorrichtung
verbaut. Der Trichter 50; 60, der in den 1 und 2 gezeigten
Varianten der Luftführungsvorrichtung fängt die
durch die untere Kühlermaske 74 einströmende
Luft auf und leitet sie in Richtung eines weiter im Inneren des
Motorraums verbauten Kühlerpaketes. Das Schließteil 20; 40 verhindert
in dieser Variante, dass die Luft nach oben hinweg strömen
kann. Ebenso ist es möglich, weitere Schließteile
auch hinter der oberen Kühlermaske 72 anzuordnen.
Dies verbessert den Luftwiderstandsbeiwert des Kraftfahrzeugs.
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Auch
sind Varianten möglich, in denen der Teileträger 60 für
die Aufnahme anderer Komponenten genutzt wird. So kann der Teileträger
auch Befestigungsmöglichkeiten für den Finken
und rechten Scheinwerfer 76 und 78 oder Verschlussmechanismen
für die Motorhaube 82 aufweisen.
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Mittels
der erfindungsgemäßen Luftführungsvorrichtung
werden bei hoher Geschwindigkeit etwa 70% bis 80% der durch den
Trichter 50; 60 eingefangenen Luft zu dem Kühlerpaket
geleitet.
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- 10
- Luftführungsvorrichtung
- 20
- EPP
Schließteil
- 22
- Verstärkungsrippen
- 30
- EPP
Trichter
- 40
- PP
Schließteil
- 50
- PP
Trichter
- 52
- EPDM-Streifen
- 60
- Teileträger
- 70
- Kraftfahrzeug
- 72
- Obere
Kühlermaske
- 74
- Untere
Kühlermaske
- 76
- Linker
Scheinwerfer
- 78
- Rechter
Scheinwerfer
- 80
- Vordere
Stoßstange
- 82
- Motorhaube
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1759908
B1 [0005]
- - DE 19725654 A1 [0008]
- - DE 8806976 U1 [0010]
- - DE 102007040497 A1 [0011]