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Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, wie einen Personenkraftwagen mit einer Luftleitführung.
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Ein Kraftfahrzeug, wie ein Personenkraftwagen (PkW), weist einen Innenraum für die Insassen auf, der durch eine Vorderseite, einen Heckbereich, zwei gegenüberliegende Seiten, eine Dachaußenhaut und ein Boden gebildet wird. Bei warmen Wetter kann sich der Innenraum unangenehm für die Insassen aufheizen. Folglich kann das Fahrzeug eine Kühleinrichtung, wie eine Klimaanlage aufweisen, mit der die Temperatur des Innenraums auf ein angenehmes Niveau gekühlt und gehalten werden kann. Diese Kühleinrichtung verbraucht Energie von einer Bordenergiequelle des Fahrzeugs. Bei Fahrzeugen mit nur beschränkt für Kühlzwecke verfügbarer Bordenergie, wie bei Fahrzeugen mit einem Elektroantrieb, kann der Energieverbrauch der Kühleinrichtung und insbesondere einer Klimaanlage unerwünscht hoch sein.
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Die
DE 199 60 616 A1 offenbart eine Kühleinrichtung in einem Fahrzeug, die einen dachseitig angeordneten Kühlerblock aufweist, der eine Kühlfluidkanalanordnung und eine damit in Wärmekontakt stehende, von fahrzeugaußenseitig anströmender Luft durchströmbare Kühlluftkanalanordnung umfasst. Diese Kühleinrichtung nutzt die Kühlwirkung der im Fahrbetrieb am Fahrzeugdach entlangströmenden Luft und kann als Zusatzkühlung bezeichnet werden, die die vorhandenen, als auch die im Fahrzeugstillstand wirksamen Kühleinrichtungen unterstützt.
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Weitere Einrichtungen, die eine noch effektivere Kühlwirkung aufweisen können und wenig Bordenergie verbrauchen, werden somit wünschenswert.
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Die vorliegende Anmeldung gibt ein Fahrzeug mit einer Luftleitführung an. Ein Innenraum des Fahrzeugs ist durch eine Dachaußenhaut, zwei gegenüberliegende Seiten, eine Vorderseite und einen Heckbereich gebildet. Die Luftleitführung umfasst zumindest eine Eintrittsöffnung in der Dachaußenhaut, die mit zumindest einer Luftführung verbunden ist, die sich von der äußeren Dachhaut um eine Seite des Innenraums herum bis zu einer Austrittsöffnung im Heckbereich erstreckt, so dass eine Umgebungsluftströmung durch die Eintrittsöffnung, die Luftführung und die Austrittsöffnung gelenkt wird.
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Im Fahrbetrieb fließt die Umgebungsluft in die Luftleitführung. Der Luftstrom durch die Luftleitführung kann dazu dienen, die Luftführung zu kühlen. Die Luftführung kühlt dann wiederum den Innenraum des Fahrzeugs. Die Luftleitführung kann somit im Fahrbetrieb die Kühlwirkung der strömenden Umgebungsluft nutzen, um eine passive und energiesparende Innenraumklimatisierung vorzusehen. Die Luftleitführung und insbesondere die Luftführung ist so ausgestaltet, dass sie einen Pfad für die fahrzeugaußenseitig anströmende Luft vorsieht, die sich nicht nur im Dachbereich sondern auch an zumindest einer Seite des Innenraums des Fahrzeugs erstreckt.
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Die Austrittsöffnung ist in einer niedrigeren Ebene als die Eintrittsöffnung angeordnet, beispielsweise im unteren Bereich des Fahrzeugs, so dass der Luftstrom zumindest auf einer Seite entlang des Innenraums fließt. Dies ermöglicht einen passiven Wärmeaustausch zwischen der Luftleitführung und dem Innenraum an zumindest zwei Oberflächen des Innenraums, um die Kühlwirkung des Umgebungsluftstroms zu erhöhen. Folglich kann der Kühlbedarf von weiteren vorhandenen Kühleinrichtungen des Fahrzeugs reduziert werden, so dass weniger Bordenergie für Kühlzwecke verbraucht wird.
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Die Luftführung ist im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet, aber gegenüber dem Innenraum abgedichtet. Die anströmende Umgebungsluft strömt somit nicht in den Innenraum, sondern nur durch die Luftleitführung und wieder aus der Luftleitführung und dem Fahrzeug heraus. Die Luftführung kann zum Beispiel die Gestalt eines Rohrs aufweisen, wobei der Querschnitt des Rohrs beliebig ausgewählt sein kann.
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In einem Ausführungsbeispiel ist eine einzige Eintrittsöffnung vorgesehen, die mittig in einem hinteren Bereich der Dachaußenhaut angeordnet ist. Zum Beispiel kann die Eintrittsöffnung hinter den Vordersitzen angeordnet werden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist sie direkt vor dem Heck angeordnet.
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In einem Ausführungsbeispiel sind zwei Luftführungen vorgesehen, die jeweils an gegenüberliegenden Seiten des Innenraums angeordnet sind. Die anströmende Luft wird somit durch die zwei Luftführungen gelenkt, so dass eine Kühlwirkung an den zwei gegenüberliegenden Seiten des Innenraums sowie am Dach gewährleistet werden kann.
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In einem Ausführungsbeispiel weist das Fahrzeug einen Innenüberrollbügel auf. Der Innenüberrollbügel ist im Innenraum, d. h. innerhalb der äußeren Haut des Fahrzeugs angeordnet. Dieser Innenüberrollbügel ist somit ungefähr U-förmig und kann an die äußere Kontur der Chassis des Fahrzeugs angepasst werden.
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In einem Ausführungsbeispiel ist der Innenüberrollbügel hohl, so dass der Innenüberrollbügel selbst bzw. der Innenraum des Innenüberrollbügels die Luftführung vorsieht. In diesem Ausführungsbeispiel kann eine einzige Eintrittsöffnung in der Dachaußenhaut vorgesehen werden. Dabei wird die anströmende Luft durch die zwei Gelenke des Innenüberrollbügels nach unten gelenkt. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Innenraum durch passiven Wärmeaustausch zwischen dem Innenüberrollbügel und der Atmosphäre des Innenraums an drei Seiten gekühlt.
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Die Eintrittsöffnung und die Austrittsöffnungen können direkt im Innenüberrollbügel angeordnet sein, wenn geeignete Bereiche des Innenüberrollbügels außerhalb der Haut des Fahrzeugs angeordnet sind. Alternativ können Öffnungen im Innenüberrollbügel mit weiteren Teilen verbunden werden, die sich außerhalb des Fahrzeugs erstrecken.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Luftführung durch eine Verkleidung des Innenüberrollbügels gebildet sein.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Fahrzeug zumindest eine Säule auf, die Teil des Fahrzeugrahmens bilden. Die Luftführung kann durch eine Verkleidung der Säule, insbesondere eine Verkleidung der Innenoberfläche der Säule gebildet sein. Alternativ können die Säulen hohl sein, so dass der Innenraum der Säule die Luftführungen vorsieht. Die Austrittsöffnung der Luftleitführung kann in der Säule, insbesondere im unteren Bereich der Säule, angeordnet werden. Die Säule kann eine C-Säule sein. Die Eintrittsöffnung kann im oberen Bereich der jeweiligen Säule angeordnet sein. Alternativ kann die Oberseite zweier Säulen mit einer Querführung verbunden werden, die sich zwischen der Säule an gegenüberliegenden Seiten des Fahrzeugs erstreckt. In diesem Ausführungsbeispiel kann eine einzige Eintrittsöffnung in der Dachaußenhaut vorgesehen werden, wobei sich die anströmende Luft so verteilt, dass sie durch die zwei Säulen gelenkt wird.
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Die Austrittsöffnung ist in einem Ausführungsbeispiel in Gegenrichtung zu der Eintrittsöffnung ausgerichtet. Der Luftstrom, der durch die Luftleitführung gelenkt wird, wird parallel zu der Eintrittsrichtung aus der Luftleitführung gelenkt. Der Windwiderstand wird somit niedrig gehalten, so dass der Energieverbrauch des Fahrzeugs nicht erhöht wird.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Luftleitführung ferner eine Luftzuführung in der Dachaußenhaut auf. Diese Luftzuführung kann so ausgebildet werden, dass sie die anströmende Luft in die Eintrittsöffnung mit weniger Turbulenzen und/oder höherer Geschwindigkeit lenkt. Die Luftzuführung kann eine trichterförmige Vertiefung in der Dachaußenhaut sein, wobei dessen Breite und Tiefe in Heckrichtung vergrößert ist.
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Das Fahrzeug kann ein Personenkraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und/oder einen elektrischen Motor als Antrieb sein.
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In einem Ausführungsbeispiel weist das Fahrzeug einen Elektroantrieb und zumindest einen Energiespeicher für den Elektroantrieb auf. Der Energiespeicher kann eine oder mehrere Batterien, Brennstoffzellen usw. sein. Die Luftleitführung kann als Zusatzkühlvorrichtung bei Fahrzeugen mit Elektroantrieben verwendet werden, um den Verbrauch der Bordenergie für Kühlzwecke zu verringern und die Reichweite des Fahrzeugs zu verlängern.
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In einem Ausführungsbeispiel ist zumindest ein Teil der Luftführung so angeordnet, dass sie eine Kühlwirkung auf den Energiespeicher ausübt. Dies kann die Reichweite weiter erhöhen, da die Energiespeicher effizienter wirken, wenn deren Temperatur niedrig gehalten wird.
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Die Luftleitführung kann ferner eine Filtereinheit an der Eintrittsöffnung aufweisen, um zu verhindern, dass Gegenstände, wie Blätter, in die Luftleitführung eintreten und dort die Luftleitführung versperren.
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Ferner kann die Luftleitführung gegenüber der Umgebung abgedichtet werden, so dass keine Luft in die Luftleitführung eindringen kann. Hierzu kann zumindest die Eintrittsöffnung eine Klappe aufweisen, mit der die Eintrittsöffnung geschlossen werden kann. Bei kaltem Wetter zum Beispiel kann die Luftleitführung abgedichtet werden, weil keine zusätzliche Kühlung des Innenraums gewünscht wird.
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Zum besseren Lenken des Luftstroms durch die Luftleitführung können Blenden in der oder den Luftführungen angeordnet werden. Turbulenzen der Luft können dadurch vermieden werden. Ferner können Blenden so angeordnet werden, dass das Geräusch von der strömenden Luft in der Luftleitführung reduziert wird.
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Zusammengefasst wird ein Luftströmungskonzept, ein so genanntes air flow Konzept, im Heckbereich angegeben, bei dem die Luft während der Fahrt durch eine Eintrittsöffnung im Dach und durch ein hohles Bauteil im Innenraum strömt und am Heck wieder austritt. Dieser Luftstrom wird als passive und energiesparende Innenraumklimatisierung und/oder zum Kühlen der Batterien des Fahrzeugs genutzt. Durch eine sinnvolle passive Kühlung des Fahrzeuginnenraums und der Batterien kann der Energiebedarf der Klimaanlage verringert werden, was speziell bei Elektrofahrzeugen die Energieeffizienz verbessert und die Reichweite verlängert. Wenn ein Innenüberrollbügel im Fahrzeug vorhanden ist, kann dieser auch einen Teil der Luftleitführung bilden.
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Ausführungsbeispiele werden nun anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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1 zeigt eine Draufsicht eines Fahrzeugs mit einer Luftleitführung nach einem Ausführungsbeispiel,
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2 zeigt einen Querschnitt des Dachs des Fahrzeugs der 1,
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Fahrzeugs der 1,
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4a und 4b zeigen eine weitere perspektivische Ansicht des Fahrzeugs der 1, und
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5 zeigt eine Seitenansicht des Fahrzeugs der 1.
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Die Figuren zeigen verschiedene Ansichten eines Fahrzeugs 1 mit einer Luftleitführung 2 nach einem ersten Ausführungsbeispiel. In den Figuren deuten gleiche Bezugszeichen die gleichen Teile an.
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1 zeigt eine Draufsicht des Fahrzeugs 1 mit der Luftleitführung 2 nach einem ersten Ausführungsbeispiel. Das Fahrzeug 1 weist einen Innenraum 3 auf, der durch eine Dachaußenhaut 4, zwei gegenüberliegenden Seiten 5, 6, eine Vorderseite 7 und ein Heck 8 und ein Boden 20 gebildet ist.
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Die Luftleitführung 2 umfasst eine Eintrittsöffnung 9 in der Dachaußenhaut 4, die mit einer Luftführung 10 im Innenraum 3 des Fahrzeugs 1 verbunden ist. Die Eintrittsöffnung 9 ist in der Mitte der Dachaußenhaut 4 direkt vor dem Heck 8 des Fahrzeugs 1 angeordnet. Die Luftführung 10 hat die Form eines Überrollbügels 11, der im Innenraum 3 des Fahrzeugs, d. h. innerhalb der Außenhaut 12 des Fahrzeugs 1 angeordnet ist. Die Anordnung des Überrollbügels 11 im Innenraum 3 des Fahrzeugs 1 ist in der 3 dargestellt.
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Der Überrollbügel 11 ist ungefähr U-förmig und ist an der Außenkontur des Fahrzeugs 1 angepasst. Der Überrollbügel 11 ist hohl und gegenüber dem Innenraum 3 abgedichtet. Die Eintrittsöffnung 9 in der Dachaußenhaut 4 ist mit dem oberen Teil des hohlen Überrollbügels 11 verbunden. Im unteren Bereich jedes Gelenks 13 des Überrollbügels 11 ist eine Austrittsöffnung 14 angeordnet, die in der Gegenrichtung zu der Eintrittsöffnung 9 ausgerichtet ist.
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Im Fahrbetrieb wird die anströmende Luft in die Luftleitführung 2 gelenkt und insbesondere in die Eintrittsöffnung 9, durch die Luftführung 10 in Form des Überrollbügels 11 und tritt aus den Austrittsöffnungen 14 wieder aus. Der Luftstrom wird in den 1 und 4 mit den Pfeilen 15 graphisch dargestellt. Dieser Luftstrom übt eine Kühlwirkung auf die Luftführung 10 selbst aus, die wiederum eine Kühlwirkung auf den Innenraum 3 ausübt. Die Luftführung 10 wirkt somit im Fahrbetrieb als ein passives Kühlungssystem für den Innenraum 3. Es wird keine Energie von einer Bordenergiequelle, wie eine Batterie zum Beispiel, verbraucht, um diese Kühlung zu erreichen, so dass die Luftleitführung 2 als energiesparende Innenraumklimatisierung bezeichnet werden kann. Die Luftleitführung 2 kann als Zusatzkühlung für weitere nicht dargestellte Kühlungssysteme, die auch im Fahrzeugstillstand kühlen können, verwendet werden.
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Der Luftstrom 15 wird von einem zentralen Bereich des Dachs nach außen an zwei gegenüberliegende Seiten 5, 6 und dann nach unten durch den Überrollbügel 11 gelenkt und tritt im Heckbereich durch die Austrittsöffnungen 14 hinter den Hinterrädern wieder aus. Der Luftstrom 15 wird somit sowohl an den zwei gegenüberliegenden Seiten 5, 6 des Innenraums 3 als auch über das Dach 4 gelenkt, so dass ein Wärmeaustausch zwischen dem Überrollbügel 11 und dem Innenraum 3 an drei Seiten 4, 5, 6 des Innenraums 3 erreicht wird. Dies steigert die Effizienz des Wärmeaustausches und gibt einen angenehmen vielseitigen Kühleffekt an.
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Die Luftleitführung 2 kann auch, wie in diesem Ausführungsbeispiel, bei Fahrzeugen 1 verwendet werden, die einen elektrischen Antrieb 16 mit einem elektrischen Motor und Energiespeicher, wie eine oder mehrere Batterien 17 oder Brennstoffzellen aufweisen. Die Luftleitführung 2, wenn sie zum Kühlzweck benutzt wird, kann den Gesamtenergieverbrauch für die Innenraumklimatisierung verringern, da sie keine Bordenergie verbraucht, so dass die Reichweite des Fahrzeugs 1 verlängert werden kann.
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Die Luftleitführung 2 kann auch so angeordnet werden, dass sie eine Kühlwirkung auf die Energiespeicher, d. h. die Batterien 17 ausübt. Wie in der 4 und 5 dargestellt ist, sind die Gelenke 13 des Überrollbügels 11 direkt neben den Batterien 17 angeordnet, um eine gute Kühlwirkung auf die Batterien 17 auszuüben. Eine Kühlung der Batterien 17 kann die Effizienz der Batterien 17 steigern, was auch zu einer Verlängerung der Reichweite führen kann.
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Eine Zuführung 18 zu der Eintrittsöffnung 9 ist auch vorgesehen. Diese Zuführung 18 hat die Form einer trichterförmigen Vertiefung in der Dachaußenhaut 4, wobei die Breite und Tiefe der Vertiefung in Heckrichtung bis zur Eintrittsöffnung 9 größer wird, wie in der Draufsicht der 1 und in dem Querschnitt der 2 dargestellt ist.
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Die Luftleitführung 2 weist auch einen Filter 19 auf, der an der Eintrittsöffnung 9 angeordnet ist. Dieser Filter verhindert den Eintritt von Gegenständen in die Luftführung 10 bzw. in den hohlen Überrollbügel 11.
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Die Luftführung 10 besteht vorzugsweise aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, um einen besseren Wärmeaustausch mit dem Innenraum 3 und insbesondere mit der Atmosphäre im Innenraum 3 zu gewährleisten. Das Material kann ein Verbund, wie ein Kohlefaserverbund sein.
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Die Luftführung 10 ist in den Figuren des dargestellten Ausführungsbeispiels als ein einstückiger Innenüberrollbügel 11 dargestellt. In weiteren nicht graphisch dargestellten Ausführungsbeispielen wird ein Teil der Luftführung 10 mit einem der vorhanden Säulen der Fahrzeugkarosserie, wie den C-Säulen, gebildet. In diesem Ausführungsbeispiel kann das Dach des Fahrzeugs modifiziert werden, um eine weitere Führung von der Eintrittsöffnung bis zu den Säulen vorzusehen. Wenn eine mehrstückige Luftführung verwendet wird, sind die Verbindungsstellen zwischen den Teilen dicht gegenüber dem Innenraum.
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In der Figuren des dargestellten Ausführungsbeispiels wird der Innenraum des hohlen Überrollbügels als Luftführung der Luftleitführung verwendet. In weiteren Ausführungsbeispielen wird eine Verkleidung auf dem Überrollbügel bzw. Säulen vorgesehen, um eine Luftführung für die Luftleitführung vorzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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