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Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit einem Heißluftsystem mit einer Anzahl von Heißluftführungskanälen und den Heißluftführungskanälen zugeordneten Auslassöffnungen.
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In der
DE 19804802 wird ein Fahrbahnheizungssystem beschrieben, bei dem die Motor-Abgase über den Auspuff oder den oder die Auspuffkrümmer und Rohrleitungen durch Düsen vor die Antriebsräder geleitet werden.
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Die
DE 102008058919 offenbart eine Heißluftzuführung mit Nichtverbrennungsabgasheißluft vom Motorblock oder aus einem am Motorblock angebrachten Wärmetauscher zur Fahrbahn.
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In der in der
DE 2638699 beschriebenen Erfindung streicht gasförmiges Strömungsmittel, insbesondere Luft, am warmen Verbrennungsmotor vorbei und wird über Austrittsdüsen vor die Räder geleitet. Dies wird ebenfalls für Kraftfahrzeuge beansprucht, die keinen Verbrennungsmotor aufweisen, aber deren Antrieb Wärme abstrahlt.
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Die F2448984 zeigt eine Vorrichtung auf, bei der heiße Luft vom Fahrzeugmotor oder einer anderen, nicht benannten Quelle um oder vor die Räder des Kraftfahrzeugs geblasen wird.
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Die
DE 10232807 beschreibt eine Luftleitanordnung für den Kraftfahrzeug-Unterboden mit wahlweise Heizung oder Kühlung, z. B. für Getriebevorwärmung im Winter oder Motorkühlung im Sommer.
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In der
US 3606420 ist eine Sandstreuvorrichtung für Kraftfahrzeuge beschrieben, die bei Eis und/oder Schnee auf der Fahrbahn zum Einsatz kommen soll.
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Allen bisherigen Lösungsansätzen mit Ausnahme der Sandstreuvorrichtung liegt zugrunde, dass bereits Wärme vorhanden sein muss, die über geeignete Führungskanäle geleitet wird. Dazu muss das Fahrzeug aber bereits eine Weile im Einsatz sein, damit die Antriebsaggregate die benötigte Temperatur bereitstellen können. Mit diesen Systemen ist beispielsweise eine Aufheizung der Fahrbahn und ein Abtauen von Schnee und/oder Eis auf der Fahrbahn zum Anfahren direkt nach Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs nicht möglich.
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Des Weiteren steht beispielsweise bei Elektrofahrzeugen keine ableitungsfähige Wärme zur Verfügung, sondern diese muss erzeugt werden, worauf im Stand der Technik bisher keine Rücksicht genommen wird.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug der genannten Art anzugeben, das in allen Betriebszuständen genügend Wärme zur Verfügung stellen kann, um ein Heißluftsystem zu versorgen und damit die Fahrsicherheit, also einen direkten Kontakt zwischen den Rädern des Kraftfahrzeuges mit dem Fahrbahnbelag bei Straßenglätte durch beispielsweise Eisbildung und/oder Schneefall, herzustellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem das Energie- und Heißluftsystem eine Anzahl von elektrisch betriebenen Beheizungselementen aufweist und Auslassöffnungen in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs gesehen unmittelbar vor und/oder hinter einem oder mehreren Rädern des Kraftfahrzeugs und mit ihrer Auslassrichtung zur Fahrbahn hin angeordnet sind.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass mittel- bis langfristig Kraftfahrzeuge nicht mehr mit fossilen Brennstoffen betrieben werden, sondern andere Antriebssysteme als Verbrennungsmotoren, beispielsweise Wasserstoff- oder Elektroantriebe, zur Erzielung des Vortriebs Verwendung finden. Diese Antriebssysteme erzeugen nicht per se Wärme, so dass die überwiegend im Stand der Technik aufgeführten Lösungen zur Aufheizung der Fahrbahn nicht mehr eingesetzt werden können. Daher ist ein System zu schaffen, das Kaltluft derart erhitzt, dass sie nach dem Aufheizungsprozeß genügend Wärme aufweist, um zum Abtauen von Fahrbahnoberflächen aus Eis und/oder Schnee eingesetzt werden zu können.
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Das Konzept der vorliegenden Erfindung besteht weitestgehend in der Bereitstellung von Fahrsicherheit bei winterlichen Bedingungen bzw. in der dazu notwendigen Wiederherstellung des direkten Kontakts zwischen den Reifen des Kraftfahrzeuges und dem Fahrbahnbelag/Fahrbahnuntergrund, wobei diese Anwendung besonders für die neue Generation elektro-/batteriebetriebener Fahrzeuge, Pkw, Lkw, Busse, Gefahrguttransporter u. ä. bei Straßenglätte und/oder beispielsweise bei Blitzeis und Eis- bzw. Schneeglätte angedacht ist.
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Für das Heißluftsystem-Konzept muss, zusätzlich zur Erzeugung des Vortriebs, gerade im Winter, Energie bereitgestellt werden, da das Elektro-Gesamt-System, allein zum eigentlichen Antrieb und den Nebenfunktionen des Fahrzeugs eine erhebliche Energiemenge benötigt, die für einen längeren Benutzungszeitraum nicht allein von den Batterien bereitgestellt werden kann.
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In absehbarer Zeit stehen traditionelle Verbrennungsmotoren, die aufgrund ihres Konzeptes zur Erzeugung von Heißluft beitragen, in geringerem Umfang als aktuell zur Verfügung. Der gesamte Energiebedarf zum Betrieb des Fahrzeugs, einschließlich des neu hinzukommenden Energiebedarfs des hier vorgestellten Konzeptes, muß also zusätzlich vom ursprünglich vorgesehenen Antriebsakku abgerufen werden können. Dies stellt extrem hohe Anforderungen an die Batterie-/Akkutechnik, gerade in der kalten Jahreszeit, wenn beispielsweise Reichweite oder die Funktion von Klimaanlage, Scheinwerfer, (Sitz-)Heizung und/oder heizbare Heckscheibe etc. von der Bereitstellung von genügend Energie abhängig sind.
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Allein für das vorgestellte Heißluft-Konzept ist dabei erheblicher Energiebedarf nötig und stellt im Maximalbetrieb zusätzlich, zum Beispiel bei Blitzeis, eine erhebliche Energiegröße dar.
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Ziel der Umsetzung der Idee muss es also sein, der „Ur-Stromquelle” nicht nur Strom zu entziehen, um u. a. den Strom-Bedarf zum Betrieb des Kraftfahrzeugs zu decken und zusätzlich noch Heißluft zu erzeugen, sondern Strom in einer vorgegebenen Größenordnung zu regenerieren und in das Energiesystem des Kraftfahrzeuges einzuspeisen.
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Dies geschieht konzeptionell wie nachstehend: Schallgedämpfte Kompressoren mit entsprechend geeignet vorgegebener Größe und Leistung haben die Hauptaufgabe, Außenluft anzusaugen, diese Luft flexibel, entweder voreingestellt oder den jeweils aktuellen Anforderungen angepasst, nach derzeitigen Anforderungen bis zu ca. 4 bar zu verdichten und weiterzuleiten. Hierzu wird ein bestimmtes Volumen Ansaugluft gekapselt, über Turbinen geleitet, die direkt mit Generatoren, im Kraftfahrzeugbereich vornehmlich Lichtmaschinen, verbunden sind, diese betreiben und die Stromerzeugung ermöglichen.
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Die Pressluft, also die verdichtete Luft, wird anschließend weiter durch ein Röhrensystem geleitet, darin verwirbelt und bis ca. 120 bis 160°Celsius, einer Temperatur unterhalb der Reifenvulkanisierungstemperatur von ca. 200°C, über Heizelemente erhitzt, um dosiert und heiß ausgestoßen werden zu können.
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Angesaugte und verdichtete Luft strömt nach dem Verlassen der Kompressoren zunächst in Turbinen und versetzt diese in Umdrehung. Durch Drehachsen mit den Turbinen verbunden, die axial oder radial an der Turbine angeordnet sein können, werden Strom erzeugende Lichtmaschinen betrieben.
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Weiterströmende Kalt-Pressluft aus den Turbinen strömt durch kurze Wege an sogenannten Steuerungsbogen vorbei in entsprechenden Strömungsrichtungen. Hiernach tritt die Luft in Heißluftführungskanäle ein. Durch in den Heißluftführungskanälen angeordnete Heizelemente, beispielsweise Heizspiralen, wird die durchströmende Pressluft erhitzt. Die Heißluftführungskanäle sind durch beispielsweise Keramikvlies, Luftwabentechnik oder Isoliertechnik nach neuestem Stand der Weltraum-Technologie zu isolieren.
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Das vorgesehene Keramikvlies als Hitze-Isolator weist die Vorteile auf, dass es bis zu 600°C belastbar ist, sehr dünnes, dickenmäßig also nicht auftragendes Material ist, aus drei Lagen – einer Kunststofffolie in der Mitte und einer speziellen Keramikschicht jeweils auf beiden Seiten – aufgebaut ist und im Gegensatz zu üblicherweise bekannter Keramik nicht spröde oder leicht zerbrechlich, sondern stabil und biegsam ausgeführt ist.
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Anschließend kann die individuell einstellbare Strömungsgeschwindigkeit der aufgeheizten, mit 1 bis 4 bar verdichteten, Pressluft erreicht werden, die durch verstellbare Austrittsdüsen auf den Fahrbahnuntergrund geleitet wird, um auf die Oberfläche der Fahrbahn zu treffen. Hierbei wird Eis respektive Schnee aufgetaut und/oder verdampft. Die Strömungsgeschwindigkeit sowie die Temperatur der nach außen geleiteten Luft sollte in vorteilhafter Ausführung an die Straßen- und Witterungsbedingungen anpassbar sein.
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Die Maximaltemperatur und der Maximaldruck der Heißpressluft ist so auszulegen, dass bei Einsatz von Heißpressluft Eis bzw. Schnee schmilzt bzw. der entstehende Wasserdampf verdunstet, jedoch eine Obergrenze an Hitze und Druck nicht überschritten wird. Verhindert werden soll hiermit, dass Verbrennungs- oder Verbrühungsschäden an Haut von Benutzer und/oder Passanten, Kleidungsstücken, Fahrzeug, Reifen oder Straßenbelag entstehen.
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Die Austrittsdüsen sind in Strahlungsrichtung und Fläche verstellbar und geben somit gezielt die Möglichkeit, durch besondere Abstimmung der einzelnen Parameter den notwendigen Kontakt des Reifens mit der Fahrbahnoberfläche herzustellen.
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Das System ist idealerweise so konzipiert, dass es erst bei einer Außentemperatur unterhalb von 3 Grad Celsius betriebsbereit geschaltet wird.
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In dem vorliegenden Konzept beziehen die Kompressoren ihre Energie zunächst vollständig aus der „Ur-Stromquelle”, also dem vorgesehenen Energiespeicher. Die aus Kompressoren erzeugte Pressluft fließt mit ca. 1 bis 4 bar, individuell notwendig werdende Regelbarkeit vorausgesetzt, durch mindestens eine oder mehrere Turbinen, die über Lichtmaschinen, wie bereits angesprochen, Strom erzeugen und an die „Ur-Stromquelle” zurückführen, in Heißluftführungskanäle.
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Die durch diese Systematik erzeugte Energiemenge wird zwangsläufig niedriger sein als die zum Antrieb der Turbinen investierte Ur-Strom-Energie. Ohne diese teilweise Rückgewinnung von Strom wäre jedoch ein 100%iger Verlust der Energie zu verzeichnen; weitere Energie zur Bereitstellung der Fahrsicherheit wäre nicht bzw. nur in geringen Mengen vorhanden.
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Neben der Stromerzeugung durch das beschriebene Konzept über Kompressionskaltluft, nach dem Austritt aus dem Kompressor zur Turbine, kann eine zusätzliche Stromquelle den Energieverlust beim Einsatz des Systems minimieren bzw. der Urstromquelle zurückführen. Diese zusätzliche Stromerzeugung geschieht bereits beim Ansaugen von Außenkaltluft: Beim Ansaugen von Außenkaltluft fließt diese Kaltluft, bevor sie in den Kompressor gelangt, über eine Anzahl von Turbinen und setzt dabei den Turbinen zugeordnete Lichtmaschinen zur Energieerzeugung in Gang.
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Je nach eingestellter Fließgeschwindigkeit der Ansaugluft, abhängig vom Querschnitt des Ansaugtraktes und der Geschwindigkeit der einströmenden Kaltluft, ist die Umdrehungsgeschwindigkeit der Turbinen ein wichtiger Parameter für die zu erzeugende Energiemenge, die, wie beschrieben, zur Urstromquelle zurückgeführt werden kann. Nach dem beschrieben Prozess tritt die Außenkaltluft in den Kompressor ein, wird verdichtet und tritt über Austrittsdüsen in Turbinen ein, die wiederum ebenso Lichtmaschinen in Gang setzen und zusätzlich weiteren Strom erzeugen.
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Um zu verhindern, dass Faktoren wie beispielsweise hervorstehende oder erhabene Heizspiralen der Fließgeschwindigkeit der Pressluft im System Strömungsenergie entnehmen, sind die Heizspiralen in besonders vorteilhafter Auslegung bündig zur Oberfläche der Heißluftführungskanäle in diesen angeordnet.
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Eine tiefliegende, spiralförmig verlaufende Ausführung der Heizelemente bzw. Heizdrähte, im Schnitt betrachtet beispielsweise mit einem ovalen Profil, dient zusätzlich als Luftführung ähnlich den Drallrillen in einem Gewehrlauf. Spiralförmige Drallrillen, ob rundlich erhaben, tiefliegend oder plan, versetzen die Pressluft in eine Dreh-/Drall-Bewegung und tragen zu einer gerichteten Strömungsbeschleunigung bei.
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Eine Ausführung des Rohrführungs-Systems in Teilbaustrecken ermöglicht eine einfache Wartung und einen relativ unkomplizierten Austausch defekter Mechanikteile.
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Entsprechend geeignete Sichtinstrumente erlauben dem Benutzer des Systems den Überblick über den Lade-/Energiezustand, Energieverbrauch und Temperatur sowie Strömungsintensität und Fließgeschwindigkeit der Pressluft. Diverse Parameter sind durch den Benutzer steuer- und regelbar.
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Der Kompressor ist vorteilhafterweise derart schallgedämpft, dass Ansaug- und Ausstoßgeräusche nicht oder im Maximalfall nur unwesentlich lauter sind als typischerweise eingebaute Warm-/Kaltluftgebläse für Kraftfahrzeuge. Der Kompressor verfügt weiterhin über eine Zeitmechanik, eventuell verbunden mitb einer Regeleinheit, die eine Selbstentladung, d. h. eine Reduzierung oder einen vollständigen Abbau des Drucks ermöglicht, wenn das System manuell ausgeschaltet oder über einen vorgegebenen Zeitraum nicht benötigt wird. Zusätzliche Nutzungsmöglichkeiten der heißen Kompressions-Pressluft kann das Abtauen vor Fahrtantritt von Frontscheibe, Heckscheibe, der Seitenscheiben, der Türen, der Motorhaube und anderen Teilen des Kraftfahrzeuges durch speziell positionierte Düsen sein: Parkt der Fahrer am Abend sein Fahrzeug bei +2°Celsius Außentemperatur, hat sich durch die Abhängigkeit der Systembereitschaft von der Außentemperatur, beispielsweise das Einschalten bei einer Umgebungstemperatur von 3 Grad Celsius, der Kompressor selbsttätig geladen, also mit Druckluft gefüllt, und steht über Nacht unter Druck in Bereitschaft. Durch eine individuell einstellbare oder kurzfristig abrufbare Abfahrtszeiteinstellung am Morgen kann der Fahrer die im Kompressor befindliche Pressluft nutzen, die erwähnten Fahrzeugteile und den Innenraum so zu erwärmen, dass das Fahrzeug vor der Abfahrt eis- und schneefrei ist.
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Das Fahrzeugdach wird durch die Erwärmung des Innenraums abgetaut. Bei Fahrzeugen mit Cabriodächern können in den Kunststoff-/Textilverbindungen des Daches wärmeführende, flexible und bruchsichere Drähte und/oder Netze mit der Fähigkeit, Wärme zu führen, vorgesehen sein. Die Wärmeintensität in diesem Fall soll, je nach Schneehöhe oder anderen vorgegebenen und/oder einstellbaren Parametern, eine vorgegebene Temperatur, beispielsweise 40°C, erreichen können, ohne die textile Dachstruktur zu beschädigen. Zum Anschluss von abnehmbaren Dächern an das Stromversorgungssystem sind elektrische Steckkontakte vorzusehen. Haftender Schnee an Türen kann ebenfalls durch Erwärmung der Türhohlräume abgetaut werden.
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Dieses Prinzip kann ebenfalls bei Lastkraftwagen, deren Ladefläche beispielsweise durch Planen abgedeckt ist, Verwendung finden. Besonders ist dadurch das Ablösen von großen Eisplatten während der Fahrt zu vermeiden, da dieses erfahrungsgemäß eine große Gefahr für nachfolgende Fahrzeuge bedeuten kann.
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Eine entsprechende Anordnung einer Anzahl von Photozellen und die Weiterleitung der ermittelten Daten an ein zentrales Steuersystem ermöglicht die Bestimmung, ob die Scheiben eisfrei sind, und rufen gegebenenfalls erneut erwärmte Pressluft ab, um den Abtauprozess zu wiederholen. Die Grundeinstellung für Abtauzeitpunkt und Abtaudauer ist beispielsweise über die Einstellung einer Zeitschaltuhr oder per Fernimpuls oder über Zündschlüssel individuell zu bestimmen. Auch können Temperaturfühler und/oder -sensoren vorgesehen sein, um die notwendigen Parameter zu bestimmen.
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Die Temperatur zum Abtauen von Scheiben, Kühlerhaube, Kofferraumklappe und Türen kann individuell eingestellt werden und sollte eine Maximaltemperatur von beispielsweise 30°C nicht überschreiten. Auch eine Obergrenze der Fließgeschwindigkeit der Warm-Pressluft, beeinflusst durch einen Druck von beispielsweise 0,3 bis 0,6 bar, ist systemseitig vorzusehen.
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Ein Außentemperaturanstieg über die vorgegebene, eingestellte Einschalttemperatur schaltet das System automatisch ab und öffnet Ventile, die die Pressluft aus dem Kompressor entlassen.
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Mit dem erzeugten Strom – oder der vorhandenen Energiemenge – sind auch in Bleche eingelassene Widerstands-/Heizdrähte und/oder Heiznetze, Heizmatten und/oder durch Stromzuführung erwärmbare Schichten auf der jeweiligen Innenseite bei Türen, Motorhaube, Kofferraumklappe, Fahrzeugdach und Glasschiebedach etc. zu versorgen.
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Weiterhin kann zur zusätzlichen Stromerzeugung eine Anzahl von Turbinen vorgesehen werden, die durch den in Bewegung des Fahrzeugs entstehenden Fahrtwind und geeignete Einlassdüsen in Umdrehung versetzt werden und somit über an den Turbinen angeordnete Generatoren Strom erzeugen. Die Positionierung dieser Turbinen ist zweckmäßigerweise an der Front des Fahrzeuges, beispielsweise direkt benachbart zum oder hinter dem Kühlergrill, vorzusehen.
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Die Positionierung an der beschriebenen Stelle der Fahrzeugfront soll andere dem Fahrtwind ausgesetzte Flächen, die die Möglichkeit zur Positionierung weiterer stromerzeugender Turbinen bieten, nicht ausschließen. Dies können beispielsweise gegen die Fahrtrichtung geöffnete Klappen oder Luftschlitze sein, die entweder konstant geöffnet sind oder bei Bedarf geöffnet werden, um Fahrtwind in die Turbinen einleiten zu können.
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Zu berücksichtigen ist bei der Konzeption der Lufteintrittsöffnungen, dass ein Kraftfahrzeug typischerweise auch bei feuchten und nassen Wetterlagen eingesetzt wird. Mit der Außenluft wird dann auch Wasser, beispielsweise bei Regen oder Fahrbahngischt, in das Gesamtsystem aufgenommen. Diese muss vor Eindringen in das Energie- und Heißluftsystem aus dem aufgenommenen Luft-Wasser-Gemisch entfernt werden, um Kurzschlüsse innerhalb des elektrischen Systems und/oder der Bordelektronik, Verunreinigungen oder sogar Langzeitschäden wie Korrosion im Energie- und Heißluftsystem zu vermeiden.
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Denkbar ist es, da das Wasser innerhalb des Luft-Wasser-Gemischs den schwereren Anteil darstellt und über das höhere spezifische Gewicht trennbar von der aufgenommenen Luft ist, Luft und Wasser über dafür vorgesehene Schleusen oder Klappen zu trennen, wobei der aufgebaute Luftdruck unterstützend eingesetzt werden kann, und das Wasser über eigene Kanäle ablaufen zu lassen.
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Ebenfalls ist denkbar, Filter, Membranen oder ähnliche Elemente vorzusehen, wobei das Wasser des Luft-Wasser-Gemischs beim Durchgang durch diese Elemente aufgefangen, die Luft aber durchgelassen wird, im Optimalfall ohne Beeinträchtigung ihrer Fließgeschwindigkeit.
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Mit dem Trennen des Wassers im Luft-Wasser-Gemisch von der einströmenden Luft bleibt das Energie- und Heißluftsystem ein trockenes System.
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Zur Positionierung alternativer Luft-Einlässe bieten sich solche Flächen an, die für die Aerodynamik des Fahrzeuges eine untergeordnete, sekundäre Rolle spielen, jedoch nicht solche, die ungünstige Widerstandswerte oder sogar Bremswirkungen im Fahrbetrieb hervorrufen. Durch den Druck des einströmenden Fahrtwindes können unabhängig von der Jahreszeit Kräfte genutzt werden, die konstant zur Energie-/Stromgewinnung beitragen und die notwendigen Wiederaufladeintervalle der Bordbatterie, teilweise erheblich, verlängern.
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Im Alltagsbetrieb des Kraftfahrzeuges wird der Luftdruck für den Antrieb der Turbinen während der Fahrphasen oberhalb einer Mindestgeschwindigkeit erreicht, im Stand des Kraftfahrzeuges während des Betriebs, beispielsweise innerstädtisch oder bei einem Stau, liegt keine Luftströmung an. In der Steuereinheit des Energie- und Heißluftsystems könnte für diesen Fall eine Erkennung vorgesehen sein, die den kurzzeitigen Stillstand des Kraftfahrzeuges detektiert.
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Gleiches gilt für die tägliche Inbetriebnahme oder den Anfahrbereich des Kraftfahrzeuges, in dem die erforderliche Mindestgeschwindigkeit für das Anliegen einer ausreichenden Strömung noch nicht erzielbar ist und somit über das Energie- und Heißluftsystem kein Strom erzeugt werden kann.
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Ähnlich wie bei herkömmlichen Elektrofahrzeugen kann die kinetische Energie des sich bewegenden Fahrzeugs unabhängig von anderen Faktoren genutzt werden, insbesondere während des Ausrollens oder des Abbremsens des Fahrzeugs, um über die Drehbewegung einer Anzahl von Rädern des Fahrzeugs einen oder mehrere Kompressoren und/oder eine oder mehrere Lichtmaschinen des Energie- und Heißluftsystems anzutreiben und somit weiteren Strom zu generieren. Diese Funktion der Energiegewinnung kann in besonders vorteilhafter Ausführung auch zur Unterstützung der Bremskraft des Fahrzeugs genutzt werden.
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Ein Signal an die bereits während der Fahrt oder eines vorherigen Betriebes über die Luftströmung betriebenen und vorgeladenen Kompressoren muss dann vorgesehen sein, um mit dem Druck der Kompressoren die Lichtmaschine weiterhin im Betrieb zu halten und das Kraftfahrzeug mit Strom zu versorgen, ohne auf bereits in der Batterie gespeicherte Energie zurückgreifen zu müssen. Je nach aktuellem Stromverbrauch des Kraftfahrzeugs könnte auch eine Lade- und/oder Erhaltungsspannung für einen begrenzten Zeitraum weiterhin an die Batterie abgegeben werden.
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Nach erneuter Bewegungsaufnahme wird der benötigte Kompressordruck zum Antrieb der Lichtmaschie abgeschaltet; die Steuereinheit des Energie- und Heißluftsystems schaltet auf normalen Fahrbetrieb. Dieser Wechsel gerade bei einem Start-Stopp-Betrieb des Kraftfahrzeuges könnte über eine Intervallschaltung mit vorgegebenen, der jeweiligen Verkehrssituation angepassten oder frei wählbaren Intervallen gesteuert oder mit einer manuellen Ab- und Zuschaltung durch den Benutzer des Kraftfahrzeuges gesteuert werden.
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In einer zukünftigen Auslegung des Energie- und Heißluftsystem ist es denkbar, dass eine zentrale Verkehrsleitstelle die entsprechenden Parameter des Kraftfahrzeuges und/oder des Energie- und Heißluftsystems abfragt oder diese Parameter an diese zentrale Verkehrsleitstelle übermittelt werden. Über eine zentrale Rechnereinheit könnte dann unter Verzicht auf eine eigene Steuereinheit im Kraftfahrzeug die Regelung des Energie- und Heißluftsystems in Abhängigkeit von der Verkehrssituation und dem Energiebedarf des Kraftfahrzeuges erfolgen.
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Bei einem vorhandenen Kompressionsdruck von ca. 2 bis 4 bar, der zur eigentlichen Zweckerfüllung des Systems bereitgehalten wird, kann die Druckluft auch dazu genutzt werden, mittels eines Ventilanschlusses am Kompressor, der den Anschluss eines Druckschlauches und einer am Druckschlauch angeordneten Kontroll-Druckanzeige ermöglicht, den Reifendruck, unabhängig von Standort und Tageszeit, zu prüfen und gegebenenfalls zu korrigieren. Dazu ist der Druckschlauch für eine genügend ausgelegte Reichweite zu allen Rädern des Fahrzeugs auszulegen.
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Des Weiteren kann die Druckluft der vorgesehenen Kompressoren dazu genutzt werden, zugeleitetes oder bevorratetes Wasser unter Druck, wobei dieser individuell regelbar ist oder mit einer Vorwahl über die beabsichtigte Nutzung über die Steuereinheit vorgegeben wird, zu setzen und das Fahrzeug, wie in einschlägigen Waschanlagen, per Hochdruckpistole zu waschen. Die Möglichkeit, chemische Zusätze dem Fließwasser beizugeben, um beispielsweise Kalkrückstände auf dem Fahrzeuglack zu verhindern, sollte innerhalb des Hochdrucksystems vorgesehen sein. Ebenso könnte das Fahrzeug, durch Wechseln auf eine entsprechende Düse, nach der erfolgten Wäsche mit warmer Druckluft trocken geblasen werden.
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Außerdem kann eine Umkehrung der Druckluft zu Saugfunktionen für die Innenraumreinigung des Fahrzeugs genutzt werden, wobei dazu ein geeigneter Staubfängerbeutel und/oder Filter im Gesamtsystem vorzusehen ist. Dadurch soll ermöglicht werden, dass unabhängig von der Örtlichkeit bzw. dem Standort des Fahrzeugs, ohne weitere Stromquelle, der Innenraum ausgesaugt werden kann. Das Staubsaugerprinzip dieses Systems ist damit steckdosenunabhängig und, nur abhängig vom bereitgestellten Druck, immer verfügbar.
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Um die durch die Luftführungskanäle geleitete Luft hinreichend auf eine Temperatur von 120–140 Grad Celsius aufheizen zu können, weist das Heißluftsystem vorteilhafterweise eine Anzahl von elektrisch betriebenen Beheizungselementen auf, die in besonders vorteilhafter, platzsparender Auslegung in den Heißluftführungskanäle angeordnet sind.
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Um eine möglichst große Oberfläche der Beheizungselemente bereitzustellen und somit ein möglichst großes Luftvolumen in möglichst kurzer Zeit auf die vorgegebene Temperatur erhitzen zu können sowie die Luftdurchflussmenge nicht durch störende Elemente im Strömungsbereich zu reduzieren, sind die elektrisch betriebenen Beheizungselemente vorteilhafterweise spiralfömig in den Heißluftführungskanälen angeordnet.
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Um zu Fahrtbeginn im Winter dem Fahrer des Kraftfahrzeuges freie Sicht und somit eine hohe Fahrsicherheit bereitzustellen, den Zugang zum Fahrzeug zu gewährleisten sowie für den Komfort der Fahrzeuginsassen den Innenraum aufzuwärmen, ist das Heißluftsystem zweckmäßigerweise durch die Anordnung von Heißluftkanälen und diesen zugeordnete Auslassöffnungen derart ausgelegt, dass eine Anzahl von Komponenten den Kraftfahrzeuges, namentlich die Scheiben, die Türschlösser sowie der Innenraum beheizbar sind.
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Um die Notwendigkeit des Einsatzes des Heißluftsystems bei Unterschreiten einer voreingestellten Außentemperatur oder einer vorgegebenen Mindestsichtfreiheit automatisiert erkennen zu können, weist das Heißluftsystem vorteilhafterweise eine Steuereinheit auf, die signaleingangsseitig mit Außentemperatur-Fühlern und/oder Photozellen verbunden ist.
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Um den notwendigen Luftdruck für die vorgesehene, gerichtete Leitung der Heißluft auf die Fahrbahnoberfläche auch bei entstehendem Fahrtwind erzielen und den Luftstrom im Heißluftsystem für die Erzeugung von Strom nutzen zu können, sind in und/oder vor einen Heißluftführungskanal vorteilhafterweise ein Kompressor und/oder eine Turbine geschaltet.
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Um die Stromerzeugung durch die Turbine ohne wesentliche Verluste durch den Antrieb einer externen Einheit durchführen und den Platzbedarf des Stromerzeugungssystems im Heißluftsystem gering halten zu können, weist die Turbine vorteilhafterweise eine integrierte Lichtmaschine auf.
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Um für Wartungsarbeiten am Kraftfahrzeug, beispielsweise die Regulierung des Reifenluftdrucks, die Fahrzeugaußen- oder die Motorreinigung oder die Pflege des Innenraums durch Aussaugen den durch den mindestens einen Kompressor des Heißluftsystems erzeugten Luftdruck nutzen zu können, weist der Kompressor zweckmäßigerweise ein Anschlusselement für die Entnahme von Druckluft auf, in besonders vorteilhafter Ausführung in einer für den Anschluss der für die Wartungsarbeiten vorgesehenen Geräte standardisierten oder besonders geeigneten Version.
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Um die über die Einlassöffnungen während der Fahrt des Kraftfahrzeuges aufgenommene Strömungsluft ohne negative Begleiterscheinungen wie beispielsweise eine aerodynamisch ungünstige Ableitung, die unter Umständen zu einer Bremswirkung führen könnte, oder die aufgrund der mit der Außenluft in das Energie- und Heißluftsystem transportierten Feuchtigkeit, die zu Korrosionsbelastung und/oder -schäden führen könnte, aus dem Energie- und Heißluftsystem wieder nach außen zu leiten, sind vorteilhafterweise eine Anzahl von Luftaustrittsöffnungen am Kraftfahrzeug vorgesehen, die nicht dem Energiegewinnungssystem und/oder den Heißluftführungskanälen zugeordnet oder mit diesen verbunden sind.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass Kraftfahrzeuge unabhängig von ihrem Antriebssystem und dem Zustand ihrer Fahrbereitschaft eine Zuführung von Warm-/Heißluft auf die Fahrbahn ermöglichen, um Eis und Schnee abzutauen und somit eine durch Straßenglätte bei der Anfahrt und im Betrieb verursachte mangelnde Reibung zwischen den Rädern und dem Fahrbahnbelag sowie durch Straßenglätte verursachte Verkehrsstaus sowie Unfälle und dadurch bedingte Personen- und Sachschäden sowie durch die dadurch bedingten Folgen volkswirtschaftliche jährliche Schäden in Milliardenhöhe vermieden werden können.
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Außerdem kann bei einer fahrzeugindividuellen, flächendeckenden Abtauung von Eis und/oder Schnee auf der Fahrbahnoberfläche auf kosten- und personalintensive, oft nicht hinreichende Streudiensteinsätze der Straßenmeistereien und Kommunen weitestgehend verzichtet werden, was nicht nur Kosten, sondern auch die durch die Streumaterialien wie Salz verursachten ökologischen Schäden reduziert.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 ein Kraftfahrzeug mit einem jeweils einer Achse zugeordneten Heißluftsystem in schematischer, perspektivischer Ansicht,
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2 das Kraftfahrzeug mit einem der Vorderachse sowie zwei der Hinterachse als Antriebsachse zugeordneten Heißluftsystemen in schematischer, perspektivischer Ansicht,
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3 das Kraftfahrzeug mit zusätzlichen Beheizungselementen in schematischer, perspektivischer Ansicht,
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4 die prinzipielle Anordnung der Komponenten des Heißluftsystems in schematischer Darstellung in Draufsicht,
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5 das einem Rad zugeordnete Heißluftsystem mit zweifachem Heißluftaustritt in schematischer, seitlicher Ansicht,
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6 das einem Rad zugeordnete Heißluftsystem mit zweifachem Heißluftaustritt in schematischer, perspektivischer Darstellung,
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7 das einem Rad zugeordnete Heißluftsystem mit einfachem Heißluftaustritt in schematischer, perspektivischer Darstellung,
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8 den Aufbau der Montagekomponenten des Heißluftsystems in schematischer seitlicher Ansicht,
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9 + 10 den Aufbau der Heißluftführungskanäle mit den unterschiedlichen Ausführungen der Beheizungselemente in perspektivischer Schnittansicht,
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11 das einer Achse zugeordnete Heißluftsystem mit zweifachem Heißluftaustritt in perspektivischer Schnittansicht,
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12 den mechanischen Aufbau des einer Achse zugeordneten Heißluftsystems mit einfachem Heißluftaustritt in perspektivischer schematischer Schnittansicht,
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13 die Funktionsweise des einer Achse zugeordneten Heißluftsystems mit einfachem Heißluftaustritt in perspektivischer schematischer Schnittansicht,
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14 die Austrittsöffnung des Heißluftführungskanals in dreidimensionaler Darstellung und
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15 die Luftaustrittsöffnungen für die Ableitung von Feuchtigkeit in seitlicher, zweidimensionaler Ansicht.
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Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die 1 beschreibt ein Kraftfahrzeug 1, das ein erfindungsgemäßes Energie- und Heißluftsystem 2 aufweist, wobei in dieser beispielhaften Ausführung jeder Achse des Kraftfahrzeuges 1 ein eigenes Energie- und Heißluftsystem 2 zugeordnet ist. Über eine Anzahl von Ansaugdüsen 4 wird einem Kompressor 6, der für die Ansaugung und Verdichtung gasförmiger Medien, beispielsweise Luft, ausgelegt ist, Außenluft zugeleitet oder von diesem Kompressor 6 angesaugt und je nach Anforderungsprofil und Aufgabenstellung auf einen Druck zwischen ca. 1 bar bis ca. 4 bar verdichtet. Die angesaugte Außenluft kann hierzu mit einem vorgegebenen Volumen gekapselt und innerhalb des Energie- und Heißluftsystems 2 weitergeleitet werden.
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Nach Verdichtung wird die durch den Verdichtungsprozess aus der unverdichteten Außenluft erzeugte Pressluft in eine Turbine 8 geleitet und zu deren Antrieb genutzt. Über die Achse der Turbine 8 kann ein an die Achse angekoppelter Generator oder eine Lichtmaschine 10 mit der Turbine 8 verbunden sein, die ihrerseits über die Drehbewegung der Turbine 8 angetrieben wird und über diesen Antrieb Strom erzeugt. Dieser Strom kann beispielsweise in einen Energiespeicher geleitet oder zur Energieversorgung für Bestandteile des Energie- und Heißluftsystems 2 genutzt werden, die für ihren Betrieb Energie in Form von Strom benötigen.
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Die Pressluft wird nach Passieren der Turbine 8 in eine Anzahl von Heißluftführungskanälen 12 geleitet. Diese Heißluftführungskanäle 12 umfassen Beheizungselemente 14, die in dieser beispielhaften Ausführung als Heizspiralen vorgesehen sind. Diese Beheizungselemente 14 können beispielsweise aus Widerstandsdraht ausgeführt sein. Sie erhitzen bei Zuführung von Strom die durchströmende Luft auf eine Temperatur von ca. 120 bis 160 Grad Celsius und leiten diese durch geeignete Auslassöffnungen 16 auf einen Bereich direkt vor und/oder um den Fahrzeugreifen 18.
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Durch das Auftreffen der erhitzten Pressluft auf die unter den Reifen 18 befindliche Fahrbahnoberfläche oder eine sie bedeckende Schicht aus Schnee und/oder Eis wird diese Schicht abgetaut und geschmolzen, so dass wieder ein direkter Kontakt zwischen den Reifen 18 und der Fahrbahnoberfläche hergestellt ist. Im Falle eines Auftreffens der erhitzten Pressluft direkt auf die Fahrbahnoberfläche wird diese erwärmt, wodurch die Bildung einer Schicht aus Schnee und/oder Eis zumindest verzögert, im Falle einer Vielzahl von Kraftfahrzeugen 1, die erhitzte Pressluft auf die Fahrbahnoberfläche leiten, bestenfalls sogar verhindert werden kann.
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In einer anderen beispielhaften Ausführung des Energie- und Heißluftsystems 2 des Kraftfahrzeugs 1, die die 2 zeigt, ist die Energieerzeugungseinheit aus Kompressor 6 und Turbine 8 quer zur Fahrtrichtung eingebaut, wobei bei dem dargestellten Kraftfahrzeug 1 die Hinterachse 24 die Antriebsachse darstellt und die Vorderachse 22 die Lenkachse.
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Der Vorderachse 22 ist ein Energie- und Heißluftsystem 2 zugeordnet, wobei die Hinter- und Antriebsachse zwei Energie- und Heißluftsysteme 2 aufweist, die unabhängig voneinander arbeiten. Dies ist dadurch sichergestellt, dass beide der Antriebsachse 24 zugeordneten Energie- und Heißluftsysteme 2 jeweils einen Kompressor 6 und eine Turbine 8 sowie einen zugehörigen Ansaugtrakt 20 aufweisen, über den die Außenluft in die Turbine 6 geleitet wird, aufweisen. Den Energie- und Heißluftsystemen 2 ist jeweils ein Ansaugtrakt 20 für die Außenluft mit den Ansaugdüsen 4 zugeordnet.
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Die Heißluftführungskanäle 12 sind derart angeordnet, dass jeweils ein Heißluftführungskanal 12 vor dem zugeordneten Reifen 18 oder diesem benachbart vorgesehen ist und die erhitzte Pressluft über eine Anzahl von in oder an jedem Heißluftführungskanal 12 angeordneten Auslassöffnungen 16 vor den Reifen 18 geleitet wird, wobei die Hinterachse 24 beidseitig zusätzlich jeweils ein Energie- und Heißluftsystem 2 vorsieht, das die erhitzte Pressluft auch hinter jedem Reifen 18 auf die Fahrbahnoberfläche leitet.
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In der 3 ist das Kraftfahrzeug 1 mit zusätzlichen Beheizungselementen dargestellt, die nicht zur Aufheizung der Fahrbahnoberfläche oder einer auf ihr befindlichen Schicht aus Schnee und/oder Eis vorgesehen sind, aber dennoch der Fahrsicherheit dienen.
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Aus der Zuleitung der erhitzten Pressluft zu den Heißluftführungskanälen 12 für die Fahrbahnaufheizung wird über eine Anzahl von Ableitungen ein Warmluftleitsystem 26 mit erhitzter Pressluft versorgt. Dieses Warmluftleitsystem 26 mit einer Vielzahl von Austrittsdüsen kann unterschiedliche Bereiche des Kraftfahrzeugs 1 versorgen. Zum Bereich Fahrsicherheit gehört beispielsweise die Zuleitung von Warmluft zur Frontscheibe, um diese eis- und beschlagsfrei zu halten. Dazu können Austrittsüsen sowohl innen als auch außen mit Warmluftrichtung zur Frontscheibe vorgesehen sein. Auch die Seitenscheiben und die Heckscheibe des Kraftfahrzeuges können bei klarer Durchsicht, basierend auf der Erwärmung der Scheibe mit Warmluft mit einer Mindestfließgeschwindigkeit, zur Fahrsicherheit beitragen.
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Ebenfalls zur Verkehrssicherheit, insbesondere für hinter dem Kraftfahrzeug 1 fahrende weitere Kraftfahrzeuge, trägt eine Abtauung der horizontalen oder nahezu horizontalen Flächen des Kraftfahrzeugs 1 wie insbesondere Dach 30, aber auch der sogenannten Motorhaube 32 im vorderen Teil des Kraftfahrzeugs 1 als auch der sogenannten Kofferraumklappe oder dem Kofferraumdeckel 34 im hinteren Teil des Kraftfahrzeugs 1 vor Fahrtantritt bei. Bei entsprechend ausgelegtem Zeitfenster für den Abtauvorgang kann dadurch kann das Ablösen von größeren Eis- oder Schneeplatten während der Fahrt mit Gefährdung der hinterherfahrenden Fahrzeuge sowie das Verwehen von losen Elementen wie Schnee von den horizontalen Flächen weitestgehend vermieden werden.
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Zusätzlich zur Zuleitung von Warmluft, beispielsweise zum Dach des Kraftfahrzeuges 1, oder auch anstelle der Warmluftzuleitung, kann im Dach selber ein Netz oder Geflecht aus Drähten 36 vorgesehen sein, das über das Energie- und Heißluftsystemen 2 mit Strom zur Aufheizung versorgt wird. Ein solches Wärmenetz oder Wärmegeflecht 36 kann ebenfalls in allen anderen Flächen zum Einsatz kommen.
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Die Zuleitung von Warmluft in den Motorraum über unterhalb der Motorhaube 32 vorgesehene Austrittsdüsen 28 kann einen besseren Wirkungsgrad sowie eine höhere Leistung und längere Lebensdauer der Energiespeicher bewirken. Zu erhöhtem Komfort für den oder die Benutzer des Kraftfahrzeugs 1 kann eine Warmluftversorgung beispielsweise der Türhohlräume zweckdienlich sein.
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Die 4 offenbart das Prinzip und den schematischen Aufbau der Erzeugung von Heißluft an beiden Achsen des Kraftfahrzeuges 1: Der Kompressor 6 verdichtet die angesaugte oder zugeleitete Außenluft und leitet diese an eine Anzahl von Turbinen 8 weiter. An jede Turbine 8 ist axial über die Achse 9 der Turbine 8 eine Lichtmaschine 10 zur Stromerzeugung angeordnet, wobei die Stromerzeugung abhängig von der Umdrehungszahl der Turbine 8 ausgelegt sein kann.
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Die verdichtete Luft wird in die Heißluftführungskanäle 12 geleitet, in denen sie durch das Durchströmen und/oder Vorbeiströmen an den Beheizungselementen 14, in diesem Beispiel als Heizspiralen ausgebildet, erhitzt wird. Das Strömungsverhalten der eingeleiteten Luft ist dargestellt durch die Strömungsbögen 38. Um die erhitzte Luft mit einem hohen Wirkungsgrad auf die vorgegebenen Ziele, beispielsweise die Fahrbahnoberfläche oder Bestandteile des Kraftfahrzeuges 1, leiten zu können, sind die Heißluftführungskanäle 12 in vorteilhafter Ausführung gegen den Umgebungsbereich isoliert, beispielsweise durch eine Keramikvlies-Isolierschicht 40.
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In der 5 ist das einem Rad oder Reifen 18 zugeordnete Energie- und Heißluftsystem 2 am Kraftfahrzeug 1 mit zweifachem Heißluftaustritt in schematischer, seitlicher Ansicht beschrieben. Der Kompressor 6 leitet die verdichtete Außenluft in die Turbinen 8 mit jeweils zugeordneter, hier nicht dargestellter Lichtmaschine. Nach Passieren der Turbinen 8 wird die Pressluft durch die Beheizungselemente 14 in den Heißluftführungskanälen 12 geleitet und tritt an den Auslassöffnungen 16 in Richtung auf die Fahrbahnoberfläche 42 aus.
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Die 6 zeigt das einem Rad zugeordnete, in der 5 seitlich in Draufsicht gezeigte, Energie- und Heißluftsystem 2 mit zweifachem Heißluftaustritt in perspektivischer Darstellung. Der Kompressor 6 weist beidseitig Kompressoraustrittsdüsen 44 auf, die die verdichtete Luft zu den Turbinen 8 leiten.
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In der 7 ist das einem Rad zugeordnete Energie- und Heißluftsystem 2 mit einfachem, also einseitig am Reifen 18 angeordneten Heißluftaustritt in schematischer, perspektivischer Darstellung gezeigt mit dem Kompressor, der die Außenluft verdichtet und an die Turbine 8 mit angeordneter Lichtmaschine 10 weiterleitet, wonach die verdichtete Luft durch den Heißluftführungskanal 12 und die Beheizungselemente 14 auf die Fahrbahnoberfläche geleitet wird.
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Die 8 offenbart den Aufbau der Montagekomponenten des Heißluftsystems in schematischer seitlicher Ansicht mit dem Kompressor 6 und einer Anzahl diesem zugeordneter Ansaugdüsen 4 für Außenluft in einem ersten Montageteilstück sowie einer Anzahl von Turbinen 8 mit an diesen jeweils, in dieser beispielhaften Ausführung axial, angeordneten Lichtmaschinen 10 in einem weiteren Montageteilstück sowie dem Heißluftführungskanal 12 mit in diesem angeordneten Beheizungselementen 14 und der Luftaustrittfsöffnung 16 in einem weiteren, abschließenden Montageteilstück 50. Vorteil der Anordnung der verschiedenen Bestandteile des Energie- und Heißluftsystem 2 in mehreren Montageteilstücken 46, 48, 50 ist die einfachere und kostengünstigere Austauschbarkeit nur der jeweils davon betroffenen Komponenten im Wartungsfall.
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Die 9 und 10 zeigen den möglichen inneren Aufbau der Heißluftführungskanäle 12 mit den unterschiedlichen Ausführungen der Beheizungselemente 14 in perspektivischer Schnittansicht, wobei in der 9 der Heißluftführungskanal 12 mit in die Wandung des Heißluftführungskanals 12 eingelassenen, spiralförmig angeordneten, bündig mit der Oberfläche der Innenwandung abschließenden Heizdrähten 14 dargestellt ist.
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In der 10 sind die Heizdrähte 14 als Heizschlangen ebenfalls spiralförmig im Innern des Heißluftführungskanals 12 angeordnet, allerdings mit durchgängig halbrund erhabenen, aus der Innenwandung des Heißluftführungskanals 12 herausragenden Bestandteilen der Beheizungselemente 14.
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Das einer Achse zugeordnete Energie- und Heißluftsystem 2 mit zweifachem Heißluftaustritt in perspektivischer Schnittansicht zeigt die 11 auf. Der Kompressor 6 wird durch die Ansaugdüsen 4 mit Außenluft versorgt, wobei diese zur Reinhaltung des Kompressors durch den Ansaugdüsen 4 vorgeschaltete, hier nicht dargestellte Luftfilter von Fremdpartikeln gereinigt werden kann. Dadurch kann sowohl der Wirkungsgrad des Energie- und Heißluftsystems 2 verbessert als auch die Lebensdauer des Gesamtsystems verlängert werden.
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Der Kompressor 6 leitet die zu Pressluft verdichtete Außenluft über die Kompressoraustrittsdüsen 44 an die in dieser Darstellung beidseitig des Kompressors 6 angeordneten Turbinen 8 mit jeweils axial an diesen angeordneten und durch diese angetriebenen Lichtmaschinen 10.
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Nach Durchtritt durch die Turbinen 10 wird die Pressluft über die Strömungsbögen 38 in die Heißluftführungskanäle 12 geleitet und in diesen durch die Beheizungselemente 14, hier als Heizspiralen ausgeführt, erhitzt, bevor sie an den Austrittsöffnungen 16 die Heißluftführungskanäle 12 verlässt. Die Heißluftführungskanäle 12 weisen eine beispielsweise Keramikvlies umfassende oder aus diesem ausgebildete Isolierschicht 40 auf.
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In der 12 ist der mechanische Aufbau des einer Achse zugeordneten, aber beide Seiten getrennt versorgenden Energie- und Heißluftsystems 2 mit jeweils einfachem Heißluftaustritt in perspektivischer Schnittansicht gezeigt. Der zentrale Kompressor 6 leitet die verdichtete Luft über eine Anzahl von Kompressoraustrittsdüsen 44 an beidseitig von einem Kammertrennelement 52 angeordnete Turbinen 8, um diese sowie die an den Turbinen 8 angeordneten Lichtmaschinen 10 zur Stromerzeugung anzutreiben.
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In dieser beispielhaften Ausführung rotieren die Turbinen 8 und Lichtmaschinen 10 auf hier nur schematisch dargestellten Rund-Lauflagern 54, wodurch die Gelegenheit gegeben ist, die verdichtete Kaltluft axial durch die Turbinen 8 und die Lichtmaschinen 10 zu leiten und für eine Kühlung der Rund-Lauflager 54 und aller weiteren beweglichen Bauelemente zu nutzen.
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Die verdichtete Kaltluft wird nach Durchtritt durch die Turbinen 8 und die Lichtmaschinen 10 in die mit einer Isolierschicht 40 gegenüber der Umgebungsluft isolierten Heißluftführungskanäle 12 geleitet, wobei beim Lufteintritt in die Heißluftführungskanäle 12 eine Verwirbelung der Luft eingeleitet werden kann, um eine gleichmäßige Erhitzung durch die in den Heißluftführungskanälen 12 angeordneten Beheizungselemente 14 zu erzielen.
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Die erhitzte Luft wird durch die Auslassöffnungen 16 auf die Fahrbahnoberfläche geleitet, wobei zur Erzielung einer besonders hohen Wirkung Steuerungsklappen 56 oder andere geeignete Maßnahmen vorgesehen sein können, um die Richtung und den Austrittswinkel und somit die Reichweite und den Wirkungsradius der aus den Austrittsöffnungen 16 austretenden Warmluft zu steuern.
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13 offenbart die Funktionsweise des einer Achse zugeordneten Energie- und Heißluftsystems 2 mit einfachem Heißluftaustritt unter Verwendung einer besonderen Ausgestaltungvariante der Turbine 8 in perspektivischer Schnittansicht, wobei der zentrale Kompressor 6 beidseitig jeweils eine Turbine 8 in Kugelform antreibt, an der in einem Winkel von 90 Grad zur Flussrichtung der durch den Kompressor 6 verdichteten an und/oder durch die Turbine 8 geleiteten Luft jeweils mindestens eine Lichtmaschine 10 angeordnet ist.
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Die 14 zeigt die Auslassöffnung 16 des Heißluftführungskanals 12 mit verstellbaren Steuerungsklappen 56 in dreidimensionaler Darstellung. Die Steuerungsklappen 56 sind vorgesehen, um die Richtung und den Austrittswinkel der aus den Auslassöffnungen 16 austretenden Warmluft zu steuern. Dazu können sie in vorteilhafter Ausführung vom Fahrer des Kraftfahrzeuges 1 an die Umgebungs- und Fahrbahnbedingungen angepasst oder durch ein zentrales Steuerungssystem gesteuert und in die gewünschte Position gebracht werden.
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Die Steuerungsklappen 56 sind über ein Klappenschamier 58 an der Auslassöffnung 16 des Heißluftführungskanals 12 klapp- und/oder schwenkbar angeordnet. Die Verstellbarkeit betrifft einen Öffnungswinkel von 0 Grad mit Verschließung der Ausgangsöffnung 16 des Heißluftführungskanals 12 über die Steuerungsklappe 56, beispielsweise bei Inaktivität des Energie- und Heißluftsystem 2, bis zu einem Öffnungswinkel von maximal 180 Grad, wodurch in dieser Öffnungsstellung allerdings keine Richtungsbeeinflussung der aus der Auslassöffnung austretenden Warmluft ermöglicht ist.
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Die mechanische Steuerung der Steuerungsklappen 56 kann beispielsweise über eine Anzahl von, eventuell beidseitig an der Steuerungsklappe 56 angeordneten, hydraulisch und/oder pneumatisch betätigten Teleskoparmen 60 mit einer zentralen Drehachse 62 erfolgen, wobei die Zuleitung 64 zu diesen an ein diese steuerndes zentrales Steuerungssystem angeschlossen sein kann oder an ein dem Benutzer des Kraftfahrzeugs 1 zur manuellen Steuerung aus dem Innern des Kraftfahrzeugs 1 zur Verfügung stehendes Kontroll- und/oder Steuerungselement.
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In der 15 ist die Möglichkeit aufgezeigt, die über die Einlassöffnungen und/oder Ansaugdüsen 4 während der Fahrt des Kraftfahrzeuges 1 aufgenommene Strömungsluft ohne negative Begleiterscheinungen wie beispielsweise eine aerodynamisch ungünstige Ableitung, die unter Umständen zu einer unerwünschten Bremswirkung führen könnte, oder die aufgrund der mit der Außenluft in das Energie- und Heißluftsystem 2 transportierten Feuchtigkeit, die zu Korrosionsbelastung und/oder -schäden führen könnte, aus dem Energie- und Heißluftsystem 2 wieder nach außen zu leiten. Dazu sind vorteilhafterweise eine Anzahl von Luftaustrittsöffnungen 66 am Kraftfahrzeug 1 vorgesehen, die nicht dem Energiegewinnungssystem des Energie- und Heißluftsystems 2 und/oder den Heißluftführungskanälen 12 zugeordnet oder mit diesen verbunden sind, sondern eigene Luftaustrittsöffnungen aufweisen und im Bedarfsfall eigene Kanäle zum Ableiten der mit der aufgenommenen Außenluft angesaugten Feuchtigkeit.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Energie- und Heißluftsystem
- 4
- Ansaugdüsen
- 6
- Kompressor
- 8
- Turbine
- 10
- Lichtmaschine/Generator
- 12
- Heißluftführungskanäle
- 14
- Beheizungselement
- 16
- Auslassöffnung
- 18
- Reifen
- 20
- Ansaugtrakt
- 22
- Vorderachse
- 24
- Hinterachse
- 26
- Warmluftleitsystem
- 28
- Austrittsdüsen
- 30
- Dach
- 32
- Motorhaube
- 34
- Kofferraumdeckel
- 36
- Wärmenetz/-geflecht
- 38
- Strömungsbogen
- 40
- Isolierschicht
- 42
- Fahrbahnoberfläche
- 44
- Kompressoraustrittsdüsen
- 46, 48, 50
- Montageteilstück
- 52
- Kammertrennelement
- 54
- Rund-Lauflager
- 56
- Steuerungsklappe
- 58
- Klappenscharnier
- 60
- Teleskoparm
- 62
- Drehachse
- 64
- Hydraulik-/Pneumatikzuleitung
- 66
- Luftaustrittsöffnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19804802 [0002]
- DE 102008058919 [0003]
- DE 2638699 [0004]
- DE 10232807 [0006]
- US 3606420 [0007]
