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Die Erfindung betrifft einen Luftführungskanal mit einer Vorrichtung zur Wasserabscheidung im Bereich des Vorderwagens eines Kraftfahrzeuges, insbesondere einen Luftführungskanal, der dazu dient, Frischluft aus dem Bereich des Vorderwagens eines Kraftfahrzeuges zu einem Verbrennungsmotor zu führen. Unter Frischluft wird dabei Luft verstanden, die aus der Atmosphäre aufgenommen wird, d. h. aus einem Bereich außerhalb des Kraftfahrzeugs. Vorzugsweise handelt es sich bei der Frischluft um Luft, die durch einen Kühlergrill im vorderen Bereich eines Kraftfahrzeuges in den Luftführungskanal einströmt.
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Aus
DE 10 2010 006 283 A1 ist ein Vorderwagen eines Kraftfahrzeuges bekannt, bei welchem der zum Kühler führende Kühlluftstrom verbessert ist. Auf einen Luftführungskanal zur Beförderung von Frischluft zu einem Verbrennungsmotor nimmt die DE 10 2010 006 283 A1 keinen Bezug.
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Aus
DE 103 16 652 A1 ist ein als separates Gehäuse ausgebildeter Luftfilter für eine Brennkraftmaschine bekannt. Mit diesem Luftfilter soll Wasser aus einströmender Rohluft abgeschieden werden, um als Reinluft bezeichnete, trockene Frischluft zu einem Verbrennungsmotor zu führen. Dazu ist eine Filterpatrone horizontal in einem Luftführungskanal angeordnet, welcher im Wesentlichen horizontal verläuft und im Bereich der Filterpatrone einen vertikalen Versatz nach oben aufweist. Zum Verbrennungsmotor gelangende Luft muss bei diesem Luftfilter die Filterpatrone passieren. Nachteilig an dem in DE 103 16 652 A1 beschriebenen Luftfilter ist, dass in Situationen, in denen zusammen mit Frischluft auch große Flüssigkeitsmengen in den Bereich des Filters gelangen, der Filter sehr schnell durchnässt und dann überhaupt nicht mehr oder nicht mehr ordnungsgemäß funktioniert.
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Aus
US 2010/0032220 A1 ist ein Luftführungskanal mit einer Vorrichtung zur Wasserabscheidung im Bereich des Vorderwagens eines Kraftfahrzeuges bekannt, die aus einer Vielzahl von einzelnen Elementen zusammengesetzt ist. Einige der Einzelelemente werden in bekannter Art und Weise mit einem Montageträger verbunden.
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Aus
DE 102 09 132 A1 ist eine spezielle Ansaugvorrichtung für eine Frischluftzufuhr (Kaltluft) eines Fahrgastraumes bekannt, welche eine gegen den die Ansaugvorrichtung durchströmenden Luftstrom gerichtete Lamelle umfasst, um eine spätere Aufteilung des Luftstroms in einen ersten Luftteilstrom und einen zweiten Luftteilstrom zu beeinflussen. Die Ansaugvorrichtung ist als separates Bauteil ausgebildet und unabhängig von anderen, die Ansaugvorrichtung umgebenden Bauteilen eines Kraftfahrzeuges beschrieben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Luftführungskanal mit Wasserabscheidung zur Verfügung zu stellen, welcher kostengünstig herstellbar ist und welcher mit Frischluft einströmende, größere Flüssigkeitsmengen frühzeitig abscheidet, so dass ein Durchnässen eines Filters möglichst auch dann vermieden wird, wenn innerhalb kurzer Zeit größere Flüssigkeitsmengen in den Lüftungskanal gelangen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere, vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Ein erfindungsgemäßer Luftführungskanal für den Vorderwagen eines Kraftfahrzeuges umfasst mindestens eine Lufteintrittsöffnung sowie eine stromabwärts der Lufteintrittsöffnung angeordnete Vorrichtung zur Wasserabscheidung, wobei die Vorrichtung zur Wasserabscheidung eine Trennstelle mit einer Abzweigung in einen oberen Frischluftkanal und einen unteren Abscheidekanal umfasst, wobei der Frischluftkanal und der Abscheidekanal durch eine Trennfläche voneinander getrennt sind und wobei die Lufteintrittsöffnung und die Vorrichtung zur Wasserabscheidung einstückig in einem Strukturbauteil eines Kraftfahrzeuges ausgebildet sind. Dabei ist das Strukturbauteil ein Montageträger, welcher sich über mindestens 30 Prozent der Fahrzeugbreite im Bereich des Vorderwagens erstreckt. Bevorzugt erstreckt sich der Montageträger über mindestens 50 Prozent und besonders bevorzugt über mindestens 70 Prozent der Fahrzeugbreite im Bereich des Vorderwagens. Mit dem „Bereich des Vorderwagens” ist der vordere Karosseriebereich von Kraftfahrzeugen bis zum Beginn der Windschutzscheibe gemeint. Die Fahrzeugbreite bezieht sich auf die breiteste Stelle im Bereich des Vorderwagens ohne die Außenspiegel des Fahrzeugs. Unter Montageträgern werden insbesondere aus der Praxis bekannte Kunststoff-Montageträger (auch als „KU-Montageträger” bezeichnet) verstanden, welche der Halterung weiterer Bauteile dienen, z. B. der Halterung einer Kühlvorrichtung.
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Derartige Strukturbauteile können beispielsweise rahmenartige Gebilde sein, die Kupplungselemente zur Anbindung von weiteren Fahrzeugelementen umfassen, beispielsweise Kupplungselemente zur Anbindung an mindestens Fahrzeuglängsträger und/oder zur Anbindung an mindestens einen Fahrzeugquerträger.
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Ein erfindungsgemäßer Luftführungskanal hat den Vorteil, dass er eine kostengünstige Vorabscheidung von Wasser, Flüssigkeit und Partikeln aus Frischluft ermöglicht, bevor die Frischluft durch einen Filter geführt wird. Die Herstellungskosten sind besonders gering, weil die Vorrichtung zur Wasserabscheidung einstückig in einem Strukturbauteil ausgebildet ist, so dass – abgesehen von Kosten für eine Änderung des Werkzeuges zur Herstellung des Strukturbauteils – nahezu ausschließlich geringfügig höhere Materialkosten anfallen. Zusätzliche Montagekosten fallen nicht an.
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In einer praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Luftführungskanals ist von der Trennfläche aus im Bereich der Einlassöffnung des Frischluftkanals eine quer zur Einlassöffnung des Frischluftkanals ausgebildete Wasserabscheiderippe ausgebildet. Eine derartige Wasserabscheiderippe kann wirksam verhindern, dass in den Luftführungskanal gelangende, größere Wassermengen gegen die Schwerkraft in den Frischluftkanal gedrückt werden, beispielsweise wenn ein Fahrzeug durch höheres, stehendes Wasser fährt und sich im Wasser durch den Luftführungskanal laufende Wellen ausbilden oder wenn ein vorausfahrendes Fahrzeug permanent Spritzwasser auf ein Fahrzeug befördert. Das Vorstehende gilt insbesondere für Wasserabscheiderippen, welche im Wesentlichen horizontal angeordnet sind, d. h. maximal einen Winkel von 45° zur Horizontalen aufweisen.
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In einer besonders praktischen Ausführungsform verdeckt die Wasserabscheiderippe maximal 20 Prozent der Einlassöffnung des Frischluftkanals. So ist sichergestellt, dass der Luftstrom von der Lufteintrittsöffnung durch die Wasserabscheiderippe nicht zu stark beeinträchtigt wird. Insbesondere werden so durch die Wasserabscheiderippe verursachte Turbulenzen vermieden.
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Alternativ oder in Ergänzung zu einer Wasserabscheiderippe können in einem erfindungsgemäßen Luftführungskanal im Bereich der Einlassöffnung des Frischluftkanals eine Lochblende und/oder ein Gitter angeordnet sein. Bevorzugt erstreckt sich die Lochblende bzw. das Gitter über die gesamte freie Fläche der Einlassöffnung des Frischluftkanals, d. h. im Falle einer fehlenden Wasserabscheiderippe über die gesamte Fläche und bei vorhandener Wasserabscheiderippe über die verbleibende Fläche zwischen der Wasserabscheiderippe und der Wand gegenüber der Trennfläche. Eine derartige Ausbildung ist insbesondere in Ländern zu empfehlen, wo häufig und regelmäßig große Niederschlagsmengen auftreten, beispielsweise in sogenannten „Monsunländern”, d. h. in Ländern, wo mit Monsunregenfällen zu rechnen ist.
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Besonders kostengünstig können eine Wasserabscheiderippe, eine Lochblende und/oder ein Gitter einstückig an dem Strukturbauteil ausgebildet werden. In diesem Fall ist insbesondere bei großen Stückzahlen mit einer nur geringen Erhöhung der Herstellungskosten zu rechnen.
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In Versuchen hat sich gezeigt, dass Frischluftkanäle mit einem Strömungsquerschnitt zwischen 0,1 und 2 dm2 für nahezu alle Kraftfahrzeuge geeignet sind. Bevorzugt sind Strömungsquerschnitte zwischen 0,5 und 1 dm2, besonders bevorzugt sind Strömungsquerschnitte zwischen 0,6 und 0,8 dm2.
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Aus strömungstechnischen Gründen ist es vorteilhaft, wenn es geradlinige Verbindungen von der Lufteintrittsöffnung des erfindungsgemäßen Luftführungskanals bis zu einer Luftaustrittsöffnüng aus dem Frischluftkanal gibt. In diesem Fall wird die Ausbildung turbulenter und somit ineffizienter Luftströmungen vermieden.
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Um die Herstellung einfach und kostengünstig zu halten, ist es weiter vorteilhaft, wenn der Querschnitt eines erfindungsgemäßen Luftführungskanals von der Eintrittsöffnung bis zur Trennstelle verjüngend ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist eine kontinuierlich verjüngende Ausbildung. In diesem Fall kann der erfindungsgemäße Luftführungskanal mit Kern und Matrize im klassischen Kunststoffspitzgießverfahren hergestellt werden, wobei eine Entformung im Wesentlichen in horizontaler Richtung erfolgen kann.
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Weiter vorteilhaft für die Herstellung, insbesondere im Kunststoffspritzgießverfahren, ist es, wenn der Bereich von der Lufteintrittsöffnung bis zur Trennstelle eines erfindungsgemäßen Luftführungskanals frei von Hinterschnitten gestaltet ist. In diesem Fall kann auf die Verwendung von quer zur Entrichtung einzuführenden Schiebern oder sonstigen Zusatzaufwand verursachenden Elementen verzichtet werden. Vorzugsweise ist die Geometrie von Luftführungskanal mit Frischluftkanal und Abscheidekanal so gewählt, dass bei der Herstellung eingesetzte Kerne durch geradliniges Herausziehen in zwei zueinander entgegengesetzte Richtungen entnehmbar sind. Die Entformung erfolgt vorzugsweise entlang der durch die Strömungsrichtung vorgegebenen Achse.
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Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Luftführungskanal in einer Vorderansicht,
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2 einen Montageträger des in 1 gezeigten Kraftfahrzeuges mit einigen weiteren Elementen in einer dreidimensionalen Darstellung und
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3 den erfindungsgemäßen Luftführungskanal des in den 1 und 2 gezeigten Kraftfahrzeuges in einem Längssschnitt.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 10 mit Windschutzscheibe 12, Motorhaube 14, Kühlergrill 16 und vorderem Stoßfänger 18.
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2 zeigt den Bereich des Kraftfahrzeuges 10, welcher in 1 von dem Stoßfänger 18 und dem Kühlergrill 16 verdeckt ist und sich unmittelbar dahinter befindet. In diesem Bereich ist ein als im Wesentlichen rechteckiger Rahmen ausgebildeter Montageträger 20 angeordnet, welcher an seiner Oberseite über Trägerteile 22a, 22b mit nicht dargestellten oberen Längsträgern des Kraftfahrzeuges 10 verschraubt ist. An einer etwas tiefer liegenden Position ist der Montageträger 20 mit einem Querträger 24 und unteren Längsträgern 26a, 26b verschraubt.
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Der Montageträger 20 ist einstückig aus Kunststoff hergestellt und wird daher auch als „KU-Montageträger” bezeichnet. Er dient als Strukturteil im Wesentlichen als Befestigungselement für eine nicht dargestellte Kühlvorrichtung und zur zusätzlichen Versteifung der Karosserie des Kraftfahrzeuges 10. Vorzugsweise ist er aus einem technischen Kunststoff hergestellt, insbesondere aus PP oder aus PA.
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Wie in 2 zu erkennen ist, weist der Montageträger 20 im oberen Bereich drei Lufteintrittsöffnungen 28 auf.
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3 zeigt einen Längsschnitt durch eine der Lufteintrittsöffnungen 28 des Montageträgers 20 sowie Details eines erfindungsgemäßen Luftführungskanals 30. Der Luftführungskanal 30 umfasst eine stromabwärts der Lufteintrittsöffnungen 30 angeordnete Vorrichtung zur Wasserabscheidung 32, wobei die Vorrichtung zur Wasserabscheidung 32 eine Trennstelle 34 mit einer Abzweigung in einen oberen Frischluftkanal 36 und einen unteren Abscheidekanal 38 aufweist. Der Frischluftkanal 36 und der Abscheidekanal 38 sind durch eine Trennfläche 40 in vertikaler Richtung zueinander beabstandet. Die Trennfläche 40 ist um etwa 45 Grad gegenüber der Horizontalen geneigt.
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Wie in 2 erkennbar ist, erstreckt sich der Montageträger 20 in der gezeigten Ausführungsform über ca. 65 Prozent der Fahrzeugbreite im Bereich des Vorderwagens des Kraftfahrzeuges 10. Der Montageträger 20 weist als Kupplungselemente Bohrungen (nicht dargestellt) zur Verschraubung mit den Trägerteilen 22a, 22b, dem Querträger 24 und den unteren Längsträgern 26a, 26b auf.
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Wie in 3 zu erkennen ist, ist von der der Oberkante 42 der Trennfläche 40 aus quer zur Einlassöffnung des Frischluftkanals eine Wasserabscheiderippe 44 einstückig an dem Montageträger 20 ausgebildet. Diese Wasserabscheiderippe 44 verhindert, dass Wasser und/oder Partikel, welche durch die Lufteintrittsöffnung 28 auf die Trennfläche 40 und an dieser nach oben strömen, ungehindert in den Frischluftkanal 36 eindringen. Sie werden durch die Wasserabscheiderippe 44 zurückgehalten und prallen an dieser zurück in Richtung Abscheidekanal 38.
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Optional können in dem Bereich zwischen Wasserabscheiderippe 44 ein Gitter (nicht dargestellt) und/oder eine Lochblende (nicht dargestellt) eingesetzt werden, um einem Eindringen von Wasser und/oder Partikeln zusätzlich entgegenzuwirken. Dieser Bereich ist in 3 durch eine gestrichelte Linie 46 gekennzeichnet. Die Wasserabscheiderippe 44 kann auch entfallen, um stattdessen eine Lochblende (nicht dargestellt) und/oder ein Gitter (nicht dargestellt) im Bereich der Einlassöffnung in den Frischluftkanal 36 anzuordnen, welche sich über die gesamte Querschnittsfläche erstrecken.
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Die gestrichelte Linie 46 und eine gestrichelte Linie 48, die im Bereich der Einlassöffnung in den Abscheidekanal 38 dargestellt sind, sind Werkzeugtrennlinien, um den erfindungsgemäßen Luftführungskanal 30 einstückig an einem Montageträger 20 auszubilden. Die Entformung kann in diesem Fall in horizontaler Richtung in Richtung der Lufteintrittsöffnung 28 nach links bzw. in Richtung der Austrittsöffnungen aus dem Frischluftkanal 36 bzw. dem Abscheidekanal 38 erfolgen, wobei vorteilhaft ist, dass der gesamte Luftführungskanal keine Hinterschneidungen aufweist. Um den Bereich 54 zwischen einer oberen Wand 50 des Montageträgers 20 und der oberen Begrenzungswand 52 des Luftführungskanals 30 zu erzielen, wird während der Herstellung ein Schieber verwendet, der nach dem Kunststoffspritzgießen quer zur Entformungsrichtung (senkrecht zur Blattebene) entformt wird.
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Die Querschnittsfläche im Bereich der Einlassöffnung in den Frischluftkanal ist ca. 0,7 dm2 groß. Wie durch die Pfeile 56a, 56b, 56c angedeutet ist, gibt es eine geradlinige Verbindung von der Lufteintrittsöffnung 28 bis zur Luftaustrittsöffnung 58 aus dem Frischluftkanal. An die. Luftaustrittsöffnung 58 schließt sich eine elastisch ausgebildete Schelle 60 an, die in der gezeigten Ausführungsform aus einem elastomeren Werkstoff (z. B. aus EPDM) besteht. Die Schelle 60 verbindet die Luftaustrittsöffnung 58 mit einem Luftkanal 62, welche die Frischluft gezielt in Richtung Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) weiter fördert. Bei in dem Luftkanal 62 oder in sich anschließenden Bereichen angeordneten Filtern ist das eingangs erwähnte Risiko, dass zusammen mit Frischluft auch große Flüssigkeitsmengen in den Bereich des Filters gelangen deutlich reduziert.
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Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 12
- Windschutzscheibe
- 14
- Motorhaube
- 16
- Kühlergrill
- 18
- vorderer Stoßfänger
- 20
- Montageträger
- 22a, 22b
- Trägerteil
- 24
- Querträger
- 26
- unterer Längsträger
- 28
- Lufteintrittsöffnung
- 30
- Luftführungskanal
- 32
- Vorrichtung zur Wasserabscheidung
- 34
- Trennstelle
- 36
- Frischluftkanal
- 38
- Abscheidekanal
- 40
- Trennfläche
- 42
- Oberkante
- 44
- Wasserabscheiderippe
- 46
- gestrichelte Linie
- 48
- gestrichelte Linie
- 50
- obere Wand (des Montageträgers)
- 52
- Begrenzungswand (des Luftführungskanals)
- 54
- Bereich
- 56
- Pfeil
- 58
- Luftaustrittsöffnung
- 60
- Schelle
- 62
- Luftkanal
