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Die Erfindung betrifft eine Luftleitvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, welche einen eine Fahrzeugaußenhaut zumindest teilweise ausbildenden Luftleitabschnitt umfasst, in dem eine Öffnung vorgesehen ist, die ausgebildet ist, einen Luftstrom auszulassen.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer solchen Luftleitvorrichtung.
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Beispielsweise sind aus dem Stand der Technik Kraftfahrzeuge bekannt, welche solche Luftleitvorrichtungen im Zusammenhang mit dem Fachmann bekannten Fahrzeugluftkühlern bzw. Fahrzeugluftkühlungen zur Kühlung von deren Antriebssystemen und optional den zugehörigen Komponenten, beispielsweise Verbrennungsmotoren, Elektromotoren mit Batterie oder Brennstoffzelle, etc., einsetzen. Zum einen werden solche Luftleitvorrichtungen verwendet, um damit eine verbesserte Anströmung bzw. Zuführung eines Luftstroms zu dem Fahrzeugluftkühler zu bewirken. Zum anderen wird damit weiterhin angestrebt, mit solchen Luftleitvorrichtungen eine verbesserte Abströmung eines von dem Fahrzeugluftkühler abgeführten Abluftstroms zu erzielen.
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Der Ausgestaltung solcher Luftleitvorrichtungen sind jedoch im Hinblick auf das aerodynamische Anforderungsprofil des Fahrzeugs Grenzen gesetzt. Vorwiegend dienen solche Luftleitvorrichtungen dazu, zur Kühlung des Verbrennungsmotors der Luftkühlung einen möglichst hohen Luftmassenstrom bzw. Kühlluftmassenstrom zur Verfügung zu stellen, welcher überwiegend durch den Fahrtwind bei Bewegung des Fahrzeugs zustande kommt. Allerdings sollen in dem Bestreben, die Kühlluftzufuhr zu verbessern, die aerodynamischen Kennwerte bzw. Eigenschaften des Fahrzeugs entsprechend den jeweiligen Anforderungen möglichst unverändert belassen oder zumindest nicht verschlechtert werden.
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Insbesondere bei Sport- und/oder Rennwagen wird ein Abluftstrom der Luftkühlung häufig unter Verwendung eines geschlossenen Kanals durch eine oder mehrere Öffnungen in einer Motorhaube in die Umströmung des Fahrzeugs zurückgeführt. Dies kann unter Umständen, unter anderem auch in Abhängigkeit von der Ausgestaltung der verwendeten Luftleitvorrichtung, nur zur Erhöhung des Luftwiderstandsbeiwerts des Fahrzeugs im Vergleich zur geschlossenen Karosserie ohne Kühlluftströmung und weiterhin zu einem zusätzlichem Abtrieb an der Vorderachse des Fahrzeugs führen. Allerdings müssen die vorgenannten Öffnungen an der Motorhaube jedoch oftmals aus design-, gesetzes- oder versicherungsschutztechnischen Gründen zumindest teilweise abgedeckt werden, was zu einer Erhöhung des Fahrzeugwiderstandsbeiwerts und zur Verringerung des Kühlluftmassenstroms führen kann.
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Der mit solchen bekannten Luftleitvorrichtungen erzielbare Kühlluftmassenstrom, der Einfluss auf den aerodynamischen Widerstand sowie der Auftrieb/Abtrieb des Fahrzeugs werden vorwiegend durch bestimmte nachfolgend genannte Parameter festgelegt: die Position, Größe und Ausrichtung der Einlass- und Auslassöffnungen an der Fahrzeugfront sowie die Druckverluste in der Luftkühlung bzw. dem Kühler und in den entsprechenden Kühlluftschächten. Der Gestaltungsspielraum bei sämtlichen Öffnungen an der Motorhaube ist durch das sogenannte „Package” (Komponenten der Fahrzeugkühlung, deren Anbindungen etc.) begrenzt. Die Ausgestaltung der Luftkühlereinrichtung selbst kann aus unterschiedlichen Gründen fest vorgegeben sein. So ist insbesondere die Strömungsverbesserung der Schächte ebenso durch das „Package” begrenzt.
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Sind bei den vorgenannten Parametern alle Möglichkeiten ausgereizt, gibt es im Falle eines Auslasses an der Motorhaube im Zusammenhang mit einer solchen Luftleitvorrichtung noch den Verbau von sogenannten „Gurneys” an der Vorderkante des Auslasses bzw. der Öffnung an der Motorhaube. Letzterer ist eine senkrecht zu der Anströmungsrichtung des bei Fahrt des Fahrzeugs entstehenden Luftstroms stehende Platte, wodurch an deren Rückseite und damit am Auslass bzw. an der Öffnung in der Motorhaube ein Unterdruck erzeugt wird, durch den der Kühlluftmassenstrom weiter gesteigert werden kann. Allerdings führt die Verwendung eines solchen „Gurneys” in der Regel zu einer verhältnismäßig großen Erhöhung des Luftwiderstands des Fahrzeugs, was jedoch so weitgehend wie möglich vermieden werden soll.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäßen Luftleitvorrichtungen sowie Fahrzeuge mit solchen Luftleitvorrichtungen derart weiterzubilden, dass ein aus einer Öffnung ausgelassener Luftmassenstrom gesteigert werden kann, ohne dabei den Luftwiderstand des Fahrzeugs zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfasst einen eine Fahrzeugaußenhaut zumindest teilweise ausbildenden Luftleitabschnitt, in dem eine Öffnung vorgesehen ist, die ausgebildet ist, einen ersten Luftstrom bzw. Luftmassenstrom auszulassen, und umfasst weiterhin zumindest ein Profilelement, das derart an der Öffnung angeordnet ist, dass das Profilelement bei Anströmung von einem zumindest teilweise entlang der Fahrzeugaußenhaut strömenden zweiten Luftstrom bzw. Luftmassenstrom derart umströmt wird, dass sich die Strömungsgeschwindigkeit von zumindest einem Teil des ersten Luftstroms bzw. Luftmassenstroms erhöht.
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Anhand der erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung kann beispielsweise der im Zusammenhang mit einer Luftkühlung des Fahrzeugs aus der Öffnung ausgelassene Luftmassenstrom so beeinflusst werden, dass die Kühlleistung der Luftkühlung gesteigert werden kann, ohne dabei den Fahrzeugluftwiderstand über Gebühr zu erhöhen. Beispielsweise können die Profilelemente, welche in Form von Abdecklamellen an der in Form eines Motorhaubenauslasses ausgebildeten Öffnung angeordnet sind, hinsichtlich deren Position (beispielsweise Anstellwinkel) und Formgebung so ausgestaltet sein, dass in der Öffnung bzw. bei der Öffnung ein Unterdruck entsteht. Dafür muss das Profilelement so über der Öffnung positioniert sein, dass an dessen Unterseite (gesehen im Querschnitt in Fahrzeughöhenrichtung; z-Richtung des Fahrzeugkoordinatensystems) ein Unterdruck erzeugt wird. Beispielsweise kann dies durch geeignete Wahl eines entsprechenden Anstellwinkels von einem symmetrischen Körper, durch eine Krümmung oder durch Wölbung des Körpers, etc. erreicht werden. Geeignete Geometrien des Profilelements können herkömmliche Formen eines Flügelprofils sein, welches mit dessen Saugseite nach unten zum Auslass bzw. zur Öffnung an der Motorhaube hin positioniert wird. Besonders vorteilhaft ist neben der Erhöhung des Kühlluftmassenstroms durch Einsatz der Profilelemente an dem Motorhaubenauslass die gering gehaltenen Auswirkungen auf den Luftwiderstands bzw. Luftwiderstandsbeiwert des Fahrzeugs. Vorzugsweise wird mit Verwendung der erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung anhand der Profilelemente zusätzlicher Abtrieb (negativer dynamischer Auftrieb), insbesondere mit Wirksamkeit an der Vorderachse des Fahrzeugs, erzeugt.
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Die erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung kann in vorteilhafter Weise derart weitergebildet werden, dass das Profilelement so ausgebildet ist, dass der zweite Luftstrom bei Anströmung des Profilelements in einen ersten Teilluftstrom und einen zweiten Teilluftstrom so aufgeteilt wird, dass der zweite Teilluftstrom in Richtung des ersten Luftstroms umgelenkt wird und eine höhere Strömungsgeschwindigkeit als der erste Teilluftstrom aufweist.
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Weiterhin kann die erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung so ausgestaltet werden, dass das Profilelement derart ausgebildet ist, dass bei Anströmung des Profilelements durch den zweiten Luftstrom an der Seite des ersten Teilluftstroms eine Überdruckseite in Bezug auf das Profilelement und an der Seite des zweiten Teilluftstroms eine Unterdruckseite in Bezug auf das Profilelement zur Ausbildung eines Unterdrucks im Bereich der Öffnung erzeugt wird.
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Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung so umgesetzt werden, dass das Profilelement derart ausgebildet ist, dass bei Anströmung des Profilelements durch den zweiten Luftstrom ein Abtrieb auf das Profilelement erzeugt wird.
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Ferner kann die erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung so verwirklicht werden, dass die Öffnung durch einen an einer Motorhaube des Fahrzeugs angeordneten Auslass einer Fahrzeugmotorluftkühlung ausgebildet wird und/oder sich das Profilelement in einer Querrichtung des Fahrzeugs derart erstreckt, dass bei Anströmung des Profilelements durch den zweiten Luftstrom an der Seite des ersten Teilluftstroms eine Überdruckseite und an der Seite des zweiten Teilluftstroms eine Unterdruckseite zur Ausbildung eines Unterdrucks im Bereich der Öffnung erzeugt wird. Alternativ kann die erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung auch im Zusammenhang mit weiteren Komponenten verwendet werden, beispielsweise zur Entlüftung oder Kühlung. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung zur Entlüftung des Radhauses, zum Beispiel zur Kühlung von einer Fahrzeugbremsvorrichtung, beispielsweise von Bremsscheiben, verwendet werden, solange ein von der Bremsvorrichtung herrührender Luftmassenstrom über eine Öffnung abgeführt wird und die Strömungsgeschwindigkeit dieses Luftmassenstroms durch geeignete Anordnung der in Rede stehenden Profilelemente an der Öffnung erhöht werden kann. Im Falle der Verwendung der erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung im Zusammenhang mit einer Radhausentlüftung kann in vorteilhafter Weise insbesondere die Verringerung des Luftwiderstands und/oder des Auftriebs des Fahrzeugs erzielt werden, so dass die erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung zur Verbesserung der Aerodynamik des Fahrzeugs beitragen kann.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung derart weitergebildet, dass der Luftleitabschnitt so angeordnet ist, dass der Luftleitabschnitt eine plane oder bündige Fortführung in Bezug auf ihn umgebende Abschnitte der Fahrzeugaußenhaut bildet und das Profilelement oberhalb der den Luftleitabschnitt umgebenden Abschnitte der Fahrzeugaußenhaut und oberhalb des Luftleitabschnitts angeordnet ist. Dementsprechend ist das Profilelement mit einem entsprechenden Versatz bzw. Abstand gegenüber der Fahrzeugaußenhaut angeordnet, so dass eine beidseitige Umströmung des Profilelements gewährleistet werden kann.
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In einer alternativen besonders bevorzugten Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung so ausgebildet sein, dass der Luftleitabschnitt so angeordnet ist, dass der Luftleitabschnitt in Bezug auf ihn umgebende Abschnitte der Fahrzeugaußenhaut abgesenkt ausgebildet ist und das Profilelement in der durch den Luftleitabschnitt gebildeten Absenkung angeordnet ist und unterhalb der den Luftleitabschnitt umgebenden Abschnitte der Fahrzeugaußenhaut und oberhalb des Luftleitabschnitts angeordnet ist. In diesem Fall wird aufgrund der Absenkung, in welcher das Profilelement angeordnet ist, eine beidseitige Umströmung des Profilelements sichergestellt. Dabei verläuft die Absenkung vorzugsweise in Fahrzeuglängsrichtung (x-Achse des Fahrzeugkoordinatensystems) an der Motorhaube des Fahrzeugs.
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Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung derart umgesetzt werden, dass ein oder mehrere Profilelemente an der Öffnung angeordnet sind und/oder in Form von in Querrichtung des Fahrzeugs verlaufenden Lamellen angeordnet sind und/oder in Form von umgekehrten Flügelprofilen zur Erzeugung eines Abtriebs ausgebildet sind. Selbstverständlich können auch mehrere Öffnungen vorgesehen sein, an denen jeweils ein oder mehrere derartige Profilelemente auf geeignete Weise angeordnet sind.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, umfasst die erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung. Dadurch ergeben sich die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung erläuterten Eigenschaften und Vorteile auf gleiche oder ähnliche Weise, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung verwiesen wird.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren beispielhaft erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
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2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, welche bei einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug vorgesehen ist.
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Wie insbesondere aus 1 ersichtlich ist, umfasst das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug die erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung 10, welche in einer Fahrzeugfront 12 des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
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Die erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung 10 ist in diesem Fall für ein Kraftfahrzeug mit einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor und einer zur Kühlung des Verbrennungsmotors schematisch dargestellten Fahrzeugmotorluftkühlung 16 vorgesehen, wobei 1 lediglich eine Fahrzeugfront 12 des Kraftfahrzeugs im Querschnitt schematisch darstellt.
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Die erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung 10 umfasst einen eine Fahrzeugaußenhaut 22 zumindest teilweise ausbildenden Luftleitabschnitt, in dem eine Öffnung 26 vorgesehen ist. Dabei ist die Öffnung 26 in diesem Fall durch einen an einer Motorhaube des Fahrzeugs angeordneten Auslass einer Fahrzeugmotorluftkühlung 16 ausgebildet. Dementsprechend ist die Öffnung 26 ausgebildet, einen ersten Luftstrom 28 auszulassen, welcher über eine in der Fahrzeugfront 12 vorgesehene Luftzuführung 14 der Fahrzeugmotorluftkühlung 16 zugeführt wird und im Anschluss von der Fahrzeugmotorluftkühlung 16 über eine Luftabführung 18 schließlich über die Öffnung 26 bzw. den Auslass abgeführt wird.
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In diesem Fall umfasst die erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung 10 mehrere Profilelemente 20 (lediglich zwei sind in 1 schematisch dargestellt), die derart an der Öffnung 26 angeordnet sind, dass die Profilelemente 20 bei Anströmung von einem zumindest teilweise entlang der Fahrzeugaußenhaut 22 strömenden zweiten Luftstrom 30 derart beidseitig umströmt werden, dass sich die Strömungsgeschwindigkeit von zumindest einem Teil des ersten Luftstroms 28 erhöht. Insbesondere sind die die Profilelemente 20 derart ausgebildet ist, dass der zweite Luftstrom 30 bei Anströmung der Profilelements 20 in einen ersten Teilluftstrom 32 und einen zweiten Teilluftstrom 34 so aufgeteilt wird, dass der zweite Teilluftstrom 34 in Richtung des ersten Luftstroms 28 umgelenkt wird und eine höhere Strömungsgeschwindigkeit als der erste Teilluftstrom 32 aufweist. Dadurch wird bei Anströmung der Profilelemente 20 durch den zweiten Luftstrom 30 an der Seite des ersten Teilluftstroms 32, welcher sich an der der Öffnung 26 abgewandten Seite befindet, eine Überdruckseite in Bezug auf die Profilelemente 20 und an der Seite des zweiten Teilluftstroms 34, welcher sich an einer der Öffnung 26 zugewandten Seite befindet, eine Unterdruckseite in Bezug auf das Profilelement 20 zur Ausbildung eines Unterdrucks im Bereich der Öffnung 26 erzeugt. Aufgrund dieser Ausgestaltung der Profilelemente 20 wird somit bei deren Anströmung durch den zweiten Luftstrom 30 ein Abtrieb auf das Profilelement 20 und damit auf das Kraftfahrzeug erzeugt, wodurch letztlich eine Steigerung der Strömungsgeschwindigkeit des ersten Luftstroms 28 zumindest im Bereich der Öffnung erzielt wird.
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Wie insbesondere aus 1 ersichtlich ist, erstrecken sich die Profilelemente 20 in einer Querrichtung des Fahrzeugs (näherungsweise in Richtung einer y-Achse des Fahrzeugkoordinatensystems) und sind dabei insbesondere so ausgestaltet, dass bei deren Anströmung durch den zweiten Luftstrom 30 an der Seite des ersten Teilluftstroms 32 die Überdruckseite und an der Seite des zweiten Teilluftstroms 34 die Unterdruckseite zur Ausbildung des Unterdrucks im Bereich der Öffnung 26 erzeugt wird.
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Im dargestellten Fall ist der Luftleitabschnitt als eine plane oder bündige Fortführung in Bezug auf ihn umgebende Abschnitte der Fahrzeugaußenhaut 22 ausbildet, wobei die Profilelemente 20 oberhalb der den Luftleitabschnitt umgebenden Abschnitte der Fahrzeugaußenhaut 22 sowie oberhalb des Luftleitabschnitts angeordnet sind.
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Auch wenn dies nicht in 1 ersichtlich ist, können ebenso mehrere Öffnungen 26 vorgesehen sein, an welchen jeweils ein oder mehrere Profilelemente 20 in der vorgenannten Anordnung und Ausbildung vorgesehen sein können.
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Vorzugsweise sind die Profilelemente 20 in Form von lamellenartigen umgekehrten Flügelprofilen zur Erzeugung eines Abtriebs ausgebildet sind.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung 100 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird bei der Beschreibung des zweiten Ausführungsbeispiels lediglich auf die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel eingegangen. Gleiche oder ähnliche Komponenten sind dabei mit ähnlichen Bezugszeichen versehen.
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Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, unterscheidet sich das zweite Ausführungsbeispiel von dem in 1 gezeigten und vorstehend näher erläuterten ersten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, dass der Luftleitabschnitt in Bezug auf ihn umgebende Abschnitte der Fahrzeugaußenhaut 220 abgesenkt ausgebildet ist. Dabei ist das Profilelement 200 in der durch den Luftleitabschnitt gebildeten Absenkung angeordnet und unterhalb der den Luftleitabschnitt umgebenden Abschnitte der Fahrzeugaußenhaut 220 und oberhalb des Luftleitabschnitts angeordnet, wodurch eine beidseitige Umströmung des Profilelements 220 sichergestellt wird. Ansonsten ist das zweite Ausführungsbeispiel zu dem ersten Ausführungsbeispiel identisch.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Luftleitvorrichtung
- 12
- Fahrzeugfront
- 14
- Luftzuführung
- 16
- Fahrzeugmotorluftkühlung
- 18
- Luftabführung
- 20
- Profilelement
- 22
- Fahrzeugaußenhaut
- 26
- Öffnung
- 28
- erster Luftstrom
- 30
- zweiter Luftstrom
- 32
- erster Teilluftstrom
- 34
- zweiter Teilluftstrom
- 100
- Luftleitvorrichtung
- 120
- Fahrzeugfront
- 140
- Luftzuführung
- 160
- Fahrzeugmotorluftkühlung
- 180
- Luftabführung
- 200
- Profilelement
- 220
- Fahrzeugaußenhaut
- 260
- Öffnung
- 280
- erster Luftstrom
- 300
- zweiter Luftstrom
- 320
- erster Teilluftstrom
- 340
- zweiter Teilluftstrom
