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TECHNISCHES GEBIET
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Die Offenbarung betrifft allgemein ein Fahrzeug.
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HINTERGRUND
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Bestimmte Fahrzeuge werden derzeit derart konstruiert, dass sie einen Luftvorhang über den Vorderrädern des Fahrzeugs bilden, um die Turbulenz zu verringern und um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern. Um den Luftvorhang zu bilden, ist die Frontblende der Karosserie mit einer Öffnung in der Frontblende ausgestattet, die an einer unteren vorderen Ecke der Karosserie angeordnet ist. Luftleitungen leiten eine Strömung von Luft unter hohem Druck von der Öffnung zu einem Auslass, der an einem vorderen Rand des vorderen Radkastens und der Seite der Karosserie benachbart angeordnet ist. Die Luftströmung wird mit einer hohen Geschwindigkeit ausgelassen und strömt über das Äußere der Vorderräder und bedeckt dieses wie einen Vorhang, wodurch eine unerwünschte aerodynamische Turbulenz um die rotierenden Räder herum verringert wird.
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Bestimmte Fahrzeuge weisen auch ein Bremskühlungssystem auf. Das Bremskühlungssystem weist einen Einlass oder eine Öffnung auf, die an dem vorderen Ende des Fahrzeugs angeordnet ist und eine Luftströmung sammelt, die über eine oder mehrere Luftleitungen zu einem Bremssystem geleitet wird, um das Bremssystem zu kühlen. Typischerweise steht der Einlass der Leitung für die Bremse mit einer Bremskühlungsöffnung in dem vorderen Ende der Karosserie in fluidtechnischer Verbindung, die oft an einem außen gelegenen, unteren vertikalen Rand des vorderen Endes der Karosserie angeordnet ist. Die Luft strömt kontinuierlich durch die Bremskühlungsöffnung und durch die Leitung für die Bremse, wenn sich das Fahrzeug in Bewegung befindet, sogar dann, wenn das Bremssystem keine Kühlung erfordert. Diese kontinuierliche Luftströmung durch die Bremskühlungsöffnung und durch die Leitung für die Bremse erzeugt einen konstanten Luftwiderstand an dem Fahrzeug, wodurch das Leistungsverhalten des Fahrzeugs begrenzt wird und die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs verringert wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Fahrzeug weist eine Karosserie auf, die sich entlang einer Längsachse erstreckt. Die Karosserie definiert eine Lufteinlassöffnung, die ausgebildet ist, um einen Luftströmung aufzunehmen. Zumindest eine Leitung, die einen Lufteinlass aufweist, ist angrenzend an die Lufteinlassöffnung der Karosserie angeordnet und ausgebildet, um die Luftströmung durch die Lufteinlassöffnung aufzunehmen. Die Leitung weist ferner einen ersten Auslass, der mit dem Lufteinlass in fluidtechnischer Verbindung steht und ausgebildet ist, um die Luftströmung über ein Bremssystem zu leiten, sowie einen zweiten Auslass auf, der mit dem Lufteinlass in fluidtechnischer Verbindung steht und ausgebildet ist, um die Luftströmung über eine Außenfläche eines Rades zu leiten, um einen Luftvorhang über dem Rad zu bilden. Ein Luftströmungs-Steuermechanismus ist zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar. Wenn er sich in der ersten Position befindet, ist der Luftströmungs-Steuermechanismus ausgebildet, um die Luftströmung durch den ersten Auslass zu leiten und die Luftströmung durch den zweiten Auslass zu blockieren. Wenn er sich in der zweiten Position befindet, ist der Luftströmungs-Steuermechanismus ausgebildet, um die Luftströmung durch den zweiten Auslass zu leiten und die Luftströmung durch den ersten Auslass zu blockieren.
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Dementsprechend ist das Fahrzeug mit einer einzigen Lufteinlassöffnung ausgestattet, die in der Vorderseite des Fahrzeugs angeordnet ist und eine Luftströmung sowohl dem ersten Auslass, d. h. einem Bremskühlungsleitungsauslass, als auch dem zweiten Auslass, d. h. einem Luftvorhangsauslass, zuzuführen. Der Luftströmungs-Steuermechanismus steuert die Luftströmung zwischen den zwei Auslässen. Diese Ausbildung verwendet die einzige Lufteinlassöffnung für beide Funktionen, wodurch die Anzahl von Öffnungen in der Frontblende des Fahrzeugs minimiert wird und die Bauraumanforderungen der Luftleitungen zwischen der Vorderseite des Fahrzeugs und ihren entsprechenden Auslässen verringert wird. Zusätzlich kann das Fahrzeug steuern, zu welchem der Leitungauslässe die Luft geleitet wird, um die Kraftstoffeffizienz und/oder das Leistungsverhalten zu verbessern.
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Die vorstehenden Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der besten Weisen zum Ausführen der Lehren leicht offensichtlich, wenn die Beschreibung mit den begleitenden Zeichnungen in Verbindung gebracht wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugs und zeigt ein Luftströmungs-Steuersystem in einer ersten Position, die eine Luftströmung über ein Bremssystem eines zugeordneten Vorderrades leitet.
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2 ist eine schematische Draufsicht des Fahrzeugs und zeigt das Luftströmungs-Steuersystem in einer zweiten Position, die eine Luftströmung über eine Außenfläche des Vorderrades leitet.
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3 ist eine schematische Perspektivansicht eines vorderen Endes des Fahrzeugs und zeigt einen Lufteinlassöffnung in der Karosserie.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Fachleute werden erkennen, dass Begriffe wie etwa ”oberhalb”, ”unterhalb”, ”aufwärts”, ”abwärts”, ”an der Oberseite”, ”an der Unterseite”, usw. zur Beschreibung der Figuren verwendet werden und keine Einschränkungen für den Umfang der Offenbarung darstellen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist. Darüber hinaus können die Lehren hierin anhand funktionaler und/oder logischer Blockkomponenten und/oder verschiedener Verfahrensschritte beschrieben werden. Es sollte erkannt werden, dass solche Blockkomponenten durch eine beliebige Anzahl von Hardware-, Software- und/oder Firmwarekomponenten umfasst sein können, die ausgebildet sind, um die spezifizierten Funktionen auszuführen.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen überall in den verschiedenen Ansichten gleiche Teile angeben, ist ein Fahrzeug allgemein bei 20 gezeigt. Das Fahrzeug 20 kann einen beliebigen Typ, eine beliebige Größe und/oder einen beliebigen Stil eines Fahrzeugs umfassen, einschließlich eines Personenkraftwagens, eines Lastkraftwagens, eines Kleinlastwagens usw., ohne auf diese beschränkt zu sein.
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Unter Bezugnahme auf 1 und 2 weist das Fahrzeug 20 eine Karosserie 22 auf, die sich entlang einer Längsachse 24 erstreckt. Die Längsachse 24 erstreckt sich durch ein Zentrum des Fahrzeugs 20. Die Karosserie 22 erstreckt sich entlang der Längsachse 24 zwischen einem vorderen Ende 26, d. h. einer Vorderseite des Fahrzeugs 20, und einem hinteren Ende 28, d. h. einer Rückseite des Fahrzeugs 20. Wie hierin beschrieben, wird der Begriff ”Karosserie 22” generisch verwendet und sollte derart interpretiert werden, dass er alle strukturellen Komponenten des Fahrzeugs 20 umfasst, einschließlich eines Rahmens, einschließlich Aufhängungskomponenten, Außenblechen usw.
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Die Karosserie 22 definiert einen vorderen Radkasten 30, der in axialer Richtung hinter dem vorderen Ende 26 der Karosserie 22 angeordnet ist. Es ist einzusehen, dass das Fahrzeug 20 zwei vordere Radkästen 30 definieren kann, und zwar jeweils einen auf in Querrichtung entgegengesetzten Seiten des Fahrzeugs 20. Obgleich sich die Beschreibung nachstehend lediglich auf einen einzigen Radkasten 30 bezieht, ist einzusehen, dass die Offenbarung auf beide vordere Radkästen 30 angewendet werden kann. Es ist ebenso einzusehen, dass die Lehren der Offenbarung auch auf die hinteren Radkästen 30 des Fahrzeugs 20 angewendet werden können, obwohl dies hierin nicht speziell beschrieben ist.
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Das Fahrzeug 20 weist ein Rad 32 und ein zugeordnetes Bremssystem 34 auf, das in dem Radkasten 30 angeordnet ist. Das Rad 32 ist drehbar an dem Rahmen des Fahrzeugs 20 befestigt, wie in der Technik bekannt ist. Das Bremssystem 34 ist an dem Rad 32 befestigt und betreibbar, um das Rad 32 zu verlangsamen, wie in der Technik bekannt ist. Wie bekannt ist, ist das Rad 32 im Allgemeinen innerhalb des Radkastens 30 derart befestigt, dass nur eine Außenfläche 36 des Rades 32 freiliegt. Das Bremssystem 34 ist im Allgemeinen in einem Innenraum des Rades 32 angeordnet.
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Unter Bezugnahme auf 3 definiert die Karosserie 22 ferner eine Lufteinlassöffnung 38, die an dem vorderen Ende 26 der Karosserie 22 angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Lufteinlassöffnung 38 eine Öffnung, die durch eine Frontblende 40 der Karosserie 22 definiert ist und vorzugsweise angrenzend an eine untere vordere Ecke der Karosserie 22 angeordnet ist. Der vordere Radkasten 30 ist entlang der Längsachse 24 hinter der Lufteinlassöffnung 38 angeordnet. Die Lufteinlassöffnung 38 ist ausgebildet, um eine Luftströmung zu sammeln und diese durch ein Luftsteuersystem 42 zu leiten, wie nachstehend in größerem Detail beschrieben ist.
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Unter Bezugnahme auf 1 und 2 umfasst das Luftsteuersystem 42 zumindest eine Luftleitung und einen Luftströmungs-Steuermechanismus 62. Wie gezeigt ist, umfasst die zumindest Luftleitung einen Einlassleitungsabschnitt 44, der einen Lufteinlass 46 definiert, einen ersten Leitungsauslassabschnitt 48, der einen ersten Auslass 50 definiert, und einen zweiten Leitungsauslassabschnitt 52, der einen zweiten Auslass 54 definiert. Der Lufteinlass 46 des Einlassleitungsabschnitts 44 ist angrenzend zu der Lufteinlassöffnung 38 angeordnet und ausgebildet, um die Luftströmung durch die Lufteinlassöffnung 38 aufzunehmen. Die Luftströmung ist allgemein durch die Pfeile 56 bezeichnet. Der Einlassleitungsabschnitt 44 erstreckt sich nach hinten in Richtung des Radkastens 30. Der erste Leitungsauslassabschnitt 48 ist in fluidtechnischer Verbindung mit den Einlassleitungsabschnitt 44 angeordnet und leitet die Luftströmung von dem Einlassleitungsabschnitt 44 zu dem ersten Auslass 50. Dementsprechend ist der erste Auslass 50 in fluidtechnischer Verbindung mit dem Lufteinlass 46 angeordnet. Wie in 1 gezeigt ist, ist der Luftauslass 50 ausgebildet, um die Luftströmung zum Kühlen des Bremssystems 34 über das Bremssystem 34 zu leiten. Der zweite Leitungsauslassabschnitt 52 ist in fluidtechnischer Verbindung mit dem Einlassleitungsabschnitt 44 angeordnet und leitet die Luftströmung von dem Einlassleitungsabschnitt 44 zu dem zweiten Auslass 54. Dementsprechend ist der zweite Auslass 54 in fluidtechnischer Verbindung mit dem Lufteinlass 46 angeordnet. Wie in 2 gezeigt ist, ist der zweite Auslass 54 ausgebildet, um die Luftströmung zum Bilden eines Luftvorhangs über dem Rad 32 über die Außenfläche 36 des Rades 32 zu leiten. Dementsprechend ist einzusehen, dass der einzelne Lufteinlass 46, welcher an die Lufteinlassöffnung 38 angrenzt, die Luftströmung für beide von dem ersten Auslass 50 zum Kühlen der Bremsen und/oder von dem zweiten Auslass 54 zum Erzeugen des Luftvorhangs über dem Vorderrad 32 bereitstellt.
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Der zweite Auslass 54, der ausgebildet ist, um den Luftvorhang über dem Vorderrad 32 zu erzeugen, ist angrenzend an einen vorderen Rand 58 des Radkastens 30 und angrenzend an eine in Querrichtung verlaufende, äußere Seitenfläche 60 der Karosserie 22 angeordnet. Der Auslass 54 ist derart bemessen, dass er eine Luftströmung mit hoher Geschwindigkeit über die Außenfläche 36 des Rades 32 erzeugt, welche die Außenfläche 36 des Rades 32 wie einen Vorhang abdeckt, wodurch die Turbulenz um das rotierende Rad 32 herum verringert wird und die Aerodynamik des Fahrzeugs 20 verbessert wird. Der erste Auslass 50 ist bezogen auf die Längsachse 24 in Querrichtung auf der Innenseite des zweiten Auslasses 54 angeordnet und derart positioniert, dass er die Luftströmung auf das Bremssystem 34 und über dieses leitet, das sich näher an der Innenseite des Radkastens 30 befindet. Wenn er hierin verwendet wird, ist der Begriff ”auf der Innenseite” als näher an der zentralen Längsachse 24 des Fahrzeugs 20 definiert. Dementsprechend ist der erste Auslass 50 zum Kühlen des Bremssystems 34 näher an der Längsachse 24 des Fahrzeugs 20 als der zweite Auslass 54 zum Bilden des Luftvorhangs über der Außenfläche 36 des Rades 32 angeordnet.
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Das Fahrzeug 20 weist einen Luftströmungs-Steuermechanismus 62 auf, der betreibbar ist, um die Luftströmung über die Luftleitungen 44, 48, 52 von dem Lufteinlass 46 entweder zu dem ersten Auslass 50 oder zu dem zweiten Auslass 54 oder zu beiden zu steuern. Vorzugsweise weist der Luftströmungs-Steuermechanismus 62 eine Schließeinrichtung 64 auf, die in den Luftleitungen 44, 48, 52 in einem Überschneidungsbereich des Einlassleitungsabschnitts 44, des ersten Leitungsauslassabschnitts 48 und des zweiten Leitungsauslassabschnitts 52 angeordnet ist. Es ist jedoch einzusehen, dass der Luftströmungs-Steuermechanismus 62 auf eine beliebige andere Weise ausgebildet sein kann, die hierin nicht gezeigt oder beschrieben ist und in der Lage ist, die Luftströmung zwischen dem ersten Auslass 50 und dem zweiten Auslass 54 selektiv zu leiten.
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Der Luftströmungs-Steuermechanismus 62, und insbesondere die Schließeinrichtung 64, ist zwischen zumindest einer ersten Position, die in 1 gezeigt ist, und einer zweiten Position, die in 2 gezeigt ist, bewegbar. Wenn sie sich in der ersten Position befindet, ist die Schließeinrichtung 64 ausgebildet oder derart in den Leitungen positioniert, dass sie die Luftströmung durch den ersten Auslass 50 leitet und eine Luftströmung durch den zweiten Auslass 54 blockiert. Wenn sie sich in der ersten Position befindet, öffnet die Schließeinrichtung 64 somit eine fluidtechnische Verbindung zwischen dem Lufteinlass 46 und dem ersten Auslass 50, und sie schließt eine fluidtechnische Verbindung zwischen dem Lufteinlass 46 und dem zweiten Auslass 54. Wenn sich die Schließeinrichtung 64 in der ersten Position befindet, wird die Luftströmung dementsprechend durch den ersten Auslass 50 geleitet, um das Bremssystem 34 zu kühlen. Wenn sie sich in der zweiten Position befindet, ist die Schließeinrichtung 64 ausgebildet oder derart in den Leitungen positioniert, dass sie die Luftströmung durch den zweiten Auslass 54 leitet und eine Luftströmung durch den ersten Auslass 50 blockiert. Wenn sie sich in der zweiten Position befindet, öffnet die Schließeinrichtung 64 somit eine fluidtechnische Verbindung zwischen dem Lufteinlass 46 und dem zweiten Auslass 54, und sie schließt eine fluidtechnische Verbindung zwischen dem Lufteinlass 46 und dem ersten Auslass 50. Wenn sich die Schließeinrichtung 64 in der zweiten Position befindet, wird die Luftströmung dementsprechend durch den zweiten Auslass 54 geleitet, um den Luftvorhang über der Außenfläche 36 des Rades 32 zu bilden.
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Der Luftströmungs-Steuermechanismus 62, und insbesondere die Schließeinrichtung 64, kann ferner in eine dritte Position bewegbar sein. Die dritte Position kann als eine Zwischenposition definiert sein, die sich zwischen der ersten Position und der zweiten Position befindet. Wenn sie in der dritten Position positioniert ist, ist die Schließeinrichtung 64 ausgebildet und derart in den Kanälen positioniert, dass sie die Luftströmung gleichzeitig sowohl durch den ersten Auslass 50 als auch durch den zweiten Auslass 54 leitet. Wenn sie sich in der dritten Position befindet, öffnet die Schließeinrichtung 64 somit gleichzeitig eine fluidtechnische Verbindung zwischen dem Lufteinlass 46 und sowohl dem ersten Auslass 50 als auch dem zweiten Auslass 54. Wenn sich die Schließeinrichtung 64 in der dritten Position befindet, wird die Luftströmung dementsprechend sowohl durch den ersten Auslass 50 als auch durch den zweiten Auslass 54 geleitet, um gleichzeitig das Bremssystem 34 zu kühlen und den Luftvorhang über der Außenfläche 36 des Rades 32 zu bilden.
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Der Luftströmungs-Steuermechanismus 62 weist ferner einen Aktuator 66 auf, der mit der Schließeinrichtung 64 gekoppelt ist. Der Aktuator 66 ist betreibbar, um die Schließeinrichtung 64 zwischen der ersten Position und der zweiten Position zu bewegen. Der Aktuator 66 kann auch ausgebildet sein, um die Schließeinrichtung 64 in die dritte Position zu bewegen, d. h. in eine Zwischenposition zwischen der ersten Position und der zweiten Position. Der Aktuator 66 kann einen elektrischen Aktuator, einen pneumatischen Aktuator, einen Vakuumaktuator, einen hydraulischen Aktuator oder eine beliebige andere Einrichtung umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein, welche in der Lage sind, die Schließeinrichtung 64 zu bewegen oder die Luftströmung zwischen dem Lufteinlass 46, dem ersten Auslass 50 und dem zweiten Auslass 54 zu steuern.
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Ein Fahrzeugcontroller 68 ist betreibbar, um den Luftströmungs-Steuermechanismus 62 und spezieller den Aktuator 66 zu steuern. Der Fahrzeugcontroller 68 kann einen zugreifbaren, nicht vorübergehenden Speicher umfassen, in dem durch einen Computer ausführbare Anweisungen aufgezeichnet sind, die ein Luftsteuermodul umfassen, sowie einen Prozessor, der ausgebildet ist, um das Luftsteuermodul auszuführen. Das Luftsteuermodul ist ausgebildet, um eine optimale Position für die Schließeinrichtung 64 für die gegenwärtigen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs 20 zu ermitteln und um ein Signal an den Aktuator 66 zum Positionieren der Schließeinrichtung 64 in der optimalen Position zu übertragen. Somit ermittelt das Luftsteuermodul, welche Position, d. h. die erste Position, die zweite Position oder die dritte Position, die optimale Position der Schließeinrichtung 64 für den gegebenen gegenwärtigen Betriebszustand des Fahrzeugs 20 ist, und es überträgt anschließend ein Signal an den Aktuator 66 zum Bewegen oder Positionieren der Schließeinrichtung 64 in die optimale Position.
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Der Fahrzeugcontroller 68 kann als eine oder mehrere Digitalcomputer oder Host-Maschinen verkörpert sein, die jeweils einen oder mehrere Prozessoren, einen Festwertspeicher (ROM), einen Arbeitsspeicher (RAM), einen elektrisch programmierbaren Festwertspeicher (EPROM), optische Laufwerke, magnetische Laufwerke usw., einen Hochgeschwindigkeits-Taktgeber, Schaltungen zur Analog/Digital-Unwandlung (A/D-Schaltungen), Schaltungen zur Digital/Analog-Umwandlung (D/A-Schaltungen) und beliebige erforderliche Schaltungen zur Eingabe/Ausgabe (I/O-Schaltungen), I/O-Einrichtungen und Kommunikationsschnittstellen sowie Signalkonditionierungs- und Pufferelektronik aufweisen.
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Der durch einen Computer lesbare Speicher kann ein beliebiges, nicht vorübergehendes bzw. zugreifbares Medium umfassen, das am Bereitstellen von Daten oder von durch den Computer lesbaren Anweisungen beteiligt ist. Der Speicher kann nichtflüchtig oder flüchtig sein. Nichtflüchtige Medien umfassen beispielsweise optische oder magnetische Disks und andere Permanentspeicher. Beispielhafte flüchtige Medien können einen dynamischen Speicher mit zufälligem Zugriff (DRAM) umfassen, der einen Hauptspeicher darstellen kann. Andere Beispiele von Ausführungsformen für einen Speicher umfassen eine Diskette, eine flexible Disk oder eine Festplatte, ein Magnetband oder ein anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, eine DVD und/oder ein beliebiges anderes optisches Medium und auch andere mögliche Speichereinrichtungen, wie beispielsweise einen Flashspeicher.
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Wenn das Bremssystem 34 zum Verlangsamen des Fahrzeugs 20 aktiviert ist, erzeugt das Bremssystem 34 Wärme. Wenn der Fahrzeugcontroller 68 ermittelt, dass das Bremssystem 34 gegenwärtig aktiviert ist, dann kann der Fahrzeugcontroller 68 dementsprechend ein Signal an den Aktuator 66 zum Bewegen der Schließeinrichtung 64 in die erste Position übertragen, um die Luftströmung, die in die Lufteinlassöffnung 38 eintritt, durch den ersten Auslass 50 zum Kühlen des Bremssystems 34 zu leiten. Wenn der Fahrzeugcontroller 68 jedoch ermittelt, dass das Bremssystem 34 gegenwärtig nicht betätigt wird oder auf andere Weise keine Kühlung erfordert, dann kann der Fahrzeugcontroller 68 ein Signal an den Aktuator 66 zum Bewegen der Schließeinrichtung 64 in die zweite Position übertragen, um den Luftvorhang über dem Vorderrad 32 zu bilden, um das Aerodynamik-Leistungsverhalten der Karosserie 22 zu verbessern. Der Fahrzeugcontroller 68 kann basierend auf gleichzeitig detektierten Daten von verschiedenen Sensoren des Fahrzeugs 20, wie beispielsweise von einem Bremsfluid-Drucksensor an einer Bremszange jedes Rades 32 oder von einem Geschwindigkeitssensor des Fahrzeugs 20, die Ermittlung durchführen, welche Position die optimale Position für die gegenwärtigen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs 20 ist.
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Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren sollen die Offenbarung stützen und beschreiben, der Umfang der Offenbarung ist jedoch ausschließlich durch die Ansprüche definiert. Obgleich einige der besten Weisen und andere Ausführungsformen zum Ausführen der beanspruchten Lehren im Detail beschrieben wurden, existieren verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zum Ausüben der Offenbarung, die in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
