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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Kofferraumvorrichtung, welche einen Kofferraum und wenigstens eine, den Kofferraum wenigstens bereichsweise begrenzende Kofferraumwandung umfasst. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen eine Kofferraumvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Luftströmungseinstellung bei einem Kraftfahrzeug.
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Um einen besonders strömungsgünstigen Fahrbetrieb von Kraftfahrzeugen zu gewährleisten und gleichzeitig eine ausreichende Belüftung von Fahrzeugkomponenten zu erzielen wird im Rahmen von Entwicklungsbemühungen eine im Hinblick auf einen möglichst geringen Luftwiderstandsbeiwert optimierte Führung von Luft auch in einem Fahrzeuginnenraum angestrebt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug, eine Kofferraumvorrichtung sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, durch welche ein Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeugs unter besonders geringem Luftwiderstand ermöglicht ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Kofferraumvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Kofferraumvorrichtung, welche einen Kofferraum und wenigstens eine, den Kofferraum wenigstens bereichsweise begrenzende Kofferraumwandung umfasst. Das Kraftfahrzeug kann als Elektrofahrzeug ausgebildet sein und dementsprechend auch als sogenanntes BEV (Battery Electric Vehicle) bezeichnet werden. Der Kofferraum kann sich in Fahrzeugquerrichtung zwischen jeweiligen Rädern einer Achse des Kraftfahrzeugs erstrecken. Des Weiteren kann sich der Kofferraum in Fahrzeuglängsrichtung zwischen einer Fahrgastzelle und einem Stoßfängerquerträger des Kraftfahrzeugs erstrecken. In Fahrzeughochrichtung kann der Kofferraum zwischen einem Klappenelement des Kraftfahrzeugs und einem Fahrzeugunterboden des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Die Kofferraumwandung kann beispielsweise als Schalenelement oder als ebenes Wandelement ausgebildet sein. Die Kofferraumvorrichtung kann auch eine Mehrzahl an Kofferraumwandungen umfassen, welcher miteinander verbunden sein können und den Kofferraum zumindest bereichsweise begrenzen können.
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Erfindungsgemäß umfasst die Kofferraumvorrichtung eine, an der wenigstens einen Kofferraumwandung angeordnete Luftführungseinrichtung, mittels welcher eine Luftströmung an dem Kofferraum vorbeiführbar ist. Dies ist von Vorteil, da hierdurch ein Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs unter besonders geringem Luftwiderstand ermöglicht ist. Mittels der Luftführungseinrichtung kann eine diffuse Verwirbelung der Luftströmung im Bereich der Kofferraumvorrichtung im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Kofferraumsystemen verringert und dadurch eine Verbesserung des Luftwiderstandsbeiwerts (cw -Wert) des Kraftfahrzeugs erzielt werden.
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Bei der Luftströmung kann es sich dementsprechend um Fahrtwind handeln. Die Luftströmung kann auch als Luftstrom bezeichnet werden.
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Bevorzugt kann die Luftführungseinrichtung zumindest bereichsweise in Fahrzeuglängsrichtung hinter einem Wärmeübertrager des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich den Luftstrom zu konditionieren, also im Vergleich zur Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeugs zu erwärmen oder zu kühlen, um den konditionierten Luftstrom schließlich mittels der Luftführungseinrichtung gezielt in Richtung von zu erwärmenden oder zu kühlenden Fahrzeugkomponenten zu führen. Bei den Fahrzeugkomponenten kann es sich beispielsweise um eine Fahrzeugscheiben oder eine Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs handeln, um nur einige Beispiele zu nennen. Der Wärmeübertrager kann beispielsweise als Luft-Wasser-Wärmetauscher ausgebildet sein.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Kofferraumvorrichtung in einem Vorderwagen des Kraftfahrzeugs angeordnet. Dies ist von Vorteil, da sich bei dieser Anordnung eine besonders weitreichende Verbesserung des Luftwiderstandsbeiwerts erzielen lässt. Dies ist damit zu begründen, dass die Luftströmung im Vorderwagen des Kraftfahrzeugs hinsichtlich der Strömungsintensität sowie hinsichtlich der Luftmasse der Luftströmung besonders ausgeprägt ist, wodurch sich durch das Vorbeiführen der Luftströmung mittels der Luftführungseinrichtung an dem Kofferraum eine besonders weitreichende Optimierung des Luftwiderstands des Kraftfahrzeugs erreicht werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Luftführungseinrichtung wenigstens eine Lufteinströmöffnung, welche in die Kofferraumwandung integriert ist. Dies ist von Vorteil, da mittels der Lufteinströmöffnung ein besonders strömungsgünstiges Ausrichten, insbesondere ein Kanalisieren der Luftströmung ermöglicht ist.
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Die Lufteinströmöffnung kann sich in Fahrzeuglängsrichtung zumindest bereichsweise durch die Kofferraumwandung erstrecken. Die Lufteinströmöffnung kann dementsprechend zumindest bereichsweise umfangsseitig durch die Kofferraumwandung begrenzt sein.
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Die Kofferraumwandung kann beispielsweise eine den Kofferraum unmittelbar und zumindest bereichsweise begrenzende Innenwand und eine von der Innenwand beabstandete Außenwand umfassen. Die Kofferraumwandung kann somit beispielsweise bereichsweise doppelwandig ausgebildet sein. Die Lufteinströmöffnung kann sich zwischen der Innenwand und der Außenwand und dadurch zumindest bereichsweise durch die Kofferraumwandung erstrecken.
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Von besonderem Vorteil ist, wenn sich die Lufteinströmöffnung zumindest bereichsweise in Fahrzeughochrichtung unterhalb des Kofferraums erstreckt. Hierdurch kann eine besonders große Menge der Luftströmung im Bereich unterhalb der Kofferraumvorrichtung gezielt geführt werden.
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Bevorzugt kann die Lufteinströmöffnung einen in Fahrzeuglängsrichtung vorne angeordneten Lufteintrittsbereich umfassen, welcher einen größeren Öffnungsquerschnitt aufweist, als ein von dem Lufteintrittsbereich verschiedener Öffnungsbereich der Lufteinströmöffnung. Durch diesen größeren Querschnitt kann eine besonders große Menge der Luft in die Lufteinströmöffnung eingeleitet werden. Dieser größere Querschnitt lässt sich beispielsweise durch eine trichterförmige Aufweitung des Lufteintrittsbereichs erzielen.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Luftführungseinrichtung eine Luftkanalanordnung, welche fluidisch mit der Lufteinströmöffnung gekoppelt ist. Dies ist von Vorteil, da mittels der Luftkanalanordnung eine besonders gezielte Luftlenkung der Luftströmung bewirkt werden kann. So kann beispielsweise mittels der Luftkanalanordnung ein Aufteilen der über die Lufteinströmöffnung in die Luftführungseinrichtung eintretenden Luftströmung in Einzelströme bewirkt werden, sodass über die Luftkanalanordnung mehrere, voneinander verschiedene Fahrzeugkomponenten mit Luft angeströmt werden können.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ragt die Luftkanalanordnung von der Kofferraumvorrichtung ab. Dies ist von Vorteil, da hierdurch auch über eine Vorrichtungserstreckung der Kofferraumvorrichtung hinaus eine besonders gezielte Führung der Luftströmung ermöglicht ist.
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Die Luftkanalanordnung kann beispielsweise in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten von der Kofferraumvorrichtung abragen. Zusätzlich oder alternativ kann die Luftkanalanordnung in Fahrzeugquerrichtung von der Kofferraumvorrichtung abragen. Zusätzlich oder alternativ kann die Luftkanalanordnung in Fahrzeughochrichtung von der Kofferraumvorrichtung abragen.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Luftkanalanordnung wenigstens einen Scheibenanströmkanal, mittels welchem die an dem Kofferraum vorbeigeführte Luftströmung in Richtung einer Fahrzeugscheibe des Kraftfahrzeugs führbar ist. Dies ist von Vorteil, da hierdurch beispielsweise besonders aufwandsarm ein Enteisen der Fahrzeugscheibe beschleunigt werden kann. Die Fahrzeugscheibe kann beispielsweise als Windschutzscheibe ausgebildet sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Luftkanalanordnung wenigstens einen Säulenanströmkanal, mittels welchem die an dem Kofferraum vorbeigeführte Luftströmung in Richtung einer Fahrzeugsäule des Kraftfahrzeugs führbar ist. Dies ist von Vorteil, da die Luftströmung hierdurch auf besonders einfache Art und Weise auch auf in Fahrzeugquerrichtung neben der Kofferraumvorrichtung, im Bereich der Fahrzeugsäule angeordnete Fahrzeugkomponenten ausgerichtet werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Kofferraumvorrichtung wenigstens ein verstellbares Luftlenkelement zur Strömungsrichtungsänderung der Luftströmung. Dies ist von Vorteil, da hierdurch eine besonders bedarfsgerechte Einstellung der Strömungsrichtung der Luftströmung bewirkt werden kann. Zur Verstellung des Luftlenkelements kann die Kofferraumvorrichtung wenigstens einen Aktuator umfassen, welcher beispielsweise über ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs mit Energie versorgbar sein kann. Der Aktuator kann mittels eines Steuergerät des Kraftfahrzeugs ansteuerbar sein, sodass eine Strömungsrichtungseinstellung der Luftströmung in Abhängigkeit von wenigstens einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs bewirkt werden kann.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Kofferraumvorrichtung für ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug. Eine derartige Kofferraumvorrichtung trägt zu einem besonders strömungsgünstigen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs unter besonders geringem Luftwiderstand bei.
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Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Luftströmungseinstellung bei einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug, wobei die Kofferraumvorrichtung wenigstens ein verstellbares Luftlenkelement umfasst, durch welches eine Strömungsrichtungseinstellung der Luftströmung in Abhängigkeit von einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs durchgeführt wird. Bei dem Fahrbetrieb kann es sich beispielsweise um eine Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs handeln, wobei das Luftlenkelement zur Strömungsrichtungseinstellung beispielsweise in Abhängigkeit von einem Lenkwinkel eines Lenkrades des Kraftfahrzeugs verstellt wird.
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Die Ausführungen zu einem der Aspekte der Erfindung, insbesondere zu einzelnen Merkmalen dieses Aspektes, gelten entsprechend auch analog für die anderen Aspekte der Erfindung und umgekehrt. Zu der Erfindung gehören somit auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kofferraumvorrichtung sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kofferraumvorrichtung sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine Schnittansicht durch einen Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs entlang einer in Fahrzeuglängsrichtung und in Fahrzeughochrichtung orientierten Schnittebene; und
- 2 eine weitere Schnittansicht durch den Vorderwagen des Kraftfahrzeugs entlang einer in Fahrzeuglängsrichtung und in Fahrzeugquerrichtung orientierten Schnittebene.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 und 2 zeigen jeweils Schnittdarstellungen eines Vorderwagens 12 eines lediglich teilweise dargestellten Kraftfahrzeugs 10. 1 zeigt hierbei eine Schnittansicht des Vorderwagens 12 gemäß einer in Fahrzeuglängsrichtung X und in Fahrzeughochrichtung Z orientierten Schnittebene. 2 zeigt eine weitere Schnittansicht des Vorderwagens 12 gemäß einer in Fahrzeuglängsrichtung X und in Fahrzeugquerrichtung Y orientierten Schnittebene.
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Das Kraftfahrzeug 10 umfasst eine in dem Vorderwagen 12 angeordnete Kofferraumvorrichtung 40. Die Kofferraumvorrichtung 40 umfasst einen Kofferraum 42 und eine, den Kofferraum 42 begrenzende Kofferraumwandung 50. Die Kofferraumwandung 50 ist vorliegend als Kofferraumwanne ausgestaltet und weist dementsprechend eine schalenförmige Kontur auf. Der Kofferraum 42 kann über ein vorliegend nicht weiter dargestelltes, schwenkbares Klappenelement gegenüber der Umgebung des Kraftfahrzeugs 10 abgeschlossen bzw. geöffnet werden.
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Die Kofferraumvorrichtung 40 umfasst zudem eine, an der Kofferraumwandung 50 angeordnete Luftführungseinrichtung 60, mittels welcher eine, vorliegend durch einen Pfeil verdeutlichte, aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs 10 in den Vorderwagen 12 eintretende Luftströmung 30 an dem Kofferraum 42 vorbeiführbar ist. Bei der Luftströmung 30 kann es sich beispielsweise um Fahrtwind handeln.
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Die Luftführungseinrichtung 60 umfasst eine, vorliegend zumindest bereichsweise in Fahrzeughochrichtung Z unterhalb des Kofferraums 42 verlaufende Lufteinströmöffnung 62, welche in die Kofferraumwandung 50 integriert ist. Die Lufteinströmöffnung 62 erstreckt sich dabei vorliegend in Fahrzeuglängsrichtung X sowie in Fahrzeughochrichtung Z und damit diagonal im Kraftfahrzeug 10. Hierbei erstreckt sich die Lufteinströmöffnung 62 zwischen einer den Kofferraum 42 unmittelbar begrenzenden Innenwand 52 der Kofferraumwandung 50 und einer, von der Innenwand 52 beabstandeten Außenwand 54 der Kofferraumwandung 50.
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Die Lufteinströmöffnung 62 umfasst einen in Fahrzeuglängsrichtung X und in Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 10 nach vorne orientierten Lufteintrittsbereich 64, welcher eine trichterförmige Aufweitung aufweist. Dementsprechend weist der Lufteintrittsbereich 64 einen größeren Öffnungsquerschnitt auf, als ein von dem Lufteintrittsbereich 64 verschiedener Öffnungsbereich 66 der Lufteinströmöffnung 62.
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Die Lufteinströmöffnung 62 mündet vorliegend in eine Luftkanalanordnung 70 der Luftführungseinrichtung 60. Mit anderen Worten ist die Lufteinströmöffnung 62 fluidisch mit der Luftkanalanordnung 70 gekoppelt. Dadurch kann die Luftströmung 30 von der Lufteinströmöffnung 62 in die Luftkanalanordnung 70 einströmen.
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In 1 und 2 ist erkennbar, dass die Luftkanalanordnung 70 von der Kofferraumvorrichtung 40 abragt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Luftkanalanordnung 70 zwei Scheibenanströmkanäle 72, 74, mittels welchen die an dem Kofferraum 42 vorbeigeführte Luftströmung 30 in Richtung einer Fahrzeugscheibe 14 (hier: Windschutzscheibe) des Kraftfahrzeugs 10 führbar ist. Die Scheibenanströmkanäle 72, 74 ragen vorliegend in Fahrzeughochrichtung Z nach oben sowie in Fahrzeuglängsrichtung X nach hinten von der Kofferraumvorrichtung 40 ab. Des Weiteren umfasst die Luftkanalanordnung 70 zwei Säulenanströmkanäle 76, 78, mittels welchen die an dem Kofferraum vorbeigeführte Luftströmung 30 in Richtung einander in Fahrzeugquerrichtung Y gegenüberliegender Fahrzeugsäulen 16, 18 des Kraftfahrzeugs 10 führbar ist. Die beiden Fahrzeugsäulen 16,18 sind vorliegend als A-Säulen des Kraftfahrzeugs 10 ausgestaltet.
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Die Scheibenanströmkanäle 72, 74 sowie die Säulenanströmkanäle 76, 78 enden in Fahrzeuglängsrichtung X zwischen dem Kofferraum 72 und einer, eine Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs 10 bereichsweise begrenzenden Stirnwand 22.
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Die Kofferraumvorrichtung 40 umfasst mehrere, mittels jeweiliger hier nicht weiter dargestellter Aktoren verstellbare Luftlenkelemente 88, 90, 92, 94, 96 zur Strömungsrichtungsänderung der Luftströmung 30 und zur Aufteilung der Luftströmung 30 in jeweilige Einzelströme 80, 82, 84, 86.
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Die Aktoren können durch ein hier nicht weiter dargestelltes Bordnetz des Kraftfahrzeugs 10 sowie durch ein hier nicht weiter dargestelltes Steuergerät des Kraftfahrzeugs 10 mit elektrischer Energie versorgt bzw. gesteuert werden, um eine Strömungsrichtungsänderung der Luftströmung 30 zu bewirken.
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Beim Betrieb des Kraftfahrzeugs 10 können die Luftlenkelemente 88, 90, 92, 94, 96 mittels der Aktoren beispielsweise in Abhängigkeit von einem jeweiligen Fahrbetrieb, beispielsweise einer Kurvenfahrt, des Kraftfahrzeugs 10 verstellt und dadurch die Strömungsrichtungsänderung der Luftströmung 30 bewirkt werden.
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Die Luftlenkelemente 88, 90, 92, 94, 96 können beispielsweise als jeweilige Luftklappen ausgestaltet sein, durch welche eine Aufteilung der Luftströmung 30 in die jeweiligen Einzelströme 80, 82, 84, 86 erfolgen oder sogar ein komplettes Verschließen der jeweiligen Kanäle 72, 74, 76, 78 erzielt werden kann. Das Luftlenkelement 88 stellt vorliegend eine Hauptströmungsklappe dar, mittels welcher das Eintreten der Luftströmung 30 in den Öffnungsbereich 66 und damit in die jeweiligen Kanäle 72, 74, 76, 78 unterbunden bzw. freigegeben werden kann. Hierzu ist das Luftlenkelement 88 an dem Öffnungsbereich 66 angeordnet. Die weiteren Luftlenkelemente 90, 92, 94, 96 sind vorliegend in die jeweiligen Scheibenanströmkanäle 72, 74 bzw. Säulenanströmkanäle 76, 78 integriert, wie aus 2 hervorgeht.
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Die Luftlenkelemente 88, 90, 92, 94, 96 können stufenlos zwischen einer jeweiligen, einen jeweiligen Kanalquerschnitt der Kanäle 72, 74, 76, 78 verschließenden Schließstellung und einer jeweiligen Offenstellung verstellbar sein. Hierdurch ist eine besonders gezielte Strömungslenkung ermöglicht.
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Zur Konditionierung der Luftströmung 30 ist die Luftführungseinrichtung 60 in Fahrzeuglängsrichtung X hinter einem Wärmeübertrager 20 des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet. Der Wärmeübertrager 20 kann dabei ein bedarfsgerechtes Kühlen und zusätzlich oder alternativ ein Erwärmen der Luftströmung 30 im Vergleich zur Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeugs 10 bewirken.
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Die Luftführungseinrichtung 60 kann allgemein noch weitere, hier nicht weiter dargestellte Strömungslenkungselemente, beispielsweise Strömungslenkungskanäle, umfassen, mittels welchen zumindest ein Teil der Luftströmung 30 in Richtung eines Fahrzeugunterbodens des Kraftfahrzeugs, also zur Fahrbahn hin führbar ist.
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Insgesamt ist mit der Kofferraumvorrichtung 40 ein im Vorderwagen 12 des Kraftfahrzeugs 10 angeordneter Kofferraum 42 bereitgestellt, welche mit der Luftführungseinrichtung 60 über eine integrierte Luftführung zum Führen der Luftströmung 30 und damit zur Optimierung eines Luftwiderstandsbeiwerts (cw-Wertoptimierung) des Kraftfahrzeugs 10 umfasst.
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Die Luftkanalanordnung 70 der vorliegend in Fahrzeuglängsrichtung X hinter dem Wärmeübertrager 20 (Kühler) angeordneten Luftführungseinrichtung 60 ermöglicht dabei das gezielte Führen der Luftströmung 30 zur Fahrzeugscheibe 14 (hier: Windschutzscheibe) sowie zu den beiden Fahrzeugsäulen 16,18 (hier: A-Säulen) hin.
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Zusammenfassend ist mit der Kofferraumvorrichtung 40 der im Vorderwagen 12 und damit vorne liegender Kofferraum 42 bereitgestellt. Durch die Anordnung der Lufteinströmöffnung 62 der Luftführungseinrichtung 60 kann ein in Fahrzeughochrichtung Z unterhalb des Kofferraums 42 angeordneter Bodenbereich der Kofferraumvorrichtung 40 genutzt werden, um eine gezielte Führung der Luftströmung 30 zu bewirken. Die jeweiligen Kanäle 72, 74, 76, 78 können auch als „Abluftrüssel“ bezeichnet werden, welche einteilig mit der Kofferraumwandung 50 verbunden sein können.
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Die vorliegende Kofferraumvorrichtung 40 weist eine besonders hohe Funktionalität auf, da der Kofferraum 42 der Kofferraumvorrichtung 40 einerseits als Stauraum für Transportgut genutzt werden kann und die Luftführungseinrichtung 60 zudem zur Verbesserung des Luftwiderstands des Kraftfahrzeugs 10 beiträgt.
