-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die Erfindung betrifft eine Luftleiteinrichtung an einem Fahrzeug zur Beeinflussung der Luftführung im Inneren eines Fahrzeugrades. Sie betrifft weiterhin ein Fahrzeug mit einer solchen Luftleiteinrichtung.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Fahrzeugräder weisen üblicherweise in ihrer Radscheibe eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen auf, die eine Durchströmung des Fahrzeugrades, insbesondere radial innerhalb der Radfelge, ermöglichen, um beispielsweise eine am Radträger vorgesehene Bremse zu kühlen. Insbesondere bei Scheibenbremsen ist auf der zur Fahrzeuglängsmittelebene weisenden Seite des Radträgers häufig ein Bremsschutzblech am Radträger zwischen der Bremsscheibe und der Radaufhängung vorgesehen, das die Bremsscheibe vor Steinschlag schützt und das mit Luftleitabschnitten versehen ist, welche einen Teil der anströmenden Luft auf die Bremsscheibe richten, um diese zu kühlen. Diese Luft wird durch die Rotation des Fahrzeugrades während der Fahrt mitgenommen, rotiert im Inneren des Fahrzeugrades und tritt zusammen mit dem von außen in den Innenraum des Fahrzeugrades eintretenden Teil des Fahrtwindes als Strömung mit einer axialen Richtungskomponente und mit einer Rotationsrichtungskomponente durch die Öffnungen der Radscheibe nach außen. Besonders groß ist die axiale Strömungskomponente, wenn der Luftstrom von innen auf die Radfelge trifft und dort zur Seite umgelenkt wird. Außerhalb des Fahrzeugrades trifft der austretende Luftstrom auf die seitlich am Fahrzeug vorbeiströmende Luft des Fahrtwindes und lenkt diese nach außen, also vom Fahrzeug weg gerichtet, ab, was den Fahrtwiderstand des Fahrzeugs erhöht. Es sind zwar Radscheiben bekannt, die Radspeichen aufweisen, welche auf besondere Weise aerodynamisch gestaltet sind und den Luftstrom im Inneren des Fahrzeugrades in Radialrichtung ablenken, bevor diese Luft aus dem Fahrzeugrad austritt, allerdings schränken derartige Radscheiben die gestalterischen Freiheiten der Fahrzeugdesigner deutlich ein.
-
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Luftleiteinrichtung so auszugestalten, dass der Fahrtwiderstand des Fahrzeugs herabgesetzt wird. Des Weiteren soll ein zumindest eine solche Luftleiteinrichtung aufweisendes Fahrzeug angegeben werden.
-
Der auf die Luftleiteinrichtung gerichtete Teil der Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
-
Eine solche Luftleiteinrichtung an einem Fahrzeug zur Beeinflussung der Luftführung im Inneren eines Fahrzeugrades, insbesondere eines Vorderrades, wobei das Fahrzeug zumindest eine Radaufhängung mit einem Radträger aufweist, der einen nicht rotierbaren ersten Radträgerteil und einen um eine Drehachse rotierbaren zweiten Radträgerteil mit einer Radaufnahme aufweist, die zur Anbringung des Fahrzeugrades ausgebildet ist, und wobei das Fahrzeugrad eine Radfelge und eine mit Luftdurchtrittsöffnungen versehene Radscheibe aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass radial innerhalb der Radfelge zumindest ein Luftleitelement vorgesehen ist, das mit dem nicht rotierbaren ersten Radträgerteil verbunden ist und das mit zumindest einer zur Innenseite der Radscheibe weisenden und axial nach außen sowie entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs geneigten Luftleitfläche versehen ist. Der Begriff „Radscheibe“ ist im Rahmen dieser Patentanmeldung so zu verstehen, dass davon auch Speichen- oder Radialsteganordnungen zu verstehen sind, die die Radfelge mit einem Radzentrum verbinden.
-
VORTEILE
-
Das erfindungsgemäße Vorsehen von zumindest einem derartigen Luftleitelement ermöglicht es, durch eine geeignete Formgebung der zumindest einen Luftleitfläche die auf der Innenseite des Fahrzeugrades rotierende Luft in ihrer Rotation abzubremsen und mit einer axialen und einer entgegen der Fahrtrichtung weisenden Richtungskomponente zu beaufschlagen, so dass diese Luft durch die Durchtrittsöffnungen in der Radscheibe zur Fahrzeugaußenseite hindurchtreten kann, wobei die entgegen der Fahrtrichtung weisende Richtungskomponente überwiegt. Das hat zur Folge, dass die aus den Durchtrittsöffnungen der Radscheibe austretende Luftströmung nicht rechtwinklig, sondern in einem spitzen Winkel auf die außen am Fahrzeug vorbeiströmende Luftströmung des Fahrtwindes trifft und diese äußere Luftströmung nur geringfügig zur Seite ablenkt, wodurch der Luftwiderstand des Fahrzeugs sinkt. Dies wiederum reduziert die Fahrwiderstände des Fahrzeugs und damit den Kraftstoffverbrauch.
-
Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der erfindungsgemäßen Luftleiteinrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 9.
-
Wenn der Radträger mit zumindest einer im Inneren des Fahrzeugrades gelegenen Bremsscheibe versehen ist, ist es von Vorteil, wenn die Luftleitfläche des zumindest einen Luftleitelements in einem Raum zwischen der Bremsscheibe und der Innenseite der Radscheibe vorgesehen ist. Dadurch wird die zwischen der Bremsscheibe und der Radscheibe rotierende und wirbelnde Luft kontrolliert in der erfindungsgemäßen Weise aus dem Inneren des Rades nach außen geleitet.
-
Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich die Luftleitfläche des zumindest einen Luftleitelements im Wesentlichen vertikal, also in z-Richtung des Fahrzeugs, erstreckt. Diese vertikale Haupterstreckungsrichtung ermöglicht es, dass die quer zu dieser Haupterstreckungsrichtung verlaufende Krümmung der Luftleitfläche die auf die Luftleitfläche auftreffende Luft über einen größeren Vertikalbereich im Inneren des Fahrzeugrades in der erfindungsgemäßen Weise mit der axial und entgegen der Fahrtrichtung weisenden Richtungskomponente beaufschlagen kann.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform, bei der beispielsweise der Anstellwinkel des Luftleitelements gegen die Fahrzeugrad-Längsmittelebene sehr klein ist, ist es vorteilhaft, wenn die Luftleitfläche des zumindest einen Luftleitelements, vorzugsweise um eine im Wesentlichen vertikal verlaufende Krümmungsachse, konkav gekrümmt ist. Diese konkave Krümmung verleiht der Luftleitfläche die gewünschten Luftleiteigenschaften.
-
Bei einer anderen Ausführungsform, bei der beispielsweise der Anstellwinkel des Luftleitelements gegen die Fahrzeugrad-Längsmittelebene sehr groß ist, kann es jedoch vorteilhaft sein, wenn die Luftleitfläche des zumindest einen Luftleitelements, vorzugsweise um eine im Wesentlichen vertikal verlaufende Krümmungsachse, konvex gekrümmt ist. Diese konvexe Krümmung verleiht der Luftleitfläche die gewünschten Luftleiteigenschaften.
-
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, die mit anderen Ausführungsformen kombinierbar ist, bei der im Bereich der Radaufnahme des rotierbaren zweiten Radträgerteils zumindest ein eine obere Luftleitfläche aufweisendes oberes Luftleitelement und ein eine untere Luftleitfläche aufweisendes unteres Luftleitelement vorgesehen sind.
-
Auch vorteilhaft ist es, wenn - alternativ oder zusätzlich zur vorstehend beschriebenen Ausführungsform - vor und/oder hinter der Radaufnahme des rotierbaren zweiten Radträgerteils zumindest ein einteiliges Luftleitelement mit einer durchgehenden Luftleitfläche vorgesehen ist.
-
In einer vereinfachten Version der Erfindung können die Luftleitflächen und gegebenenfalls auch die Luftleitelemente nur unterhalb einer durch die Radachse verlaufenden horizontalen Mittelebene des Fahrzeugrades vorgesehen sein. Bei dieser Version wird vorwiegend die bei Vorwärtsfahrt im Inneren des Fahrzeugrades rotierende Luft von den Luftleitflächen erfasst und aus dem Fahrzeugrad hinaus geleitet.
-
Ist im Bereich der Innenseite des Fahrzeugrades eine Bremsscheibe vorgesehen, erstreckt sich bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, die mit anderen Ausführungsformen kombinierbar ist, das jeweilige Luftleitelement mit seiner zumindest einen Luftleitfläche radial über die Bremsscheibe hinaus in den zwischen der Bremsscheibe und der Radfelge gebildeten Ringraum hinein. Dadurch wird auch die im Ringraum rotierende Luft von der Luftleitfläche erfindungsgemäß abgelenkt.
-
Bevorzugt ist auch eine Weiterbildung, bei der das jeweilige Luftleitelement den Umfangsrand der Bremsscheibe übergreift und auf der von der Radscheibe abgewandten Seite der Bremsscheibe mit zumindest einem Befestigungsarm versehen ist, der am nicht rotierbaren ersten Radträgerteil oder anderweitig fahrzeugfest angebracht ist. Auf diese Weise sind die Luftleitelemente sicher mittelbar oder unmittelbar mit dem nicht rotierbaren ersten Radträgerteil verbunden und relativ zum rotierbaren zweiten Radträgerteil und dem Fahrzeugrad stationär festgelegt.
-
Die Erfindung richtet sich auch auf ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, das mit zumindest einer solchen Luftleiteinrichtung ausgestattet ist.
-
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit zusätzlichen Ausgestaltungsdetails und weiteren Vorteilen sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben und erläutert.
-
Figurenliste
-
Es zeigt:
- 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines vorderen linken Fahrzeugrades mit einer erfindungsgemäßen Luftleiteinrichtung;
- 2 einen horizontalen Schnitt durch das Fahrzeugrad der 1 entlang der Linie II-II;
- 2A die Ansicht der 2 mit einer Darstellung des Strömungsverlaufs und
- 3 einen vertikalen Schnitt durch das Fahrzeugrad der 1 entlang der Linie III-III.
-
DARSTELLUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
-
1 zeigt ein vorderes linkes Fahrzeugrad 1 mit einem Reifen 2, einer Radfelge 3, von der in der vereinfachten Darstellung der 1 nur das Felgenhorn 30 zu sehen ist, und einer Radscheibe 31. Die Felge 3 ist über Radspeichen 32 mit einem zentralen Abschnitt 34 der Radscheibe 31 verbunden. Zwischen den Radspeichen 32 sind Luftdurchtrittsöffnungen 33 in der Radscheibe 31 ausgebildet. Die Radscheibe 31 ist in dem Fachmann allgemein bekannter Weise über Radschrauben 36 mit einer Radaufnahme 43 eines Radträgers 4 verbunden, wobei die Radschrauben 36 in zugeordnete Gewindelöcher 42 in der Radaufnahme 43 eingeschraubt sind. Die Radaufnahme 43 ist mit einer Bremsscheibe 44 verbunden, die über einen Teil ihres Umfangs von einem Bremssattel 46 in allgemein bekannter Weise umgriffen ist.
-
Der Radträger 4 besteht aus einem nicht rotierbaren ersten Radträgerteil 40 (2), das mit einer an der Fahrzeugstruktur angelenkten Radaufhängung 6 verbunden ist, und einem rotierbaren zweiten Radträgerteil 41, das über ein (nicht gezeigtes) Radlager am nicht rotierbaren ersten Radträgerteil 40 drehbar gelagert ist und das mit der Radaufnahme 43 und der Bremsscheibe 44 versehen ist.
-
Wie besonders gut in 1 zu erkennen ist, sind vorwiegend im mittleren und rückwärtigen Teil des Fahrzeugrades (entgegen der Fahrtrichtung T) Luftleitelemente 50, 52, 54 einer Luftleiteinrichtung 5 angeordnet. Diese Luftleitelemente 50, 52, 54 sind in einem zwischen der Bremsscheibe 44 und der Innenseite 31' der Radscheibe 31 gebildeten Raum 37 gelegen. Die Luftleitelemente 50, 52, 54 sind jeweils mit zumindest einer Luftleitfläche 50', 52', 54' versehen, deren Haupterstreckungsrichtung im Wesentlichen vertikal (in z-Richtung des Fahrzeugs) verläuft. Im gezeigten Beispiel weisen die Luftleitflächen 50', 52', 54' jeweils eine konkave Einwölbung quer zur Haupterstreckungsrichtung auf, wie in 2 zu erkennen ist. Die Luftleitflächen 50', 52', 54' können aber alternativ auch quer zur Haupterstreckungsrichtung konvex gewölbt oder eben sein. Ob die Luftleitflächen 50', 52', 54' eben oder gewölbt sind und welche Art und Intensität der Wölbung sie aufweisen, kann der Fachmann anhand des Anstellwinkels des zugeordneten Luftleitelements 50, 52, 54 zur Längsmittelebene E des Fahrzeugrades wählen. Ist der Anstellwinkel des Luftleitelements 50, 52, 54 gegen die Fahrzeugrad-Längsmittelebene E klein (spitzer Winkel) kann eine konkave Wölbung vorteilhaft sein, um die Luftströmung wirksam entgegen der Fahrtrichtung und am Felgenhorn der Radfelge 3 vorbei abzulenken. Ist der Anstellwinkel des Luftleitelements 50, 52, 54 gegen die Fahrzeugrad-Längsmittelebene E hingegen groß (stumpfer Winkel) kann eine konvexe Wölbung vorteilhaft sein, um die Luftströmung wirksam entgegen der Fahrtrichtung abzulenken. Zwischen diesen beiden Anstellpositions-Bereichen des jeweiligen Luftleitelements 50, 52, 54 kann es ausreichend sein, die Luftleitfläche 50', 52', 54' eben auszubilden.
-
Die Luftleitelemente 50, 52 sind im Bereich der vertikalen Mittelebene durch die Achse Y der Fahrzeugrades 1, leicht entgegen der Fahrtrichtung T nach hinten versetzt, oberhalb und unterhalb der Radaufnahme 43 vorgesehen und bilden ein oberes Luftleitelement 50 und ein unteres Luftleitelement 52. Entgegen der Fahrtrichtung T hinter der Radaufnahme und hinter dem oberen Luftleitelement 50 und dem unteren Luftleitelement 52 ist mit Abstand zu diesen ein weiteres, durchgehendes Luftleitelement 54 vorgesehen.
-
Die Luftleitelemente 50, 52, 54 erstrecken sich radial nach außen über den Umfangsrand 44' der Bremsscheibe 44 hinweg in einen Ringraum 38, der zwischen dem Umfangsrand 44' der mit dem rotierbaren Radträgerteil 41 verbundenen Bremsscheibe 44 und der Radfelge 3 des Fahrzeugrades 1 ausgebildet ist. In diesem Ringraum 38 übergreifen die Luftleitelemente 50, 52, 54 mit zumindest einem Verbindungssteg 50'', 52'', 54'', 54''' den radial äußeren Umfangsrand 44' der Bremsscheibe 44, ohne mit dieser in Berührung zu geraten. Mittels zumindest eines am Verbindungssteg 50'', 52'', 54'', 54''' angreifenden Befestigungsarm 51, 53, 55, 55' sind die Luftleitelemente 50, 52, 54 am nicht rotierbaren ersten Radträgerteil 40 befestigt.
-
Bei einer Rotation des Fahrzeugrades 1 um dessen Drehachse Y trifft die im Inneren des Fahrzeugrades mitrotierende Luft und auch der Teil des Fahrtwindes F der durch die (in Fahrtrichtung T) vorderen Luftdurchtrittsöffnungen 33 von außen und auch von innen in den Innenraum des Fahrzeugrades 1 eintritt, auf die jeweilige in Fahrtrichtung T nach vorne weisende Luftleitfläche 50', 52', 54' des jeweiligen Luftleitelements 50, 52, 54, wie es durch den Strömungspfeil F' in 2A symbolisch dargestellt ist. Die Luftleitflächen 50', 52', 54' leiten die auf sie auftreffende Luft entlang ihrer jeweiligen Oberfläche durch das Fahrzeugrad 1, also durch die (entgegen der Fahrtrichtung T) hinteren Luftdurchtrittsöffnungen 33 zwischen den Radspeichen 32, hindurch zur Fahrzeugaußenseite, wie es durch die Pfeile F'' in 2A symbolisiert ist.
-
Die Luftströmung erhält dabei eine in Axialrichtung des Fahrzeugrades 1 nach außen gerichtete Strömungskomponente und eine erhebliche, wenn nicht gar vorwiegende, entgegen der Fahrtrichtung T gerichtete Strömungskomponente. Der durch die Luftdurchtrittsöffnungen 33 zwischen den Radspeichen 32 von den Luftleitelementen 50, 52, 54 hindurch geleitete Luftstrom tritt daher nicht vorwiegend axial aus dem Fahrzeugrad 1 nach außen hervor, sondern mit einer vorwiegend, beispielsweise mit mindestens 50 %, entgegen der Fahrtrichtung T des Fahrzeugs gerichteten Komponente, wie es durch den Pfeil F''' in 2A symbolisiert ist. Dieser Luftstrom F''' trifft dabei in einem spitzen Winkel α auf den außen am Fahrzeugrad 1 vorbeiströmenden Teil des Fahrtwindes F und lenkt - bedingt durch den hohen entgegen der Fahrtrichtung T gerichteten Strömungsanteil der Strömung F''' - diesen außen am Fahrzeugrad 1 vorbeiströmenden Teil des Fahrtwindes F nur unwesentlich zur Seite (also vom Fahrzeug weg), so dass der hierdurch entstehende Strömungswiderstand minimiert ist. Diese geringfügige Auslenkung ist durch den Strömungspfeil F'''' symbolisch dargestellt. Die erfindungsgemäße Konstruktion verhindert im Wesentlichen, dass der Luftstrom im Inneren des Fahrzeugrades 1 auf den jeweils hinteren Teil der Radfelge 3 auftrifft und von dort im Wesentlichen rechtwinklig umgelenkt wird und axial durch die Luftdurchtrittsöffnungen 33 nach außen tritt.
-
Die Erfindung ist nicht auf das obige Ausführungsbeispiel beschränkt, das lediglich der allgemeinen Erläuterung des Kerngedankens der Erfindung dient. Im Rahmen des Schutzumfangs kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vielmehr auch andere als die oben beschriebenen Ausgestaltungsformen annehmen. Die Vorrichtung kann hierbei insbesondere Merkmale aufweisen, die eine Kombination aus den jeweiligen Einzelmerkmalen der Ansprüche darstellen.
-
Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Fahrzeugrad
- 2
- Reifen
- 3
- Radfelge
- 4
- Radträgers
- 6
- Radaufhängung
- 30
- Felgenhorn
- 31
- Radscheibe
- 32
- Radspeiche
- 33
- Luftdurchtrittsöffnung
- 34
- zentraler Abschnitt der Radscheibe
- 36
- Radschraube
- 37
- Raum
- 38
- Ringraum
- 40
- nicht rotierbares erstes Radträgerteil
- 41
- rotierbares zweites Radträgerteil
- 42
- Gewindeloch
- 43
- Radaufnahme
- 44
- Bremsscheibe
- 44'
- Umfangsrand der Bremsscheibe
- 46
- Bremssattel
- 50
- Luftleitelement
- 50'
- Luftleitfläche
- 50''
- Verbindungssteg
- 51
- Befestigungsarm
- 52
- Luftleitelement
- 52'
- Luftleitfläche
- 52''
- Verbindungssteg
- 53
- Befestigungsarm
- 54
- Luftleitelement
- 54'
- Luftleitfläche
- 54''
- oberer Verbindungssteg
- 54'''
- unterer Verbindungssteg
- 55
- oberer Befestigungsarm
- 55'
- unterer Befestigungsarm
- E
- Längsmittelebene des Fahrzeugrades
- F
- Pfeil, Fahrtwind
- F'
- Pfeil, rotierender Luftstrom
- F''
- Pfeil, Luftstrom entlang einer Luftleitfläche
- F'''
- Strömungspfeil des Luftaustritts
- F''''
- Strömungspfeil der abgelenkten Fahrtwindströmung
- T
- Fahrtrichtung
- Y
- Drehachse
- α
- Winkel zwischen den aufeinander treffenden Strömungen F und F'''
