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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Karosserie für ein Kraftfahrzeug mit einer Karosserieaußenhaut, die wenigstens eine Seitenflanke umfasst, wenigstens einem in die Seitenflanke eingetieften Radkasten, der eine sich in Umfangsrichtung eines im Radkasten aufgenommenen Rades erstreckende Auskleidung aufweist, die Außenhaut eine Lufteinlassöffnung aufweist, die mit einer Blasöffnung des Radkastens kommuniziert, und die Blasöffnung als ein sich in der Umfangsrichtung langgestreckter Schlitz an einem der Seitenflanke zugewandten Rand der Auskleidung ausgebildet ist und die Lufteinlassöffnung in Fahrzeuglängsrichtung gesehen mit dem Radkasten überlappt.
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Der Luftströmungswiderstand ist eine wesentliche Ursache für Energieverluste eines fahrenden Kraftfahrzeugs und trägt damit erheblich zu dessen Kraftstoffverbrauch bei.
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In den vergangenen Jahrzehnten haben die Kfz-Hersteller erhebliche Mittel aufgewandt, um den Strömungswiderstand der Fahrzeugkarosserien zu minimieren. Dieser Entwicklungsaufwand kam vor allem den sichtbaren Bereichen der Fahrzeugaußenhaut zugute, mit der Folge, dass diese, obwohl sie weit mehr als die Hälfte der Fahrzeugaußenhaut bilden, inzwischen zum Luftströmungswiderstand nur noch im Mittel ca. 45% beitragen. Der Rest ist zurückzuführen auf Strömungsverluste der Luft, die den Zwischenraum zwischen der Fahrbahn und der Bodenplatte des Fahrzeugs durchläuft, sowie auf Beiträge der Radkästen, die insbesondere auf Turbulenzen in den Radkästen zurückzuführen sind.
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In
EP 2 896 550 A1 wurde bereits vorgeschlagen, den Strömungswiderstand der Radkästen zu vermindern, indem zwischen dem Inneren der Radkästen und einem Motorraum eine Verbindung hergestellt wird, über die durch einen Kühlergrill in einen Motorraum des Fahrzeugs eingelassene Frischluft in die Radkästen gelangt. Eine große Blasöffnung, über die die Frischluft in den Radkasten eintritt, befindet sich in einer Auskleidung des Radkastens nahe einer Ebene, die eine dem Motorraum zugewandte Innenseite des Rades berührt. Luft; die über diese Blasöffnung vom Motorraum in den Radkasten gelangt, kann einen Austrittsspalt des Radkastens, der sich zwischen dem Umfang des Reifens und dem Rand des Radkastens erstreckt, nur durch einen scharfen Richtungswechsel erreichen und hat daher nur geringen Einfluss auf die Strömungsverhältnisse entlang des Randes des Radkastens und damit auf die mit diesen Strömungsverhältnissen zusammenhängende Neigung zu Turbulenz.
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Eine eingangs genannte Karosserie ist bekannt aus US 2018 / 0 148 108 A1. Aus der
DE 10 2014 222 268 A1 ist beispielsweise ein Kraftfahrzeug mit einer Frontschürze mit kanalartigen Luftleiteinrichtungen bekannt.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Karosserie für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, mit der der Beitrag insbesondere der Radkästen zu den Strömungsverlusten minimiert werden kann.
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Die Aufgabe wird einer Ausgestaltung der Erfindung zufolge gelöst, indem bei einer Karosserie für ein Kraftfahrzeug die Lufteinlassöffnung als ein sich in Fahrzeuglängsrichtung nach vorn erweiternder Stautrichter ausgebildet ist und ein Antriebsaggregat zum Antreiben eines Luftstroms von der Lufteinlassöffnung zur Blasöffnung zwischen beiden angeordnet ist.
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So kann eine laminare Strömung entlang einer Außenseite des Rades durch die aus der Blasöffnung ausströmende Luft merklich begünstigt werden.
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Der an der Seitenflanke und den Außenseiten der Räder entlangströmende Fahrtwind kann in Art einer Strahlpumpe den Zustrom von Frischluft in den Radkasten über die Blasöffnung fördern.
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Um den Luftdurchsatz der Lufteinlassöffnung zu maximieren, ist letztere als ein Stautrichter ausgebildet, der sich in Fahrzeuglängsrichtung nach vorn erweitert, um den Staudruck des Fahrtwindes aufzufangen und effektiv Frischluft in das Rohr bzw. den Radkasten zu leiten.
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Die in Fahrzeuglängsrichtung gesehen mit dem Radkasten überlappende Platzierung der Lufteinlassöffnung trägt dazu bei, unnötige Umlenkung der Luft auf dem Weg zum Radkasten und damit verbundene Strömungsverluste zu minimieren.
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Um sicherzustellen, dass genügend Luft über die Blasöffnung in den Radkasten gelangt, um ein Eindringen von Wirbeln in den Zwischenraum zwischen der Lauffläche des Rades und der Auskleidung zu verhindern, kann ein Antriebsaggregat zum Antreiben eines Luftstroms von der Lufteinlassöffnung zur Blasöffnung zwischen beiden angeordnet sein.
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Damit der Zustrom von Luft in den Radkasten über die Blasöffnung durch die während der Fahrt an der Seitenflanke der Karosserie entlangstreichende Luft gefördert werden kann, erstreckt die Blasöffnung sich bezogen auf die Längsrichtung der Karosserie vorzugsweise vor einem Scheitel der Auskleidung. So kann die an der Seitenflanke der Karosserie entlangstreichende Luft auf den Radkasten wie eine Strahlpumpe wirken.
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Um Verluste durch auf dem Weg der Luft zwischen der Lufteinlassöffnung und der Blasöffnung verursachte Turbulenz zu minimieren, kann ein Rohr vorgesehen sein, das einen Rand der Lufteinlassöffnung mit einem Rand der Blasöffnung durchgehend verbindet.
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Um den Fahrtwind wirksam aufzufangen, sollte die die Lufteinlassöffnung an einer Frontseite der Karosserieaußenhaut angeordnet sein.
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Insbesondere kann die Lufteinlassöffnung in einem vorderen Bumper geformt sein. Ein solcher Bumper ist vorzugsweise aus Kunststoff einteilig geformt, insbesondere aus Kunststoff-Flachmaterial tiefgezogen; um die Lufteinlassöffnung zu bilden, ist hier allenfalls eine Anpassung der zum Formen des Bumpers verwendeten Werkzeuge erforderlich; darüber hinaus führt die Lufteinlassöffnung zu keinem erhöhten Fertigungsaufwand.
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Insbesondere kann die Lufteinlassöffnung unter einem Scheinwerfer platziert sein.
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Während ein stromaufwärtiger Abschnitt des Rohrs zweckmäßigerweise durch den Bumper gebildet sein kann, ist ein stromabwärtiger Abschnitt des Rohrs vorzugsweise in der Auskleidung geformt. So kann die Zahl der benötigten Bauteile und zusammenbauschritte klein gehalten werden.
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Insbesondere um einem hinteren Radkasten auf kurzem Wege Luft zuzuführen, kann die Lufteinlassöffnung an der Seitenflanke zwischen einer Tür und dem Radkasten angeordnet sein. Um den Eintritt von Luft in die Lufteinlassöffnung zu fördern, kann die Seitenflanke in der Umgebung der Lufteinlassöffnung lokal schräg zur Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet sein.
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Ein solches Antriebsaggregat kann insbesondere ein um eine Drehachse angetriebenes Impellerrad umfassen.
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Wenn das oben erwähnte Rohr durch einen stromaufwärtigen Abschnitt des Bumpers und einen stromabwärtigen Abschnitt der Auskleidung gebildet ist, dann kann das Antriebsaggregat zweckmäßigerweise an der Grenze zwischen den Abschnitten angeordnet und mit beiden verbunden sein.
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Der stromaufwärtige Abschnitt des Rohrs kann sich strömungsgünstig entlang der Drehachse des Impellerrades erstrecken.
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Der stromabwärtige Abschnitt des Rohrs erstreckt sich vorzugsweise radial zur Drehachse des Impellerrades.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
- 1 eine Detailansicht einer Fahrzeugkarosserie gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung;
- 2 eine Detailansicht gemäß einer zweiten Ausgestaltung;
- 3 ein Stück des Rohrs gemäß der zweiten Ausgestaltung im Schnitt; und
- 4 einen horizontalen Detailschnitt durch eine Fahrzeugkarosserie gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung.
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1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Fahrzeugkarosserie, und zwar eine aus Sicht eines Fahrers des Fahrzeugs vordere linke Ecke mit jeweils Teilen eines vorderen Bumpers 1, eines vorderen linken Kotflügels 2 und einer Motorhaube 3.
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Der Bumper 1 ist ein einstückig aus Kunststoff tiefgezogenes oder spritzgeformtes Bauteil, das sich unterhalb einer Vorderkante der Motorhaube 3 über die gesamte Breite einer Frontseite 4 der Karosserie und ein Stück weit über deren seitliche Flanken 5 erstreckt und seitlich an den linken Kotflügel 2 sowie außerhalb des in der Fig. gezeigten Ausschnitts an einen zu dem linken Kotflügel 2 spiegelbildlichen rechten Kotflügel angrenzt. Der Bumper 1 und der linken Kotflügel 2 begrenzen gemeinsam eine Aussparung in der seitlichen Flanke 5, in der sich ein vorderer Radkasten 6 mit einem Rad 7 befindet. Der Bumper 1 weist mittig wenigstens eine Kühlergrillöffnung auf; in 1 sind zwei Kühlergrillöffnungen 8 oberhalb bzw. unterhalb eines hinter dem Bumper 1 verborgenen Bumperquerträgers gezeigt. Seitwärts gegen die wenigstens eine Kühlergrillöffnung versetzt sind ein linker Frontscheinwerfer 9 sowie unter diesem eine erste Lufteinlassöffnung 10 vorgesehen. Eine zweite Lufteinlassöffnung 11 befindet sich, gegen den Frontscheinwerfer 9 nach unten und außen versetzt, in einem Übergangsbereich zwischen der Frontseite 4 und der seitlichen Flanke 5.
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Die zweite Lufteinlassöffnung 11 überlappt in Fahrzeuglängsrichtung gesehen mit dem dahinterliegenden Radkasten 6. Sie hat einen in etwa dreieckigen Randverlauf mit einer in etwa vertikal verlaufenden, dem Radkasten 6 zugewandten Seite 12 und zwei kürzeren Seiten 13, 14, die den Kühlergrillöffnungen 8 zugewandt sind und die zwischen den Kühlergrillöffnungen 8 nach vorn vorspringende Kontur des Bumpers 1 widerspiegeln. Innerhalb der Lufteinlassöffnung 11 bilden Wände des Bumpers 1 einen sich in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten verjüngenden Trichter, der über einen Schlitz 15 ins Innere des Radkastens 6 einmündet. Der Schlitz 15 ist in einer sich bogenförmig um das Rad 7 erstreckenden und entlang des Randes der Aussparung am Bumper 1 bzw. dem Kotflügel 2 befestigten Auskleidung 16 benachbart zum Rand des Bumpers 1 angeordnet und erstreckt sich in Fahrzeuglängsrichtung vor einem Scheitelpunkt 17 der Auskleidung 16 in Umfangsrichtung des Rades 7.
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Wenn das Fahrzeug sich bewegt, staut sich Fahrtwind in der zweiten Lufteinlassöffnung 11 und dringt über den Schlitz 15 als gebündelter Strahl in den Radkasten 6 ein. Da der Schlitz 15 nahe an der seitlichen Flanke 5 platziert ist, streicht der Strahl an einer Außenseite des Rades 7 vorbei und vermindert so die Neigung des an der seitlichen Flanke 5 entlangstreichenden Fahrtwinds, in einen Zwischenraum zwischen der Lauffläche des Rades 7 und der Auskleidung 16 eingreifende Wirbel zu bilden.
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Die Unterdrückung der Wirbelbildung ist am wirksamsten in der vorderen Hälfte des Zwischenraums, vor dem Scheitelpunkt 17. Um sie auch in der hinteren Hälfte zu verbessern, kann gegenüber dem Schlitz 15 ein zweiter Schlitz 18 vorgesehen sein, über den vorbeiströmende Luft, anstatt an der Auskleidung 16 ins Innere des Radkastens 6 abgelenkt zu werden, aus dem Radkasten 6 abfließen kann und über einen Auslass 19 am Kotflügel 3 wieder ins Freie geleitet wird.
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Bei der Ausgestaltung der 2 ist die erste Lufteinlassöffnung 10 unterhalb des Scheinwerfers 9 als ein den Fahrtwind stauender Trichter geformt. Gitter, Streben oder andere Fremdkörper, die den Eintritt des Fahrtwindes in den Trichter behindern könnten, sind fortgelassen. In diesem Trichter laufen die Wände des Bumpers 1 in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten aufeinander zu, bis sie einen Rohrabschnitt 20 von kreisrundem Querschnitt bilden. Dieser Rohrabschnitt 20 ist wie in 3 gezeigt mit einem Einlass 23 an einer Stirnseite eines zylindrischen Gehäuses 22 eines Lüfters 21 verbunden. In dem Gehäuse 22 ist ein Impellerrad 24 untergebracht und um eine Achse 25 durch einen Motor 26 drehangetrieben. Der Motor 26 ist an einer dem Einlass 23 gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäuses 22 befestigt. Ein Auslass 27 erstreckt sich von einer Umfangswand des Gehäuses 22 radial zur Achse 25. Der Auslass 27 ist mit einem Rohrabschnitt 28 verbunden, der einteilig mit der Auskleidung 16 geformt ist und über einen Schlitz 15 wie oben mit Bezug auf 1 beschrieben in den Radkasten 6 einmündet. Mit Hilfe des Lüfters 21 kann der Luftstrom in den Radkasten 6 nach Bedarf verstärkt werden, um den Schutz vor dem Eindringen von Wirbeln weiter zu verbessern.
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4 zeigt anhand eines schematischen horizontalen Schnitts die Anwendung der Erfindung auf einen Radkasten 29 eines hinteren Rades 7. Der Radkasten 29 springt über die Außenseite einer sich an der Flanke 5 zwischen den Radkästen 6, 29 erstreckenden Tür 30 vor, so dass ein sich an der Flanke 5 zwischen der Tür 30 und dem Radkasten 29 erstreckender hinterer Kotflügel 31 eine dem Fahrtwind ausgesetzte Schräge aufweist. An dieser Schräge ist eine langgestreckte Einlassöffnung 32 gebildet, die wiederum auf einen Schlitz 15 in der vorderen Hälfte des Radkastens 29 mündet. Ein hinterer Bumper 33 ist wie der vordere Bumper 1 einteilig aus Kunststoff geformt und erstreckt sich entlang der seitlichen Flanke 5 nach vorn bis an einen hinteren Rand des Radkastens 29, wo er mit dessen Auskleidung 16 verbunden ist. Ein Rohr 34 verbindet einen Schlitz 35 in der hinteren Hälfte des Radkastens 29 mit einem Auslass 36 am Bumper 33. Das Rohr 34 kann aus zwei miteinander verbundenen, insbesondere steckverbundenen Abschnitten bestehen, von denen einer einteilig mit der Auskleidung 16 und der andere einteilig mit dem Bumper 33 geformt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bumper
- 2
- Kotflügel
- 3
- Motorhaube
- 4
- Frontseite
- 5
- seitliche Flanke
- 6
- Radkasten
- 7
- Rad
- 8
- Kühlergrillöffnung
- 9
- Frontscheinwerfer
- 10
- Lufteinlassöffnung
- 11
- Lufteinlassöffnung
- 12
- Seite
- 13
- Seite
- 14
- Seite
- 15
- Schlitz
- 16
- Auskleidung
- 17
- Scheitelpunkt
- 18
- Schlitz
- 19
- Auslass
- 20
- Rohrabschnitt
- 21
- Lüfter
- 22
- Gehäuse
- 23
- Einlass
- 24
- Impellerrad
- 25
- Achse
- 26
- Motor
- 27
- Auslass
- 28
- Rohrabschnitt
- 29
- Radkasten
- 30
- Tür
- 31
- Kotflügel
- 32
- Einlassöffnung
- 33
- Bumper
- 34
- Rohr
- 35
- Schlitz
- 36
- Auslass
