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Die Erfindung betrifft eine Luftleitvorrichtung zum Kühlen einer Bremsvorrichtung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Neigefahrzeuges, sowie ein entsprechend ausgestattetes Fahrzeug.
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Derartige Luftleitvorrichtungen zur Kühlung von Bremsvorrichtungen finden sich beispielsweise im Renneinsatz von Motorrädern wieder und ermöglichen eine besonders effektive Kühlung der thermisch hoch belasteten Bremsscheiben und Bremssättel. Insbesondere die dem Vorderrad zugeordneten Bremsvorrichtungen weisen im Rennsport eine besonders hohe thermische Belastung auf. Grundsätzlich haben hohe Temperaturen der Bremsen zur Folge, dass die Bremsen „weich“ werden oder sogar bei Überbeanspruchung zum Totalausfall führen können.
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Um dieser Gefahr entgegenzuwirken, weisen bekannte Luftleitvorrichtungen einen Luftleitkanal auf, dessen Lufteintrittsöffnung im Wesentlichen in Fahrtrichtung ausgerichtet ist, so dass der Fahrtwind während der Fahrt in den Luftleitkanal eingeleitet wird. Durch eine entsprechende geometrische Ausgestaltung wird der Luftstrom durch den Luftleitkanal auf die Bremsvorrichtung (um-)geleitet und sorgt auf diese Weise für eine verbesserte Bremsenbelüftung und Kühlung.
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Die aus dem Luftleitkanal ausströmende Luft trifft bei den bekannten Luftleitvorrichtungen meist entweder auf die Bremsscheibe oder auf den Bremssattel der Bremsvorrichtung.
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Eine entsprechende Vorrichtung für ein Motorrad ist beispielsweise aus der
DE 10 2017 204 505 A1 bekannt, die eine Radabdeckung mit integriertem Luftleitelement zur Anströmung der Bremsscheibe eines Vorderrades vorsieht.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Luftleitvorrichtung für ein Fahrzeug weiterzuentwickeln. Insbesondere soll eine verbesserte Kühlleistung für dessen Bremsvorrichtung bereitgestellt werden.
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Diese Aufgabe wird gelöst mittels einer Luftleitvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie einem Fahrzeug gemäß Patentanspruch 10. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen ergeben sich aus den jeweils abhängigen Patentansprüchen.
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Demnach wird eine Luftleitvorrichtung zum Kühlen einer Bremsvorrichtung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Neigefahrzeuges, vorgeschlagen, wobei die Luftleitvorrichtung einen Luftleitkanal umfasst, welcher zum Bereitstellen eines in Richtung der Bremsvorrichtung gerichteten Luftstroms ausgebildet ist. Außerdem ist im Bereich einer Luftaustrittsöffnung des Luftleitkanals ein Umlenkelement angeordnet, welches zum zumindest teilweisen Umlenken des aus dem Luftleitkanal austretenden Luftstroms ausgebildet ist.
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Dies bedeutet, dass am stromabwärts angeordneten, hinteren Ende des Luftleitkanals, also im Bereich der Luftaustrittsöffnung, das Umlenkelement vorgesehen ist. Dieses dient dazu, den aus der Luftaustrittsöffnung austretenden Luftstrom vollständig oder lediglich einen Teil davon umzulenken. Mit Hilfe des als Luftleitelements wirkenden Umlenkelements kann also der austretende Luftstrom beeinflusst und dessen Strömungsrichtung noch gezielter eingestellt werden. Dies ermöglicht beispielsweise eine Anströmung definierter Stellen der Bremsvorrichtung, um dort eine (lokale) Kühlwirkung zumindest an diesen angeströmten Stellen zu erhöhen. Ein lediglich diffuses und unkontrolliertes Anströmen der Bremsvorrichtung, bei dem ein hohes Kühlpotential ungenutzt bleibt, kann auf diese Weise vermieden oder zumindest reduziert werden.
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Unter einem Neigefahrzeug werden insbesondere Motorräder oder motorradähnliche Kraftfahrzeuge, wie Motorroller, insbesondere zwei-, drei- oder vierrädrige Motorroller, Scooter, neigbare Trikes, Quads oder Dergleichen verstanden.
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Vorzugsweise kann das Umlenkelement zum Umlenken des Luftstroms in Richtung eines Spalts zwischen einer Bremsscheibe und einem Bremssattel der Bremsvorrichtung ausgebildet sein. Auf diese Weise ist es möglich, dank des entsprechend ausgebildeten Umlenkelements den Luftstrom vollständig oder zumindest in Teilen in Richtung des Spaltes zu lenken und somit ein gezieltes Einströmen in den Spalt zu bewirken. Der Luftstrom trifft also nicht oder zumindest nicht ausschließlich ungerichtet auf die Bremsvorrichtung und strömt an dieser seitlich vorbei. Stattdessen kann der Spalt gezielt angeströmt und damit der Luftstrom insbesondere auf die temperaturkritischen Kontaktflächen der Bremsscheibe und des am Bremssattel vorgesehenen Bremsbelags gelenkt werden. Diese sind bei Bremsbetätigungen aufgrund der wirkenden Reibung einer maximalen Wärmebelastung ausgesetzt. Eine gezielte Kühlung dieser Flächen bietet daher eine besonders wirkungsvolle Kühlmöglichkeit, bevor die Wärme auf andere Bauteilbereiche übergeleitet wird.
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Des Weiteren kann das Umlenkelement an einem dem Bremssattel nahen Ende einen auskragenden Lippenabschnitt aufweisen, welcher derart ausgestaltet ist, dass dieser im verbauten Zustand der Luftleitvorrichtung in Richtung des Spaltes weist.
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Der Lippenabschnitt kann also an dem Ende des Umlenkelements vorgesehen sein beziehungsweise jenes Ende bilden, welches dem Bremssattel zugewandt ist. Vorzugsweise kann der Lippenabschnitt abgewinkelt zu den angrenzenden, übrigen strömungsleitenden Oberflächen des Umlenkelements ausgebildet sein, um eine darüber hinausgehende, zusätzliche Umlenkung des Luftstroms zu bewirken. Somit bildet der Lippenabschnitt ein stromabwärts angeordnetes Ende des Umlenkelements, wodurch der Luftstrom „aufgefangen“ und gezielt in eine gewünschte Richtung umgelenkt werden kann. Dies ermöglicht insbesondere eine Einleitung des umgelenkten Luftstroms in den Spalt unter einem möglichst flachen Eintrittswinkel bezüglich einer durch die scheibenförmige Erstreckung der Bremsscheibe beziehungsweise den Spaltverlauf definierten Referenzebene.
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So ist es möglich einen beispielsweise unter einem Winkel α zwischen 45° bis 90° bezüglich der Referenzebene aus der Luftaustrittsöffnung des Luftleitkanals austretenden Luftstrom umzulenken und unter einem deutlich flacheren Winkel β zwischen 0 bis 40°, vorzugsweise zwischen 0 bis 30° in Richtung des Spaltes zu leiten.
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Beispielsweise können der Lippenabschnitt und die angrenzenden strömungsleitenden Oberflächen des Umlenkelements derart ausgebildet sein, dass diese zusammen eine S-förmige Kontur bilden, die den aus der Luftaustrittsöffnung ausströmenden Luftstrom vollständig oder teilweise umlenken.
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In jedem Fall kann der Lippenabschnitt beispielsweise derart ausgerichtet sein, dass dieser (in verbautem Zustand) zusammen mit einer in Fahrtrichtung weisenden Oberfläche des Bremssattels einen sich in Richtung des Spaltes verengenden Strömungsquerschnitt bildet. Auf diese Weise kann der Luftstrom nicht nur gezielt gerichtet, sondern zusätzlich beschleunigt werden, wodurch eine Kühlwirkung weiter erhöht werden kann.
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Beispielsweise kann das Umlenkelement auf einer fahrzeuginnenliegenden Seite des Luftleitkanals angeordnet sein. Es befindet sich in einem am Fahrzeug verbauten Zustand also zum Beispiel zwischen dem Fahrzeugrad beziehungsweise der Bremsscheibe und dem Luftleitkanal, der seitlich an dem Fahrzeugrad vorgesehen sein kann. Außerdem sind der Luftleitkanal und das Umlenkelement vorzugsweise (in Fahrzeuglängsrichtung) vor dem Bremssattel angeordnet. Dies bietet die Möglichkeit, dass das Umlenkelement die aus dem Luftleitkanal austretende Luft unter dem definierten Winkel β in den Spalt zwischen Bremsscheibe und Bremssattel beziehungsweise dessen Bremsbelag einleiten kann.
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Außerdem kann das Umlenkelement einen Befestigungsabschnitt zum fahrzeugseitigen Befestigen des Umlenkelements aufweisen. Der Befestigungsabschnitt kann vorzugsweise zur kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbindung ausgebildet sein. Diese kann beispielsweise in Form einer oder mehrerer Rast- und/oder Schnappverbindungen umfassen.
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Beispielsweise kann der Befestigungsabschnitt zum Befestigen an einer Radaufhängung des Fahrzeugs und/oder an einem Halteelement der Bremsvorrichtung ausgebildet sein. Die Radaufhängung kann bei Neigefahrzeugen insbesondere durch eine Vorderradgabel oder eine Hinterradschwinge gebildet werden. Als Halteelement ist bei diesen Fahrzeugen im Falle einer Vorderradgabel zum Beispiel ein sogenannter Gabelfuß nutzbar.
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Auf diese Weise kann das Umlenkelement im verbauten Zustand zuverlässig und leicht am Fahrzeug befestigt sein. Eine Verbindung mit dem Luftleitkanal ist grundsätzlich möglich, dank dieser Anordnung jedoch nicht erforderlich. Stattdessen kann zunächst und leicht zugänglich das Umlenkelement am Fahrzeug befestigt werden. Anschließend wird auch der Luftleitkanal angebracht. Vorzugsweise ist ein Übergang der strömungsleitenden Oberflächen des Luftleitkanals auf diejenigen des Umlenkelements im Wesentlichen stetig ausgebildet, um eine negative Strömungsbeeinflussung zu vermeiden.
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Entsprechend können vorzugsweise das Umlenkelement und der Luftleitkanal als separate Bauteile ausgebildet sein. Dies ermöglicht neben einer separaten Montage auch eine separate Herstellung. So können die beiden Bauteile vorzugsweise hinterschnittfrei hergestellt und montiert werden.
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Aufgrund der separaten Ausgestaltung lassen sich die beiden Bauteile getrennt voneinander gegen gleiche oder gegen anders dimensionierte Bauteile auswechsein. Dies ist insbesondere im Falle eines Rennsporteinsatzes von besonders großer Bedeutung, um defekte Bauteile schnell auszutauschen oder um die Strömungsführung des Luftstroms gezielt und auf leichte Art und Weise zu variieren, und somit aerodynamische Optimierungen zur bedarfsgerechten Veränderung der Kühlwirkung vorzunehmen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann zumindest das Umlenkelement als additiv gefertigtes Bauteil, also beispielsweise als 3D gedrucktes Bauteil, hergestellt sein. Selbstverständlich kann auch der Luftleitkanal mit diesem Verfahren hergestellt werden. Dies ermöglicht jedenfalls eine besonders einfache Herstellung, die es zudem bei Bedarf ermöglicht, das Umlenkelement durch ein neues oder anders geformtes Umlenkelement auszutauschen.
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Vorzugsweise kann der Luftleitkanal eine Lufteintrittsöffnung aufweisen, die im verbauten Zustand der Luftleitvorrichtung zum Eintritt eines Fahrtwindes ausgebildet und ausgerichtet ist. Dadurch ist eine rein passive Luftströmung möglich. Selbstverständlich kann aber auch eine aktive Luftströmung mittels Luftfördermittel, wie beispielsweise eines oder mehrerer Ventilatoren, zusätzlich oder alternativ vorgesehen werden.
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Des Weiteren kann die Luftaustrittsöffnung vorzugsweise derart ausgebildet sein, dass der aus der Luftaustrittsöffnung austretende Luftstrom in Richtung des Bremssattels und/oder der Bremsscheibe, insbesondere in Richtung einer vorderen Oberfläche des Bremssattels, gerichtet ist. Dies bedeutet, dass in diesem Fall der aus dem Luftleitkanal austretende Luftstrom in Richtung der Bremsvorrichtung gerichtet ist. Jedoch erst das Zusammenwirken mit dem Umlenkelement erzeugt die gezielte und lokale Anströmung der genannten Stellen, um eine möglichst effiziente und effektive Kühlwirkung zu erzielen.
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Zum Beispiel kann der Luftleitkanal aus Kunststoff, faserverstärktem Kunststoff oder metallischem Werkstoff hergestellt sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Umlenkelement aus Kunststoff, faserverstärktem Kunststoff oder metallischem Werkstoff hergestellt sein. Hierbei ist es möglich, beide Bauteile aus demselben Material zu fertigen oder unterschiedliche Materialien zu wählen, um die jeweils optimalen Materialeigenschaften bereitzustellen.
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Des Weiteren wird ein Fahrzeug, insbesondere ein Neigefahrzeug, mit einer Luftleitvorrichtung zum Kühlen einer Bremsvorrichtung bereitgestellt, wobei die Luftleitvorrichtung gemäß dieser Beschreibung ausgebildet ist.
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Vorzugsweise kann die Bremsvorrichtung einem Vorderrad oder einem Hinterrad des Fahrzeugs zugeordnet sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
- 1: Teile einer vorderen Radaufhängung eines Motorrads mit einer Bremsvorrichtung und einer Luftleitvorrichtung,
- 2: die Radaufhängung gemäß 1 ohne Luftleitkanal,
- 3: eine vergrößerte Ansicht eines Umlenkelements aus 2, und
- 4: die Bremsvorrichtung gemäß 1 in geschnittener Darstellung.
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1 zeigt in einer seitlichen Ansicht eine lediglich teilweise dargestellte vordere Radaufhängung 1 mit einer vorderen Bremsvorrichtung 7 sowie einer Luftleitvorrichtung 3 eines nicht näher dargestellten Neigefahrzeugs, wie beispielsweise eines Motorrads. Die Radaufhängung 1 umfasst ein Teleskoprohr 4 einer Vorderradgabel, welches mittels eines sogenannten Gabelfußes 5 die Radachse 6 einschließlich der Bremsvorrichtung 7 trägt. Die Bremsvorrichtung 7 umfasst im Wesentlichen eine Bremsscheibe 71 und einen mit der Bremsscheibe 71 wechselwirkenden Bremssattel 72. Der Bremssattel 72 ist ebenfalls über den Gabelfuß 5 mit dem unteren Ende des Teleskoprohrs 4 verbunden.
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Des Weiteren umfasst die zum Kühlen der Bremsvorrichtung 7 vorgesehene Luftleitvorrichtung 3 einen Luftleitkanal 31, welcher zum Bereitstellen eines in Richtung der Bremsvorrichtung 7 gerichteten Luftstroms L ausgebildet ist.
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Hierzu weist der Luftleitkanal 31 eine Lufteintrittsöffnung 32 auf, die im dargestellten verbauten Zustand der Luftleitvorrichtung 3 zum Eintritt eines Fahrtwindes F ausgebildet ist und dementsprechend in Fahrtrichtung des Fahrzeugs weist.
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Wie nachfolgend noch detaillierter dargestellt wird, ist im Bereich einer Luftaustrittsöffnung 33 des Luftleitkanals 31 ein Umlenkelement 34 angeordnet, welches zum zumindest teilweisen Umlenken des aus dem Luftleitkanal 31 austretenden Luftstroms L ausgebildet ist.
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Gemäß der in den Figuren dargestellten Ausführungsform sind das Umlenkelement 34 und der Luftleitkanal 31 als separate Bauteile ausgeführt.
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Die Luftaustrittsöffnung 33 des Luftleitkanals 31 ist derart ausgebildet, dass der aus der Luftaustrittsöffnung 33 austretende Luftstrom L in Richtung einer (in Fahrzeuglängsrichtung) vorderen Oberfläche 72a des Bremssattels 72 und der Bremsscheibe 71 gerichtet ist.
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Zur besseren und gezielten Anströmung ist das Umlenkelement 34 auf einer fahrzeuginnenliegenden Seite 31a des Luftleitkanals 31 angeordnet, also (in Fahrzeugbreitenrichtung) zwischen der Bremsscheibe 71 der Bremsvorrichtung 7 und dem Luftleitkanal 31.
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2 zeigt die vordere Radaufhängung 1 nach Entfernung des Luftleitkanals 31, wodurch das dahinter liegende Umlenkelement 34 zu sehen ist, welches in 3 in einer Detailansicht zu 2 vergrößert dargestellt ist. Dieses ist zum Umlenken des Luftstroms L in Richtung eines Spalts 8 zwischen der Bremsscheibe 71 und dem Bremssattel 72 (beziehungsweise dessen Bremsbelägen 72b) der Bremsvorrichtung 7 ausgebildet, wie in 4 dargestellt ist.
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Erkennbar ist ebenfalls, dass das Umlenkelement 34 an einem dem Bremssattel 72 nahen Ende einen auskragenden Lippenabschnitt 34a aufweist, welcher derart ausgestaltet ist, dass dieser im dargestellten verbauten Zustand der Luftleitvorrichtung 3 in Richtung des Spaltes 8 weist.
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Der Lippenabschnitt 34a ist hierbei abgewinkelt zu den angrenzenden, übrigen strömungsleitenden Oberflächen 34b des Umlenkelements 34 ausgebildet. Diese Ausgestaltung bietet die Möglichkeit den Luftstrom L stromabwärts direkt auf beziehungsweise unter möglichst flachem Winkel β in den Spalt 8 zwischen Bremsscheibe 71 und Bremssattel 72 zu lenken, wobei der Winkel β bezüglich einer durch die scheibenförmige Erstreckung der Bremsscheibe beziehungsweise den Spaltverlauf definierten Referenzebene zu verstehen ist.
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Somit ist es möglich, einen Luftstrom L, der unter einem beispielhaft dargestellten Winkel α zwischen 45 bis 90° (bezüglich der Referenzebene) aus dem Luftleitkanal 31 austritt, umzulenken und unter einem deutlich flacheren Winkel β zwischen 0 bis 40° (bezüglich der Referenzebene), vorzugsweise zwischen 0 bis 30°, in Richtung des Spaltes 8 zu leiten.
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In der dargestellten Ausführungsform sind der Lippenabschnitt 34a und die angrenzenden strömungsleitenden Oberflächen 34b des Umlenkelements 34 derart ausgebildet, dass diese zusammen eine S-förmige Kontur bilden, die den aus der Luftaustrittsöffnung 33 ausströmenden Luftstrom L vollständig oder zumindest teilweise umlenken. Der dadurch erzielbare Strömungsverlauf ist in 4 lediglich schematisch durch Strömungspfeile skizziert.
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Zusätzlich ist der Lippenabschnitt 34a derart ausgerichtet, dass dieser zusammen mit der in Fahrtrichtung weisenden Oberfläche 72a des Bremssattels 72 einen sich in Richtung des Spaltes 8 verengenden Strömungsquerschnitt bildet. Auf diese Weise kann der Luftstrom L nicht nur gezielt gerichtet sondern zusätzlich beschleunigt werden, wodurch eine Kühlwirkung zusätzlich erhöht werden kann.
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Des Weiteren weist das Umlenkelement 34 einen Befestigungsabschnitt zum fahrzeugseitigen Befestigen des Umlenkelements 34 auf. Dieser ist mit dem als Halteelement der Bremsvorrichtung 7 wirkenden Gabelfuß 5 lösbar verbunden. Die lösbare Verbindung kann mittels eines oder mehrerer kraftschlüssiger und/oder formschlüssiger Verbindungen, beispielsweise in Form einer Rast- oder Schnappverbindung, erfolgen. Gemäß 2 umfasst der Befestigungsabschnitt eine Schraubverbindung 34c, die zusätzlich oder alternativ zu den anderen kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbindungen vorgesehen sein kann.
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Alternativ und daher nicht dargestellt, kann die Befestigung unmittelbar an der Radaufhängung des Fahrzeugs erfolgen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017204505 A1 [0005]
