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Die Erfindung betrifft eine kombiniert Diffusor-/Bremsluftkanalanordnung für eine bedarfsgerechte Steuerung des Abtriebs, des Luftwiderstands, der Bremsenkühlung und/oder der eintretenden Wassermenge, insbesondere eine Frontdiffusor-/Bremsluftkanalanordnung eines Kraftfahrzeugs, und ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer Diffusor-/Bremsluftkanalanordnung.
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Kraftfahrzeuge weisen eine Luftumströmung auf, wenn sie sich relativ zu der Luft bewegen. Grundsätzlich kann zur Vereinfachung der Betrachtung die Luft als ein statisches Medium betrachtet werden, das sich selbst nicht oder quasi nicht bewegt. Dies gilt umso besser, als das Fahrzeug sich mit einer hohen Geschwindigkeit gegenüber einer etwaig doch vorhandenen Luftgeschwindigkeit bewegt.
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Die Fahrzeugbewegung durch die Luft verursacht dabei einen Luftwiderstand, welcher zu gesteigert benötigten Antriebskräften führt, um das Kraftfahrzeug gegen den Luftwiderstand auf eine vorgegebene Geschwindigkeit zu beschleunigen bzw. auf einer gegebenen Geschwindigkeit zu halten. Aus diesem Grund werden moderne Kraftfahrzeuge bezüglich ihres cw-Wertes optimiert, um den Luftwiderstand dadurch möglichst gering zu halten.
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Auf der anderen Seite ist es bei schnellen Kraftfahrzeugen auch zumindest zeitweise erwünscht, dass der Abtrieb des Kraftfahrzeugs definiert gestaltet wird, so dass die Bodenhaftung, insbesondere für die Übertragung von Längs- und Querkräften, einen definierten, gesteigerten Wert annimmt. Dies erlaubt eine höhere Kurvengeschwindigkeit. Hierzu sind sogenannte Diffusoren bekannt geworden, welche am Unterboden des Kraftahrzeugs angeordnet sind und einen definierten, typischerweise nach unten zur Fahrbahn hin offenen Kanal ausbilden, welcher entgegen der Fahrtrichtung in seinem Querschnitt zunimmt, so dass die den Kanal durchströmende Luft einen mit zunehmender Durchströmung zunehmenden Querschnitt vorfindet, was den Luftdruck im Kanal absinken lässt, so dass dadurch ein erhöhter Abtrieb des Kraftfahrzeugs resultiert.
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Dieser verbesserte Abtrieb geht allerdings zu Lasten des Luftwiderstandes, was auch nicht in jeder Fahrsituation des Kraftfahrzeugs erwünscht ist. Der Bremsluftkanal für die Führung der Bremsluft zu der jeweiligen Bremsanlage sorgt ebenfalls für einen nicht erwünschten Widerstandsanstieg.
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Die
US 2016/0 176 385 A1 offenbart in der Front eines Kraftfahrzeugs einen Bremsluftkanal zur Zuführung von Luft hin zu einer Bremse eines Rads des Kraftfahrzeugs. Der Bremsluftkanal ist mittels einer Klappe verschließbar gestaltet.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Diffusor-/Bremsluftkanalanordnung zu schaffen, welche bedarfsgerecht einen verbesserten Abtrieb oder einen verbesserten Luftwiderstand erlaubt und dennoch kostengünstig ausgebildet ist. Auch ist es die Aufgabe, ein Kraftfahrzeug mit einem bedarfsgerecht ausgelegten Abtrieb oder einem bedarfsgerechten Luftwiderstand und mit einer bedarfsgerechten Bremsenkühlluft zu schaffen.
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Die Aufgabe zu der Diffusor-/Bremsluftkanalanordnung wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine kombinierte Diffusor-/Bremsluftkanalanordnung für eine bedarfsgerechte Steuerung des Abtriebs, des Luftwiderstands, der Bremsenkühlung und/oder der eintretenden Wassermenge, mit einem Luftkanal mit einer Einströmseite und einer Ausströmseite, wobei der Luftkanal zwischen der Einströmseite und der Ausströmseite drei im Wesentlichen geschlossene Seitenwände und eine offene Seitenfläche aufweist, wobei die offene Seitenfläche nach unten weist und der Luftkanal nach unten offen ist, wobei der Luftkanal einen Querschnitt aufweist, welcher von der Einströmseite zur Ausströmseite hin zunimmt, wobei die Seitenwand gegenüber der offenen Seitenfläche in Luftströmungsrichtung einen ansteigenden Verlauf aufweist, wobei ein Luftstromsteuerelement vorgesehen ist, welches derart verschwenkbar gelagert angeordnet ist, dass das Luftstromsteuerelement zwischen einer ersten Betriebsstellung und einer zweiten Betriebsstellung verschwenkbar ist, wobei das Luftstromsteuerelement in der ersten Betriebsstellung den Luftkanal freigibt und in der zweiten Betriebsstellung in den Luftkanal hineinragt. Dadurch kann eine bedarfsgerechte Steuerung der Strömung in der Diffusor-/Bremsluftkanalanordnung erreicht werden und damit kann eine bedarfsgerechte Steuerung des Abtriebs, des Luftwiderstands, der Bremsenkühlluft und/oder der eintretenden Wassermenge erfolgen, beispielsweise je nach Fahrsituation. So kann der Luftwiderstand optimiert werden, wenn der Abtrieb keine hohe Priorität hat und umgekehrt. Dabei wird auch der Vorteil erreicht, dass neben der Schaffung einer bedarfsgerechten Bremsenkühlluft auch eine Reduktion der in das Radhaus eintretenden Wassermenge bei Fahrten bei Nässe erreicht wird, so dass vorteilhaft auch das Nassansprechverhalten der Bremsen verbessert wird.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es auch vorteilhaft, wenn das Luftstromsteuerelement um einer Schwenkachse verschwenkbar angeordnet ist, wobei die Schwenkachse im Wesentlichen in einer Ebene einer der Seitenwände des Luftkanals angeordnet ist und sich quer zu der Längsrichtung des Luftkanals erstreckt. Dadurch kann eine robuste und dennoch betriebssichere Gestaltung erreicht werden, weil die Schwenkachse dadurch nicht unbedingt frei zugänglich angeordnet sein muss, was die Schwenkachse schützt.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn das Luftstromsteuerelement durch eine Öffnung in einer der Seitenwände des Luftkanals schwenkbar ist. Dadurch kann das Luftstromsteuerelement quasi vollständig aus dem Luftkanal herausgeschwenkt werden, wenn der Abtrieb in einer ersten Betriebsstellung verbessert werden soll. Dadurch stört das Luftstromsteuerelement die Luftströmung im Luftkanal nicht oder nur wenig.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn das Luftstromsteuerelement in der ersten Betriebsstellung bündig mit einer Seitenwand des Luftkanals angeordnet ist. Dadurch wird die Luftströmung vorteilhaft nur wenig beeinflusst.
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Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn das Luftstromsteuerelement mittels eines Scharniers, wie insbesondere eines Filmscharniers, mit einer der Seitenwände verschwenkbar gelagert verbunden ist. Dadurch kann, insbesondere bei der Verwendung eines Filmscharniers, eine geeignete Anordnung und Abdichtung der Anlenkung des Luftstromsteuerelements erreicht werden.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn das Luftstromsteuerelement eine um die Schwenkachse verschwenkbare Klappe, wie eine Trommelklappe oder Fahnenklappe, ist. Dadurch wird eine stabile Gestaltung erlaubt, welche gegen die wirkenden Kräfte auch bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten wirksam widerstehen kann.
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Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn ein Aktuator vorgesehen ist zur Betätigung des Luftstromsteuerelements zur Einstellung des Luftstromsteuerelements in die erste Betriebsstellung oder in die zweite Betriebsstellung und/oder optional in eine beliebige Zwischenposition zwischen der ersten Betriebsstellung und der zweiten Betriebsstellung. Dadurch kann eine automatisierte Betätigung bedarfsgerecht vorgenommen werden, wobei beispielsweise eine elektromotorische Betätigung auch mit wenig Bauraumbedarf bei der Bereitstellung der notwendigen Betätigungskräfte vorteilhaft ist.
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Die Aufgabe zu dem Kraftfahrzeug wird mit den Merkmalen von Anspruch 8 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Unterboden, wobei in dem Unterboden zumindest eine erfindungsgemäße Diffusor-/Bremsluftkanalanordnung angeordnet ist, insbesondere zwei Diffusor-/Bremsluftkanalanordnungen angeordnet sind.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die jeweilige Diffusor-/Bremsluftkanalanordnung in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet vor einem jeweiligen Radhaus angeordnet ist und der Luftkanal hin zu dem Radhaus führt. Dadurch kann neben der Steuerung und Verbesserung des Abtriebs des Kraftfahrzeugs auch die Kühlung der Bremsen vorteilhaft beeinflusst werden.
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Alternativ kann die Diffusor-/Bremsluftkanalanordnung in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet auch vor einer Belüftungsklappe im Unterbodenbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet sein und der Luftkanal hin zu einem definierten Bereich des Kraftfahrzeugs, beispielsweise zu einer Bremsanlage, führen.
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Erfindungsgemäß ist die jeweilige Diffusor-/Bremsluftkanalanordnung an einem Kühler oder an einem Kühlmodul angeordnet und/oder befestigt. Dadurch kann eine vorteilhafte Baugruppe gebildet werden, die beispielsweise vormontierbar ist, so dass die Montage am Montageband vereinfacht wird.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Unterboden von unten betrachtet,
- 2 eine schematische Darstellung eines Luftkanals einer Diffusor-/Bremsluftkanalanordnung mit einem Luftstromsteuerelement,
- 3 eine schematische Schnittdarstellung des Luftstromsteuerelements der Diffusor-/Bremsluftkanalanordnung in einer ersten Betriebsstellung,
- 4 eine schematische Schnittdarstellung des Luftstromsteuerelements der Diffusor-/Bremsluftkanalanordnung in einer zweiten Betriebsstellung,
- 5 eine schematische Darstellung einer Diffusor-/Bremsluftkanalanordnung mit Luftkanal und Luftstromsteuerelement,
- 6 eine teilweise, schematische Ansicht des Unterbodens mit der Diffusor-/Bremsluftkanalanordnung in der ersten Betriebsstellung,
- 7 eine teilweise, schematische Ansicht des Unterbodens mit der Diffusor-/Bremsluftkanalanordnung in der zweiten Betriebsstellung,
- 8 eine weitere schematische Darstellung einer Diffusor-/Bremsluftkanalanordnung mit Luftkanal und Luftstromsteuerelement,
- 9 eine schematische Darstellung eines Teils einer Kühleranordnung bzw. eines Kühlmoduls mit der Diffusor-/Bremsluftkanalanordnung, und
- 10 eine alternative Ansicht der Diffusor-/Bremsluftkanalanordnung an dem Kühler oder an dem Kühlmodul gemäß 9.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 1 mit einem Unterboden 2 von unten betrachtet. Man erkennt, dass der Unterboden 2 im Wesentlichen verkleidet ist, wobei zwei Diffusor-/Bremsluftkanalanordnungen 3 mit jeweils einem Luftkanal 4 an der Fahrzeugfront 5 des Unterbodens 2 ausgebildet sind. Die beiden Luftkanäle 4 führen jeweils zu dem rechten bzw. linken vorderen Radhaus 6 und sind in der Lage, Luft von vor dem Kraftfahrzeug 1 hin zu dem jeweiligen Radhaus 6 zu führen.
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Das Kraftfahrzeug 1 weist zwei erfindungsgemäße Diffusor-/Bremsluftkanalanordnungen 3 auf. Gemäß der Erfindung können aber auch mehr oder weniger solcher Diffusor-/Bremsluftkanalanordnungen 3 vorgesehen sein, beispielsweise nur eine Diffusor-/Bremsluftkanalanordnung 3 oder auch mehr als zwei solcher Diffusor-/Bremsluftkanalanordnungen 3. Beispielsweise können die beiden gezeigten Frontdiffusor-/Bremsluftkanalanordnungen vorgesehen sein, welche vor den vorderen Radhäusern 6 angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich könnten auch weitere Diffusor-/Bremsluftkanalanordnungen 3 vorgesehen sein, beispielsweise auch im Bereich der hinteren Radhäuser 8 als so genannte hintere Diffusor-/Bremsluftkanalanordnungen 3.
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Dabei ist die Position der Diffusor-/Bremsluftkanalanordnung 3 nicht auf die Radhäuser bzw. auf eine Position vor den Radhäusern beschränkt. Beispielsweise könnte auch eine Belüftungsklappe im Unterbodenbereich des Kraftfahrzeugs realisiert sein, um eine bedarfsgerechte Steuerung der Luftströmung durch einen Luftkanal 4 vornehmen zu können.
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Die gezeigten Diffusor-/Bremsluftkanalanordnungen 3 sind dabei derart ausgebildet, dass die jeweilige Diffusor-/Bremsluftkanalanordnung 3 in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet vor einem jeweiligen Radhaus 6 angeordnet ist und der Luftkanal 4 hin zu dem jeweiligen Radhaus 6 führt, wie dies die 1 zeigt.
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Die gezeigten Diffusor-/Bremsluftkanalanordnungen 3 sind dabei als erfindungsgemäße Diffusor-/Bremsluftkanalanordnungen 3 mit einem Luftkanal 4 und mit einem Luftstromsteuerelement 7 ausgebildet, wie dies 2 schematisch erläutert. Die 2 zeigt dabei eine schematische Darstellung eines Luftkanals 4 einer Diffusor-/Bremsluftkanalanordnung 3 mit einem Luftstromsteuerelement 7. Die Luft strömt dabei von links nach rechts, also von der Fahrzeugfront 5 in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten in dem Luftkanal 4 entlang.
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Der Luftkanal 4 weist dabei eine Einströmseite 9 und eine Ausströmseite 10 auf, wie eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung. Dabei hat der Luftkanal 4 zwischen der Einströmseite 9 und der Ausströmseite 10 beispielsweise drei im Wesentlichen geschlossene Seitenwände 11, 12, 13, siehe auch 5, und eine offene Seitenfläche 14 die im gezeigten Beispiel nach unten weist, so dass der Luftkanal 4 nach unten offen ist.
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In den 2 bis 5 ist auch zu erkennen, dass die Seitenwand 13 gegenüber der offenen Seitenfläche 14 in Luftströmungsrichtung einen ansteigenden Verlauf aufweist, so dass der Querschnitt des Luftkanals 4 von der Einströmseite 9 hin zur Ausströmseite 10 zunimmt.
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Aus 2 ist auch zu erkennen, dass das Luftstromsteuerelement 7 derart verschwenkbar gelagert angeordnet ist, dass das Luftstromsteuerelement 7 zwischen einer ersten Betriebsstellung I und einer zweiten Betriebsstellung II verschwenkbar ist, wobei das Luftstromsteuerelement 7 in der ersten Betriebsstellung I den Luftkanal 4 freigibt und in der zweiten Betriebsstellung II in den Luftkanal 4 hineinragt. In 2 sind diese beiden Betriebsstellungen I und II gezeigt. In der ersten Betriebsstellung I ist das Luftstromsteuerelement 7 nach oben geschwenkt, so dass es aus dem Luftkanal 4 austritt und diesen nicht versperrt, so dass die Luftströmung 20 durch den Luftkanal 4 strömen kann. In der zweiten Betriebsstellung II ist das Luftstromsteuerelement 7 nach unten geschwenkt und ragt in den Luftkanal 4 hinein und versperrt diesen zumindest teilweise, so dass die Luftströmung 20 nicht oder nicht vollständig durch den Luftkanal 4 strömen kann, sondern unter dem Unterboden entlang strömt.
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Die 3 und 4 zeigen dies noch einmal anhand einer Schnittdarstellung des Luftstromsteuerelements 7. Dabei ist das Luftstromsteuerelement 7 als Art Trommelklappe mit etwa einer Viertelkreiserstreckung ausgebildet.
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Alternativ könnte das Luftstromsteuerelement 7 auch als Fahnenklappe mit einem flachen Körper vorgesehen sein, welcher von einer Achse abragt und von einem Hebel betätigt wird, welcher an der Klappe oder an dem Körper angebunden ist.
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Dabei ist das Luftstromsteuerelement 7 um eine Schwenkachse 21 verschwenkbar angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Schwenkachse 21 im Wesentlichen in einer Ebene einer der Seitenwände 13 des Luftkanals 4 angeordnet und erstreckt sich quer zu der Längsrichtung des Luftkanals 4, wie es in den 2 bis 5 gezeigt ist.
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In den 2 bis 5 ist auch zu erkennen, dass das Luftstromsteuerelement 7 durch eine Öffnung 15 in einer der Seitenwände 13 des Luftkanals 4 schwenkbar ist. Dadurch kann in der Betriebsstellung I die Öffnung 15 von dem Luftstromsteuerelement 7 verschlossen werden. Dabei kann erreicht werden, dass das Luftstromsteuerelement 7 in der ersten Betriebsstellung I bündig mit einer Seitenwand 13 des Luftkanals 4 angeordnet ist, siehe 3.
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In den 3 und 4 ist auch erkennbar, dass das Luftstromsteuerelement 7 mittels eines Scharniers 16, wie insbesondere eines Filmscharniers, mit einer der Seitenwände 13 verschwenkbar gelagert verbunden ist. Beispielsweise kann das Scharnier 16 aus einem anspritzbaren Kunststoff bestehen, wobei auch der Luftkanal 4 mit seinen Seitenwänden 11, 12, 13 und auch das Luftstromsteuerelement 7 aus Kunststoff hergestellt sein kann. Vorteilhaft kann die gesamte Anordnung von Luftkanal 4, Seitenwänden 11, 12, 13, Scharnier 16 und Luftstromsteuerelement 7 in einem oder in mehreren Spritzgussschritten gespritzt werden. So kann das gesamte Bauteil beispielsweise auch als Zweikomponentenspritzgussteil hergestellt werden, mit Weichkomponenten aus TPE, wie das Scharnier 16, und mit weiteren Hartkomponenten als PP oder P mit Glasfasern etc., wie der Luftkanal 4 und das Luftstromsteuerelement 7.
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Die 6 und 7 zeigen die Wirkung der erfindungsgemäßen Diffusor-/Bremsluftkanalanordnung. In 6 wird in der ersten Betriebsstellung I der Luftkanal 4 freigegeben, so dass die Luftströmung 20 entlang des Luftkanals 4 in das nachgeordnete Radhaus 6 strömen kann. In 7 wird in der zweiten Betriebsstellung II der Luftkanal 4 versperrt, so dass die Luftströmung 20 nicht entlang des Luftkanals 4 in das nachgeordnete Radhaus 6 strömen kann, sondern entlang des Unterbodens 2 am Radhaus 6 vorbei strömt.
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Die 8 zeigt eine alternative Anordnung des Luftstromsteuerelements 7 mit einem Aktuator 18, welcher ausgangsseitig eine Nockenwelle 22 aufweist, an welcher ein Hebel 19 als Koppellenker angeordnet ist.
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Die 9 und 10 zeigen, wie der Luftkanal 4 mit dem Luftstromsteuerelement 7 an einem Kühler bzw. einem Kühlmodul befestigt angeordnet ist. Dabei zeigen die 9 und 10 die Lüfterzarge 17 des Kühlers bzw. des Kühlmoduls, woran die Diffusor-/Bremsluftkanalanordnung angeordnet ist. Dabei ist der Luftkanal 4 derart angeordnet, dass die Lüfterzarge 17 mit einem Fuß 23 auf einer Wand, insbesondere auf der oberen Seitenfläche 13, des Luftkanals 4 steht und dort befestigt ist.
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Gemäß den gezeigten Figuren ist das Luftstromsteuerelement 7 eine um die Schwenkachse 21 verschwenkbare Klappe, wie beispielsweise eine gezeigte Trommelklappe oder beispielsweise eine nicht dargestellte Fahnenklappe etc., beispielsweise als Formkörper ausgebildet.
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Gemäß der 5, 8 und 10 ist ein Aktuator 18 vorgesehen, welcher zur Betätigung des Luftstromsteuerelements 7 zur Einstellung des Luftstromsteuerelements 7 in die erste Betriebsstellung I oder in die zweite Betriebsstellung II und/oder optional in eine Zwischenposition zwischen der ersten Betriebsstellung I und der zweiten Betriebsstellung II ansteuerbar ist. Der Aktuator 18 weist dazu vorteilhaft einen Elektromotor, ein Linearantrieb oder einen anderen Antrieb auf, welcher seine Antriebsbewegung beispielsweise mittels eines Hebels 19 auf das Luftstromsteuerelement 7 überträgt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Unterboden
- 3
- Diffusor-/Bremsluftkanalanordnung
- 4
- Luftkanal
- 5
- Fahrzeugfront
- 6
- vorderes Radhaus
- 7
- Luftstromsteuerelement
- 8
- hinteres Radhaus
- 9
- Einströmseite
- 10
- Ausströmseite
- 11
- geschlossene Seitenwand
- 12
- geschlossene Seitenwand
- 13
- geschlossene Seitenwand
- 14
- offene Seitenfläche
- 15
- Öffnung
- 16
- Scharnier
- 17
- Lüfterzarge
- 18
- Aktuator
- 19
- Hebel
- 20
- Luftströmung
- 21
- Schwenkachse
- 22
- Nockenwelle
- 23
- Fuß
- I
- erste Betriebsstellung
- II
- zweite Betriebsstellung
