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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Im Heckbereich eines mit einem Verbrennungsmotor ausgestatteten Kraftfahrzeugs befinden sich Teile der Abgasanlage, wie zum Beispiel der Nachschalldämpfer und die Abgasendrohre. Diese Teile werden im Betrieb sehr heiß und benötigen daher ausreichend Kühlung, die üblicherweise durch den Fahrtwind erfolgt. Ein Diffusor als Unterbodenverkleidung im Heckbereich des Fahrzeugs schirmt jedoch den Nachschalldämpfer gegenüber dem unter dem Fahrzeug entlang strömenden Fahrtwind ab. Ein Zustrom von Kühlluft zum Nachschalldämpfer oder den Abgasendrohren kann zum Beispiel durch eine großflächige Aussparung im Diffusor im Bereich des Nachschalldämpfers erfolgen. Durch eine solche Aussparung zur Kühlung des Nachschalldämpfers oder den Abgasendrohren geht allerdings Potential für die Auftriebsziele und den Luftwiderstandsbeiwert verloren. Die Effektivität solcher Kühlmaßnahmen ist zumeist gering, so dass die sich einstellenden Temperaturen im Bereich der Abgasanlage unter Berücksichtigung aller Optimierungsmaßnahmen oft knapp unter den akzeptierbaren Grenzwerten liegen.
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Während der Fahrt entsteht durch die Umströmung des Fahrzeugs ein niedriges Druckniveau insbesondere um die Abgasendrohre herum und im Bereich der hinteren Achsteile, so dass es unter ungünstigen Umständen zu einer Rückströmung von aus den Abgasendrohren austretendem heißen Abgas in dieses Gebiet niedrigen Drucks, also zum Beispiel in dem Bereich der Heckschürze und der Unterbodenverkleidung, kommen kann, was insbesondere bei einer Abgasanlage mit sichtbaren Abgasendrohren auftritt. Das Auftreten solcher Abgasrückströmungen sorgt für einen weiteren unerwünschten Wärmeeintrag im Heckbereich, sprich der Heckschürze des Kraftfahrzeuges.
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Aus dem Deutschen Gebrauchsmuster
DE 297 21 562 U1 ist eine Luftumlenkvorrichtung im Heckbereich eines Kraftfahrzeugs zur Beeinflussung der Heckwirbel bekannt. Diese als Kanal ausgeführte Luftumlenkvorrichtung führt einen Teil der Luft in das Nachlaufgebiet hinter dem Fahrzeugheck, während einer ein anderer Teil der Luft über eine als Diffusor ausgeformte Heckpartie nach hinten strömen soll. Der Vorteil bezüglich des Luftwiderstandsbeiwertes ergibt sich aus der Verkleinerung der Heckbasisfläche, da die hintere Öffnung des Kanals einen Teil der Heckbasisfläche wegfallen lässt.
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Aus der Deutschen Offenlegungsschrift
DE 199 61 316 A1 ist eine Luftumlenkvorrichtung im Heckbereich eines Kraftfahrzeugs bekannt, die unter dem Fahrzeugunterboden strömende Luft in ein Luftsammelgehäuse einleitet. Dieses Luftsammelgehäuse mündet in eine Endrohrblende, durch welche die Abgasendrohre führen. Der durch das Luftstromsammelgehäuse in die Endrohrblende geleitete Luftstrom schiebt die Abgase nach hinten weg und soll eine Abgasrückströmung verhindern.
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In dem Europäischen Patent
EP 2 834 138 B1 wird ein Diffusor mit einem Lufteinlass für den Nachschalldämpfer beschrieben. Der Diffusor soll den Nachschalldämpfer vollständig abdecken und einen Lufteinlass für Kühlluft hinter dem Nachschalldämpfer aufweisen. Für große Bauhöhen des Nachschalldämpfers ist eine großflächige Aussparung in der Diffusorfläche vorgesehen. Durch diese große Öffnung verliert der Diffusor allerdings Potential bezüglich des Luftwiderstandsbeiwertes und der Auftriebsziele. Die Kühlluft soll hauptsächlich durch eine Druckdifferenz getrieben in den durch den Diffusor abgedeckten Raum um den Nachschalldämpfer eintreten. Nach Aufnahme von Abwärme am Nachschalldämpfer soll die erwärmte Kühlluft unter der Diffusorverkleidung nach vorne abströmen.
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In der
DE 10 2015 108 509 A1 ist eine Luftführung im Heckbereich eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, die eine Kühlung des Nachschalldämpfers über eine Lufteinlassöffnung im Fahrzeugunterboden bewirken soll. Die dort eingeleitete Luft umströmt zu Kühlungszwecken den Nachschalldämpfer und wird nach oben oder direkt am Fahrzeugheck in einen Umgebungsbereich ausgeleitet, in dem Unterdruck vorherrscht.
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Die
US 6 435 298 B1 zeigt und beschreibt eine Unterbodenstruktur eines Kraftfahrzeugs, die von der Unterseite eines in Längsrichtung angeordneten Nachschalldämpfers beabstandet ist, so dass Fahrtwind durch den so entstehenden Zwischenraum unter dem Nachschalldämpfer entlang nach hinten strömen kann. Diese Luftströmung tritt am Fahrzeugheck aus. Das dient der Kühlung der Unterseite des Nachschalldämpfers.
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Aus der noch nicht veröffentlichten Deutschen Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen
DE 10 2020 103 196.3 , von der die vorliegende Erfindung ausgeht, ist ein Kraftfahrzeug mit einer im Heckbereich vorgesehenen Unterbodenverkleidung bekannt, die unterhalb von einem Nachschalldämpfer einer Abgasanlage angeordnet ist. Der Nachschalldämpfer ist mit zumindest einem Abgasauslass versehen und weist zumindest ein Abgasendrohr auf, das vom Nachschalldämpfer zum Fahrzeugheck führt. Die Unterbodenverkleidung ist mit zumindest einem Lufteinlass versehen, durch den unter dem Kraftfahrzeug strömende Luft in einen Bereich oberhalb der Unterbodenverkleidung geleitet wird, wobei der zumindest eine Abgasauslass mit zumindest einer Abgasendrohrblende versehen ist, die das zumindest eine Abgasendrohr zumindest teilweise umgibt und die einen Luftströmungskanal zwischen dem Abgasendrohr und der Abgasendrohrblende ausbildet, der zu dem Bereich oberhalb der Unterbodenverkleidung sowie zum Fahrzeugheck hin offen ist. Der Luftströmungskanal bildet hierbei den Luftauslass aus dem Bereich oberhalb der Unterbodenverkleidung.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Kraftfahrzeug derart auszugestalten, dass im Bereich eines Abgasendrohres eine ausreichende Kühlung der Heckschürze des Kraftfahrzeuges gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Hinterachse zumindest abschnittsweise eine Hinterachsabdeckung aufweist und eine Lufteintrittsöffnung des Luftleitkanales in einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges hinter der Hinterachsabdeckung angeordnet ist.
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Der erfindungsgemäße Luftleitkanal greift durch seine Lufteintrittsöffnung kühle, energiereiche (kinetische Energie) Unterbodenströmung (stromab eines Rear Axle Cover, RAC) des Kraftfahrzeuges ab und führt diese zu dem zumindest einen Abgasendrohr. Die zugeführte Kühlluft strömt in den Bereich zwischen Heckschürze und dem zumindest einen Abgasendrohr in das Fahrzeugheck ein. Dadurch wird zum einen eine Rückströmung des Abgases in die Heckschürze verhindert und zum anderen die Rückströmung entlang der Heckschürzenoberfläche (außen) weg von der Heckschürze verschoben. Durch diese beiden Effekte kann die Heckschürzentemperatur deutlich abgesenkt werden, sodass ein Überhitzen der Heckschürze sicher verhindert ist. Der Luftleitkanal muss hierbei kein eigenes Bauteil darstellen, sondern kann durch Karosserieelemente und sonstigen Bauelementen gebildet sein.
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Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Aufgrund der Ausgestaltung des Kraftfahrzeuges gemäß Patentanspruch 2, dass ein geodätisch unten liegender Abschnitt des Luftleitkanales in Bezug zu einer Standfläche des Kraftfahrzeuges auf Höhe der Hinterachsabdeckung oder tiefer angeordnet ist, wird die kalte, energiereiche Unterbodenströmung in den Luftleitkanal geleitet.
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Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 3, dass die Lufteintrittsöffnung des Luftleitkanals zwischen 1 mm und 500 mm von der Hinterachsabdeckung beabstandet ist, ist ein besonders bevorzugter Bereich, in dem die erfindungsgemäße Kühlung der Heckschürze sehr gut funktioniert.
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Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 4, dass die Lufteintrittsöffnung des Luftleitkanales einen Strömungsquerschnitt zwischen 100 mm2 und 1.000.000 mm2 aufweist ist ebenfalls ein besonders bevorzugter Bereich, in dem die erfindungsgemäße Kühlung der Heckschürze sehr gut funktioniert.
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Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 5, dass im Bereich des zumindest einen Abgasendrohres zwischen dem Abgasendrohr und einem inneren Heckbereich eine Wärmeisolierung angeordnet ist, verhindert in vorteilhafter Weise zusätzlich eine Überhitzung des inneren Heckbereiches des Kraftfahrzeuges. Des Weiteren dient die Wärmeisolierung auch als ein Strömungsleitelement, um die Luft gezielt in Richtung Fahrzeugheck zu leiten. Die Wärmeisolierung kann beispielsweise aus einem Metall- oder Kunststoffblech oder einem temperaturfesten Schaumstoff dargestellt sein.
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Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 6, dass sich die Hinterachsabdeckung über zumindest ein Fahrwerksbauteil erstreckt, ist eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante. Unter Fahrwerksbauteil wird beispielsweise ein Stoßdämpfer verstanden. Hieraus folgt, dass die Lufteintrittsöffnung des Luftleitkanales eher außermittig, d. h. zu einer Seitenwand des Kraftfahrzeuges hin angeordnet ist.
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Besonders bevorzugt ist die Hinterachsabdeckung gemäß Patentanspruch 7 außenseitig, sprich nach unten, als ein Strömungsleitelement ausgebildet, wodurch der erfindungsgemäße Effekt nochmals verstärkt wird, dass die strömende Luft in den Bereich der Lufteintrittsöffnung des Luftleitkanales beschleunigt wird und dessen Durchströmung mit Kühlluft verbessert wird.
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Dass die Hinterachsabdeckung gemäß Patentanspruch 8 bevorzugt ballig oder zylindrisch oder nach unten ausgeformt ist, sind bevorzugte Ausführungsbeispiele für ein Strömungsleitelement.
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Dass der Luftleitkanal gemäß Patentanspruch 9 einen runden oder einen ovalen oder einen eckigen oder einen im Querschnitt veränderlichen Strömungsquerschnitt aufweist, zeigt, dass der Luftleitkanal nahezu jede geometrische Form annehmen kann. Wie bereits erwähnt muss dieser kein separates Bauteil sein, sondern kann durch Karosserieelemente und/oder sonstigen Bauteilen gebildet sein.
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Im Folgenden ist die Erfindung anhand von drei Figuren kurz erläutert.
- 1 zeigt schematisch einen X-Y-Schnitt durch einen Heckbereich eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Stand der Technik.
- 2 zeigt schematisch einen X-Z-Schnitt durch einen Heckbereich eines Kraftfahrzeuges gemäß der Erfindung.
- 3 zeigt schematisch einen X-Y-Schnitt durch den Heckbereich des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges.
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Im Folgenden gelten für die 1 bis 3 für gleiche Bauelemente und gleiche gasförmige Stoffe die gleichen Bezugsziffern.
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1 zeigt schematisch einen X-Y-Schnitt (quer zu einer Fahrzeuglängs- und -hochachse) durch einen Heckbereich 3 eines Kraftfahrzeuges mit einem nicht dargestellten Antriebsstrang und mit einer nicht näher dargestellten Abgasanlage mit einem Abgasendrohr 1 gemäß dem Stand der Technik. Das Abgasendrohr 1 ist durch eine nicht bezifferte Öffnung in der Heckschürze 2 des Kraftfahrzeuges geführt. Ein aus dem Abgasendrohr 1 austretendes heißes Abgas ist mit 12 beziffert.
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Wie in 1 erkenntlich ist, bildet das heiße Abgas 12 im Heckbereich 3 des Kraftfahrzeuges einen Wirbel, der das heiße Abgas 12 entlang der Heckschürze 2 leitet. Manche Heckschürzenformen, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, bewirken, in Kombination mit der geometrischen Ausführung des Abgasendrohres 1 eine Rückströmung des heißen Abgases in und entlang der Heckschürze 2. Das heiße Abgas 12 bewirkt somit in nachteiliger Weise einen lokalen Anstieg der Heckschürzentemperatur, was (ohne die erfindungsgemäße Gegenmaßnahme) im Extremfall zu einem Anschmelzen der Oberfläche der Heckschürze 2 führen kann.
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2 zeigt schematisch einen X-Z-Schnitt (Schnitt durch eine Fahrzeuglängs- und -hochachse) durch einen Heckbereich 3 eines Kraftfahrzeuges gemäß der Erfindung. Dargestellt ist wiederum ein Abgasendrohr 1, aus dem heißes Abgas 12 ausströmt. Das Abgasendrohr 1 ist durch eine nicht bezifferte Öffnung in der Heckschürze 2 des Kraftfahrzeuges geführt.
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Erfindungsgemäß weist eine nicht dargestellte Hinterachse zumindest abschnittsweise eine Hinterachsabdeckung 6 (Rear Axle Cover, RAC) auf, wobei eine Lufteintrittsöffnung 7 eines Luftleitkanales 4 in einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges hinter der Hinterachsabdeckung 6 angeordnet ist. Oberhalb der Hinterachsabdeckung 6 ist ein Fahrwerksbauteil 11, im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielsweise ein Stoßdämpfer, dargestellt.
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Der Luftleitkanal 4 weist einen geodätisch oben liegenden Abschnitt auf sowie einen geodätisch unten liegenden Abschnitt 8. Der geodätisch untenliegende Abschnitt 8 des Luftleitkanales 4 ist in Bezug zu einer Standoberfläche des Kraftfahrzeuges auf Höhe der Hinterachsabdeckung 6 oder tiefer angeordnet. Durch diese Anordnung wird eine Beschleunigung der strömenden Luft entgegen einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges hinter der Hinterachsabdeckung 6 erzielt, wodurch die kühle Luft in den Luftleitkanal 4 strömt oder gleitet oder beschleunigt wird. Eine strömende Luft 5 ist durch Pfeile schematisch dargestellt, wobei nur ein einziger Pfeil beziffert ist. Diese Luft 5 wird in dem Luftleitkanal 4 weiter gefördert und umflutet das Abgasendrohr 1 zumindest partiell und tritt anschließend zumindest partiell aus der Heckschürze 2 des Kraftfahrzeuges aus, wobei die Luft 5 weitgehend partiell koaxial zu dem Abgasendrohr 1 in die Umgebung austritt.
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Bevorzugt ist die Lufteintrittsöffnung 7 des Luftleitkanals 4 zwischen 1 mm und 500 mm von der Hinterachsabdeckung 6 beabstandet. In diesem Größenbereich bzw. Abstandsbereich ist der erfindungsgemäße Effekt, die Durchströmung des Luftleitkanals 4, besonders gut ausgeprägt.
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Weiter weist die Lufteintrittsöffnung 7 des Luftleitkanales 4 einen Strömungsquerschnitt zwischen 100 mm2 und 1.000.000 mm2 auf. Auch dies ist ein besonders bevorzugter Größenbereich, in dem der erfindungsgemäße Effekt besonders gut ausgeprägt ist. Der Luftleitkanal 4 muss hierbei nicht durch eigenes Bauteil dargestellt sein, sondern kann durch Karosseriebauelemente und/oder sonstigen Bauelementen gebildet sein.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist im Bereich des zumindest einen Abgasendrohres 1 zwischen dem Abgasendrohr 1 und einem inneren Heckbereich 9 eine Wärmeisolierung 10 angeordnet. Dies verhindert zum einen ein Überhitzen des inneren Heckbereichs 9 des Kraftfahrzeuges und dient ferner als Strömungsleitelement zur gezielten Führung der Luft in dem Luftleitkanal 4. Die Wärmeisolierung 10 kann beispielsweise aus einem Metall- oder Kunststoffblech oder einem temperaturfesten Schaumstoff dargestellt sein.
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Bevorzugt erstreckt sich die Hinterachsabdeckung 6 über zumindest ein Fahrwerksbauteil 11, wie beispielsweise einen Stoßdämpfer. Dies führt dazu, dass die Lufteintrittsöffnung 7 des Luftleitkanals 4 eher außermittig in Richtung einer Seitenwand des Fahrzeuges angeordnet ist.
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Besonders bevorzugt ist die Hinterachsabdeckung 6 außenseitig, d. h. in Richtung der Erdoberfläche, als ein Strömungsleitelement ausgebildet. Durch diese Maßnahme wird die Luft im Bereich der Lufteintrittsöffnung 7 beschleunigt, sodass besonders viel kühle Luft durch den Luftleitkanal 4 strömt.
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Besonders bevorzugt ist die Hinterachsabdeckung 6 ballig oder zylindrisch nach unten ausgeformt. Diese Ausführungsbeispiele bilden in idealer Weise ein Strömungsleitelement.
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Des Weiteren weist der Luftleitkanal 4 einen runden und/oder ovalen und/oder eckigen und/oder einen im Querschnitt veränderlichen Strömungsquerschnitt auf. Hiermit wird ausgedrückt, dass der Luftleitkanal 4 nahezu jeden Querschnitt und jede Querschnittsform annehmen kann und somit ideal an die Karosserieform des Kraftfahrzeuges anpassbar ist. Der Luftleitkanal 4 wird hierbei hauptsächlich durch Karosserieelemente und sonstige Bauelemente gebildet.
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3 zeigt wie 1 einen X-Y-Schnitt durch den Heckbereich 3 des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges. Dargestellt ist wiederum das Abgasendrohr 1, sowie die Heckschürze 2, die von dem Abgasendrohr 1 durchdrungen wird. Ein innerer Heckbereich ist wiederum mit 9 beziffert. Ein austretendes heißes Abgas ist wiederum mit 12 beziffert. Erfindungsgemäß tritt die frische, kühle Luft 5 weitgehend partiell, koaxial zu dem Abgasendrohr 1 aus der Heckschürze 2 aus. Wie in 3 erkennbar ist, bildet nun, anstelle des heißen Abgases 12 die frische, kühle Luft 5 beispielsweise einen Wirbel oder einen partiellen Frischluftmantel im Heckbereich 3, und hält somit das heiße Abgas 12 von der Oberfläche der Heckschürze 2 ab, die erfindungsgemäß nicht mehr überhitzen kann.
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Die Lufteintrittsöffnung 7 des erfindungsgemäßen Luftleitkanals 4 greift somit kühle, energiereiche Unterbodenströmung am Unterboden des Kraftfahrzeuges stromab der Hinterachsabdeckung 6 (stromab eines Rear Axle Cover, RAC) ab und führt diese zu dem zumindest einen Abgasendrohr 1. Die zugeführte Kühlluft 5 strömt in dem Bereich zwischen der Heckschürze 2 und dem Abgasendrohr 1 zumindest partiell aus dem Fahrzeugheck 3 aus. Dadurch wird zum einen eine Rückströmung des Abgases 12 in die Heckschürze 2 verhindert und zum anderen die Rückströmung entlang der Heckschürze 2 (außen) und somit weg von der Heckschürze 2 verschoben. Durch diese beiden Effekte kann die Heckschürzentemperatur deutlich gesenkt werden, sodass ein Anschmelzen der Heckschürze 2 erfindungsgemäß verhindert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Abgasendrohr
- 2
- Heckschürze
- 3
- Heckbereich
- 4
- Luftleitkanal
- 5
- Luft
- 6
- Hinterachsabdeckung
- 7
- Lufteintrittsöffnung
- 8
- unten liegender Abschnitt
- 9
- innerer Heckbereich
- 10
- Wärmeisolierung
- 11
- Fahrwerksbauteil
- 12
- Abgas
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 29721562 U1 [0004]
- DE 19961316 A1 [0005]
- EP 2834138 B1 [0006]
- DE 102015108509 A1 [0007]
- US 6435298 B1 [0008]
- DE 102020103196 [0009]
