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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftleitvorrichtung einer Kraftfahrzeugkarosserie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Luftleitvorrichtungen zur Beeinflussung einer die Kraftfahrzeugkarosserie umströmenden Luftströmung sind bekannt. So werden Luftleitvorrichtungen im Heckbereich der Kraftfahrzeugkarosserie und im Frontbereich der Kraftfahrzeugkarosserie eingesetzt. Dabei kann es sich zum Beispiel um sogenannte Frontspoiler handeln, welche eine definierte Luftströmung im Frontbereich der Kraftfahrzeugkarosserie realisieren lassen.
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Bekannt ist Strömungskanäle der Luftleitvorrichtungen in dem Frontbereich mit einer Lamellenanordnung, bevorzugt einer bewegbaren Lamellenanordnung, zu bestücken, damit die durch eine im Frontbereich ausgebildete Eintrittsöffnung der Luftleitvorrichtung veränderbar, somit regelbar ist. Damit kann ein Strömungsquerschnitt des Strömungskanals mit Hilfe der Lamellenanordnung geändert werden, damit ein Luftwiderstandsbeiwert und ein vom Luftwiderstandsbeiwert abhängiger Energiebedarf reduziert werden kann, welcher zu einer vergrößerten Reichweite des Kraftfahrzeugs führt.
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Die Patentschrift
US 9,676,269 B2 offenbart bspw. eine Luftleitvorrichtung, deren Lufteintrittsöffnung in ihrem Strömungsquerschnitt mit Hilfe von Lamellenanordnung verändert werden kann, wobei ein Aktuator zur Verstellung der Lamellenanordnung ausgebildet ist
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Der Patentschrift
EP 2 636 540 B1 kann eine Luftleitvorrichtung einer Kraftfahrzeugkarosserie entnommen werden, deren Eintrittsöffnung mit Hilfe einer Klappe verschließbar ist, wobei die Kappe mit einem Aktuator bewegbar ausgebildet ist. Die Luftleitvorrichtung dient einer Kühlung einer Bremse.
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Die Patentschrift
US 8,347,830 B2 offenbart eine Luftleitvorrichtung einer Kraftfahrzeugkarosserie mit einem Strömungskanal, welcher seine Eintrittsöffnung im Frontbereich und seine Austrittsöffnung an einem Unterboden der Kraftfahrzeugkarosserie besitzt, wobei stromab eines Lüfterrades eine Lamellenanordnung zur Strömungsquerschnittsänderung vorgesehen ist. Somit kann die Luft vollständig oder teilweise oder bei vollständig geschlossener Lamellenanordnung ein Antriebaggregat des Kraftfahrzeugs zu dessen Kühlung anströmen bzw. umströmen.
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Aus der Patentschrift
US 8,161,919 B2 geht eine Luftleitvorrichtung einer Kraftfahrzeugkarosserie hervor, welche im Frontbereich der Kraftfahrzeugkarosserie mittig aufgenommen ist, wobei in einer Eintrittsöffnung der Luftleitvorrichtung zwei nebeneinander angeordnete Lamellenanordnungen aufgenommen sind, die mit Hilfe eines einzigen Aktuators betätigbar sind.
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Der Offenlegungsschrift
WO 2017/218105 A1 kann eine Luftleitvorrichtung einer Kraftfahrzeugkarosserie entnommen werden, mit einem Strömungskanal, welcher eine Eintrittsöffnung im Frontbereich der Kraftfahrzeugkarosserie und seine Austrittsöffnung in einem Kotflügel der Kraftfahrzeugkarosserie über einem Radhaus der Kraftfahrzeugkarosserie aufweist, wobei in der Austrittsöffnung eine bewegbare Lamellenanordnung ausgebildet ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Luftleitvorrichtung einer Kraftfahrzeugkarosserie anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Luftleitvorrichtung einer Kraftfahrzeugkarosserie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung einer Kraftfahrzeugkarosserie besitzt einen Strömungskanal aufweisend eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung, wobei die Eintrittsöffnung in einem Frontbereich und die Austrittsöffnung zumindest teilweise im Bereich eines Radhauses der Kraftfahrzeugkarosserie ausgebildet ist. Der Strömungskanal ist zur Durchströmung von Luft ausgehend vom Frontbereich der Kraftfahrzeugkarosserie in Richtung eines Hecks der Kraftfahrzeugkarosserie vorgesehen. Die Eintrittsöffnung weist eine Lamellenanordnung zur Änderung eines Strömungsquerschnitts der Eintrittsöffnung auf. Erfindungsgemäß ist der Strömungskanal zumindest teilweise zweigeteilt ausgebildet, wobei ein erster Kanalteil, welcher die Lamellenanordnung umfasst, zur geregelten Durchströmung ausgebildet ist, und ein zweiter Kanalteil frei durchströmbar ist, wobei der zweite Kanalteil in der Austrittsöffnung eine Austrittsfläche aufweist, welche zur Leitung einer zumindest den zweiten Kanalteil durchströmenden Luft an einem im Radhaus angeordneten Rad vorbei ausgebildet ist. Der Vorteil ist die Kombination eines regelbaren Strömungskanals, welcher bspw. zur Kühlung eines Antriebsaggregates eines die Kraftfahrzeugkarosserie aufweisenden Kraftfahrzeugs eingesetzt werden kann, und eines Strömungskanals, welcher zur Ableitung von auf den Frontbereich auftreffender Luft am Rad des Kraftfahrzeugs vorbei zur Vermeidung von den Luftwiderstandsbeiwert erhöhenden Verwirbelungen am Rad, in einem einzigen Strömungskanal. Somit ist die Möglichkeit gegeben der Luftwiderstandsbeiwert auf ein Minimum zu reduzieren.
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Vorteilhaft ist der Strömungskanal in Richtung einer Karosserielängsachse der Kraftfahrzeugkarosserie geteilt, damit eine Durchströmung in Richtung einer Karosserielängsachse der Kraftfahrzeugkarosserie, mit anderen Worten in Fahrtrichtung von vorne nach hinten, möglich ist, wodurch sich der Luftwiderstandsbeiwert wesentlich reduzieren lässt.
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Sofern der erste Kanalteil von einem Radhaus abgewandt und der zweite Kanalteil dem Radhaus zugewandt angeordnet ist, kann eine einfache Kanalführung des Strömungskanals zur Kühlung von unter einer Fronthaube positionierten Aggregaten mit Hilfe des ersten Kanalteils, und der Abströmung von Luft am Rad vorbei mit Hilfe des zweiten Kanalteils realisiert werden.
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Vorteilhaft weist die Lamellenanordnung eine Bewegungseinrichtung auf, damit sie betriebsabhängig geregelt werden kann.
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Zur weiteren Reduzierung des Luftwiderstandsbeiwertes umfasst die Bewegungseinrichtung einen Aktuator, welcher in Richtung einer Kraftfahrzeughochachse unterhalb der Lamellenanordnung an der Kraftfahrzeugkarosserie angeordnet ist, insbesondere damit eine Anströmung des Aktuators von der in den zweiten Kanalteil einströmenden Luft vermieden, bzw. weitestgehend vermieden wird.
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Ein Abtrieb des Aktuators ist mit Hilfe einer Antriebswelle mit einem mit einzelnen Lamellen der Lamellenanordnung wirkverbundenen Verteiler wirkverbunden, damit die Lamellen auf einfache Weise simultan verstellt werden können.
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Sofern die Antriebswelle in Form einer Königswelle, ein Kegelrad aufweisend ausgebildet ist, ist die Möglichkeit gegeben den Aktuator über Kopf und unter der Lamellenanordnung, geschützt vor Verschmutzung, zu platzieren.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist es möglich, dass die Elemente nicht in allen Figuren mit ihrem Bezugszeichen versehen sind, ohne jedoch ihre Zuordnung zu verlieren. Es zeigen:
- 1 in einer perspektivischen Darstellung eine Kraftfahrzeugkarosserie mit einer eine Lamellenanordnung aufweisenden Luftleitvorrichtung gemäß dem Stand der Technik,
- 2 in einer perspektivischen Darstellung die Kraftfahrzeugkarosserie mit der Luftleitvorrichtung gem. dem Stand der Technik in einem weiteren Beispiel mit Visualisierung einer über die Luftleitvorrichtung umgelenkten Luftströmung,
- 3 in einer Vorderansicht eine erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung einer Kraftfahrzeugkarosserie,
- 4 in einer weiteren Vorderansicht die erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung gem. 3,
- 5 in einem Schnitt IV-IV die Luftleitvorrichtung gem. 3, und
- 6 in einer Prinzipdarstellung die erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung.
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Eine gemäß dem Stand der Technik ausgebildete Luftleitvorrichtung 1 einer Kraftfahrzeugkarosserie 2 ist wie in 1 dargestellt ausgebildet. Die Kraftfahrzeugkarosserie 2 weist in einem Frontbereich 3 einen Karosserieabschnitt 4 in Form einer so genannten Frontschürze oder eines so genannten Frontspoilers auf. Dieser Karosserieabschnitt 4 bildet mit einem so genannten Kotflügel 5 der Kraftfahrzeugkarosserie 2, wie er beispielhaft in 2 abgebildet ist, zumindest teilweise ein Radhaus 6 der Kraftfahrzeugkarosserie 2, in welchem ein Rad 7 eines die Kraftfahrzeugkarosserie 2 aufweisenden Kraftfahrzeugs 8 um seine Radachse 9 rotierbar angeordnet ist.
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Der Frontbereich 3 im Sinne der vorliegenden Erfindung ist dabei insbesondere der Bereich der Kraftfahrzeugkarosserie 2, welcher sich vor dem Rad 7 der Kraftfahrzeugkarosserie 2 befindet.
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Im Bereich des Radhauses 6 ist ein Strömungskanal 10 ausgebildet, welcher sich unter einer Außenhaut 11 der Kraftfahrzeugkarosserie 2, somit überwiegend von Außen nicht sichtbar, befindet.
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Eine Eintrittsöffnung 12 des Strömungskanals 10 ist sich vorwiegend entlang einer Karosseriehochachse Z der Kraftfahrzeugkarosserie 2 und einer Karosseriequerachse Y der Kraftfahrzeugkarosserie 2 erstreckend ausgebildet, damit Luft im Betrieb des Kraftfahrzeugs 8 über die Eintrittsöffnung 12 in den Strömungskanal 10 einströmen und über eine stromab der Eintrittsöffnung 12 angeordnete Austrittsöffnung 13 ausströmen kann. Die Eintrittsöffnung 12 weist zur Änderung eines Strömungsquerschnitts der Eintrittsöffnung 12 und zur zumindest teilweisen Lenkung der einströmenden Luft mehrere verstellbar ausgebildete Lamellenanordnung 14 auf. Im vorliegenden Beispiel ist eine Lamelle 26 der Lamellenanordnung 14 als horizontal liegende Lamelle 26 ausgebildet. Ebenso könnte sie auch in Form einer senkrecht stehenden Lamelle 26 ausgeführt sein.
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Das heißt, dass über die Eintrittsöffnung 12 Luft in den Strömungskanal 10 einströmen kann. Diese Luft kann bspw. zur Kühlung von im Frontbereich 3 angeordneten Bauteilen, bspw. Kühler und/oder Bremse genutzt werden. Zur Steigerung der Effizienz des Strömungskanals 10 ist die Eintrittsöffnung 12 des Strömungskanals 10 an einem Frontbauteil 39, insbesondere einer Frontschürze der Kraftfahrzeugkarosserie 2 ausgebildet. Somit wird die frontal auf die Kraftfahrzeugkarosserie 2 treffende Luft direkt in die Eintrittsöffnung 12 und damit in den Strömungskanal 10 geleitet.
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In 2 ist eine weitere Luftleitvorrichtung 1 gemäß dem Stand der Technik abgebildet, wobei die in die Eintrittsöffnung 12 einströmende Luft in Form von Strömungsfäden visualisiert ist. Eine stromauf der Austrittsöffnung 13 ausgebildete Austrittsfläche 15 des Strömungskanals 10 ist in Richtung der Karosseriequerachse Y geneigt ausgebildet, damit die Luft, wie in 2 illustriert, mit Hilfe des Strömungskanals 10 bei ihrem Austritt aus dem Strömungskanal 10 am Rad 7 vorbei strömend gelenkt wird. Das heißt, dass die Luft nach ihrem Austritt aus der Austrittsöffnung 13 nicht auf das Rad 7 trifft, wobei sie einen Luftwiderstandsbeiwert cw insbesondere aufgrund von Verwirbelungen beim Auftreffen auf das Rad 7 erhöhen würde, sondern am Rad 7 vorbei geleitet wird. Da die aus der Austrittsöffnung 13 ausströmende Luft bei Sichtbarmachung ein „Vorhang“-artiges Aussehen aufweist, wird der in 2 abgebildete Strömungskanal 10 auch als „Air Curtain“ bezeichnet.
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Eine erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung 1 ist gemäß den 3 bis 5 ausgebildet. Der Strömungskanal 10 ist entlang einer Karosserielängsachse X der Kraftfahrzeugkarosserie 2 zweigeteilt ausgeführt, wobei ein erster Kanalteil 16 die Lamellenanordnung 14 umfasst und der zweite Kanalteil 17 in Form des Air-Curtain ausgebildet ist. Das heißt mit anderen Worten, dass der erste Kanalteil 16 mit Hilfe der Lamellenanordnung 14 zur Änderung seines Strömungsquerschnittes ausgeführt ist und der zweite Kanalteil 17 frei durchströmbar ist. Das bedeutet, dass der Strömungsquerschnitt des zweiten Kanalteils 17 ungeregelt ist.
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Stromab der Lamellenanordnung 14 kann zwischen dem ersten Kanalteil 16 und dem zweiten Kanalteil 17 eine Zwischenwand 38 ausgebildet sein, die einer weiteren Strömungslenkung dient. Diese kann den Strömungskanal 10 sich in Richtung der Karosserielängsachse X erstreckend vollständig durchdringen, ebenso kann sie auch abschnittsweise im Strömungskanal 10, bevorzugt nahe der Eintrittsöffnung 12 ausgeführt sein, wie beispielhaft in 4 illustriert ist. Der Strömungskanal 10 ist somit in Richtung der Karosserielängsachse X geteilt.
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Der erste Kanalteil 16 ist von dem Radhaus 6 abgewandt und der zweite Kanalteil 17 ist dem Radhaus 6 zugewandt angeordnet. Das heißt mit anderen Worten, dass über die Karosseriequerachse Y betrachtet der zweite Kanalteil 17 radnah und der erste Kanalteil 16 radfern ausgeführt ist.
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Die Lamellen 26 sind sich überwiegend in Richtung der Karosseriequerachse Y erstreckend ausgebildet. Damit eine Verstellung ihres Anstellwinkels ohne bzw. ohne wesentliche Beeinflussung der Luftströmung durch den zweiten Kanalteil 17 möglich ist, weist die Lamellenanordnung 14 eine Bewegungseinrichtung 18 auf, deren Aktuator 19 in Richtung der Karosseriehochachse Z unterhalb der Lamellenanordnung 14 an der Kraftfahrzeugkarosserie 2 angeordnet.
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Ein Abtrieb 20 des Aktuators 19 ist formschlüssig und kraftübertragend mit einer Antriebswelle 21 der Bewegungseinrichtung 18 verbunden, welche an ihrem dem Abtrieb 20 zugewandt ausgebildeten ersten Ende 22 ein einfaches Zahnrad in Form eines Stirnrads 23 und an ihrem vom ersten Ende 22 abgewandt ausgebildeten zweiten Ende 24 ein Kegelrad 25 besitzt, so dass die Antriebswelle 21 in Form einer so genannten Königswelle ausgebildet ist. Der Abtrieb 20 ist ebenfalls in Form eines Stirnrads ausgebildet, und ist in Richtung der Kraftfahrzeughochachse Z einer Fahrbahn zugewandt angeordnet.
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Jeder Lamelle 26 der Lamellenanordnung 14 ist ein Mitnehmer 27 zugeordnet, welcher mit Hilfe eines Verteilers 28, welcher in Form einer Leiste ausgeführt ist, mit der Antriebswelle 21 wirkverbunden ausgebildet ist.
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Die dem Aktuator 19 nächstliegende Lamelle 26 ist mit einem Hauptmitnehmer 29 verbunden, der mit einem weiteren Kegelrad 30 bestückt ist, welches in Eingriff mit dem Kegelrad 25 der Antriebswelle 21 steht. Somit ist der Verteiler 28 mit der Antriebswelle 21 mit Hilfe des weiteren Kegelrades 30 wirkverbunden ausgeführt.
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Eine Kraftübertragung ausgehend von dem Aktuator 19 erfolgt somit über ein Stirnradpaar, welches vom Abtrieb 20 und dem Stirnrad 23 gebildet ist, die Antriebswelle 21 und einem Kegelradpaar, welches von dem Kegelrad 25 und dem weiteren Kegelrad 30 gebildet ist, auf den Hauptmitnehmer 29. Dieser steuert die dem Aktuator 19 nächstliegende Lamelle 26 direkt und die übrigen Lamellen 26 der Lamellenanordnung 14 mit Hilfe des Verteilers 28.
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Die Antriebswelle 21 ist mit Hilfe eines ersten Gleitlagers 31 und eines zweiten Gleitlagers 32, welche jeweils endnah angeordnet sind, drehbar gelagert.
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Zum Schutz vor Verschmutzung und zur weiteren Strömungsführung ist der Bewegungseinrichtung 18 eine Blende 33 zugeordnet, die in Richtung des Rades 7 betrachtet vor dem Verteiler 28 angeordnet ist. Die Blende 33 ist zusätzlich zur Lagerung der Mitnehmer 27, 29, welche L-förmig ausgeführt sind, ausgebildet.
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Mit Hilfe der ersten Strömungspfeile 34 ist eine Einströmung der Luft in einen ersten Lufteinlass 35 des Strömungskanals 10, welcher dem ersten Kanalteil 16 zugeordnet ist, und mit Hilfe des zweiten Strömungspfeiles 36 ist die Einströmung der Luft in einen zweiten Lufteinlass 37 des Strömungskanals 10, welcher dem zweiten Kanalteil 17 zugeordnet ist, illustriert.
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Zur Vermeidung von Verwirbelungen ist die Zwischenwand 38 ausgebildet, welche zwischen dem ersten Kanalteil 16 und dem zweiten Kanalteil 17 angeordnet ist.
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Die Kraftfahrzeugkarosserie 2 kann zur Aufnahme eines Antriebsaggregates in Form einer Verbrennungskraftmaschine und/oder eines Elektromotors ausgebildet sein. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung 1 wird die Reichweite des Kraftfahrzeugs 8 im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich erhöht, da der Luftwiderstandsbeiwert wesentlich reduziert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Luftleitvorrichtung
- 2
- Kraftfahrzeugkarosserie
- 3
- Frontbereich
- 4
- Karosserieabschnitt
- 5
- Kotflügel
- 6
- Radhaus
- 7
- Rad
- 8
- Kraftfahrzeug
- 9
- Radachse
- 10
- Strömungskanal
- 11
- Außenhaut
- 12
- Eintrittsöffnung
- 13
- Austrittsöffnung
- 14
- Lamellenanordnung
- 15
- Austrittsfläche
- 16
- Erster Kanalteil
- 17
- Zweiter Kanalteil
- 18
- Bewegungseinrichtung
- 19
- Aktuator
- 20
- Abtrieb
- 21
- Antriebswelle
- 22
- Erstes Ende
- 23
- Stirnrad
- 24
- Zweites Ende
- 25
- Kegelrad
- 26
- Lamelle
- 27
- Mitnehmer
- 28
- Verteiler
- 29
- Hauptmitnehmer
- 30
- Weiteres Kegelrad
- 31
- Erstes Gleitlager
- 32
- Zweites Gleitlager
- 33
- Blende
- 34
- Erster Strömungspfeil
- 35
- Erster Lufteinlass
- 36
- Zweiter Strömungspfeil
- 37
- Zweiter Lufteinlass
- 38
- Zwischenwand
- 39
- Frontbauteil
- X
- Karosserielängsachse
- Y
- Karosseriequerachse
- Z
- Karosseriehochachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 9676269 B2 [0004]
- EP 2636540 B1 [0005]
- US 8347830 B2 [0006]
- US 8161919 B2 [0007]
- WO 2017/218105 A1 [0008]
