DE19725654A1 - Luftleitvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftleitvorrichtung zur Verwendung in einem Kraftfahr­ zeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Derartige Luftleitvorrichtungen werden insbesondere im Kühlerbereich des Fahrzeugs sowie für Spoiler und andere das aerodynamische Verhalten des Fahrzeugs beeinflussende Ein­ richtungen verwendet. Die DE 23 59 388 A1 beschreibt eine Kühler-Jalousie für wasserge­ kühlte Kraftfahrzeugmotoren, die in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur selbsttätig über ein Thermostat und einen Verstellmechanismus geöffnet und später wieder geschlos­ sen wird. Hierdurch wird beabsichtigt, die Betriebstemperatur des Motors schnell zu errei­ chen und bei abgeschalteten Motor länger zu erhalten, so daß ein geringerer Kraftstoffver­ brauch, eine längere Lebensdauer des Motors und eine bessere Verbrennung gewährleistet werden.

Nachteilhaft an dieser Vorrichtung ist jedoch, daß ein aufwendiger wartungsbedürftiger Ver­ stellmechanismus in Form eines Schubgestänges für die Verstellung erforderlich ist, der ent­ sprechend aufwendig und kostenträchtig ist, bei Inbetriebnahme Energie verbraucht und das Gesamtgewicht und die Gesamtkosten des Fahrzeugs erhöht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und zuverlässige Luftleitvorrichtung zu schaffen, die kostengünstig und mit geringem Gewicht und geringem Materialaufwand herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Luftleitvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprü­ che beschreiben bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung.

Erfindungsgemäß wird somit für die Luftleitvorrichtung ein Faser-Kunstoff-Verbund verwen­ det, d. h. ein Material, bei dem Fasern, z. B. Kohlenstoffasern oder Glasfasern, in einer Kunstoffmatrix mit einer Vorzugsrichtung eingebettet sind, der Faser-Kunststoff-Verbund daher nichtisotrope physikalische Eigenschaften aufweist. Dabei ist lediglich eine vorwie­ gend unidirektionale Faserorientierung in den Einzelschichten notwendig, so daß ein gewis­ ser Wirrfaseranteil sowie auch die Verwendung zusätzlicher Wirrfaserlagen sich nicht störend auswirken. Durch die mehrschichtige Anordnung der einzelnen unidirektional ver­ stärkten Faser-Kunstoff-Verbund-Lagen mit unterschiedlichem Faserrichtungswinkel können in den jeweiligen Schichten auftretende anisotrope Formänderungen und Spannungen zu einer aus der Verbundebene hinausführenden Kraft und/oder Formänderung führen. Ein der­ artiges Zusammenwirken ist z. B. als Normalspannungs-Schubverformungs-Kopplung bekannt. Damit kann auf einfache Weise eine Änderung der Gestalt der Luftleitvorrichtung ohne die Verwendung zusätzlicher mechanischer Stellelemente erreicht werden.

Für den Faser-Kunstoff-Verbund kann dabei in vorteilhafter Weise nach Anspruch 2 ein endlosfaserverstärktes Material eingesetzt werden, da hierdurch die größten Anisotropien in den physikalischen Eigenschaften erreicht werden. Weiterhin kann durch eine Änderung des Faserrichtungswinkels von etwa 90° in benachbarten Schichten ein maximaler Formän­ derungseffekt bei der Luftleitvorrichtung erreicht werden.

Der Faser-Kunstoff-Verbund kann dabei insbesondere nach Anspruch 4 einen anisotropen Wärmeausdehnungskoeffizient und/oder nach Anspruch 5 einen anisotropes Kraft-Verfor­ mungsverhalten aufweisen.

Die Erfindung wird im folgenden an zwei Ausführungsformen anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Vorderansicht eines Fahrzeugs mit einer Luftleitvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 2 das Fahrzeug aus Fig. 1 mit einer verstellten Luftleitvorrichtung.

Fig. 3 den Aufbau einer mehrschichtigen Kühlerlamelle der Luftleitvorrichtung aus Fig. 1, 2.

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Kühlerlamelle der Luftleitvorrichtung aus Fig. 2.

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Vorderbereich eines Fahrzeugs mit einer Luftleitvorrich­ tung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Ein als Lufteinlaß für den Motorraum vorgesehener Kühlergrill 2 ist als geschlitzte ebene Oberfläche ausgebildet und weist in Fahrzeug-Querrichtung sich erstreckende Kühlerlamel­ len 4 auf. Die Kühlerlamellen 4 und vorzugsweise auch die gesamte Kühlergrillplatte ist aus einem Faser-Kunstoff-Verbund hergestellt, wobei die Kühlerlamellen zumindest zwei in Fahrzeug-Längsrichtung übereinander angeordnete Einzelschichten aufweisen.

Der für die Kühlerlamellen 4 verwendete mehrschichtige Faser-Kunstoff-Verbund weist dabei gemäß Fig. 3 eine untere Schicht 7 und eine in Fahrtrichtung davor angeordnete obere Schicht 5 auf. Die Fasern 9 der oberen Schicht verlaufen dabei um 90° versetzt gegenüber Fasern 10 der unteren Schicht 7. Dementsprechend erfahren die Schichten 5 und 7 bei einer Erwärmung der Kühlerlamellen um 90° versetzte, entsprechend der richtungsabhängigen Einzelschichtsteifigkeiten und Wärmeausdehnungskoeffizienten unterschiedliche Längenän­ derungen und Spannungen, was aufgrund der Verbindung der beiden Schichten zu einer aus der Zeichenebene hinausführenden Kraft und Formänderung der ganzen Kühlerlamelle 4 führt.

Die Fig. 2 und 4 beschreiben einen Kühlergrill, bei dem die Kühlerlamellen 4 aufgrund der unterschiedlichen Spannungen der einzelnen Schichten 5 und 7 dermaßen verformt sind, daß freie Enden 8 der Kühlerlamellen zur Fahrzeugmitte hin von einer vertikalen Ebene in eine horizontale Ebene verdreht und gegebenenfalls zusätzlich zur Fahrtrichtung hin hin­ ausgebogen sind. Die durch die freie Querschnittsfläche in horizontaler Richtung zwischen den Kühlerlamellen 4 definierte Lufteintrittsfläche in den Kühlerraum wird bei einer Beauf­ schlagung der Kühlerlamellen mit Wärme durch die Verdrehung der Lamellen vergrößert, so daß mehr Luft in den Motorraum gelangen kann und eine bessere Kühlung des im Kühler befindlichen Kühlmediums gewährleistet wird. Somit stellt das durch den Kühlergrill und die Kühlwasserleitungen gebildete System, bei dem eine Erhöhung der Kühlmitteltemperatur zu einer Verstärkung der Kühlwirkung führt, ein gegengekoppeltes und daher selbstregulieren­ des Kühlungssystem für das Kraftfahrzeug dar, mit dem eine ideale Kühlmitteltemperatur von z. B. 70 bis 90° Celsius eingestellt werden kann.

Zusätzlich zu der temperaturabhängigen Regulierung kann die Beeinflussung der Kühlmit­ teltemperatur durch unterschiedliche Fahrgeschwindigkeiten berücksichtigt werden. Dabei kann z. B. jede zweite Kühlerlamelle 4 derartig aufgebaut werden, daß sie nicht oder nur ge­ ring verdreht wird, aber aus der Kühlerfläche nach vorn herausgebogen wird, da bei erhöhter Fahrgeschwindigkeit derartige gewölbte Lamellen durch den erhöhten Luftwiderstand wieder geschlossen werden, so daß eine übermäßige Kühlung durch den erhöhten Luftstrom selbstregulierend vermieden werden kann.

Damit kann ebenfalls eine geschwindigkeitsabhängige Beeinflussung der Aerodynamik des Fahrzeuges realisiert werden.

Die Kühlerlamellen können entweder durch das Kühlmittel allein und/oder auch durch einen von einem Thermostat gesteuerten Heizdraht von einem bei Normaltemperatur geschlosse­ nen Zustand durch Einwirkung der Wärme des Heizdrahts bei höherer Kühlmitteltemperatur geöffnet werden, um die Temperatureinwirkung durch das Kühlwasser zu verstärken.

Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist eine geschlitzte Platte 16 zwischen einer Fahrzeugfront 14 mit Kühlergrill und einem Kühler 12 angeordnet.

Die geschlitzte Platte 16 ist dabei als erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung vorgesehen und entspricht damit dem Kühlergrill der ersten Ausführungsform.

Indem eine separate Luftleitvorrichtung zwischen dem Kühlergrill und dem Kühler verwendet wird, kann diese unabhängig von den geometrischen, mechanischen und ästhetischen An­ forderungen an die Fahrzeugfront ausgestattet werden. Die geschlitzte Platte 16 kann dabei entsprechend dem als geschlitzte Platte ausgebildeten Kühlergrill 2 der ersten Ausführungs­ form mit Kühlmittel und/oder der Wärme eines Heizdrahtes beaufschlagt werden.

Claims (10)

1. Luftleitvorrichtung zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, mit einer einer Luftströ­ mung ausgesetzten, in Form, Abmessungen und/oder Anordnung veränderbaren Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitvorrichtung eine mehrschichtige Anordnung von Einzelschichten (5, 7) aus einem Faser-Kunstoff-Verbund mit überwiegend unidirektionaler Verstärkung aufweist, der nicht-isotrope physikalische Eigenschaften besitzt und die Schichten unterschiedliche Faserrichtungswinkel aufweisen derartig, daß eine Än­ derung einer auf die Luftleitvorrichtung einwirkenden Kraft und/oder sie beaufschla­ genden Temperatur zu einer Änderung ihrer Form, Abmessungen und/oder Anordnung führt.

2. Luftleitvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Faser-Kunstoff-Verbund vorwiegend endlosfaserverstärkt ist.

3. Luftleitvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser­ richtungen benachbarter Schichten im wesentlichen transversal zueinander verlaufen.

4. Luftleitvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeausdehnung einer Faser-Kunstoff-Verbund-Einzelschicht nicht-isotrop ist.

5. Luftleitvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannungs-Verformungs-Kopplung einer Einzelschicht nicht-isotrop ist.

6. Luftleitvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühlmittelleitung durch die Luftleitvorrichtung gelegt ist.

7. Luftleitvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie Lamellen (4) aufweist, die sich in Fahrzeug-Querrichtung erstrecken und derartig ausgebildet sind, daß sie bei Beaufschlagung mit Wärme aus einer vertikalen Ebene zumindest teilweise in eine horizontale Ebene gedreht werden, so daß eine Luftein­ trittsfläche zu einem Kühler vergrößert wird.

8. Luftleitvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine geschlitzte Platte (16) zur Verwendung zwischen einem Kühlergrill (14) und Kühler (12) aufweist.

9. Luftleitvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Heizdraht oder mehrerer Heizdrähte durch die Luftleitvorrichtung verlaufen.

10. Luftleitvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Abhängigkeit von einem Luftströmungsdruck eine Formänderung erfährt.