DE8813222U1

DE8813222U1 - Fahrzeug mit Bremskühlklappen- und Luftführungs-System

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Publication number: DE8813222U1
Application number: DE8813222U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-10-07
Filing date: 1988-10-07
Publication date: 1989-02-09

Description

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r-SREMSKÜHLKLAPPEN- UMD LUFTFÜHRUN08-SVSTEM 4MMl-BBSCHRBIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Bremektthlklappen- und Luftführungs-System für Fahrzeuge, insbesondere für Pkw und Rennfahrzeuge. Erfindungsgemäß sind an den Fahrzeugen an geeigneten Stellen Klappen, Luftdurchlässe/ Luftkanäle bzw. Luftwege angebracht/ wobei die Klappen in geschlossenem Zustand glatt und strömungsgünstig der Fahrzeugform angepaßt sind. In geöffnetem Zustand bewirkt der Fahrtwind durch die Klappen und Luftführungswege hindurch Luftströme, die die Bremsanlagen umströmen und kühlen.

Der heutige Stand der Technik kommt dem Bedürfnis nach strömungsgünstiger Ausgestaltung der Fahrzeugformen bzw. -karosserien durch vielfältige Formgebungen nach. Ziele sind geringer Kraftstoffverbrauch, hohe Geschwindigkeit/ hoher Abtrieb.

Insbesondere sind vielfältige Spoiler im Einsatz. Frontspoiler z.B. sollen die Luftmenge, die unter dem Fahrzeug durchströmt* verringern. Diesem Ziel sind aber durch die Notwendigkeit/ ausreichende Kühlluft für die Bremsen zuzulassen, Grenaen gesetzt. So werden Frontspoiler entweder ziemlich flach gehalten oder mit LuftdurchlaSöffenungen versehen. Bsi-Jss schränkt die erzielbare aerodynamische Wirkung erheblich ein.

Zusatzlieh werden Luftstrdffie, etwa die Bremskühlluftströmen bStsfif reefet ttftke&tr&liiert is Riefetöftf &mi die Bfe&eea zugeleitet. Gerade unter den Fahrzeugen, besonders la Fröntbereich bzw. unter dem Motor, sind die aerodynamischen Verhältnisse, die innere Aerodynaaik, nach vielfach recht ungeordnet. Hier wird noch erheblicher Luftwiderstand in Kauf genommen.

Die Erfindung hebt zum einen den beschriebenen Kompromiß zur Optimierung dee Abtriebs bzw. des ow-Wertee des Pahrteuges und der Notwendigkeit der Biremakühlun§ auf. Sie bieget für beide Aufgaben gleichzeitig vollständige Löeungemöglichkeitem Erstens stellt sie eine Optimierung des ew-Wertes dar, da aus!taliehe, abtriebsmindernde Kühlöffnungen nur bei Bedarf - bei den meisten Erfindungsausgestaltungen also während des Bremsens - geöffnet werden; die Erfindung macht zweitens Vorschläge zur Optimierung der inneren Aerodynamik und drittens auch zur Erhöhung des Abtriebs während den Bremsphasen,

Hauptanwendung für das in Anspruch 1 und weiteren dargestellte Bremskühlklappen- und Luftführungssystem sind Ajtomobiler insbesondere Pkw und Rennfahrzeuge. Jedoch soll sich die Erfindung weiter auf alle Fahrzeuge erstrecken, bei welehern Bremskühlung mittels Luft/Fahrtwind realisierbar ist.

Im Anspruch 2 wird die Öffnung des Bremskühlklappen- und Luftführunge-Systems gleichzeitig mit der Betätigung des Bremspedals bzw. der Bremsung dargestellt. Dies ist eine Hauptanwendung, welche jedoch andere Aspekte und Realisierungen nicht ausschließen soll. So können als Kriterium für die öffnung des Systems neben oder anstelle der Bremsbetätigung noch andere Faktoren gewählt werden, etwa die mittels eines Sensors erfaßte, tatsächliche Temperatur der liremsanlagen oder bestimmte Geschwindigkeitsbereiche, die gegebenenfalls ebenfalls elektronisch erfaßt werden.

Weiterhin berücksichtigt die Erfindung die Tatsache, daß der Kühlungsbedarf der Bremsen nicht sofort mit der Bremspedalbefeätigong, sondern erst etwas verzögert enfesfeehfe und teil' weiee über das Ende der Bremsbetätigung hinaus besteht. Entsprechende Ausführungen deckt der Anspruch 8 ab, wöbe* zu* nächst offenbleiben kann, auf welchem Wege al "' JÖgerung technisch realisiert wird. Der übliche Weg besteht in elektronischer Zeitverzögerung.

Mit Anspruch 9 wird die Realisierung einer verzögerten öffnung, eventuell auch Schließung des Bremskühlsystems durch eine langsam arbeitende Mechanik vorgeschlagen. Das bedeutet, daß bei Beginn der Bremsung (Betätigung des Bremspedals) zwar der Öffnungsvorgang gestartet wird, er aber langsam von statten geht. Ebenso wird sofort bei Beendigung der Bremsung (Loslassen des Bremspedals) der Schließvorgang eingeleitet. Bei einer ganz kurzen Bremsung müßte also die Öffnung des Bremskühlklappensystems nicht einmal vollständig erfolgen, sie würde abgelöst durch den SchließVorgang. Bei längerer Bremsung würden sich die Bremskühlklappen vollständig öffnen, während die Schließung entsprechend der technisch festgelegen Schließdauer über das Ende der Bremsbetätigung hinaus erfolgte. Auf diese Weise ergibt sich eine optimale Anpassung der Intensität und Zeit der Kühlluft-Durchströmung an die tatsächlichen Tempexaturverlaufe an den Bremsanlagen.

Die Realisierung einer derartig langsam arbeitenden offnungs-/ Schließmechanik kann z.B. durch eine Betätigung der Bremskühlklappen mittels Gewindespindel, gegebenenfalls durch Elektromotor angetrieben, erfolgen.

Wenn das Bremskühlsystem, entsprechend Anspruch 2, während der Betätigung der Bremsen geöffnet wird, ergeben eich dazu noch weitere sinnvolle Möglichkeiten, auf die Fahr- und Bremseigenschaften Einfluß zu nehmen. Während das Fahrzeug bei Normalfahrt einen möglichst geringen cw-Wert haben, d.h. möglichst wenig Luftwideretand bieten soll, iet dieee Forderung während der Bremsung vermindert, (sofern die Abtriebekräfte nicht schlagartig aufgehoben werden). Im Gegenteil, eine Unterstützung der Bremsung auf aerodynamischen Wege ererecheint sogar sinnvoll. Dies wird durch die öffnung der Bremsklappen und der damit verbundenen Erhöhung des inneren Luftwiderstandes erzeugt. Zugleich wird erfindungegemü/ dargestellt in Anspruch 3/ erreicht/ da &bgr; durch Öffnung der Lufteinlae- oder LuftauflaAklappen in den fahrtwind/ s.B. nach au&bgr;en oder nach eben, suaätslioh eine tog. Luftbremeen-

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Wirkung erzeugt wird, wie z.B. im auch im Flugzeugbau praktiziert. Dies kann natürlich auch unter dem Fahrzeug oder in inneren Luftströmen sein. Auch indirekt bewirkte Veränderungen der aerodynamischen Verhältnisse können einen Bremseffekt bewirken. Auf eine Präzisierung der Formgebung solcher Bremskühlklappen, welche gleichzeitig auch als Luftbremsen wirken, wird verzichtet, da sie auf vielfältige Weisen zu realisieren sind.

In anderen Aspekten der Erfindung gilt dem Abtrieb besonderer Augenmerk. Das Bremsitühlklappensystem kann so ausgestaltet werden, daß das System, wie in den Ansprüchen 4, 5, 14 und 15 dargestellt, den Abtriebswert erhöht, sei es dadurch, daß sie, schräg nach hinten oben weisend, die Luft nach oben lenken; sei es, daß das Luftführungssystem nach oben weisende Austrittsöffnungen bzw. -klappen hat; oder sei es, daß die Bremskühlklappe einen umgekehrten tragflächenartigen Querschnitt hat, wie z.B. bei herkömmlichen Heckspoilern verwendet.

Dies ist in zweierlei Hinsicht besonders sinnvoll. Zum einen ist der Andruck der Reifen auf die Straße gerade bei den Bremsvorgängen von großer Wichtigkeit. Zweitens kann bei Öffnung des Bremskühlklappen- und Luftführungssystems insofern ein Bedarf zur Kompensation auftreten, als die Bremskühlklappen, wenn sie Luft unter das Fahrzeug leiten, den Abtriebewert in gewissem Umfang verschlechtern. Zwar kann dies quantitativ immer noch ein günstiger Kompromiß sein. Mit den o.g. Ansprüchen werden jedoch Lösungen angeboten, die eine vollständige Kompensation oder sogar eine Verbesserurg dee Abtriebe während der Bremsung bringen sollen.

Die Erfindung läßt die Wahl der Antriebsmittel für die Bremskühlklappen weitgehend offen. Sie können mittels Elektromotor oder hydraulisch, pneumatisch, mechanisch oder auf jedem anderen praktikablen und sinnvollen Weg betitigt werden« Jedoch dürften« wie in Anspruch 11 dargestellt« insbesondere Hubmagnete in Betracht kommen. Dabei könnte ein Hubmagnet

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aktiv nur den einen Vorgang, z.B. die öffnung der Bremskühlklappe, bewirken, während diese passiv, stromlos durch Federkraft oder Winddruck wieder verschlossen wird. Oder es könnten beidseitig aktive Hubmagnete eingesetzt werden, gegebenenfalls mit selbsthaltenden Endstellungen.

Mit Anspruch 10 wird als Schutzrecht insbesondere die unterstützung oder die Ausführung der Bremsklappenbetätigung durch den Fahrtwind als Energiequelle angemeldet. Z.B. kann der Fahrtwind direkt die SchlieBung der Bremskühlklappea bewirken, wenn diese zur öffnung gegen die Windrichtung aufgeschoben wurden. Oder der Fahrtwind kann die Bremskühlklappe, welche ein Tragflächenprofil aufweist, aerodynamisch in eine der Betätigungsrichtungen ziehen. Oder der Fahrtwind kann zur Erzeugung von Oberdruck in einem pneumatischen System dienen, mittels welchem dann die mechanische Betätigung der Klappen erfolgen kann.

Eine Hauptanwendung der Erfindung besteht darin, Bremskühlklappen an de* Front des Fahrzeuges, dort, wo der Luftwiderstand am größten ist, insbesondere am Frontspoiler, und zwar vor den vorderen Bremsscheiben anzuordnen. Dies ist insbesondere auch in Verbindung mit nachzurüstenden Frontspoilern sinnvoll. Entsprechendes Schutzrecht wird mit Anspruch 12 angemeldet.

Ein· Erweiterung dazu ist der Anspruch 16. Hier werden Bremskühlklappen mit einem beweglichen, d.h. auefahrbaren Frontspoiler kombiniert, wie er nach dem Stand der Technik bekannt ist. Er kann bei Hochgeschwindigkeitsfahrt, glatte StraSenverhältnisse unterstellt, besonders tief bis dicht über die Straßenflache abgesenkt werden.

Die Ansprüche 13 und 14 schlagen solche Ausgestaltungen des Frontspoilers vor, bei welchen der ganze Frontepoiler oder erhebliehe Teile desselben all Bremskühlklappe beweglich/ z.B. klappbar oder verschiebbar sind mit dem speziellen Zweck, bei Bedarf Kühlluft fiür die Bremsen durchströmen zu

-&igr;&ogr;&iacgr; lassen. Ohne andere Ausführungen dadurch einzuschränken, ist insbesondere gedacht an Kippen des Frontspoilers um die Querachse. Sei es, daß durch nur geringfügiges Kippen ein ausreichender Luftspalt zwischen Spoiler und Karosserie geöffnet wird, sei es, daß der Frontspoiler dabei erheblich gekippt wird, um z.B. dann auch, entsprechend Anspruch 4, durch Tragflächenquerschnitt dem Fahrzeug mehr Abtrieb zu verleihen.

Im Anspruch 17 werden die Bremskühlklappen kombiniert mit Luftleitkanälen bzw. Luftleitwegen, was besonders im Hinblick auf eine Optimierung der inneren Aerodynamik des Fahrzeugs von Bedeutung ist. Wie schon an früherer Stelle erwähnt, lassen herkömmliche Automobile, bei denen Motor, Bremsen, Aggregate usw. mehr oder weniger wahllos im Luftstrom liegen, hinsichtlich der Minimierung des cw-Wertes noch viele Möglichkeiten ungenutzt. Insofern wird die Verbindung von BremskühlKlappen mit entsprechenden Luftführungswegen ausdrücklich als Schutzrecht beansprucht. D?bei sind alle Luft führungen, wie auch in Anspruch 17 genannt, einbezogen) insbesondere die Führung der Kühlluftströme zunächst durch die Frontzone, durch die vorderen Radgghäuse, wobei die Luftaueleitungen am hinteren Ende der vorderen Radgehäuse liegen können; dzw. die Weiterführung der Kühlluftströme oder einer Teilluftmenge zu den hinteren Bremsen oder zu den im Mittelteil oder Heck des Fahrzeuges untergebrachten Kühlern für Wasser, 01, ^T.uft oder dergleichen. Die Luft wird dorthin bepw. durch Türholme, Türen, Mittelkoneolen und auf anderen Wegen geleitet.

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Mit diesen, das Fahrzeug 'tot, vorn« nach hinten durchsiehenden, strömungsgünstig angeordneten Tiuftkanälen kann zusätzlich auch eine Verbesserung der Steifigkeit der Zelle und durch glatte Konstruktion der Fahfeuguntesreeite auch ein»

Verbesserung des Korrosionsschutzes erzielt werden.

Die Ansprüche und die Beschreibung beziehen sieh überwiegend au£ Bremskühlklappen als Lufteinlafl. fts sol aber betont, dta

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gleichermaßen tie Luftauelaftklappen in die Brfindung einbattogen find« wie im Aniprueh 1 förmulittt. Aueh Zwliohen-)tlappen können im Sinn· der Brfindung Btfemakühlklappen sein.

S Auoh sut Anordnung der Luiteinlaft- oder LüffcauelaÄorte eei betont, daß im Rahmen der Brfindung jegliche Wahl denkbar ist. Lufteinlässe wird man optimalerweise an Stellen großen Luftwiderstandes ansetzen. Besonders sinnvoll sind solche Anordnungen, bei welchen die Führung der Kühlluftströme, der Kühlluftkanäle oder Kühlluftwege mit möglichst wenig Kurven vom Lufteinlaßort zur Bremse und so fort bis sum Luftauslaßort verläuft. Demzufolge sind besonders günstige Stellen für den Lufteinlaßt der ganze Frontbereich des Fahrzeugs, die Frontstoßstange, der Frontfipoiler, die vorderen Zonen der Kotflügel bzw. der Motorhaube, die Radgehäuse, das hintere Ende der vorderen Kotflügel (für die Hinterradbremsen), der vordere Teil der hinteren Kotflügel, auch die Qepäckraum- bzw. Motorklappe hinten und teilweise auch die Fahrzeugunterseite. Für Luftauslaß: die Radgehäuse, die hinteren Kotflügelzonen, die MotorVGepackraumklappen.

Auf die nähere Darstellung mechanischer Ausführungen der Bremskühlklappen an und für sich wird verzichtet. Das Schutzrecht soll jegliche Ausführungen umfassen, seien dies Drehklappen, Schiebeklappen, jegliche Art von Verschlüssen, Ventilen, Düsen u.a.

Die Figur 1

aeigt die Fientaneieht eines Attfc&aebile ait einem besondere | tiefen Frontspoiler (I)* Vor den Vorderradbremsen weist er zwei Bremskühlklappen (2) auf. Die Durchlaßöffnungen (3) werden durch Schiebeklappen (4) geöffnet und geschlossen.

Schematisch dargestellt ist das Antriebselement (5), welches z.B. als Hubmagnet oder Elektromotor realisiert sein kann.

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Die Figur 2

seiest ebenfalls in der fronfcansloht eines Pkw einen beeonders tiefen frontepoileir (1), jedeeh mit nur einer Bremskühlklappe (2), welehe einen erhebliehen Teil der Breite des

Frontipoilerg ausmaeht.

Mit Figur 3

wird das Bremskühlklappen- und Luftführungs-System schematisch in einem über dem linken Frontbereich aufgeschnittenen

(6) Pkw gezeigt (Draufsicht). Neben dem linken Vorderrad (7) ist die Scheibenbremse (8) und (9) angedeutet. Davor fahrt ein Luftführungekanal (10) bei Bremskühlungebedarf, d.h. wenn die Bremskühlklappe (2) geöffnet ist, Kühlluft gezielt zur Bremsscheibe (3). Mit Position (11) ist eine Stelle markiert, an der die Bremskühlklappe alternativ angebracht sein könnte. Mögliche LuftauslaBklappen sind mit (12) am hinteren Ende der vorderen Kotflügel dargestellt.

Figur 4

zeigt die Seitenansicht eines Pkw mit einer BremseinlaBklappe (13) am Frontspoiler, welche aufgrund umgekehrten Tragflächenprofils Abtrieb erzeugt. Am hinteren Bnde des vorderen Kotflügels ist, wie auch in Figur 3, mit (12) wieder eine seitliche Luftaueiaiklappe angedeutet, Mit Cii) ist am vörderen Ende des hinteren Kotflügels eine Lufteinlaß-Bremskühlklappe angedeutet, während mit (15) eine LuftauslaB-Bremskühlklappe in Form eines Heckspoilers dargestellt ist, die aufgrund ihres umgekehrten Tragflächenprofils abtriebsvermindernd wirkt.

Claims

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BREKSKÜHLKLAPPBN- UHD LOFTFOaRONSS-SYSTEIl FOB FAHRZEUGE

Anspruch 1: ^&ldquor;_€ ^,f ->

C Bremskühlklappen- und Lüftführungs-System e besonders für Pkw und Rennfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß an geeigneten Stellen am Fahrzeug Einlaß- oder Auslaßklappen für Kühlluft angeordnet sind, welche beim normalen Fahrzustand geschlossen und dabei in die Fahrzeugform aerodynamisch günstig, d.h. wenig Luftwiderstand bietend, integriert sind, welche jedoch bei Bremskühlungsbedarf automatisch geöffnet werden, wobei der Fahrtwind einen Luftstrom durch die Bremskühlklappen- und durch die Luftführungswege hindurch bewirkt, der zu den Bremsanlagen strömt und diese kühlt.

Anspruch 2:

pp—g Fahrzeug/ nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremskühlklappen gleichzeitig mit der Betätigung der Bremsen, insbesondere gesteuert dur\.h den Bremskontakt, geöffnet werden.

Anspruch 3:

g—-S Fahrzeug** nach Anspruch 2» dadurch gekennzeichnet, daß bei öffnung der Klappen noch als Zusatzwirkung die Bremsung auf aerodynamischem Wege unterstützt wird, indem der cw-Wert des Fahrzeuges erhöht wird.

Anpruch 4s

gppi Fahrzeuge* nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremskühlklappen aufgrund ihrer Formgebung oder Anordnung den Fahrtwind nach oben ableiten und somit den Abtrieb des Fahrzeuges, d.h. den Andruck der Reifen auf die Straft·, erhöhen,

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X Anspruch 5:

- - Fahrzeug^ nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremskühlklappen so ausgeformt sind, daß sie im Profil eine umgekehrte Tragflächenform aufweisen.

Anspruch 6 t

einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das öffnen der Bremsklappen zusätzlich zur Bremsbetätigung oder anstatt der Bremsbetätigung von einem oder mehreren anderen Paktoren des Bremskühlbedarfs abhängig erfolgt, insbesondere abhangig von der Temperatur der Eremsanlagen oder insbesondere abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs.

Anspruch 7:

einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß je nach dem tatsächlichen, aktuellen Bremskühlungsbe£arf die Bremskühlklappen nur teilweise, sei es abgestuft oder sei es kontinuierlich, geöffnet werden.

Anspruch 8:

-» gy Fahrzeug/ nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der Bremskühlklappen erst verzögert nach dem Beginn, gegebenenfalls auch nach dem Ende der Bremebetätigung erfolgt, wobei die Verzögerungezeit in Relation zur Erwärmunge-Zeitkonstante (gegebenenfalls auch zur Abkühlungs-Zeitkonstante) der Bremsen festgelegt ist.

Anspruch 9t

gpaei ayt Fahrzeuge* nach

Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, 4ae die verzögerte Breme-

klappenöffnung/-achlieaung realisiert wird durch tine entiprechend langeam funktionierende

- 3 Anspruch 10t

e Fahraeug^ naoh

einem der vorhergegangenen Ansprüche, dadursh gekennzeichnet* dafi für den Antrieb der Bremekühlklappen in der einen S oder in beiden Richtungen (Öffnung baw, Schließung) der fahrtwind aia energiequelle ausgenutzt wird.

Anspruch 11t

- d gfe Bs Fahrzeug^ nach einem der vorhergegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

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in beiden Richtungen (öffnung bzw. Schließung) ein Hubmagnet verwendet wird.

Anspruch 12t

- d -e&*- Fahrzeuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder zwei Bremskühlklappen als Lufteinlaßklappen an der Fahrzeugfront, direkt oder ungefähr vor den zu kühlenden Vorderradbremsen, meist Vorderradbremsscheiben angebracht sind, insbesondere integriert in den Frontspoiler.

Anspruch 13t

f Fahrzeug^ nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dafl der ganze Frontspoiler oder ein erheblicher Teil von ihm beweglich und somit als Bremskühlklappe ausgebildet ist.

Anspruch 14t

eine» der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der ganze Frontspoiler oder ein erheblicher feil desselben als Bremskühlklappe ausgebildet ist, wobei die Bremskühlklappe durch Drehung in eine horizontale Stellung geSffnet wird, und wobei sie durch umgekehrten Tragflächenquerschnitt den Abtrieb des Fahrzeuges erhöht.

Anspruch ISt

fpi ' Fahrzeug^ nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dad die Bremakühlklappe als fleekspoiler ausbildet ist und wobei diese insbesondere im geöffneten Zustand durah ihre Formgebung mit einem umgekehrten Tragfläohenprofil den Abtrieb des Fahrzeugs erhöht.

Anspruch 161

- figyr Fahrzeug* nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremskühlklappe(n) an einem ausfahrbaren Frontspoilei* angebracht ist (sind).

Anspruch 17t

ese- -Ba f Fahrzeuge* nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremskühlklappen kombiniert sind mit Luftkanälen bzw. Luftführungswegen, welche die Kühlluftströme kontrolliert durch die Zonen des Fahrzeuges führen, von den Einlaßklappen ausgehend hin zu den Bremsenlagen, sowie hin zu definierten LuftauslaSstellen, sowie von den vorderen Brsassn weiter zu den hinteren Bremsen.