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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Strömungsleitmechanismus gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Ein Strömungsleitmechanismus für ein Kraftfahrzeug, wie er im Oberbegriff des Anspruchs beschrieben ist, ist aus der
DE 10 2007 022 298 A1 bekannt.
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Ergänzend wird auf die Druckschriften
WO 2011/061251 A1 und
FR 2 899 555 A1 verwiesen, die Unterböden für Kraftfahrzeuge mit zwischen Öffnungsstellung und Schließstellung verstellbaren Klappen offenbaren.
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Im Stand der Technik sind Kraftfahrzeuge mit verschiedenartigen Strömungsleitmechanismen bekannt, wobei die Strömungsleitmechanismen dazu dienen, Bauteilen des Kraftfahrzeugs im Fahrbetrieb Kühlluft zuzuleiten. Dabei wird bevorzugt die das Kraftfahrzeug im Fahrbetrieb umströmende Luft als Kühlluft verwendet.
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Aus der Druckschrift
DE 42 08 999 C2 ist ein Kraftfahrzeug mit Lufteinlässen im Frontbereich bekannt.
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Weiterhin zeigt die Druckschrift
DE 10 2007 002 679 A1 ein Kraftfahrzeug mit einer in der Unterbodenverkleidung angeordneten Lüftungsöffnung, wobei einem im Bereich der Lüftungsöffnung angeordneten, zu kühlenden Bauteil des Kraftfahrzeugs Kühlluft über stationäre, d. h. im Bezug auf das Kraftfahrzeug ortsfeste und unbewegliche, Luftführungsrampen zugeleitet wird.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2006 014 443 A1 ist ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem im Bereich des Unterbodens eine Lüftungsöffnung vorgesehen ist und bei dem an einem in Fahrtrichtung betrachtet hinteren Längsende der Lüftungsöffnung eine stationäre Staulippe so nach unten von der Unterbodenverkleidung weg absteht, dass aufgrund des statischen Drucks im Fahrbetrieb zu kühlenden Komponenten des Kraftfahrzeugs oberhalb der Unterbodenverkleidung über die Lüftungsöffnung Kühlluft zugeleitet wird.
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Ein Nachteil der bisher beschriebenen Lüftungsöffnungen, insbesondere in Kombination mit weiteren stationären strömungsleitenden Bauteilen wie der oben angesprochenen Staulippe oder den Luftführungsrampen ist das im Fahrbetrieb unvermeidliche Auftreten von Luftverwirbelungen, die die Aerodynamik des Fahrzeugs verschlechtern und somit den Treibstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs erhöhen. Es ist daher vorteilhaft, verstellbare Luftleiteinrichtungen an Strömungsleitmechanismen vorzusehen, die entsprechend einem Kühlungsbedarf von Komponenten des Kraftfahrzeugs zumindest zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung verstellbar sind.
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Während den zu kühlenden Komponenten in der Öffnungsstellung einer solchen Luftleiteinrichtung Kühlluft zugeleitet wird, kann in der Schließstellung die Aerodynamik des Kraftfahrzeugs verbessert und der Kraftstoffverbrauch damit gesenkt werden.
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So ist es bekannt, lamellenförmige Luftklappensysteme im Frontbereich eines Kraftfahrzeuges anzuordnen. Diese Vorrichtungen sind aufgrund der hohen Kräfte, die auf die direkt angeströmten Luftklappensysteme wirken, mechanisch aufwändig und entsprechend teuer in der Herstellung.
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Die Druckschrift
DE 10 2006 008 224 A1 zeigt ein gattungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einem Strömungsleitmechanismus bei dem sich über eine Klappe eine Öffnung im Unterboden als Luftauslass öffnen lässt. Als Lufteinlass ist bei diesem Strömungsleitmechanismus in der Klappe noch eine weitere Öffnung vorgesehen, in welcher zum Ansaugen von Kühlluft ein zusätzlicher Lüfter angebracht ist. Nachteilig an dem aus der D1 bekannten Strömungsleitmechanismus ist insbesondere, dass die Klappe in ihrer Öffnungsstellung die Öffnung gegen Luft abschirmt, die im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs entlang des Unterbodens strömt, weswegen der zusätzliche Lüfter zum Ansaugen von Kühlluft erforderlich ist.
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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftfahrzeug mit einem verbesserten Strömungsleitmechanismus bereitzustellen, über den zu kühlenden Bauteilen des Kraftfahrzeugs bedarfsweise Kühlluft zugeführt werden kann ohne die Aerodynamik des Fahrzeugs unnötig zu verschlechtern, und der konstruktiv einfacher und damit günstiger in der Herstellung ist als bekannte Strömungsleitmechanismen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Kraftfahrzeug mit allen Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Bei einem derartigen Kraftfahrzeug ist unter anderem der Strömungsabschnitt wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, auf einer entgegen die Strömungsrichtung weisenden Seite des Stauabschnitts gelegen ist.
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Unter einer entgegen die Strömungsrichtung weisenden Seite des Stauabschnitts wird dabei eine Seite des Stauabschnitts verstanden, für die gilt, dass die Oberfläche des Stauabschnitts auf dieser Seite eine Flächennormale mit einer zu Strömungsrichtung entgegengesetzt gerichteten Komponente aufweist.
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Auf diese Weise wird dann, wenn sich die Luftleiteinrichtung in der Öffnungsstellung befindet, durch den sich, in Strömungsrichtung betrachtet, vor dem Stauabschnitt bildenden Staudruck Kühlluft durch den Strömungsabschnitt der Durchgangsöffnung hindurch geleitet. Dieser Effekt wird im folgenden kurz als Stau- bzw. Ansaugeffekt bezeichnet.
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Je stärker der Stauabschnitt von dem Trägerbauteil auf der ersten Seite weg absteht, je weiter er also in den im Fahrbetrieb luftumströmten Bereich einragt, desto größer ist der Stau- bzw. Ansaugeffekt, d.h. die Strömungsgeschwindigkeit der durch den Strömungsabschnitt strömenden Kühlluft wird erhöht, wodurch, zumindest bei gleichbleibendem Strömungsquerschnitt des Strömungsabschnitts, mehr Luft pro Zeiteinheit durch den Strömungsabschnitt der Durchgangsöffnung geleitet wird.
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Da in der Öffnungsstellung der Luftleiteinrichtung die Kühlluft aufgrund des Staueffekts durch den Strömungsabschnitt hindurch geleitet wird, kann auf einen zusätzlichen Lüfter zum Ansaugen von Kühlluft in diesem Fall verzichtet werden.
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In der Schließstellung steht der Stauabschnitt auf der ersten Seite des Trägerbauteils, also auf der Seite, entlang welcher im Fahrbetrieb Luft in der Strömungsrichtung strömt, weniger stark von dem Trägerbauteil ab als in der Öffnungsstellung, was die aerodynamischen Eigenschaften des Kraftfahrzeugs in der Schließstellung der Luftleiteinrichtung gegenüber der Öffnungsstellung verbessert. Bevorzugt steht der Stauabschnitt gar nicht von dem Trägerbauteil ab bzw. ist bündig mit dem Trägerbauteil angeordnet, wenn sich die Luftleiteinrichtung in der Schließstellung befindet.
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Da die Luftleiteinrichtung üblicherweise dann in die Schließstellung bewegt wird, wenn keine Kühlung von Komponenten des Kraftfahrzeugs erforderlich ist, ist es aus Gründen der Aerodynamik bevorzugt, dass die Luftleiteinrichtung derart relativ zum Trägerbauteil bewegbar angeordnet ist, dass der Strömungsabschnitt dann, wenn sich die Luftleiteinrichtung in der Öffnungsstellung befindet, einen größeren Strömungsquerschnitt aufweist, als dann, wenn sich die Luftleiteinrichtung in der Schließstellung befindet. Insbesondere kann die Durchgangsöffnung dann, wenn sich die Luftleiteinrichtung in der Schließstellung befindet, weitgehend oder sogar vollständig verschlossen sein, so dass der Strömungsquerschnitt in der Schließstellung der Luftleiteinrichtung auch Null sein kann, bevorzugt sogar Null ist.
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Als Kompromisslösung zwischen möglichst guter Kühlung einerseits und möglichst guter Aerodynamik des Kraftfahrzeugs andererseits ist es vorteilhaft, je nach Bedarf den zu kühlenden Komponenten nur so viel Kühlluft pro Zeiteinheit zuzuführen, wie benötigt wird. Dazu kann vorgesehen sein, dass die Luftleiteinrichtung in wenigstens eine zwischen der Schließstellung und der Öffnungsstellung gelegene und von diesen verschiedene Zwischenstellung verstellbar ist, wobei in der Zwischenstellung der Luftleiteinrichtung der Stauabschnitt stärker von dem Trägerbauteil weg absteht als in deren Schließstellung, jedoch der Stauabschnitt weniger stark von dem Trägerbauteil weg absteht als in deren Öffnungsstellung.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Luftleiteinrichtung in wenigstens eine zwischen der Schließstellung und der Öffnungsstellung gelegene und von diesen verschiedene Zwischenstellung verstellbar ist, wobei in der Zwischenstellung der Luftleiteinrichtung der Strömungsabschnitt einen größeren Strömungsquerschnitt aufweist als in deren Schließstellung, jedoch der Strömungsabschnitt einen kleineren Strömungsquerschnitt aufweist, als in der Öffnungsstellung der Luftleiteinrichtung. Durch Vergrößerung des Strömungsquerschnitts lässt sich bei gleichbleibender Position des Stauabschnitts, also gleichbleibender Stau- bzw. Ansaugwirkung, ebenfalls die Menge der pro Zeiteinheit durch den Strömungsabschnitt geleiteten Kühlluft erhöhen.
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Besonders bevorzugt werden die beiden gerade beschriebenen Weiterbildungen kombiniert, so dass der Strömungsquerschnitt des Strömungsabschnitts mit einem zunehmenden Abstehen des Stauabschnitts von dem Trägerbauteil ebenfalls zunimmt.
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Um die Stellung der Luftleiteinrichtung gut an verschiedene Kühlbedürfnisse und Fahrbedingungen anpassen zu können, ist die Luftleiteinrichtung bevorzugt kontinuierlich, also stufenlos verstellbar.
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Konstruktiv lässt sich eine Luftleiteinrichtung, die, wie oben beschrieben, zumindest zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung, gegebenenfalls zusätzlich in eine oder mehrere Zwischenstellungen verstellbar ist, dadurch realisieren, dass die Luftleiteinrichtung eine Luftklappe umfasst, die um eine im Wesentlichen parallel zur ersten Seite des Trägerbauteils und senkrecht zur Strömungsrichtung orientierte erste Schwenkachse relativ zum Trägerbauteil schwenkbar an diesem vorgesehen ist, wobei die Luftklappe den Stauabschnitt umfasst.
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Unter dem Begriff der Schwenkachse wird dabei in der vorliegenden Anmeldung die Rotationsachse nicht im gegenständlichen, sondern im theoretisch-mathematischen Sinne verstanden, also die gedachte Gerade, um die die Luftklappe oder allgemein ein Bauteil drehbar bzw. schwenkbar ist.
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Damit wird der Stauabschnitt durch Schwenken der Luftklappe um die erste Schwenkachse in den im Fahrbetrieb von Luft umströmten Bereich geschwenkt, dem die erste Seite des Trägerbauteils zugewandt ist.
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Grundsätzlich ist es möglich, dass die erste Schwenkachse ortsfest bezüglich des Trägerbauteils ist. In diesem Fall ändert sich für verschiedene Öffnungswinkel der Luftklappe, d.h. für verschiedene Zwischenstellungen sowie für die Öffnungsstellung, der Strömungsquerschnitt des Strömungsabschnittes ab einem deutlich von Null verschiedenen Öffnungsgrad im Wesentlichen nicht.
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Bevorzugt ist die erste Schwenkachse jedoch ortsfest bezüglich der Luftklappe, da diese Gestaltung der Luftleiteinrichtung die Möglichkeit bietet, auch den Strömungsquerschnitt des Strömungsabschnitts verändern zu können.
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Dazu kann vorgesehen sein, dass die Luftklappe längs einer Verlagerungsbahn mit einer zur ersten Seite des Trägerbauteils parallelen Verlagerungskomponente senkrecht zur ersten Schwenkachse relativ zum Trägerbauteil verlagerbar ist. Damit wird die Luftklappe bei einer Verstellung sowohl um die erste Schwenkachse gedreht als auch längs der Verlagerungsbahn verlagert.
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Bevorzugt ist also die erste Schwenkachse bezüglich der Luftklappe ortsfest und relativ zum Trägerbauteil verlagerbar.
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Konstruktiv lässt sich einfach realisieren, dass die erste Schwenkachse vorzugsweise parallel zur ersten Seite des Trägerbauteils und senkrecht zur ersten Schwenkachse verlagerbar oder verschiebbar ist.
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Um die Verlagerung der Luftklappe relativ zum Trägerbauteil auch unter verschiedenen Bedingungen, etwa verschiedenen Fahrgeschwindigkeiten, reproduzierbar durchführen zu können, können an einem Bauteil aus Trägerbauteil und Luftklappe Führungsmittel und an dem jeweils anderen Bauteil Führungsgegenmittel vorgesehen sein, welche mit den Führungsmitteln zur Führung einer Relativbewegung von Trägerbauteil und Luftklappe zusammenwirken.
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Eine solche Führung der Relativbewegung von Luftklappe und Trägerbauteil bei einer gleichzeitigen Verkippung der Luftklappe um die erste Schwenkachse lässt sich auf besonders einfache Weise konstruktiv realisieren, indem die einen der Mittel aus Führungsmitteln und Führungsgegenmitteln wenigstens eine Führungsschiene umfassen, und die jeweils anderen Mittel wenigstens einen Wellenzapfen umfassen, der mit der Führungsschiene in Wechselwirkung steht. Dabei ist der wenigstens eine Wellenzapfen vorzugsweise entlang der ersten Schwenkachse vorgesehen.
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Der Begriff des Wellenzapfens wird hier sowohl für einen Zapfen verwendet, der sich bei der Schwenkbewegung der Luftklappe mitdreht, etwa wenn der Zapfen an der Luftklappe vorgesehen ist, als auch für einen Zapfen, der sich bei der Schwenkbewegung der Luftklappe nicht mitdreht, etwa wenn der Zapfen an dem Trägerbauteil vorgesehen ist.
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Um ein Verkanten der Luftklappe bei ihrer Verlagerungs- und Schwenkbewegung zu vermeiden, kann weiterhin vorgesehen sein, dass die einen der Mittel aus Führungsmittel und Führungsgegenmittel zwei parallel zueinander und einander gegenüberliegenden Führungsschienen umfassen, und die jeweils anderen Mittel wenigstens zwei Wellenzapfen umfassen, wobei jeder Wellenzapfen mit jeweils einer Führungsschiene in Wechselwirkung steht.
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In dem bevorzugten Fall, dass die erste Schwenkachse ortsfest bezüglich der Luftklappe ist, ist es zweckmäßig, wenn die Führungsschiene am Trägerbauteil, der Wellenzapfen an der Luftklappe vorgesehen ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Luftleiteinrichtung weiterhin einen Verbindungslenker aufweist, der, in Strömungsrichtung betrachtet, hinter der Luftklappe um eine parallel zur ersten Schwenkachse verlaufende zweite Schwenkachse schwenkbar an dem Trägerbauteil angeordnet ist, wobei die Luftklappe und der Verbindungslenker über eine parallel zur ersten und zur zweiten Schwenkachse verlaufende Gelenkachse gelenkig miteinander verbunden sind. Ein solcher Verbindungslenker, der mit der Luftklappe in der Art einer Kniegelenkverbindung verbunden ist, ermöglicht eine stabile und einfach antreibbare Schwenk- und Verlagerungsbewegung der Luftklappe.
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Bevorzugt ist dabei die zweite Schwenkachse ortsfest bezüglich des Trägerbauteils. Auf diese Weise bewirkt ein Schwenken des Verbindungslenkers um die zweite Schwenkachse aufgrund der gelenkigen Verbindung mit der Luftklappe bei geeigneter Zusammenwirkung mit den oben angesprochenen Führungsmitteln und Führungsgegenmitteln, ein die Einragtiefe des Stauabschnitts veränderndes Schwenken der Luftklappe um die erste Schwenkachse und gleichzeitig eine den Strömungsquerschnitt des Strömungsabschnitts verändernde Verlagerungsbewegung der Luftklappe.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Verbindungslenker in Form einer Verbindungsplatte ausgebildet ist. In diesem Fall können Luftklappe und Verbindungsplatte in der Schließstellung der Luftleiteinrichtung die Durchgangsöffnung vollständig oder weitgehend verschließen, bevorzugt unter bündiger Anordnung der Luftklappe und ggf. auch des Verbindungslenkers mit dem die Durchgangsöffnung unmittelbar umgebenden Abschnitt des Trägerbauteils, so dass sich in der Schließstellung möglichst wenige aerodynamisch ungünstige Luftverwirbelungen bilden.
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Bevorzugt umfasst der Strömungsleitmechanismus weiterhin Schwenkantriebsmittel, die zum mittelbaren oder unmittelbaren Antreiben einer Schwenkbewegung der Luftklappe um die erste Schwenkachse ausgebildet sind. Diese sind zur Vermeidung aerodynamischer Störungen der Luftströmung auf der ersten Seite bevorzugt auf der zweiten Seite des Trägerbauteils angeordnet.
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Grundsätzlich ist es denkbar, dass der Strömungsleitmechanismus Einrichtungen zum Halten der Luftleiteinrichtung in ihrer Öffnungsstellung oder Schließstellung oder in ihrer Zwischenstellung umfasst. Es ist jedoch bevorzugt, dass dieses Halten der Luftleiteinrichtung durch die Schwenkantriebsmittel selbst realisiert wird, dass also die Schwenkantriebsmittel weiter dazu ausgebildet sind, die Luftleiteinrichtung in ihrer Öffnungsstellung, vorzugsweise auch in ihrer Schließstellung und/oder in ihrer Zwischenstellung zu halten.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind die Schwenkantriebsmittel dazu ausgebildet, unmittelbar eine Schwenkbewegung des Verbindungslenkers um die zweite Schwenkachse anzutreiben. Wie weiter oben beschrieben, kann auf diese Weise gleichzeitig die Schwenkbewegung der Luftklappe und im Zusammenwirken mit den Führungsmitteln und Führungsgegenmitteln die Verlagerungsbewegung der Luftklappe angetrieben werden.
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Um gleichzeitig eine optimale Kühlung der zu kühlenden Komponenten als auch möglichst gute aerodynamische Eigenschaften des Kraftfahrzeugs zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass der Strömungsleitmechanismus Steuerungsmittel umfasst, die dazu ausgebildet sind, eine Verstellung der Luftleiteinrichtung in Abhängigkeit von wenigstens einem Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs anzusteuern, insbesondere in Abhängigkeit von einer Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs oder/und in Abhängigkeit von einer Temperatur eines Kraftfahrzeugbereichs. Auf diese Weise ist es möglich, die Luftleiteinrichtung nur dann in Richtung der aerodynamisch ungünstigeren Öffnungsstellung zu verstellen, wenn entsprechender Kühlbedarf vorliegt.
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Um die in der Öffnungsstellung oder einer Zwischenstellung der Luftleiteinrichtung aufgrund des auf der ersten Seite von dem Trägerbauteil weg abstehenden Stauabschnitts durch den Strömungsabschnitt der Durchgangsöffnung geleitete Kühlluft gezielt den zu kühlenden Komponenten zuzuleiten, kann vorgesehen sein, dass die Luftleiteinrichtung, vorzugsweise die Luftklappe, wenigstens eine Luftleitgeometrie umfasst, die zur Lenkung von den Strömungsabschnitt durchströmender Luft ausgebildet ist.
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In besonders einfacher Weise kann dies dadurch realisiert werden, dass die Luftklappe neben dem Stauabschnitt auch einen Rampenabschnitt umfasst, wobei beim Schwenken der Luftklappe in die Öffnungsstellung, wenn also der Stauabschnitt auf der ersten Seite des Trägerbauteils von diesem wegsteht, der Rampenabschnitt der Luftklappe auf der zweiten Seite des Trägerbauteils von diesem weg absteht, so dass der Luftstrom entlang dieses Rampenabschnitts gelenkt wird. Die Form des Rampenabschnitts lässt sich der Position der zu kühlenden Komponenten im Kraftfahrzeug anpassen.
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Weiterhin ist alternativ oder zusätzlich möglich, dass an der Luftklappe spezielle Luftleitgeometrien vorgesehen sind, über die Kühlluft gezielt gelenkt wird, so dass beispielsweise auch ein Umlenken oder ein Aufteilen des Kühlluftstroms in zwei oder mehrere Teilströme ermöglicht wird.
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Bevorzugt ist der Strömungsleitmechanismus an einem Unterboden des Kraftfahrzeugs angeordnet. Dadurch lässt sich auf einfache Weise auch solchen Komponenten des Kraftfahrzeugs gezielt Kühlluft zuleiten, die, in Strömungsrichtung betrachtet, weiter hinten liegen, z. B. Komponenten im Heckbereich des Kraftfahrzeugs, was bei Strömungsleitmechanismen, die im Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet sind, deutlich schwieriger ist.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels in den beiliegenden 1 bis 3 näher erläutert:
- 1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen wesentlichen Ausschnitt eines Strömungsleitmechanismus an einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugs, wobei sich die Luftleiteinrichtung des Strömungsleitmechanismus in der Schließstellung befindet.
- 2 zeigt den Strömungsleitmechanismus aus 1, wobei sich die Luftleiteinrichtung in einer Zwischenstellung befindet.
- 3 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels des Kraftfahrzeugs von schräg unten betrachtet.
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In 1 sind wesentliche Ausschnitte eines Strömungsleitmechanismus 10 eines in den 1 und 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht weiter dargestellten erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1 (vgl. 3) dargestellt, wobei die Figur in perspektivischer Darstellung einen Blick auf die zweite Seite 12b eines Fahrzeugunterbodens als ein Trägerbauteil 12 des Strömungsleitmechanismus 10 zeigt. Das Trägerbauteil 12 ist dabei in den 1 und 2 nur ausschnittsweise dargestellt.
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Die der zweiten Seite 12b entgegengesetzte erste Seite 12a des Trägerbauteils 12 ist einem Außenbereich des Kraftfahrzeugs 1 zugewandt, die zweite Seite 12b des Trägerbauteils 12 einem Innenbereich des Kraftfahrzeugs 1.
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Wird das Kraftfahrzeug 1 in Vorwärtsfahrtrichtung V bewegt, so strömt entsprechend der Fahrtgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 Luft in Strömungsrichtung S entlang der ersten Seite 12a des Trägerbauteils 12.
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Das Trägerbauteil 12 ist von einer im Wesentlichen rechteckigen Durchgangsöffnung 14 durchsetzt. Im Bereich der Durchgangsöffnung 14 ist die Luftleiteinrichtung 16 angeordnet, die eine Luftklappe 18 und einen Verbindungslenker 20 umfasst. Die Luftklappe 18 ist dabei um eine erste Schwenkachse 22 schwenkbar und parallel zur ersten Seite 12a des Trägerbauteils 12 in und entgegen der Strömungsrichtung S verschiebbar an dem Trägerbauteil 12 vorgesehen. Sie umfasst einen Stauabschnitt 18a, der, in Strömungsrichtung S betrachtet, vor der ersten Schwenkachse 22 liegt, und einen Rampenabschnitt 18b, der, in Strömungsrichtung S betrachtet, hinter der ersten Schwenkachse 22 liegt. Der Stauabschnitt 18a der Luftklappe ist insbesondere auch der Stauabschnitt 16a der Luftleiteinrichtung 16.
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Die Luftklappe 18 ist über das Gelenk 34 gelenkig mit dem Verbindungslenker 20 verbunden, wobei die Gelenkachse 36 des Gelenks 34 parallel zur ersten Schwenkachse 22 verläuft. Anstelle der hier dargestellten mechanischen Gelenkverbindung ist auch eine gelenkige Verbindung von Luftklappe 18 und Verbindungslenker 20 z. B. über einen elastischen Verbindungsabschnitt möglich.
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Der Verbindungslenker 20, hier in Form einer Verbindungsplatte 25 ausgebildet, ist wiederum über eine zweite Schwenkachse 38 schwenkbar an dem Trägerbauteil 12 angeordnet, wobei die zweite Schwenkachse 38 ortsfest bezüglich des Trägerbauteils 12 ist und parallel zur ersten Schwenkachse 22 sowie zur Gelenkachse 36 verläuft.
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Weiterhin ist ein Hebelarm 40 drehfest an dem Verbindungslenker 20 und um die zweite Schwenkachse 38 schwenkbar an dem Trägerbauteil 12 angeordnet, wobei der Hebelarm 40 als Schwenkantriebsmittel 41 zum Antreiben einer Schwenkbewegung des Verbindungslenkers 20 um die zweite Schwenkachse 38 und, wie weiter unten näher erläutert, damit mittelbar zum Antreiben einer Schwenkbewegung der Luftklappe 18 um die erste Schwenkachse 22 dient.
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Zur Führung der Relativbewegung der Luftklappe 18 in Bezug auf das Trägerbauteil 12 sind am Trägerbauteil 12 Führungsmittel 26 in Form von Führungsschienen 28 vorgesehen, die in Wechselwirkung mit in Verlängerung der ersten Schwenkachse 22 an der Luftklappe 18 angebrachten Wellenzapfen 30 als Führungsgegenmittel 32 stehen. Genauer sind die Wellenzapfen 30 drehbar und verlagerbar in den Führungsschienen 28 aufgenommen. Die Länge und Position der Führungsschienen 28 sowie die Position der ersten Schwenkachse 22 in Bezug auf die Luftklappe 18 geben dabei die Verlagerungsbahn T vor, also die Strecke, um die die Luftklappe 18 senkrecht zur ersten Schwenkachse 22 und parallel zur ersten Seite 12a des Trägerbauteils 12 verschoben werden kann.
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Die erste Schwenkachse 22 liegt näher an dem in Strömungsrichtung S nachlaufenden Längsende der Luftklappe 18 als an derem in Strömungsrichtung S vorauseilenden Längsende, was für günstige Hebelverhältnisse beim Verstellen und Halten der Luftklappe 18 sorgt.
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In 1 ist die Luftleiteinrichtung 16 in ihrer Schließstellung gezeigt. In dieser Schließstellung sind die Luftklappe 18, die Verbindungsplatte 25 und das Trägerbauteil 12 weitgehend bündig und in einer Ebene angeordnet, wobei Luftklappe 18 und Verbindungsplatte 25 die Durchgangsöffnung 14 des Trägerbauteils 12 weitgehend verschließen. In diesem Zustand entstehen auch bei bewegtem Kraftfahrzeug 1 auf der ersten Seite 12a des Trägerbauteils 12 wenig Luftverwirbelungen, was die Aerodynamik des Kraftfahrzeugs 1 günstig beeinflusst.
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Wird, ausgehend von der in 1 gezeigten Schließstellung, die Verbindungsplatte 25, angetrieben durch den Hebelarm 40, gegen den Uhrzeigersinn um die zweite Schwenkachse 38 gedreht, so wird damit die Luftklappe 18 aufgrund der gelenkigen Verbindung zwischen Luftklappe 18 und Verbindungsplatte 25 und dem Zusammenwirken von Führungsschienen 28 und Wellenzapfen 30 im Uhrzeigersinn um die erste Schwenkachse 22 gedreht und gleichzeitig in Strömungsrichtung S parallel zur ersten Seite 12a des Trägerbauteils 12 verschoben.
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Wie 2 zeigt, entsteht damit ein Strömungsabschnitt 24 der Durchgangsöffnung 14, der auf der entgegen die Strömungsrichtung S weisenden Seite 18a1 des Stauabschnitts 18a der Luftklappe 18 gelegen ist. Diese Seite 18a1 ist hier identisch mit der entgegen die Strömungsrichtung S weisenden Seite 16a1 des Stauabschnitts 16a der Luftleiteinrichtung 16.
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Der Strömungsabschnitt 24 wird durch einen in 2 durch eine strichpunktierte Linie angedeuteten Rand 24a berandet, der zum einen von einem Teil des Randes 14a der Durchgangsöffnung 14 gebildet ist, zum Teil von einem der ersten Schwenkachse 22 nahen Bereich der Luftklappe.
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In 2 ist die Luftleiteinrichtung 16 in einer Zwischenstellung dargestellt. Dabei ist die Luftklappe 18, ausgehend von der in 1 gezeigten Schließstellung, um einen Winkel α im Uhrzeigersinn gegenüber dem Trägerbauteil 12 verkippt, die Verbindungsplatte 24 um einen Winkel β gegen den Uhrzeigersinn. Der Stauabschnitt 18a der Luftklappe 18 steht dabei auf der ersten Seite 12a des Trägerbauteils 12 von diesem weg ab, der Rampenabschnitt 18b steht auf der zweiten Seite 12b des Trägerbauteils 12 von diesem weg ab. Genauer gesagt steht der Stauabschnitt 18a der Luftklappe 18 bzw. der Stauabschnitt 16a der Luftleinrichtung 16 im Bereich eines, in Strömungsrichtung S betrachtet, hinteren Längsendes 24b des Strömungsabschnitts 24 von der ersten Seite 12a des Trägerbauteils 12 ab.
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Luft, die im Vorwärtsfahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 1 in Strömungsrichtung S entlang der ersten Seite 12a des Trägerbauteils 12 strömt, wird also von dem Stauabschnitt 18a angestaut und durch den auf der entgegen die Strömungsrichtung S weisenden Seite 18a1 des Stauabschnitts 18a liegenden Strömungsabschnitt 24 der Durchgangsöffnung 14 den Rampenabschnitt 18b entlang auf die zweite Seite 12b des Trägerbauteils 12 und damit in einen Innenbereich des Kraftfahrzeugs 1 geleitet.
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Der Verlauf der durch den Strömungsabschnitt geleiteteten Luftströmung im Innenbereich des Kraftfahrzeugs 1 lässt sich durch eine oder mehrere an der Luftleiteinrichtung 16, vorzugsweise an der Luftklappe 18 vorgesehene Luftleitgeometrien beeinflussen, so dass die Luftströmung gezielt bestimmten Komponenten des Kraftfahrzeugs 1 zugeleitet werden kann. Der Rampenabschnitt 18b der Luftklappe 18 ist beispielsweise eine solche Lufleitgeometrie. Es ist jedoch auch möglich, zusätzliche Luftleitgeometrien an der Luftleiteinrichtung vorzusehen.
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In den 1 und 2 ist eine solche zusätzliche Luftleitgeometrie 35 durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Die Luftleitgeometrie 35 ist hier im Bereich des der Gelenkachse 36 benachbarten Längsendes der Luftklappe 18 vorgesehen, also an dem, in Strömungsrichtung S vorauseilenden Längsende der Luftklappe 18. Insbesondere kann die Luftleitgeometrie 35 auch einstückig mit der Luftklappe 18 ausgebildet sein. Die durch die Formgebung der Luftleitgeometrie 35 beeinflusste Strömungsbahn der Kühlluft in der in 2 dargestellten Zwischenstellung der Luftleiteinrichtung 16 ist in 2 durch einen Pfeil L angedeutet.
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Die maximale Einragtiefe, mit der der Stauabschnitt 18a von der ersten Seite 12a des Trägerbauteils 12 weg abstehen kann, ist unter anderem durch die Position der ersten Schwenkachse 22 auf der Luftklappe 18, insbesondere die Ausdehnung E des Stauabschnitts 18a senkrecht zur ersten Schwenkachse 22 sowie durch die Länge und die Position der Führungsschienen 28 auf dem Trägerbauteil 12 bestimmt.
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Mit dem Strömungsleitmechanismus des in den 1-3 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels ist eine stufenlose Verstellung der Luftleiteinrichtung 16 von der in 1 gezeigten Schließstellung über Zwischenstellungen, in denen der Schwenkwinkel β der Verbindungsplatte 25 um die zweite Schwenkachse 38, und damit der Schwenkwinkel α der Luftklappe 18 um die ersten Schwenkachse 22 kontinuierlich zunimmt, bis hin zur in den Figuren nicht gezeigten Öffnungsstellung möglich, in der sich die Wellenzapfen 32 an den in Strömungsrichtung S vorauseilenden Längsenden 28b der Führungsschienen 28 befinden.
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Mit zunehmendem Schwenkwinkel α der Luftklappe 18 um die erste Schwenkachse 22, wächst zum einen die Einragtiefe, mit der der Stauabschnitt 18a von der ersten Seite 12a des Trägerbauteils 12 weg absteht, zum anderen wächst aufgrund der gleichzeitigen Verlagerung der Luftklappe 18 in Strömungsrichtung S auch der Strömungsquerschnitt des Strömungsabschnitts 24, so dass im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 1 mit zunehmendem Schwenkwinkel α sowohl der Staueffekt erhöht als auch der dadurch durch den Strömungsabschnitt 24 geleiteten Kühlluft ein größerer Strömungsquerschnitt zur Verfügung gestellt werden kann.
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Aufgrund der Kniegelenkverbindung zwischen Verbindungsplatte 25 und Luftklappe 18 in Kombination mit dem Zusammenwirken von den an der Luftklappe 18 vorgesehenen Wellenzapfen 30 und den am Trägerbauteil 12 angebrachten Führungsschienen 28 werden nicht unterschiedliche Antriebe zum einen für die Schwenkbewegung der Luftklappe 18 und zum anderen für die Verlagerungsbewegung der Luftklappe 18 benötigt, sondern es reicht der Schwenkantrieb durch den Hebelarm 40.
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Bei Betrachtung des Strömungsleitmechanismus 10 in Richtung B senkrecht zur ersten 12a oder zweiten 12b Seite des Trägerbauteils 12 verdeckt die Luftleiteinrichtung 16 (Luftklappe 18 und Verbindungsplatte 25) auch in ihrer Zwischen- oder Öffnungsstellung die Durchgangsöffnung 14 mit Ausnahme des Strömungsabschnitts 24 weitgehend. Dadurch lässt sich der Effekt unterdrücken, dass im Fahrbetrieb aufgrund der Luftströmung entlang der ersten Seite 12a des Trägerbauteils 12 Luft aus dem Innenbereich des Kraftfahrzeugs 1 durch die Durchgangsöffnung 14 hindurch in den Außenbereich des Kraftfahrzeugs gesaugt und die gewünschte Zuleitung von Kühlluft in den Innenbereich des Kraftfahrzeugs damit vermindert wird.
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3 zeigt einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1, betrachtet von schräg unten, so dass ein Blick auf die erste Seite 12a des Trägerbauteils 12 gezeigt wird. Dabei wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit auf die Darstellung einiger Komponenten des Kraftfahrzeugs 1, insbesondere der Räder, verzichtet. In dieser Darstellung ist zu erkennen, dass der Strömungsleitmechanismus 10 an einem Unterboden 42 des Kraftfahrzeugs 1 nahe der Fahrzeugfront 44 angebracht ist. Die Luftleiteinrichtung 16 befindet sich in der bereits in 1 gezeigten Schließstellung, wobei die Durchgangsöffnung 14 fast vollständig von Luftklappe 18 und Verbindungsplatte 25 verschlossen ist.
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Weiterhin sind in dieser Darstellung auch einige Komponenten 46 des Kraftfahrzeugs 1 zu erkennen, denen im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 1 Kühlluft zugeleitet wird, wenn sich die Luftleiteinrichtung 16 in der Öffnungsstellung oder einer Zwischenstellung befindet.