DE102014018990A1 - Kraftfahrzeug mit belüftetem Radkasten - Google Patents
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Abstract
Kraftfahrzeug mit einem Rad (1), einem das Rad (1) umgebenden Radkasten (2) und einem in den Radkasten (2) mündenden Luftkanal (10), wobei sich im Luftkanal (10) ein verstellbares Element (20) befindet, welches in einer ersten Stellung durch den Luftkanal (10) in den Radkasten (2) eintretende Luft in einen Zwischenraum zwischen einer inneren Flanke (4) des Rades (1) und einer Innenwand (25) des Radkastens (2) lenkt und in einer zweiten Stellung die Luft an einer äußeren Flanke (32) des Rades (1) vorbeilenkt.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Rad, einem das Rad umgebenden Radkasten und einem in den Radkasten mündenden Luftkanal.
-
DE 10 2006 044 952 A1 beschreibt einen Luftkanal in einem Kraftfahrzeug mit einer Eintrittsöffnung am Unterboden und einer Austrittsöffnung im Radkasten, durch die Luft zum Kühlen einer Bremse in den Radkasten eingeleitet wird. Der Querschnitt der Austrittsöffnung erstreckt sich vornehmlich in Fahrzeugquerrichtung. Luft, die über den Luftkanal beim Fahren in den Radkasten gelangt, wird großenteils an der Lauffläche des Reifens ab- und um die von dem Reifen umgebene Bremse herumgelenkt und trägt daher nur wenig zur Kühlung der Bremse bei. Zusätzlich nimmt durch die Lufteinleitung der Luftwiderstand im Inneren des Radkastens zu, was zu einer Verschlechterung der Aerodynamik des Fahrzeugs führt. - Eine Aufgabe der Erfindung ist die Kühlung der Bremse sowie die Aerodynamik des Fahrzeugs im Bereich des Rades zu verbessern.
- Die Aufgabe wird einer Ausgestaltung der Erfindung zufolge gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit einem Rad, einem das Rad umgebenden Radkasten und einem in den Radkasten mündenden Luftkanal, wobei sich im Luftkanal ein verstellbares Element befindet, welches in einer ersten Stellung durch den Luftkanal in den Radkasten eintretende Luft in einen Zwischenraum zwischen einer inneren Flanke des Rades und einer Innenwand des Radkastens lenkt und in einer zweiten Stellung die Luft an einer äußeren Flanke des Rades vorbeilenkt.
- Die Luft, die in der ersten Stellung des verstellbaren Elements in den Zwischenraum zwischen der inneren Flanke des Rades und der Innenwand des Radkastens gelenkt wird, umfließt zumindest teilweise eine in einer Aussparung an der inneren Flanke des Rads angebrachte Bremse und dient zu deren effektiver Kühlung. Wird keine Luft zur Kühlung der Bremse benötigt, wird die Luft in der zweiten Stellung des verstellbaren Elements an der äußeren Flanke des Rades weitgehend in Fahrzeugrichtung vorbeigelenkt und bildet dort einen Luftvorhang. Dieser Luftvorhang vermindert die durch eine Drehbewegung des Rades entstehenden Luftverwirbelungen innerhalb des Radkastens und verbessert damit im Bereich des Rades die Aerodynamik.
- Der Luftkanal kann einen geschlossenen Querschnitt aufweisen.
- Eine Einlassöffnung des Luftkanals kann in der Fahrzeugfront liegen. Der sich vor dem fahrenden Fahrzeug an der Front aufbauende Staudruck kann damit teilweise abgeleitet werden.
- Damit wäre es auch möglich, den Staudruck auszunutzen und auf das verstellbare Element zu verzichten, so dass durch die ausströmende Luft die Bremse immer gekühlt und gleichzeitig ein Luftvorhang gebildet wird. Die ungünstigen Auswirkungen auf die Aerodynamik durch das Lenken von Luft in den Radkasten werden dann zumindest teilweise durch den gebildeten Luftvorhang vermindert.
- Der Luftkanal kann sich in einen Bremsluftkanal, durch den die Luft in den Zwischenraum strömt, und einen Seitenluftkanal, durch den die Luft an der äußeren Flanke des Rades vorbeiströmt, verzweigen.
- Der Luftstrom, der aus dem Bremsluftkanal austritt, kann gegen die innere Flanke des Rads gerichtet sein. Damit wird eine effektive Kühlung der in der Aussparung an der inneren Flanke des Rads angebrachten Bremse erreicht.
- Eine Auslassöffnung des Bremsluftkanals im Radkasten kann größtenteils auf der der Fahrzeugmitte zugewandten Seite einer Ebene, welche senkrecht zur Radachse bei Geradeausfahrt steht und die innere Flanke des Rades berührt, liegen. Damit wird die Luft gezielt in den Zwischenraum zwischen der inneren Flanke des Rades und der Innenwand des Radkastens gelenkt, und eine für die Kühlung der Bremse unergiebige Steigerung der Luftzirkulation an der Lauffläche des Rades wird weitgehend vermieden.
- Eine Auslassöffnung des Seitenluftkanals kann in der Nähe der äußeren Flanke des Rades liegen.
- Die Ausdehnung einer Auslassöffnung des Seitenluftkanals kann in der Vertikalen größer sein als in Fahrzeugquerrichtung. Somit kann ein in der Vertikalen ausgedehnter Luftstrom erzeugt werden, der einen über einen großen Teil der vertikalen Ausdehnung des Radkastens hinweg geschlossenen Luftvorhang bildet.
- Das verstellbare Element kann zwischen dem Bremsluftkanal und dem Seitenluftkanal positioniert sein. In der ersten Stellung kann der Bremsluftkanal geöffnet und der Seitenluftkanal geschlossen sein, in der zweiten Stellung kann der Seitenluftkanal geöffnet und der Bremsluftkanal geschlossen sein.
- Ein Aktuator kann bei einer Verzögerung des Fahrzeugs das verstellbare Element in die erste Stellung bringen.
- Zur Ansteuerung des Aktuators kann eine Steuerschaltung vorgesehen sein. Vorteilhafterweise ist die Steuerschaltung mit der Bremse oder einer der Bremse zugeordneten Bremsanlage verbunden, um den Aktuator in Abhängigkeit von einer Aktivität der Bremse zu steuern.
- Der Bedarf an Luft, die durch den Bremsluftkanal zugeführt werden muss, um die Bremse ausreichend zu kühlen, hängt von der Intensität eines Bremsvorgangs ab. Die Steuerschaltung kann daher eingerichtet sein, die Verweildauer des verstellbaren Elements in der ersten Stellung nach Beendigung des Bremsvorgangs in Abhängigkeit von der Intensität des Bremsvorgangs festzulegen.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
-
1 einen schematischen Querschnitt durch den vorderen linken Frontbereich eines Kraftfahrzeugs; -
2 eine Ansicht der Fahrzeugfront; -
3 eine perspektivische Ansicht des Luftkanals; -
1 zeigt in einem schematischen Querschnitt entlang der Schnittebene I-I in2 durch den vorderen linken Frontbereich eines Kraftfahrzeugs ein vorderes Rad1 in einem Radkasten2 und eine in Fahrtrichtung davor befindliche Stoßfängerverkleidung3 . Das Rad1 weist an einer inneren Flanke4 eine Aussparung5 auf, in der eine auf das Rad1 wirkende Bremse9 angebracht ist. - Ein Luftkanal
10 erstreckt sich von einer Einlassöffnung11 in der Stoßfängerverkleidung3 aus, wie in2 in einer Ansicht der Fahrzeugfront6 dargestellt zwischen einem oberen Stoßfängerquerträger12 und einem unteren Stoßfängerquerträger14 hindurch in Richtung des Radkastens2 . Der obere und der untere Stoßfängerquerträger12 ,14 sind mit Längsträgern zu einer Tragstruktur für den Vorderwagen verbunden. In2 sind der obere und der untere Stoßfängerquerträger12 ,14 von der Stoßfängerverkleidung3 verdeckt und daher durch gestrichelte Linien angedeutet. Nimmt ein Kühlergitter einen Teil der Fahrzeugfront ein, kann die Einlassöffnung11 auch anstatt in der Stoßfängerverkleidung im Kühlergitter liegen. - Ein vorderer Abschnitt
37 des Luftkanals10 erstreckt sich, wie in1 gezeigt, zwischen der Einlassöffnung11 und einer Verzweigung13 , an der sich der Luftkanal10 in einen Bremsluftkanal16 und einen Seitenluftkanal17 verzweigt. - Der Bremsluftkanal
16 erstreckt sich zwischen der Verzweigung13 und einer Auslassöffnung24 . Diese Auslassöffnung24 liegt im Radkasten2 , größtenteils auf der der Fahrzeugmitte zugewandten Seite einer Ebene A, welche senkrecht zur Radachse15 steht und die innere Flanke4 des Rades1 berührt. - Der Seitenluftkanal
17 erstreckt sich zwischen der Verzweigung13 und einer Auslassöffnung29 . Diese Auslassöffnung29 liegt am äußeren Rande des Radkastens2 , benachbart zu einem vorderen Kotflügel30 . - Der vordere Abschnitt
37 , der Bremsluftkanal16 und der Seitenluftkanal17 sind jeweils durch rohrartige Formteile aus Kunststoff mit ringsum geschlossenem Querschnitt gebildet. -
3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Luftkanals10 . Die Auslassöffnung29 ist in der Vertikalen schlitzartig langgestreckt, um einen Luftvorhang zu erzeugen, der die offene Seite des Radkastens2 möglichst vollständig überdeckt. - An der Verzweigung
13 ist ein verstellbares Element in Form einer um eine Achse19 schwenkbaren Klappe20 angebracht. Die Klappe20 verschließt in einer ersten Stellung den Seitenluftkanal17 und gibt den Bremsluftkanal16 frei. In einer zweiten Stellung verschließt die Klappe20 den Bremsluftkanal16 und gibt den Seitenluftkanal17 frei. Ein Hebelarm21 eines mechanischen Aktuators23 (in1 gestrichelt dargestellt), ist an der Achse19 der Klappe20 oberhalb der Verzweigung13 befestigt. Der Hebelarm21 ist so ausgerichtet, dass er in der zweiten Stellung der Klappe20 etwa in Fahrzeugquerrichtung verläuft. Der Hebelarm21 trägt an seinem Ende ein Gewicht22 . - Befindet sich das Fahrzeug in einer Vorwärtsbewegung, strömt Luft durch die Einlassöffnung in den Luftkanal
10 ein. Fährt das Fahrzeug ungebremst, so befindet sich die Klappe20 in der zweiten Stellung, und ein Luftstrom27 (durch einen gestrichelten Pfeil angedeutet) strömt durch den Seitenluftkanal17 . Die Längsachse eines sich direkt vor der Auslassöffnung29 befindlichen Abschnitts31 des Seitenluftkanals17 verläuft, wie in1 gezeigt, entlang einer Ebene B welche senkrecht zur Radachse15 in Geradeausfahrstellung steht und die äußere Flanke32 des Rades1 berührt. Der Luftstrom27 wird so weitgehend an der äußeren Flanke32 des Rades1 entlang vorbeigelenkt. Er bildet einen ausgedehnten, über einen großen Teil der vertikalen Ausdehnung des Radkastens hinweg geschlossenen Luftvorhang, der Verwirbelungen im Bereich des Rades1 vermindert und die Aerodynamik verbessert. - Beim Bremsen übt das Gewicht
22 des Aktuators23 durch seine Masseträgheit eine Kraft in Fahrtrichtung auf den Hebelarm21 aus, so dass dieser schwenkt und die Klappe20 in die erste Stellung versetzt. Ein Luftstrom33 (durch einen gestrichelten Pfeil angedeutet) durch den Bremsluftkanal16 wird, bedingt durch die Lage der Auslassöffnung24 , in einen Zwischenraum36 zwischen der inneren Flanke4 des Rades1 und einer Innenwand25 des Radkastens2 gelenkt. Um diesen Luftstrom33 möglichst in die Aussparung5 des Rades1 und auf die Bremse9 zu lenken, verläuft die Längsachse eines sich direkt vor der Auslassöffnung24 befindlichen Abschnitts26 des Bremsluftkanals16 in Richtung auf die Bremse9 zu. Der die Bremse9 anströmende Luftstrom33 dient zur Kühlung der Bremse9 . Er verursacht aber auch Verwirbelungen der Luft im Radkasten2 , die zu einer Verschlechterung der Aerodynamik führen. Ein Rückstellelement, etwa eine an der Achse19 befestigte Feder, bringt daher nach Beendigung des Bremsvorgangs und dem damit verbundenen Wegfall der Kraft des Gewichts22 die Klappe20 in die zweite Stellung zurück. So ist einerseits während des Bremsens für Kühlung der Bremse9 gesorgt, die damit verbundene Beeinträchtigung der Aerodynamik bleibt aber auf ein Minimum beschränkt. Das Zurückstellen der Klappe20 in die zweite Stellung kann durch den Druck der durch die Einlassöffnung11 einströmenden Luft unterstützt werden. -
3 zeigt gemäß einer zweiten Ausgestaltung anstelle des trägheitsgesteuerten mechanischen Aktuators23 einen Aktuator34 , der als Elektromotor ausgebildet ist. Der Aktuator34 ist mit einer Steuerschaltung35 verbunden. Die Steuerschaltung35 erhält von einem Bremssensor Informationen über einen Bremsvorgang. Der Bremssensor kann Teil einer an sich bekannten Bremsanlage des Kraftfahrzeugs sein, z. B. ein Drucksensor, der den hydrostatischen Druck einer in der Bremsanlage zirkulierenden Bremsflüssigkeit erfasst. Wird ein Bremsvorgang begonnen, steuert die Steuerschaltung35 den Aktuator34 an und dieser bringt die Klappe20 in die erste Stellung. - Die Steuerschaltung
35 ist eingerichtet, die Verweildauer der Klappe20 in der ersten Stellung anhand der Intensität des Bremsvorgangs festzulegen und dazu, wenn nötig, die Klappe20 auch nach Ende des Bremsvorgangs noch eine Zeit lang in der ersten Stellung zu halten. Z. B. kann anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Druck der Bremsflüssigkeit während des Bremsens und der Dauer des Bremsvorgangs die in der Bremsen9 freigesetzte Wärmemenge abgeschätzt und die Verweildauer der Klappe20 in der ersten Stellung proportional zu dieser Wärmemenge festgelegt werden. Am Ende der Verweildauer wird der Aktuator34 von der Steuerschaltung35 angesteuert und bringt die Klappe20 in die zweite Stellung. Im Fahrbetrieb bleibt die Klappe20 dann bis zum nächsten Bremsvorgang in dieser Stellung, und die Luft strömt durch den Seitenluftkanal17 und bildet den aerodynamisch vorteilhaften Luftvorhang. - Es versteht sich, dass die obige detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen zwar bestimmte exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung darstellen, dass sie aber nur zur Veranschaulichung gedacht sind und nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollen. Diverse Abwandlungen der beschriebenen Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalenzbereich zu verlassen. Insbesondere gehen aus dieser Beschreibung und den Figuren auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Rad
- 2
- Radkasten
- 3
- Stoßfängerverkleidung
- 4
- Flanke
- 5
- Aussparung
- 6
- Fahrzeugfront
- 9
- Bremse
- 10
- Luftkanal
- 11
- Einlassöffnung
- 12
- Stoßfängerquerträger
- 13
- Verzweigung
- 14
- Stoßfängerquerträger
- 15
- Radachse
- 16
- Bremsluftkanal
- 17
- Seitenluftkanal
- 19
- Achse
- 20
- Klappe
- 21
- Hebelarm
- 22
- Gewicht
- 23
- Aktuator
- 24
- Auslassöffnung
- 25
- Innenwand
- 26
- Abschnitt
- 27
- Luftstrom
- 29
- Auslassöffnung
- 30
- Kotflügel
- 31
- Abschnitt
- 32
- Flanke
- 33
- Luftstrom
- 34
- Aktuator
- 35
- Steuerschaltung
- 36
- Zwischenraum
- 37
- vorderer Abschnitt
- 38
- Längsträger
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102006044952 A1 [0002]
Claims (13)
- Kraftfahrzeug mit einem Rad (
1 ), einem das Rad (1 ) umgebenden Radkasten (2 ) und einem in den Radkasten (2 ) mündenden Luftkanal (10 ), wobei sich im Luftkanal (10 ) ein verstellbares Element (20 ) befindet, welches in einer ersten Stellung durch den Luftkanal (10 ) in den Radkasten (2 ) eintretende Luft in einen Zwischenraum zwischen einer inneren Flanke (4 ) des Rades (1 ) und einer Innenwand (25 ) des Radkastens (2 ) lenkt und in einer zweiten Stellung die Luft an einer äußeren Flanke (32 ) des Rades (1 ) vorbeilenkt. - Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, mit einer Bremse (
9 ), die in einer Aussparung (5 ) an der inneren Flanke (4 ) des Rads (1 ) angebracht ist. - Kraftfahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Luftkanal (
10 ) einen geschlossenen Querschnitt aufweist. - Kraftfahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem eine Einlassöffnung (
11 ) des Luftkanals (10 ) in der Fahrzeugfront (3 ,6 ) liegt. - Kraftfahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem sich der Luftkanal (
10 ) verzweigt in einen Bremsluftkanal (16 ), durch den die Luft in den Zwischenraum strömt, und einen Seitenluftkanal (17 ), durch den die Luft an der äußeren Flanke (32 ) des Rades (1 ) vorbeiströmt. - Kraftfahrzeug nach Anspruch 5, bei dem der Luftstrom (
33 ), der aus dem Bremsluftkanal (16 ) austritt, gegen die innere Flanke (4 ) des Rades (1 ) gerichtet ist. - Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 5 oder 6, bei dem eine Auslassöffnung (
24 ) des Bremsluftkanals (16 ) im Radkasten (2 ) größtenteils auf der der Fahrzeugmitte zugewandten Seite einer Ebene, welche senkrecht zur Radachse (15 ) steht und die innere Flanke (4 ) des Rades (1 ) berührt, liegt. - Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem eine Auslassöffnung (
29 ) des Seitenluftkanals (17 ) in der Nähe der äußeren Flanke (32 ) des Rades (1 ) liegt. - Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem die Ausdehnung einer Auslassöffnung (
29 ) des Seitenluftkanals (17 ) in Fahrzeughöhe größer ist als in Fahrzeugquerrichtung. - Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei dem das verstellbare Element (
20 ) zwischen dem Bremsluftkanal (16 ) und dem Seitenluftkanal (17 ) positioniert ist. - Kraftfahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einem Aktuator (
23 ,34 ), der bei einer Verzögerung des Fahrzeugs das verstellbare Element (20 ) in die erste Stellung bringt. - Kraftfahrzeug nach Anspruch 11, mit einer Steuerschaltung (
35 ) zur Ansteuerung des Aktuators (23 ,34 ). - Kraftfahrzeug nach Anspruch 12, bei dem die Steuerschaltung (
35 ) eingerichtet ist, die Verweildauer des verstellbaren Elements (20 ) in der ersten Stellung nach Beendigung eines Bremsvorgangs in Abhängigkeit von der Intensität des Bremsvorgangs festzulegen.
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