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Die Erfindung betrifft eine Luftleiteinrichtung für einen Kraftwagen, insbesondere einen Nutzkraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Eine solche Luftleiteinrichtung für einen Kraftwagen, insbesondere einen Nutzkraftwagen, ist bereits der
DE 10 2014 002 552 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Luftleiteinrichtung umfasst wenigstens ein seitlich an der Front eines Aufbaus des Kraftwagens, das heißt seitlich an der Kraftwagenfront angeordnetes Luftleitelement, welches relativ zu dem Aufbau verstellbar ist.
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Der Luftwiderstand eines Kraftwagens, insbesondere eines Nutzkraftwagens, stellt einen nicht unerheblichen Fahrwiderstand dar, welcher unter Energieaufwand zu überwinden ist. Eine günstige Aerodynamik, das heißt insbesondere ein geringer Luftwiderstand, ist dabei vorteilhaft, um den Kraftwagen energiegünstig und somit beispielsweise mit einem nur geringen Kraftstoffverbrauch antreiben zu können.
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Dies ist insbesondere bei Nutzkraftwagen der Fall, da diese üblicherweise eine zumindest nahezu senkrecht zur Vorwärtsfahrtrichtung stehende Frontfläche aufweisen, welche bei einer Vorwärtsfahrt zumindest nahezu senkrecht von Luft, das heißt von Fahrtwind, angeströmt wird. Ferner kann durch einen geringen Luftwiderstand eine besonders hohe Wirtschaftlichkeit des Nutzkraftwagens realisiert werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Luftleiteinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welcher sich ein besonders geringer Luftwiderstand eines Nutzkraftwagens realisieren lässt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Luftleiteinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Luftleiteinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass sich ein besonders geringer Luftwiderstand des Kraftwagens realisieren lässt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest ein Teilbereich des Luftleitelements aus einer Verstaustellung in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne relativ zum Aufbau in wenigstens eine Leitstellung ausfahrbar ist. Die der Erfindung zugrundeliegende Idee ist, die Aerodynamik des Kraftwagens durch das relativ zum Aufbau bewegbare Luftleitelement variabel zu gestalten und somit an mögliche Betriebszustände anpassen zu können. Die Erfindung trägt dabei dem Umstand Rechnung, dass Gewicht und insbesondere Maße, das heißt äußere Abmessungen von Kraftwagen, insbesondere Nutzkraftwagen, durch nationale und internationale Regelungen und Richtlinien vorgegeben und insbesondere begrenzt sind. Um grundsätzlich eine vorteilhafte Aerodynamik von Kraftwagen, insbesondere Nutzkraftwagen, zu schaffen, sind diese üblicherweise an ihrer Front abgerundet, sodass üblicherweise zumindest ein seitlicher Teilbereich gegenüber einem mittleren Teilbereich der Front in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten zurückversetzt ist.
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Hierdurch ist es auf besonders vorteilhafte Weise möglich, das Luftleitelement in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne in die Leitstellung auszufahren und dabei eine vorgegebene Länge des Nutzkraftwagens nicht zu überschreiten, da das Luftleitelement beispielsweise aufgrund seiner Anordnung im in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten zurückversetzten seitlichen Teilbereich in der Leitstellung den mittleren Teilbereich nicht in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne hin überragt, sodass die Länge des Kraftwagens insgesamt in der Leitstellung des Luftleitelements nicht größer als in der Verstaustellung des Luftleitelements ist. Ferner ist es möglich, die Aerodynamik und insbesondere den Luftwiderstand des Nutzkraftwagens durch das Ausfahren des Luftleitelements besonders vorteilhaft zu beeinflussen, sodass der Kraftwagen besonders energieeffizient und somit beispielsweise mit einem nur geringen Kraftstoffbedarf angetrieben beziehungsweise betrieben werden kann.
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Vorzugsweise ist der Kraftwagen als Nutzkraftwagen in Form eines Frontlenker-Nutzkraftwagens oder Frontlenker-Lastkraftwagens ausgebildet, welcher eine Verbrennungskraftmaschine aufweist, die unterhalb einer Fahrerkabine angeordnet ist. Dies bedeutet, dass ein solcher Frontlenker-Nutzkraftwagen keinen Vorbau aufweist, der eine Windschutzscheibe in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne hin überragt. Alternativ ist es denkbar, dass der Kraftwagen als Nutzkraftwagen in Form eines Omnibusses ausgebildet ist. Außerdem ist es denkbar, dass der Kraftwagen als Personenkraftwagen ausgebildet ist, dessen Luftwiderstand ebenfalls besonders gering gehalten werden kann.
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Vorzugsweise ist die Luftleiteinrichtung als nachrüstbares Modul ausgebildet, mit dem der Kraftwagen bedarfsgerecht ausgestattet werden kann. Dabei ist das Modul beispielsweise am Aufbau gehalten.
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Das Luftleitelement ist ein ausfahrbares Aeroelement, welches beispielsweise in Fahrzeuglängsrichtung translatorisch und/oder rotatorisch relativ zum Aufbau bewegbar ist. Dabei ist das Luftleitelement vorzugsweise zwischen der Verstaustellung und der Leitstellung bewegbar, das heißt aus der Verstaustellung in die Leitstellung und aus der Leitstellung zurück in die Verstaustellung bewegbar. Bei der Bewegung aus der Leitstellung in die Verstaustellung wird das Luftleitelement in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten eingefahren.
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Da das Luftleitelement aus der Leitstellung in die Verstaustellung eingefahren werden kann, kann das Luftleitelement besonders vorteilhaft verstaut werden, sodass beispielsweise äußere Designabweichungen zwischen dem Kraftwagen mit der Luftleiteinrichtung und bei einem Kraftwagen ohne Luftleiteinrichtung vermieden oder zumindest gering gehalten werden kann. Mittels des Luftleitelements kann in dessen Leitstellung eine besonders unvorteilhafte Umströmung des Kraftwagens, insbesondere dessen Front, von Luft realisiert werden, wodurch der Luftwiderstand insbesondere im Vergleich zur Verstaustellung reduziert werden kann.
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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.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Vorderansicht eines als Nutzkraftwagen ausgebildeten Kraftwagens, mit einer Luftleiteinrichtung, welche eine Mehrzahl von seitlich an der Front eines Aufbaus des Nutzkraftwagens angeordnete Luftleitelemente umfasst, die zumindest teilweise aus einer Verstaustellung in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne relativ zum Aufbau in wenigstens eine Leitstellung ausfahrbar sind;
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2 eine schematische Draufsicht des Nutzkraftwagens;
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3 eine schematische Schnittansicht der Luftleiteinrichtung,
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4 ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht der Luftleiteinrichtung;
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5 ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht der Luftleiteinrichtung;
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6 ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht der Luftleiteinrichtung gemäß 5;
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7 ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht der Luftleiteinrichtung;
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8 ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht der Luftleiteinrichtung;
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9 ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht der Luftleiteinrichtung; und
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10 ausschnittsweise eine weitere schematische und perspektivische Vorderansicht des Nutzkraftwagens.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen und perspektivischen Vorderansicht einen Kraftwagen in Form eines Nutzkraftwagens 10, welcher vorliegend als Frontlenker-Nutzkraftwagen ausgebildet ist. In Zusammenschau mit 2 ist erkennbar, dass der Nutzkraftwagen 10 eine Zugmaschine ist und dabei eine Sattelkupplungsplatte 12 aufweist, mittels welcher die Zugmaschine mit einem in 1 ausschnittsweise erkennbaren Anhänger 14 gelenkig koppelbar ist. Die Zugmaschine wird auch als Sattelzugmaschine bezeichnet und bildet mit dem Anhänger 14 ein Gespann in Form eines Sattelzugs. Der Nutzkraftwagen 10 umfasst einen nicht erkennbaren Rahmen, an welchem ein Aufbau vorliegend in Form eines Fahrerhauses 16 des Nutzkraftwagens 10 gehalten ist. Das Fahrerhaus 16 umfasst dabei eine Windschutzscheibe 18 sowie eine Kühlerverkleidung 20, welche auch als Kühlergrill bezeichnet wird. Die Front des Nutzkraftwagens 10 ist mit F bezeichnet, wobei der Nutzkraftwagen 10 auch eine Luftleiteinrichtung mit einer Mehrzahl von Luftleitelementen 22 und Windleitelementen 24 aufweist.
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Aus 1 ist das auf der linken Seite des Nutzkraftwagens 10 angeordnete Luftleitelement 22 beziehungsweise Windleitelement 24 erkennbar. Die vorigen und folgenden Ausführungen zu dem linksseitigen Luftleitelement 22 beziehungsweise Windleitelement 24 können auch auf die rechte Seite des Nutzkraftwagens 10 übertragen werden. Die Luftleitelemente und Windleitelemente sind seitlich an der Front F des Fahrerhauses 16 angeordnet, wobei insbesondere das Windleitelements 24 in einem Eckbereich beziehungsweise an einem Übergang von der Fahrzeugfront F zur linken Seite 26 des Nutzkraftwagens 10 angeordnet ist. Mittels gestrichelter Linien 28 ist veranschaulicht, dass die Kühlerverkleidung 20 ein mittleres feststehendes Kühlerverkleidungselement 30 sowie seitlich und dabei beidseitig des Kühlerverkleidungselements 30 angeordnete Kühlerverkleidungselemente 32 und 34 umfasst. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, sind auch die Kühlerverkleidungselemente 32 und 34 Luftleitelemente der Luftleiteinrichtung und seitlich an der Front F angeordnet. Die Luftleitelemente 22 sowie die Kühlerverkleidungselemente 32 und 34, welche zusammenfassend als Luftleitelement bezeichnet werden, sind dabei zwischen einer in 1 gezeigten Verstaustellung und wenigstens einer jeweiligen Leitstellung in Fahrzeuglängsrichtung bewegbar, wobei zumindest ein jeweiliger Teilbereich des jeweiligen Luftleitelements aus der Verstaustellung in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne relativ zu dem Fahrerhaus 16 in die Leitstellung ausfahrbar ist. Im Gegensatz dazu ist das feststehende Kühlerverkleidungselement 30 und die feststehenden Windleitelemente 24 relativ zum Aufbau (Fahrerhaus 16) unbeweglich.
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Aus 2 ist erkennbar, dass auf dem Dach 36 des Fahrerhauses 16 ein Dachspoiler 38 des Nutzkraftwagens 10 angeordnet ist. Darüber hinaus sind seitliche Teilbereiche 40 der Front F erkennbar, wobei die seitlichen Teilbereiche 40 gegenüber einem mittleren Teilbereich 42 der Front F in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten zurückversetzt sind. Dies ist dadurch realisiert, dass die Fahrzeugfront F zumindest im Wesentlichen abgerundet ist. In 2 ist die Fahrzeuglängsrichtung durch einen Richtungspfeil 43 veranschaulicht, wobei die Vorwärtsfahrtrichtung des Nutzkraftwagens 10 durch einen Richtungspfeil 45 veranschaulicht ist. Die zuvor genannten Luftleitelemente sind dabei vorzugsweise in den jeweiligen Teilbereichen 40 angeordnet, wobei das Kühlerverkleidungselement 30 im mittleren Teilbereich 42 angeordnet ist. Durch die Anordnung der Luftleitelemente in den seitlichen Teilbereichen 40 ist es möglich, die jeweiligen Luftleitelemente in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne, das heißt in Vorwärtsfahrtrichtung aus der Verstaustellung in die Leitstellung auszufahren, ohne dabei die Gesamtlänge des Nutzkraftwagens 10 zu verlängern. Dies ist der Fall, da die Luftleitelemente beispielsweise derart ausgefahren werden, dass sie den mittleren Teilbereich 42 in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne hin, das heißt in Vorwärtsfahrtrichtung, nicht überragen.
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Durch die abgerundete Ausgestaltung der Front F weist diese beziehungsweise der Nutzkraftwagen 10 insgesamt bereits eine vorteilhafte Grundaerodynamik auf, welche sich durch das bedarfsgerechte Ausfahren und Einfahren der Luftleitelemente zwischen der Verstaustellung und der Leitstellung anpassen und dadurch vorteilhaft variabel einstellen lässt. Mit anderen Worten entsteht durch die beschriebene Rücknahme der Teilbereiche 40 – was besonders gut aus 3 erkennbar ist – eine leicht bogenförmige beziehungsweise abgerundete Fahrzeugfront F. In 3 sind ferner die linksseitigen als auch die rechtsseitigen Luftleitelemente 22 beziehungsweise Windleitelemente 24 erkennbar. Das linksseitige und auch bezogen auf die Bildebene von 3 linke Luftleitelement 22 ist dabei ausgefahren und befindet sich demzufolge in der Leitstellung, wobei das rechtsseitige und auch in 3 rechte Luftleitelement 22 eingefahren ist und sich demzufolge in der Verstaustellung befindet.
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Das linksseitige und bezogen auf die Bildebene von 3 linke Kühlerverkleidungselement 32 ist eingefahren und befindet sich demzufolge in der Verstaustellung, wobei das rechtsseitige und bezogen auf die Bildebene von 3 rechte Kühlerverkleidungselement 34 ausgefahren ist und sich demzufolge in der Leitstellung befindet. Aus 3 ist besonders gut erkennbar, dass die Luftleitelemente in Form der Luftleitelemente 22 und der Kühlerverkleidungselemente 32 und 34 um eine jeweilige, zumindest im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung verlaufende Schwenkachse relativ zum Fahrerhaus 16 verschwenkbar sind. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass das jeweilige Luftleitelement in Fahrzeuglängsrichtung relativ zum Fahrerhaus 16 translatorisch bewegbar ist.
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In 3 ist auch ausschnittsweise eine Kühleinrichtung 44 des Nutzkraftwagens 10 erkennbar. Die Kühleinrichtung 44 ist ein Kühler in Form eines Wärmetauschers und dient zum Kühlen eines Kühlmediums in Form einer Kühlflüssigkeit. Mittels der Kühlflüssigkeit wird eine in Fahrzeughochrichtung unterhalb des Fahrerhauses 16 angeordnete Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des Nutzkraftwagens 10 gekühlt. Aus 3 ist erkennbar, dass die Kühlerverkleidungselemente 30, 32 und 34 der Kühlerverkleidung 20 dazu dienen, den Kühler in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne hin zu überdecken. Dabei ist ein mittlerer Teilbereich 46 des Kühlers in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne hin durch das mittlere Kühlerverkleidungselement 30 überdeckt. Durch das jeweilige, seitliche Kühlerverkleidungselement 32 beziehungsweise 34 ist zumindest in der jeweiligen Verstaustellung zumindest ein seitlicher Randbereich 48 beziehungsweise 50 der Kühleinrichtung 44 in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne hin überdeckt. Somit dienen die Kühlerverkleidungselemente 30, 32 und 34 zum Verkleiden der Kühleinrichtung 44 in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne hin.
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Außerdem sind in 3 jeweilige Ecken 52 des Fahrerhauses 16 erkennbar, welche auch als Fahrerhausecken bezeichnet werden. Die Ecken 52 markieren den Übergang der Front F zu den Seiten 26 und sind mit den Windleitelementen 24 versehen. Mit anderen Worten sind die Ecken 52 in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne zumindest teilweise durch die korrespondierenden Windleitelemente 24 überdeckt.
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Ferner veranschaulicht in 3 eine durchgezogene Linie 54 die maximal zulässige Länge des Nutzkraftwagens 10 nach vorne hin. Wie aus 3 erkennbar ist, wird diese maximale Länge auch in der jeweiligen Leitstellung des jeweiligen Luftleitelements (Luftleitelemente 22 und Kühlerverkleidungselemente 32 und 34) nicht überschritten.
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4 zeigt die Luftleiteinrichtung im Bereich des Kühlerverkleidungselements 34 in einer vergrößerten Darstellung. Am Beispiel des Kühlerverkleidungselements 34 ist erkennbar, dass das jeweilige Kühlerverkleidungselement 30, 32 und 34 wenigstens ein Abdeckteil 56 aufweist, welches beispielsweise eigensteif und insbesondere als eigensteife Lamelle ausgebildet ist. Das Abdeckteil 56 ist dabei zwischen einer zumindest einen Teilbereich der Kühleinrichtung 44 zumindest in der Verstaustellung des jeweiligen Kühlerverkleidungselements 32 und 34 überdeckenden Schließstellung und wenigstens einer diesen Teilbereich der Kühleinrichtung 44 in der Verstaustellung freigebenden Offenstellung bewegbar. Da das Kühlerverkleidungselement 30 nicht relativ zum Fahrerhaus 16 und somit relativ zur Kühleinrichtung 44 bewegbar ist, überdeckt das Abdeckteil 56 den zugehörigen Teilbereich der Kühleinrichtung 44 in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne in der Schließstellung und gibt den Teilbereich in der Offenstellung frei. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das jeweilige Kühlerverkleidungselement 30, 32 und 34 eine Mehrzahl von Abdeckteilen 56 aufweist, welche beispielsweise in Fahrzeughochrichtung übereinander beziehungsweise aufeinanderfolgend angeordnet sind. Die beispielsweise als Lamellen ausgebildeten Abdeckteile 56 bilden somit beispielsweise eine jeweilige Jalousie, welche auch als Kühlerjalousie bezeichnet wird. In der Schließstellung ist zumindest ein jeweiliger Teilbereich der Kühleinrichtung 44 in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne durch die Kühlerjalousie abdeckbar, welche den jeweiligen Teilbereich in der Offenstellung freigibt.
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In 4 veranschaulichen Richtungspfeile 58 Luft beziehungsweise einen Luftstrom, welcher infolge einer Vorwärtsfahrt des Nutzkraftwagens 10 auf die Front F auftrifft. Der auf die das Kühlerverkleidungselement 30 auftreffende Luftstrom 58 kann dieses Verkleidungselement 30 nahezu hindernisfrei durchströmen, da die einzelnen Jalousien des Kühlerverkleidungselementes 30 in eine waagrechte oder annähernd waagrechte Position geschwenkt sind. Durch diese Schwenkstellung wird die Kühleinrichtung 44 nahezu ungebremst vom frontseitig auftreffenden Fahrtwind, gekennzeichnet durch die Richtungspfeile 56, angeströmt. Ferner veranschaulicht ein Richtungspfeil 60 Luft beziehungsweise einen Luftstrom, welcher durch das Luftleitelement vorliegend in Form des Kühlerverkleidungselements 34 abgelenkt wird, wobei der Luftstrom vorliegend zur Seite hin abgelenkt wird. Hierzu werden die Lamellen des Abdeckteils 56 in eine senkrechte oder nahezu senkrechte Position geschwenkt, so dass das Kühlerverkleidungselement 34 undurchlässig oder nahezu undurchlässig für den Luftstrom mit dem Richtungspfeil 60 ist. Der Randbereich 50 der Kühleinrichtung 44 wird daher nicht mehr unmittelbar von der frontseitig anströmenden Luftströmung 58 angeströmt.
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Aus der Fig. ist erkennbar, dass sich das Kühlerverkleidungselement 34 (Luftleitelement) in der Leitstellung zumindest im Wesentlichen schräg zur Fahrzeuglängsrichtung erstreckt, sodass dadurch zumindest ein Teil der die Front F anströmenden Luft aerodynamisch günstig zur Seite hin abgeleitet beziehungsweise abgelenkt werden kann. Für ein zumindest nahezu optimales Ableiten der frontseitig anströmenden und nicht zur Kühlung der Kühleinrichtung 44 beziehungsweise der die Kühleinrichtung 44 durchströmenden Kühlflüssigkeit benötigten Luft wird das jeweilige Kühlerverkleidungselement 32 beziehungsweise 34 auch auf der Seite zur jeweiligen Ecke 52 hin ausgefahren und zwar so weit, dass der durch den Richtungspfeil 60 veranschaulichte Luftstrom möglichst übergangslos und verwirbelungsarm auf das sich in Fahrzeugquerrichtung nach außen hin an das Kühlerverkleidungselement 34 anschließende Luftleitelement 22 übergeleitet wird, insbesondere dann, wenn sich das Luftleitelement 22 – wie in 4 dargestellt – in der Verstaustellung befindet. Falls das Luftleitelement 22 – wie vorliegend vorgesehen ist – ebenfalls ausfahrbar ausgeführt ist, so muss sich dieses – wie in 4 gezeigt ist – in der Verstaustellung, welche eine eingefahrene Position darstellt, befinden. Hierdurch ist eine besonders vorteilhafte Überströmung des Luftstroms realisierbar.
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5 zeigt die Luftleiteinrichtung im Bereich des ein- und ausfahrbaren linksseitigen beziehungsweise linken Luftleitelements 22, wobei die vorigen und folgenden Ausführungen zum linksseitigen beziehungsweise linken Luftleitelement 22 auch auf das rechtsseitige beziehungsweise rechte Luftleitelement 22 übertragbar sind und umgekehrt. Gemäß 5 ist das Luftleitelement 22 ausgefahren, wobei das Luftleitelement 22 in 5 und 6 einteilig beziehungsweise einstückig ausgebildet ist. An seiner Ober- und Unterseite ist das als Ausfahrelement ausgebildete Luftleitelement 22 mittels einer jeweiligen Platte 62 verschlossen, sodass dadurch die Front F insgesamt verschlossen ist und keine unerwünschten Öffnungen aufweist. In 5 ist die Schwenkachse, um welche das Luftleitelement 22 relativ zum Fahrerhaus 16 zwischen der Verstaustellung und der Leitstellung verschwenkbar ist, mit 64 bezeichnet. Dabei zeigt 6 das Luftleitelement 22 in der Verstaustellung. In 5 und 6 ist ferner ein an der Ecke 52 angeordnetes, feststehendes Aufbauelement 66 erkennbar, wobei die jeweilige Kühlerjalousie der im Ganzen mit 20 bezeichneten Kühlerverkleidung in 5 und 6 geöffnet ist. Hierdurch kann die Kühlerverkleidung 20 von Fahrtwind durchströmt werden, sodass der Fahrtwind die Kühleinrichtung 44 anströmen und umströmen kann. Infolge dieser Umströmung wird die die Kühleinrichtung 44 durchströmende Kühlflüssigkeit infolge eines Wärmeübergangs von der Kühlflüssigkeit über die Kühleinrichtung 44 an die die Kühleinrichtung 44 umströmende Luft gekühlt. Ist die Kühlerjalousie geschlossen, so wird die Kühleinrichtung 44 im Vergleich zu einem Zustand, in welchem die jeweilige Kühlerjalousie geöffnet ist, nicht oder weniger stark von Luft umströmt, wodurch die Kühlflüssigkeit nicht oder weniger stark als bei geöffneter Kühlerjalousie gekühlt wird. Das Schließen der jeweiligen Kühlerjalousie führt jedoch zu einer besonders vorteilhaften Aerodynamik und insbesondere zu einem geringen Luftwiderstand des Nutzkraftwagens 10.
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Da das Luftleitelement 22 gemäß 5 und 6 einstückig beziehungsweise einteilig ausgeführt ist, ist es besonders einfach und kostengünstig herstellbar, kann jedoch gegenüber einer mehrteiligen Ausführung einen höheren Platzbedarf aufweisen.
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7 und 8 zeigen das Luftleitelement 22 in einer mehrteiligen Ausführungsform. Aus 7 und 8 ist erkennbar, dass das Luftleitelement 22 eine Mehrzahl von Luftleitteilen 68, 70 und 72 umfasst, welche an sich jeweilige weitere Luftleitelemente darstellen. Dabei sind die Luftleitteile 68 und 70 gelenkig miteinander verbunden und dabei um eine Schwenkachse 74 relativ zueinander verschwenkbar. Auch das Luftleitteil 72 ist um eine Schwenkachse 76 verschwenkbar, wobei die Schwenkachse 76 in Fahrzeugquerrichtung innerhalb der Schwenkachse 64 angeordnet ist. In 5 bis 8 befindet sich das Kühlerverkleidungselement 32 beispielsweise in seiner eingefahrenen Position, das heißt in der Verstaustellung. Ferner ist die Kühlerjalousie des Kühlerverkleidungselements 32 zur zumindest nahezu optimalen Anströmung des Kühlers und für eine maximale Kühlluftzuführung geöffnet. Die Luftleitteile 68, 70 und 72 sind jeweils zwischen einer in 7 durch gestrichelte Linien veranschaulichten, ersten Position und wenigstens einer in 7 durch durchgezogene Linien veranschaulichten zweiten Position relativ zum Fahrerhaus 16 bewegbar, insbesondere verschwenkbar. Nehmen die Luftleitteile 68, 70, 72 die zweite Position ein, so befindet sich das Luftleitelement 22 insgesamt in der Leitstellung. In dieser Leitstellung des Luftleitelements 22 ist es vorteilhaft, wenn sich das Kühlerverkleidungselement 32 in der Verstaustellung befindet.
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Nehmen die Luftleitteile 68, 70 und 72 die jeweilige erste Position ein, so befindet sich das Luftleitelement 22 insgesamt in der Verstaustellung. In dieser Verstaustellung des Luftleitelements 22 kann das Kühlerverkleidungselement 32 vorzugsweise mit geschlossener Kühlerjalousie ausgefahren werden, sodass der in 4 durch den Richtungspfeil 60 veranschaulichte Luftstrom über das eingefahrene Luftleitelement 22 zur Ecke 52 hin vorteilhaft abgeleitet werden kann.
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Wie angedeutet, wird die jeweilige Kühlerjalousie in der jeweiligen Leitstellung vorzugsweise geschlossen, sodass das jeweilige Kühlerverkleidungselement 32 beziehungsweise 34 nicht oder nicht übermäßig von Luft durchströmt werden, sondern diese Luft zur Seite hin vorteilhaft mittels der jeweiligen Kühlerjalousie ablenken kann.
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Das Luftleitteil 70 stellt für das Luftleitteil 68 ein Verlängerungselement dar, da das Luftleitelement 22 durch das Verlängerungselement in seiner Länge vergrößert werden kann, wenn das Verlängerungselement aus der ersten Position in die zweite Position bewegt wird. Alternativ oder zusätzlich zur relativen Verschwenkbarkeit zwischen den Luftteilteilen 68 und 70 ist es denkbar, dass das Luftleitteil 70 am Luftleitteil 68 relativ zum Luftleitteil 68 translatorisch bewegbar gehalten ist. Das Luftleitteil 72 ist ein Ausklappelement, welches eine Öffnung 78 zwischen den Luftleitteilen 68 und 70 und dem Kühlerverkleidungselement 32 verschließt.
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Die jeweiligen Schwenkachsen 64, 74 und 76 sind beispielsweise durch jeweilige Scharniere gebildet, wobei die jeweiligen Luftleitelemente und/oder Luftleitteile 68, 70 und 72 mittels jeweiliger Aktoren, insbesondere Elektromotoren, aus- und eingefahren beziehungsweise aus- und eingeklappt werden können. Vorteilhaft an der mehrteiligen Ausgestaltung des Luftleitelements 22 ist, dass dieses in der Verstaustellung einen nur geringen Bauraum beansprucht. Auch bei dieser mehrteiligen Ausgestaltung kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Luftleitelement 22 auf seiner Ober- und Unterseite jeweils mit wenigstens einer in 7 und 8 nicht dargestellten Platte verschlossen ist, um eine möglichst geschlossene Front F zu gewährleisten.
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In 8 ist darüber hinaus das linksseitige Windleitelement 24 gezeigt, welches beispielsweise an dem als Ausfahrelement ausgebildeten Luftleitelement 22 gehalten sein kann. In diesem Fall strömt der durch das Luftleitelement 22 abgeleitete Luftstrom gut in einen Luftführungskanal 80 ein, welcher nach außen hin durch das Windleitelement 24 nach innen hin durch das Luftleitelement 22 und das Aufbauelement 66 jeweils zumindest teilweise begrenzt ist. In einer in 8 durch durchgezogene Linien veranschaulichten Stellung des Windleitelements 24 könnte jedoch das Ausströmen des Luftstroms aus dem Luftführungskanal 80 behindert sein, sodass ein Staudruck entstehen könnte. In 8 ist durch die durchgezogenen Linien des Windleitelements 24 veranschaulicht, dass das Windleitelement 24 am Luftleitelement 22 angeordnet ist.
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Durch gestrichelte Linien ist das Windleitelement 24 veranschaulicht, welches am Fahrerhaus 16 befestigt ist. Dann verhält es sich mit dem Ein- und Ausströmen des Luftstroms in und aus dem Luftführungskanal 80 genau umgekehrt zu den obigen Ausführungen. Daher kann es von Vorteil sein, wenn das Windleitelement 24 ebenfalls relativ zum Fahrerhaus 16 und/oder dem Luftleitelement 22 bewegbar ausgeführt ist.
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In 9 ist gezeigt, dass das Windleitelement 24 mehrteilig ausgebildet sein kann. Hierbei umfasst das Windleitelement 24 zwei oder mehr Windleitteile 82 und 84, welche miteinander verbunden und dabei relativ zueinander bewegbar sind. Vorliegend sind die Windleitteile 82 und 84 gelenkig miteinander verbunden und dabei um eine Schwenkachse 86 relativ zueinander verschwenkbar. Beispielsweise ist die Schwenkachse 86 durch ein Scharnier gebildet. Durch diese mehrteilige Ausgestaltung und die relative Bewegbarkeit zwischen den Windleitteilen 82 und 84 ist es möglich, das Windleitelement 24 hinsichtlich seiner Stellung an das Luftleitelement 22 anzupassen, sodass der Luftstrom, welcher mittels des Luftleitelements 22 seitlich nach außen hin abgeleitet wird, besonders gut in den Luftführungskanal 80 einströmen sowie besonders gut aus dem Luftführungskanal 80 ausströmen kann, ohne dass hierbei ein übermäßiger Staudruck entsteht. Darüber hinaus sind das Windleitelement 24 wie auch das Luftleitelement 22 besonders gut zu der durch die Richtungspfeile 58 veranschaulichten Luft beziehungsweise Luftmasse ausgerichtet.
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10 zeigt die Kühlerverkleidung 20 im geöffneten Zustand, wobei das Fahrerhaus 16 nach vorne geklappt ist, um dadurch beispielsweise Zugang zur Verbrennungskraftmaschine zu gewähren. Um dies problemlos zu gewährleisten, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das mittlere, feststehende Kühlerverkleidungselement 30 und die beiden außenseitigen, ausfahrbaren Kühlerverkleidungselemente 32 und 34 in einen gemeinsamen Rahmen integriert sind, sodass die Kühlerverkleidung 20 eine Einheit bildet. Dies erleichtert das Aufklappen der Kühlerverkleidung 20, da nur eine Einheit betätigt werden muss.
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Vorzugsweise sind jeweilige Aktoren, insbesondere elektromotorische Aktoren, zum Bewegen der Kühlerverkleidungselemente 32 und 34 zwischen der jeweiligen Verstaustellung und der jeweiligen Leitstellung vorgesehen, wobei es vorzugsweise vorgesehen ist, dass die vorzugsweise elektromotorischen Aktoren für das Ausfahren und Einfahren der beiden Kühlerverkleidungselemente 32 und 34 in den genannten Rahmen mitintegriert sind.
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Im Rahmen der Nutzung des Nutzkraftwagens 10 sind nun unterschiedliche Anwendungsfälle denkbar. Dabei können die Luftleitelemente an diese Anwendungsfälle angepasst werden. Einer der Anwendungsfälle ist ein geringer Kühlbedarf, beispielsweise hinsichtlich der Verbrennungskraftmaschine und/oder eines Getriebes und/oder einer Klimatisierung des Nutzkraftwagens 10. Wird bei einer Fahrsituation eine nur geringe Kühlung benötigt, sodass der Kühlbedarf gering ist, beispielsweise bei leicht abschüssiger Fahrbahn oder tiefen Außentemperaturen, kann auf einen Teil der frontseitig anströmenden Kühlungsluft verzichtet werden. Dann können beispielsweise die Kühlerjalousien der seitlichen Kühlerverkleidungselemente 32 und 34 geschlossen werden. Damit tritt im Vergleich zum Öffnen der Kühlerjalousien weniger Kühlungsluft durch die Kühlerverkleidung 20 in den Motorraum ein, allerdings sollte die nicht für die Kühlung benötigte Luftmenge möglichst strömungsgünstig abgeleitet werden. Dies ist dadurch realisierbar, dass die seitlichen Kühlerverkleidungselemente 32 mit jeweils geschlossener Kühlerjalousie ausgefahren und dadurch in die Leitstellung bewegt werden, sodass sie eine Winkelstellung, das heißt eine winklige Erstreckung zu dem anströmenden Fahrtwind einnehmen und dadurch ein strömungsgünstiges Ableiten der Luftmasse gewährleisten. Ohne diese Maßnahme würde der Fahrtwind sonst zumindest nahezu rechtwinklig auf die geschlossenen Lamellen der jeweiligen Kühlerjalousie treffen und so nicht günstig abströmen können. An der für die Kühlung zur Verfügung stehenden Kühlerfläche ändert sich nichts, nur werden die beidseitigen seitlichen Kühleraußenbereiche in Form der Randbereiche 48 und 50 nicht mehr unmittelbar direkt vom Fahrtwind angeströmt.
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Zu beachten ist, dass die von den geschlossenen Lamellen beziehungsweise der geschlossenen Kühlerjalousie abströmende Luftmenge strömungsgünstig auf das jeweilige, an die Kühlerverkleidung 20 angrenzende Luftleitelement 22 abgeleitet wird. Deshalb ist es notwendig, die beidseitigen, ausfahrbaren Kühlerverkleidungselemente 32 und 34 mit ihren Lamellen sowohl zum festmontierten mittigen Kühlerverkleidungselement 30 als auch zu Aufbauelementen beziehungsweise den Luftleitelementen 22 hin ausfahrbar zu gestalten. Vorzugsweise werden die Kühlerverkleidungselemente 32 und 34 zu den seitlichen Aufbauelementen beziehungsweise Luftleitelementen 22 hin nur so weit ausgefahren, dass die abgeleitete Luftmenge möglichst ohne einen Spalt und ohne eine Kante auf das jeweilige seitliche Luftleitelement 22 beziehungsweise Aufbauelement überströmen kann.
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Zur Erzielung eines bestmöglichen aerodynamischen Effekts wird das jeweilige ausfahrbare Kühlerverkleidungselement 32 beziehungsweise 34 zum feststehenden Kühlerverkleidungselement 30 hin bis zur maximal möglichen zulässigen Fahrzeuglänge ausgefahren, um durch die Winkelstellung eine aerodynamische Optimierung der Fahrzeugfront (Front F) zu erzielen.
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Je nach Fahrzeugtyp, Motorvariante, Einsatzzweck, Klimazone etc. kann das feststehende Kühlerverkleidungselement 30 circa 30 bis 60 Prozent der Kühlerfläche ausmachen, die restliche Kühlerfläche beziehungsweise Kühlerverkleidung verteilt sich auf das links- und rechtsseitige, ausfahrbare Kühlerverkleidungselement 32 beziehungsweise 34.
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Durch die insgesamt gebogene Front F besteht ein großer Freiraum für die ausfahrbaren Luftleitelemente, ohne die maximal zulässige Länge beziehungsweise Fahrzeugabmessung zu überschreiten. Dieser Freiraum vergrößert sich mit zunehmendem Abstand von der Fahrzeugmitte in Fahrzeugquerrichtung nach außen. Somit lässt sich entsprechend beim Ausfahren ein größerer Ausfahrwinkel beziehungsweise ein spitzerer Auftreffwinkel relativ zur einströmenden Luft realisieren.
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Um eine negative Beeinflussung des Fußgängerschutzes zu vermeiden, ist es vorzugsweise vorgesehen, das jeweilige Luftleitelement in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Nutzkraftwagens 10 zwischen der Verstaustellung und der Leitstellung zu verstellen. Unterschreitet die Fahrgeschwindigkeit beispielsweise einen vorgebbaren Schwellenwert, so wird das jeweilige Luftleitelement eingefahren. Überschreitet die Fahrgeschwindigkeit einen vorgebbaren Schwellenwert, so kann das Luftleitelement ausgefahren werden, da dann eine Kollision mit einem Fußgänger unwahrscheinlich ist. Mit anderen Worten, da erst bei ansteigender Geschwindigkeit der aerodynamische Effekt durch die quadratische Zunahme des Luftleerstands relativ zur Geschwindigkeit an Bedeutung gewinnt, ist es daher vorzugsweise vorgesehen, dass erst bei einer höheren Geschwindigkeit, beispielsweise ab 70 Kilometer pro Stunde, das jeweilige Luftleitelement ausgefahren wird.
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Ein weiterer der Anwendungsfälle ist ein maximaler Kühlbedarf. Können beispielsweise aufgrund von Motor- und/oder Aggregatbelastung und der dazu benötigten maximalen Kühlung die seitlichen Kühlerverkleidungselemente 32 und 34 mit geschlossener Kühlerjalousie bei höheren Geschwindigkeiten nicht ausgefahren werden, wobei die Kühlerjalousie des feststehenden mittigen Kühlerverkleidungselements 30 sowie die jeweilige Kühlerjalousie der Kühlerverkleidungselemente 32 und 34 geöffnet sind, so bietet es sich an, zumindest die zusätzlichen, seitlichen Luftleitelemente 22 zur Verbesserung der Aerodynamik auszufahren. Auch bei dem jeweiligen Luftleitelement 22 ist es angebracht, aus Gründen des Fußgängerschutzes die Ausfahrfunktion erst ab einer höheren Geschwindigkeit von beispielsweise 70 Kilometer pro Stunde zu aktivieren.
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Vorliegend sind die Luftleitelemente 22 Klappen, die auf der der jeweiligen Ecke 52 zugewandten Seite beispielsweise mittels jeweils wenigstens eines Scharniers schwenkbar befestigt sind, wobei das Ausfahren und Einfahren beziehungsweise Ausschwenken und Einschwenken des jeweiligen Luftleitelements 22 mittels wenigstens eines Aktors erfolgt, welcher vorzugsweise elektrisch betätigt wird. Durch das Ausfahren und der daraus resultierenden Winkelstellung der beidseitige Karosserieklappen darstellenden Luftleitelemente 22 verkürzt sich dies in der Schattenansicht, das heißt die anströmende Luft trifft zwischen Klappenende und Kühlergitter beziehungsweise Kühlerverkleidung 20 direkt auf die frontseitige Aufbaustruktur. Für diese Luftmenge ist ein Abströmen aus dem Frontbereich durch die jeweils ausgefahrene Klappe extrem erschwert. Im Grunde ist dies nur über die Kühlerverkleidung 20 möglich. Um einen negativen Effekt auf die Aerodynamik zu verhindern, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das jeweilige Luftleitelement 22 verlängerbar ausgeführt ist. Dies kann sowohl – wie bereits am Beispiel des Luftleitteils 70 erläutert wurde – über wenigstens ein ausfahrbares und/oder ausklappbares Element erfolgen.
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Durch eine ebenfalls zusätzlich ausklappbare seitliche Klappe zur Kühlerverkleidung 20 hin kann die Luftströmung zur Kühlerverkleidung 20 und somit die Anströmung des Kühlers verbessert werden. Somit gibt es für die frontal anströmende Luftmenge nur die Alternative, entweder frontal auftreffend durch die Kühlerverkleidung 20 abzuströmen oder über das ausgefahrene Luftleitelement 22 schräg abzufließen. Ein zusätzlich angebrachtes Windleitelement in Form des Windleitelements 24 sorgt idealerweise für ein optimiertes Abströmend er Luftmasse zur Fahrzeugseite (Seite 26) hin.
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Wird das seitliche Windleitelement 24 an dem Luftleitelement 22 befestigt, so ändert sich ebenfalls seine Winkelstellung zur frontal an die Front F anströmenden Luftmasse. Die auf das Windleitelement 24 auftreffende Luftmasse wird zwar strömungsgünstiger durch den spitzeren Auftreffwinkel abgeleitet, allerdings kann die abströmende Luftmasse zwischen dem Windleitelement 24 und dem ausgefahrenen Luftleitelement 22 durch den sich verengenden Strömungskanal in Form des Luftführungskanals 80 behindert werden.
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Wird hingegen das Windleitelement 24 an dem Fahrerhaus 16 (Aufbau) feststehend befestigt, verengt sich der Lufteintrittsbereich zwischen dem ausgefahrenen Luftleitelement 22 und dem Windleitelement 24, was das Abströmen der Luftmasse aus dem Strömungskanal behindern kann. Als Ideallösung bietet sich hierbei an, das seitliche Windleitelement 24 – wie dies in 9 veranschaulicht ist – mehrteilig auszuführen, wobei die Windleitteile 82 und 84 vorzugsweise relativ zueinander bewegbar miteinander verbunden sind.
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Der dem Frontbereich zugewandte Teil, beispielsweise das Windleitteil 82, ändert mit dem ausfahrenden Luftleitelement 22 seine Winkelstellung zur frontal anströmenden Luftmasse. Der über das Scharnier verbundene und mit dem Fahrerhaus 16 fest verbundene Teil, insbesondere in Form des Windleitteils 84, sorgt dafür, dass der Querschnitt des Luftführungskanals 80 im Bereich der durchfließenden Luftmenge nicht verengt wird.
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Mit anderen Worten ist es denkbar, dass das Windleitteil 84 am Fahrerhaus 16 festgelegt ist. Das Windleitteil 82 ist jedoch mit dem Luftleitelement 22 gekoppelt und mit dem Windleitteil 84 relativ zu diesem bewegbar, insbesondere um die Schwenkachse 86 verschwenkbar, gekoppelt. Wird nun das Luftleitelement 22 eingefahren oder ausgefahren, so wird dadurch das Windleitteil 82 mit dem Luftleitelement 22 mit bewegt und dabei relativ zum Windleitteil 84 bewegt. Die mehrteilige Ausgestaltung des Luftleitelements 22 macht es möglich, dass das Luftleitelement 22 im eingefahrenen Zustand einen nur geringen Bauraumbedarf aufweist. Alternativ dazu ist es denkbar, das Luftleitelement 22 einteilig beziehungsweise einstückig auszugestalten, was technisch besonders einfach umsetzbar ist.
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Anzumerken ist, dass ein gleichzeitiger Einsatz von ein- und ausfahrbaren Luftleitelementen 22 und ein- und ausfahrbaren Kühlerverkleidungselementen 32 und 34 mit jeweiligen Kühlerjalousien vorteilhaft ist, wobei vorgesehen sein kann, dass nicht sowohl die Luftleitelemente 22 als auch die Kühlerverkleidungselemente 32 und 34 ausgefahren sind. Dann könnten die ausgefahrenen Luftleitelemente 22 sogar das Abströmen der frontal auftreffenden Luftmenge im Bereich der Kühlerverkleidung 20 behindern. Beim Ausfahren kann es daher nur entweder einen Einsatz der ausfahrbaren Luftleitelemente 22 oder der ausfahrbaren Kühlerverkleidungselemente 32 und 34 mit geschlossenen Lamellen beziehungsweise Kühlerjalousien geben.
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Grundsätzlich besteht im Winter bei tiefen Temperaturen, insbesondere von weniger als 0 Grad Celsius, die Gefahr einer Vereisung der bewegbaren Luftleitelemente, speziell bei salzgestreuten Straßen wie Autobahnen. Durch vorausfahrende Fahrzeuge wie beispielsweise Lastkraftwagen wird beispielsweise Gischt aufgewirbelt, woraus ein Tröpfchennebel entsteht. Der Tröpfchennebel kann sich an der Front F niederschlagen und dort festfrieren.
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Um diese Gefahr des Festfrierens auszuschließen, bietet es sich an, vorhandene Fahrzeugfunktionen zu nutzen. Durch die Integration des Fahrzeugthermometers und des Regensensors, alternativ oder zusätzlich der Scheibenwischer-Funktionseinstellung, lassen sich Rückschlüsse auf die Witterungszustände ziehen.
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Werden nur Temperaturen von weniger als 0 Grad Celsius gemessen, besteht in der Regel keine Vereisungsgefahr, wenn der Regensensor keinen Niederschlag meldet beziehungsweise der Scheibenwischer deaktiviert ist oder sich lediglich im Intervallbetrieb befindet. Werden bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt hingegen vom Regensensor entsprechende Niederschlagsmengen erkannt oder arbeitet der Scheibenwischer im Dauerbetrieb, so werden die ausgefahrenen Luftleitelemente, welche Aeroverlängerungen darstellen, zur Sicherheit eingezogen, um somit deren Festfrieren im ausgefahrenen Zustand zu verhindern. Ein weiterer der Anwendungsfälle ist ein Sonderfall, wenn kein Kühlbedarf besteht. Ist das feststehende Kühlerverkleidungselement 30 der Kühlerverkleidung 20 ebenfalls mit einer verschließbaren und öffenbaren Kühlerjalousie ausgestattet und ist diese beispielsweise aufgrund geringer Motorbelastung und daher niedriger Kühlwassertemperatur verschlossen, so sollten sich die aus- und einfahrbaren Kühlerverkleidungselemente 32 und 34 ebenfalls mit geschlossenen Kühlerjalousien im eingefahrenen Zustand befinden. Weiterhin ist es vorteilhaft, die ausfahrbaren und einfahrbaren Luftleitelemente 22 ebenfalls einzufahren, sodass eine für diese Konfiguration, bei der die Kühlerjalousien geschlossen sind, optimale Umströmung der Front F zu ermöglichen.
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Für den optimalen Einsatz der als Aeroelemente fungierenden Leitelemente spielen nachfolgende, nicht abschließend aufgezählte Einflussfaktoren eine Rolle:
- – Fahrzeuggeschwindigkeit
- – Kühlwassertemperatur, beeinflusst von Topographie, Ladungsgewicht, äußere Witterungseinflüsse wie Rücken-, Gegenwind, Außentemperatur, sowie der Motorvariante.
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Die ein- und ausfahrbaren Luftleitelemente 22 bilden dabei ein erstes System, wobei die ein- und ausfahrbaren Kühlerverkleidungselemente 32 und 34 ein zweites System bilden. Je nach Fahrzeugausführung und geplantem technischen Aufwand ist der Systemeinsatz von nur einem der Systeme oder auch der Einsatz beider Systeme an einem Fahrzeug denkbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014002552 A1 [0002]