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Die
Erfindung betrifft eine Luftleitvorrichtung, insbesondere einen
mechanisch verstellbaren Spoiler, umfassend mindestens ein Luftleitelement,
welches um eine horizontale Fahrzeugquerachse zwischen einer Ruheposition
und einer Wirkposition mechanisch verstellbar ist.
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Aus
dem Stand der Technik sind verschiedene mechanisch verstellbare
Spoiler für ein Fahrzeug, insbesondere im Heckbereich und/oder
Frontbereich angeordnete Spoiler für ein Fahrzeug bekannt.
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Aus
der
DE 26 16 948 ist
ein geschwindigkeitsabhängiger Spoiler, insbesondere zum
Anbau an einem Fahrzeug bekannt. Der Spoiler umfasst zwei Luftleitelemente,
wobei eines der Luftleitelemente fest mit dem Fahrzeug verbunden
oder aber Teil des Fahrzeuges selbst ist. Das zweite Luftleitelement
ist schwenkbar gelagert. Bei niedrigen Geschwindigkeiten bleibt
das schwenkbare Luftleitelement durch Federkraft in seiner obersten
Stellung, der Ruheposition. Bei zunehmender Geschwindigkeit und
zunehmenden Luftstrom schwenkt das Luftleitelement bis zu einem
Anschlagpunkt in Richtung Fahrbahn in seine Wirkposition.
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Insbesondere
Fahrzeuge mit einer hohen Bodenfreiheit, d. h. einem hohen Abstand
zwischen einem tiefsten Punkt der Fahrzeugkarosserie und einer Fahrbahn,
werden bei zunehmender Geschwindigkeit stark unterströmt
und es entstehen Luftverwirbelungen. Durch die Luftverwirbelungen
und den daraus resultierenden Luftwiderstandsbeiwert steigt der Kraftstoffverbrauch
des Fahrzeuges.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine verbesserte Luftleitvorrichtung
anzugeben, welche einfach und kostengünstig aufgebaut ist.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch
1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung betrifft eine Luftleitvorrichtung, insbesondere einen
Spoiler, welcher mindestens ein Luftleitelement umfasst, das mittels
einer Staudruckklappe in Abhängigkeit vom an der Staudruckklappe wirkenden
Staudruck mechanisch verstellbar ist.
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Durch
die erfindungsgemäße Kombination von Staudruckklappe
und über diese verstellbares Luftleitelement als Luftleitvorrichtung
ist sichergestellt, dass der frontseitig durch die Anfahrströmung wirkende
Staudruck durch eine entsprechende Anordnung der Staudruckklappe
an einer aerodynamisch besonders wirksamen Stelle im Stoßfängerbereich
zum mechanischen Antrieb des Luftleitelements genutzt werden kann,
wobei das Luftleitelement an einer die Luftwirbelbildung hinreichend
gut reduzierenden Stelle angeordnet ist.
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Dabei
wird insbesondere durch die einfache mechanische Verstellung des
Luftleitelements in die Wirkposition ein Abstand zwischen einem
tiefsten Punkt der Fahrzeugkarosserie und einer Fahrbahn um eine
vorgebbare Länge des zur Fahrbahn schwenkenden Schenkels
des Luftleitelements verringert. Hierdurch sind eine Luftwirbelbildung
unter dem Fahrzeug und ein daraus resultierender Luftwiderstandsbeiwert
effektiv vermindert. Somit sind die Aerodynamik des Fahrzeuges verbessert
sowie der Kraftstoffverbrauch vorteilhaft reduziert, wodurch ebenfalls
vorteilhaft der Ausstoß von Kohlenstoffdioxid (CO2) verringert ist. Ferner ist eine Steigerung
einer Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeuges möglich.
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Die
Staudruckklappe ist beispielsweise als eine Flügelklappe
mit zwei Flügelelementen ausgebildet, von denen das eine
Flügelelement in der Ruheposition eine senkrecht zur Anfahrströmung
verlaufende Stellung in einer Aussparung einer insbesondere frontseitigen
Karosserieabdeckung einnimmt. Das andere Flügelelement
dient als Antriebselement, das insbesondere endseitig mit einem
Gelenkhebel verbunden ist, der in das Luftleitelement zu dessen
Verstellung eingreift.
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Das
Luftleitelement ist insbesondere als eine Flügelklappe
ausgebildet, welche zwei Flügel aufweist, die derart ausgebildet
und zueinander fest angeordnet sind, dass einer der Flügel
in der Ruheposition eine die Karosseriekontur bildende Stellung
einnimmt und in der Wirkposition außerhalb der Karosseriekontur
weitgehend senkrecht von dieser abstehend anordbar ist. Der andere
Flügel dient insbesondere als Antriebsflügel,
an welchem der Gelenkhebel eingreift, der über die druckabhängige
Bewegung der Staudruckklappe verstellbar ist, wodurch die Flügelklappe
zwischen der Ruhe- und der Wirkposition mechanisch verstellbar ist.
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Das
mindestens eine Luftleitelement ist bevorzugt frontseitig an einer
Stoßfängereinheit oder an einem Karosserieteil
eines Fahrzeuges unterhalb dieser angeordnet. Dabei ist das Luftleitelement
insbesondere als mittleres frontseitiges Luftleitelement zwischen
zwei randseitigen Luftleitelementen, so genannte Radspoiler angeordnet.
Die Staudruckklappe ist insbesondere oberhalb des Luftleitelements
im Stoßfängerbereich an einer geeigneten, die
Anfahrströmung vollständig erfassenden Stelle
angeordnet.
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Dadurch,
dass das mindestens eine Luftleitelement in Abhängigkeit
vom Staudruck und somit auch von der Fahrzeuggeschwindigkeit mechanisch verstellbar
ist, ist bei niedrigen Geschwindigkeiten, bei welchem der an der
Staudruckklappe anliegende Staudruck für ein insbesondere
vollständiges Öffnen der Staudruckklappe nicht
ausreicht, weiterhin eine entsprechend hinreichende Bodenfreiheit
des Fahrzeuges sichergestellt.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 schematisch
in Vorderansicht ein Fahrzeug mit einem unterhalb des Stoßfängers
angeordneten Luftleitelement einer erfindungsgemäßen
Luftleitvorrichtung, und
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2 schematisch
eine Schnittdarstellung des Stoßfängerbereichs
mit einem Ausführungsbeispiel für die Luftleitvorrichtung
mit Staudruckklappe und an diese mechanisch gekoppeltem Luftleitelement.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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In 1 ist
ein Ausschnitt einer Frontseite 1 eines Fahrzeuges mit
einer erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung, insbesondere
einem Spoiler mit einem ausgeschwenkten Luftleitelement 2 dargestellt.
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Die
Luftleitvorrichtung umfasst zumindest ein Luftleitelement 2,
welches frontseitig in einem unteren Karosseriebereich 3,
insbesondere unterhalb einer Stoßfängereinheit 4 oder
eines anderen Karosserieteiles des Fahrzeuges angeordnet ist.
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Dabei
kann sich das Luftleitelement 2 in Fahrzeugquerausdehnung
beispielsweise zwischen zwei randseitig angeordneten weiteren Spoilern 5, insbesondere
Radspoilern erstrecken.
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Im
Betrieb der Luftleitvorrichtung schwenkt das Luftleitelement 2 in
Abhängigkeit vom frontseitig wirkenden Staudruck p in Richtung
einer Fahrbahn 6. Dabei wird der Abstand a zwischen Fahrbahn 6 und Karosserieunterseite
durch Verstellen, insbesondere Ausfahren oder Ausklappen des Luftleitelements 2 im
mittleren Frontbereich des Fahrzeugs verringert. Die Verringerung
des Abstandes a ist dabei durch die Länge l eines ausstellbaren
Bereichs des Luftleitelements 2 bestimmt.
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In 2 ist
die Luftleitvorrichtung mit dem Luftleitelement 2 im Detail
in einer Schnittdarstellung II-II gemäß 1 dargestellt.
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Das
Luftleitelement 2 ist insbesondere als eine Flügelklappe
ausgebildet, welche zwei Flügel 2.1 und 2.2 aufweist,
die derart ausgebildet und zueinander fest angeordnet sind, dass
einer der Flügel 2.2 in der Ruheposition I eine
die Karosseriekontur bildende Stellung einnimmt und in der Wirkposition
II außerhalb der Karosseriekontur weitgehend senkrecht
von dieser abstehend anordbar ist.
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Die
beiden Flügel 2.1, 2.2 des Luftleitelements 2 sind
hierzu beispielsweise in einem Winkel α von etwa 150° bis
175°, insbesondere von 160° zueinander angeordnet,
wobei insbesondere der zwischen der Ruheposition I und der Wirkposition
II verstellbare Flügel 2.2 des Luftleitelements 2 eine
der Karosseriekontur entsprechende und gleichzeitig aerodynamisch
wirksame Kontur aufweist. Hierzu ist der Flügel 2.2 beispielsweise
entsprechend geformt, insbesondere gewölbt oder gebogen
ausgeführt. Das Luftleitelement 2 ist um eine
horizontale Fahrzeugquerachse 2.3 drehbar an einem unteren
Bereich 3 beispielsweise der Motorraumabdeckung 9 angeordnet,
insbesondere gelagert.
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Zur
staudruckabhängigen und somit geschwindigkeitsabhängigen
Verstellung des Luftleitelements 2 zwischen deren Ruheposition
I und der Wirkposition II umfasst die Luftleitvorrichtung eine Staudruckklappe 7.
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Die
Staudruckklappe 7 ist an einer geeigneten, insbesondere
aerodynamisch wirksamen Position im Frontbereich des Fahrzeugs,
insbesondere im Bereich der Stoßfängereinheit 4 in
einer Aussparung 8 angeordnet. Beispielsweise ist die Staudruckklappe 7 in
der Aussparung 8 in einem zumindest teilweise frontseitig
offenen Bereich beispielsweise zwischen der Stoßfängereinheit 4 und
einer unterhalb von dieser angeordneten karosserieseitigen Abdeckung 9,
insbesondere eine Motorraumabdeckung (im Weiteren Motorraumabdeckung 9 genannt)
angeordnet und gehalten, so dass die Staudruckklappe 7 während
der Fahrt des Fahrzeugs mit einer Fahrströmung vollständig
beaufschlagbar ist. Die Aussparung 8 weist dabei entsprechend
kleine Abmessungen auf, wobei die Abmessungen der Staudruckklappe 7 an
die Abmessungen der Aussparung 8 angepasst sind, so dass
die Staudruckklappe 7 in der Ruheposition I die Öffnung
der Aussparung 8 vollständig verschließt.
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Die
Staudruckklappe 7 ist beispielsweise als eine Flügelklappe
mit zwei Flügelelementen 7.2 und 7.3 ausgebildet,
die um die Drehachse 7.1 schwenkbar angeordnet sind. Dabei
sind die Flügelelemente 7.2 und 7.3 fest
zueinander angeordnet, so dass sie gemeinsam beim Drehen der Staudruckklappe 7 schwenkbar
sind. Dabei verschließt das eine Flügelelement 7.2 die
Aussparung 8 in der Ruheposition I vollständig.
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Zusätzlich
kann das Flügelelement 7.2 mit einem abgewinkelten
Anschlag 7.4 versehen sein, der sich in der Ruheposition
an der Stoßfängereinheit 4 abstützt.
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In
der Schließstellung, d. h. in der Ruheposition I, der Staudruckklappe 7 ist
diese insbesondere selbsthaltend. Zusätzlich kann die Staudruckklappe 7 mittels
Haftkraft gehalten sein. Die Haftkraft kann beispielsweise mittels
in dem Anschlag 7.4 und im zu diesem korrespondierenden
Bereich der Stoßfängereinheit 4 angeordneten/integrierten
Permanentmagneten erfolgen. Dabei sind der oder die Permanentmagneten
so abgestimmt, dass dessen bzw. deren Anzugskraft in der Ruheposition
I bei einem vorgegebenen auf die Staudruckklappe 7 wirkenden
Staudruck p überwunden wird, so dass die Staudruckklappe 7 in Öffnungsrichtung
bis zu einem vorgebbaren Anschlagpunkt in die Wirkposition II verstellbar,
insbesondere rückschwenkbar oder ausschwenkbar ist.
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Das
andere Flügelelement 7.3 der Staudruckklappe 7 dient
als Antriebselement und ist endseitig an eine Gelenkanordnung 10 gekoppelt.
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Die
Gelenkanordnung 10 umfasst ein vorderes Gelenk 10.1,
welches am Antriebsflügel, dem Flügelelement 7.3 der
Staudruckklappe 7 angeordnet ist, und ein unteres Gelenk 10.2,
welches an dem Antriebsflügel, dem Flügel 2.1 des
Luftleitelements 2 angeordnet ist. Zwischen den Gelenken 10.1, 10.2 ist ein
Gelenkhebel 10.3 angeordnet, z. B. eine Stange oder ein
Seil. Die Gelenke 10.1, 10.2 sind insbesondere
als Drehgelenke ausgebildet. Die Gelenkanordnung 10 ist
eine Drehzuganordnung, durch welche bei Schwenken der Staudruckklappe 7 durch
Ziehen des Gelenkhebels 10.3 ein Schwenken des Luftleitelements 2 bewirkt
wird.
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Dabei
wird über das antriebsseitige Flügelelement 7.3 der
Staudruckklappe 7 beim Drehen dieser eine Zugkraft über
die Gelenkanordnung 10, insbesondere den Gelenkhebel 10.3 auf
den Antriebsflügel 2.1 des Luftleitelements 2 ausgeübt,
so dass über die druckabhängige Bewegung der Staudruckklappe 7 das
Luftleitelement 2 zwischen der Ruheposition I und der Wirkposition
II mechanisch verstellbar ist.
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Im
Detail ist im Betrieb des Fahrzeugs, d. h. während der
Fahrt, das Luftleitelement 2 mittels der Staudruckklappe 7 abhängig
vom an der Staudruckklappe 5 wirkenden Staudruck p mechanisch
verstellbar. Dabei öffnet die Staudruckklappe 7 bei
hinreichender Fahrströmung und somit Überschreiten
eines Grenzdrucks für den Druckanstieg im Anstaupunkt der
Staudruckklappe 7 selbsttätig, insbesondere schwenkt
sie zurück, so dass durch ein daraus resultierendes Vorschwenken
des antriebsseitigen Flügelelements 7.3 der Gelenkhebel 10.3 mit
entsprechender Zugkraft in Zugrichtung R gezogen wird. Durch die
Kopplung und somit das Eingreifen des Gelenkhebels 10.3 in
das Gelenk 10.2 des Luftleitelements 2, insbesondere
in dessen Flügel 2.1, dem Antriebsflügel,
ist das als Flügelklappe ausgebildete Luftleitelement 2 über
die druckabhängige Bewegung der Staudruckklappe 7 einfach
mechanisch von der zugehörigen Ruheposition I in die Wirkposition
II verstellbar.
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Das
Luftleitelement 2 ist beispielsweise als ein Stahlblechteil
oder als ein Kunststoffteil ausgebildet. Dabei sind die Flügel 2.1, 2.2 des
Luftleitelements 2 entsprechend geformt, insbesondere gebogen,
so dass der Wirkflügel, d. h. der Flügel 2.2 in
der Ruheposition I eine zur Karosseriekontur korrespondierende Kontur
und in der Wirkposition II eine hinreichend gute Spoilerwirkung
aufweist.
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- 1
- Frontseite
Fahrzeug
- 2
- Luftleitelement
- 2.1
- oberer
Flügel
- 2.2
- unterer
Flügel
- 2.3
- Fahrzeugquerachse
- 3
- unterer
Karosseriebereich
- 4
- Stoßfängereinheit
- 5
- Spoiler
- 6
- Fahrbahn
- 7
- Staudruckklappe
- 7.1
- Drehachse
- 7.2
- Flügelelement
- 7.3
- Flügelelement
- 7.4
- Anschlag
- 8
- Aussparung
- 9
- Motorraumabdeckung
- 10
- Gelenkanordnung
- 10.1
- Gelenk
- 10.2
- Gelenk
- 10.3
- Gelenkhebel
- a
- Abstand
zwischen Fahrzeug und Fahrbahn
- l
- Länge
unterer Flügel 2.2
- p
- Staudruck
- R
- Zugrichtung
- α
- Winkel
zwischen Flügeln
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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