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Viele
Fahrzeuge verwenden derzeit eine Frontschürze vor ihren
Reifen, um ihre Aerodynamik zu verbessern. Reifen erhöhen
den Luftwiderstand, weil die Reifen Luftwirbel verursachen und einen zweiten
Ablösungspunkt im Luftstrom einführen, wenn Luft
vorne auf die sich drehenden Reifen aufprallt. Dieser Luftwiderstand
wird mit der Geschwindigkeit größer, und bei hohen
Geschwindigkeiten tragen die Vorderreifen zu nahezu 30% des Frontquerschnittswiderstands
bei. Vorteile eines reduzierten Luftwiderstands umfassen eine bessere
Handhabung bei höheren Geschwindigkeiten, verbesserte Kraftstoffeffizienz
und somit reduzierte Emissionen.
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Die
bei bestimmten BMW®-Automobilen
verwendete Frontschürze ist eine vom Stoßfänger
herab hängende rechteckige Klappe aus Kunststoff, die sich
um ca. 90 mm vor dem Reifen nach unten erstreckt. Die Schürze
leitet einen Teil der Luft von dem Reifen weg und reduziert somit
den Luftwiderstand. Idealerweise würde sich die Schürze
weit genug erstrecken, um sämtliche oder einen Großteil
der Luft daran zu hindern, auf den Reifen aufzutreffen, aber die
Schürzenlänge ist aus zwei Hauptgründen
begrenzt: Erstens trifft die Schürze, wenn sie sich näher am
Boden befindet, auf Hindernisse, wie zum Beispiel Bodenwellen, Bordsteine,
Schlaglöcher und Parkblöcke. Zweitens ist die
Schürze dem ästhetischen Erscheinungsbild des
Designs abträglich. Diese Faktoren sind bei niedrigen Geschwindigkeiten, wenn
Fahrzeuge höchstwahrscheinlich auf Parkblöcke
und Bodenwellen treffen, und nach dem Anhalten, wenn das beeinträchtigte ästhetische
Erscheinungsbild des Fahrzeugs am auffälligsten ist, am
problematischsten. Das derzeitige Design befasst sich mit diesen
Problemen, indem die Schürze kurz gehalten wird (und somit
nicht das volle Widerstandsreduzierungspotential ausschöpft)
und sie aus einem flexiblen Material hergestellt wird, das sich
biegen kann, wenn es auf ein Hindernis trifft.
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Verwandte
Referenzen umfassen folgende:
Die
US-PS 4 131 308 , "Self-Deploying Chin
Spoiler For A Vehicle", offenbart einen Kinnspoiler mit relativ einfacher
Konfiguration, der an seinem hinteren Teil schwenkbar an dem Fahrzeug
angebracht ist. Der Kinnspoiler schwenkt allein durch Windkraft,
die mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit direkt auf die Klappe
einwirkt, aus einer angehobenen in eine abgesenkte Position. Die
EP 1090831A2 ,
"Device Used In Areas In Bottom Of Motor Vehicle Where There Are
Openings For Air Cooling And Conditioning Or Brake Cooling, For
Example", ähnelt der
US-PS
4 131 308 und offenbart eine einfache Klappe, die allein
durch Windkraft, die direkt auf die Klappe einwirkt, von einer hinteren
Schwenkbefestigung nach unten schwenken kann. Diese Patente offenbaren
beide ausklappbare Spoiler, die allein durch Windkraft selbstbetrieben
werden. Die
DE
10 2004 01 60 105 A1 offenbart einen ähnlichen
Betriebsmechanismus, der als Heckspoiler verwendet wird und eine
an der hinteren, oberen Seite des Fahrzeugs angebrachte Schwenkklappe
aufweist, die allein durch direkt auf die Klappe einwirkende Windkraft
aktiviert wird. Sie weist die gleichen Einschränkungen
wie oben in diesem Absatz besprochen auf.
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Die
US-PS 4 778 212 , "Motor
Vehicle Front Bumper Molding With Air Spoiler", offenbart betätigbare
Klappen vor den Rädern, die durch eine externe Energiequelle
abgesenkt werden können, wie zum Beispiel eine elektrische,
mechanische oder servofluidbetätigte Vorrichtung. Eine
solche externe Energiequelle schafft zusätzlichen Energiebedarf
am Fahrzeug und erhöht die Komplexität und das
Gewicht aufgrund der Stellglieder. Die
US-PS 4 671 171 , "Aerodynamically
Operated Rain Cap", ist nur von allgemeinem Interesse und offenbart
eine Abdeckung über ein Luftauslassrohr, das eine Flügelform,
einen Drehzapfen und ein Gewicht verwendet, um die Position der
Abdeckung zu steuern.
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Zusammenfassend
lässt sich sagen, dass die vorliegende Erfindung eine aktive
Frontschürze für ein Fahrzeug ist und einen Flügel
enthält, der in einem Luftstrom positioniert ist, der besteht,
wenn sich das Fahrzeug vorwärts bewegt. Ein an dem Fahrzeug
und an dem Flügel befestigter Flügelpositioniermechanismus
gestattet die Bewegung des Flügels zwischen einer ersten
Position, wenn sich das Fahrzeug im Ruhezustand befindet, und einer
zweiten Position, wenn das Fahrzeug eine obere Grenzgeschwindigkeit
erreicht hat, wobei der Flügel durch Zusammenwirkung mit
dem Luftstrom in die zweite Position bewegt wird. Ein Zurückziehmechanismus führt
den Flügel in die erste Position zurück. Eine
mit dem Flügel verbundene bewegliche Frontschürze bewegt
sich dementsprechend mit dem Flügel zwischen einer angehobenen
und einer abgesenkten Position. In der angehobenen Position ist
die Bodenfreiheit der Schürze vergrößert,
um Straßenhindernisse zu vermeiden und das optische Erscheinungsbild
des Autos aufrechtzuerhalten. In der abgesenkten Position lenkt
die Schürze einen größeren Teil des Luftstroms
ab, um aerodynamischen Widerstand am Fahrzeug zu verringern, maximalen
aerodynamischen Nutzen bereitzustellen, die Kraftstoffeffizienz zu
erhöhen und Emissionen zu verringern.
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Im
Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten
Figuren, in denen gleiche Zahlen die gleichen Komponenten zeigen,
ausführlicher beschrieben.
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1 zeigt
eine Seitenansicht der aktiven Frontschürze der vorliegenden
Erfindung, die an einem (teilweise gezeigten) Fahrzeug installiert
ist, wobei sich die Frontschürze in der angehobenen Position
befindet;
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2 zeigt
eine Seitenansicht der aktiven Frontschürze von 1,
wobei sich die Frontschürze in einer abgesenkten Position
befindet;
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3 zeigt
eine perspektivische Ansicht der aktiven Frontschürze von 1;
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4 zeigt
eine Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform der
aktiven Frontschürze von 1;
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5 zeigt
eine schematische Teilansicht eines gezielt einrückbaren
Sperrmechanismus zur Verwendung mit der aktiven Frontschürze
der vorliegenden Erfindung; und
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6 ist
ein Diagramm, das das Ausklappen einer beweglichen Frontschürze
der vorliegenden Erfindung in Prozent unter verschiedenen Umständen zeigt.
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Eine
aktive Frontschürze für ein Fahrzeug wird in den
Figuren bei 10 allgemein gezeigt, wobei 1 eine
bewegliche Frontschürze in einer angehobenen Position und 2 die
bewegliche Frontschürze in der abgesenkten Position zeigt.
Die aktive Frontschürze 10 enthält einen
Flügel 12, der an einem Flügelpositioniersystem 14 befestigt
ist. Das Flügelpositioniersystem 14 ist an dem
Fahrzeug 16 befestigt und enthält ein Paar Positioniereinheiten 18,
die auf einander gegenüberliegenden Seiten des Fahrzeugs 16 angeordnet
sind.
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Jede
Positioniereinheit 18 enthält eine festgelegte
Basis 20, die am Fahrzeug 16 befestigt ist. Die
festgelegte Basis 20 weist ein Paar Linearlager 22 auf,
die der beweglichen Rollenart oder der Gleitbuchsenart sein können.
Ein beweglicher Schlitten 24 enthält ein Paar
länglicher Glieder 26 zur Ineingriffnahme der
jeweiligen Linearlager 22 und zum Gestatten einer Linearbewegung
zwischen den länglichen Gliedern 26 und den Linearlagern 22 und
somit einer Linearbewegung zwischen dem beweglichen Schlitten 24 und
der festgelegten Basis 20. Bei der gezeigten Ausführungsform
weisen die länglichen Glieder 26 und die Linearlager 22 einen
kreisförmigen Querschnitt auf, obgleich sie auch verschiedene Querschnittsformen
und Konfigurationen haben können. Einander gegenüberliegende
Enden des Flügels 12 sind an jeweiligen beweglichen
Schlitten 24 befestigt, damit sich der Flügel
in einem Bewegungsbereich entlang der durch die Linearlager/länglichen Glieder
bereitgestellten Bahn auf und ab bewegen kann. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform weist der Flügel 12 ein
längliches Flügelprofil auf und ist allgemein
horizontal an einer Unterseite des Fahrzeugs 16 positioniert,
siehe 3. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
hält der Flügelpositioniermechanismus 14 den
Flügel 12 in einem allgemein gleichen Anstellwinkel
zum Luftstrom 56, wenn sich der Flügel 12 zwischen
Hubgrenzen bewegt, siehe 1 und 2. Bei einer
alternativen Ausführungsform kann der Flügel 12 zwischen
einander gegenüberliegenden Schwenkarmen 28 fest
angebracht sein, ohne Verwendung der festgelegten Basen oder beweglichen
Schlitten. Bei solch einer Ausführungsform würde
der Anstellwinkel des Flügels mit Schwenken der Schwenkarme 28 als
Reaktion auf den Luftstrom 56 und den Zurückziehmechanismuskräften
variieren.
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Die
Verwendung eines bekannten Flügelprofils als Flügel 12 gewährleistet
bekannte aerodynamische Eigenschaften und maximiert die aerodynamische
Leistung der aktiven Frontschürze 10, während von
dem Luftstrom 56 nur genügend Energie bereitgestellt
wird, die bewegliche Frontschürze 38 (siehe unten)
zu bewegen, ohne die Verwendung von äußeren Stellgliedern,
die Energie von dem Fahrzeug verbrauchen und die Gewicht und Komplexität
des Fahrzeugs erhöhen, wodurch die Ersparnisse durch die Reduzierung
des aerodynamischen Widerstands wieder aufgehoben werden. Bei einer
bevorzugten Ausführungsform wurde ein NACA 6049-Flügelprofil in
einem Anstellwinkel zwischen 10 und 15° verwendet. Hierbei
handelt es sich um ein effizientes, dünnes Flügelprofil
mit einem hohen Auftriebsbeiwert bei dem gegebenen Anstellwinkel.
Idealerweise ist der Flügel 12 so positioniert,
dass er einen sauberen, weniger turbulenten Teil des Luftstroms
zu maximaler Effizienz in Eingriff nimmt.
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Ein
Schwenkarm 28 ist an einer ersten Eingriffsstelle 32 an
einem Schwenklager 30 am Fahrzeug 16 schwenkbar
angebracht. Der bewegliche Schlitten 24 enthält
ein Gleitschwenklager 34 zur Befestigung des beweglichen
Schlittens 24 (und somit des Flügels 12)
am Schwenkarm 28 an einer zweiten Eingriffsstelle 36 distal
von der ersten Eingriffsstelle 32. Bei der gezeigten Ausführungsform
bewegt sich der bewegliche Schlitten 24 in einer geraden
Linie, während sich der Schwenkarm 28 in einem
Bogen bewegt. Deshalb ist die Verbindung zwischen dem beweglichen
Schlitten 24 und dem Schwenkarm 28 ein Gleitschwenklager 34,
das sowohl Schwenken des Schwenkarms 28 bezüglich
des beweglichen Schlittens 24 als auch Gleiten des Schwenkarms 28 im
Gleitschwenklager 34 gestattet, so dass sich die zweite
Eingriffsstelle in einem gegebenen Bereich entlang der zweiten Eingriffsposition
bewegen kann.
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Eine
bewegliche Frontschürze 38 ist an einer dritten
Eingriffsstelle 40 am Schwenkarm 28 befestigt,
wodurch die bewegliche Frontschürze 38 mit dem
Flügel 12 verbunden wird. Bei dieser Ausführungsform
ist die Befestigung zwischen der beweglichen Frontschürze 38 und
dem Schwenkarm 28 beweglich. Bei anderen Ausführungsformen,
wie zum Beispiel unten besprochen, kann die Befestigung eine flexible
oder eine Schwenkbefestigung sein. Die bewegliche Frontschürze 38 wird
in den Figuren als eine einfache Platte gezeigt, aber in der Praxis
kann die bewegliche Frontschürze so konfiguriert sein, dass
sie eine beliebige Form aufweist, die die gewünschten)
Festigkeit, Aerodynamik, Ästhetik, Herstellungs-(und andere)Eigenschaften
liefert.
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Die
erste Eingriffsstelle 32, die zweite Eingriffsstelle 36 und
die dritte Eingriffsstelle 40 sind so am Schwenkarm 28 angeordnet,
dass sie eine Hebelübersetzung zwischen dem Flügel 12 und
der beweglichen Frontschürze 38 schaffen, so dass
ein Abstand zwischen einer angehobenen Position und einer abgesenkten
Position der beweglichen Frontschürze 38 größer
ist als ein Abstand zwischen einer angehobenen, ersten Position
und einer abgesenkten, zweiten Position des Flügels 12.
Diese Hebelübersetzung gewährleistet einen vollen
Bewegungsbereich für die bewegliche Frontschürze 38 von
einem kleineren Bewegungsbereich für den Flügel 12. Dadurch
werden Abstandsprobleme bezüglich des Fahrzeugs 16 und
des Bodens für den Flügel 12 und den
Flügelpositioniermechanismus 14 verringert und ein
kompakterer Flügelpositioniermechanismus 14 gestattet.
Die Hebelübersetzung beträgt vorzugsweise ≥ 2:1
und bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt
die Hebelübersetzung ca. 5:1. Es können auch andere
alternative Anordnungen der ersten, zweiten und dritten Eingriffsstelle
bezüglich des Schwenkarms, des beweglichen Schlittens und
der beweglichen Frontschürze verwendet werden, um das System
am besten auf die Zwänge eines gegebenen Fahrzeugs 16 abzustimmen.
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Ein
Zurückziehmechanismus 42 ist zwischen dem Fahrzeug 16 und
dem beweglichen Schlitten 24/Flügel 12 befestigt,
um den Flügel 12 mit einer Zurückziehkraft
zu beaufschlagen. Bei der gezeigten Ausführungsform handelt
es sich bei dem Zurückziehmechanismus um eine Zugfeder,
es können jedoch auch andere Federarten, wie zum Beispiel Blattfedern
oder Drehstäbe, sowie andere Arten von Mechanismen, die
eine Zurückziehkraft bereitstellen können (zum
Beispiel Hydraulik- oder Druckluftzylinder, Elektromotoren usw.)
verwendet werden.
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Die
aktive Frontschürze 10 funktioniert wie folgt.
Der Flügel 12 ist so positioniert, dass er sich
in einem Luftstrom 56 befindet, der besteht, wenn sich das
Fahrzeug vorwärts bewegt. Bei der gezeigten Ausführungsform
handelt es sich hierbei um einen Luftstrom 56 unterhalb
des Fahrzeugs und zum Vorderende des Fahrzeugs hin. Es können
auch alternative Luftströme und Positionierungen verwendet
werden. Der Flügelpositioniermechanismus 14, der
sowohl am Fahrzeug 16 als auch am Flügel 12 befestigt ist,
gestattet eine Bewegung des Flügels 12 zwischen einer
ersten Position, wenn das Fahrzeug 16 stationär
ist, und einer zweiten Position, wenn das Fahrzeug 16 eine
obere Grenzgeschwindigkeit erreicht hat, wobei der Flügel 12 durch
Zusammenwirkung mit dem Luftstrom 56 in die zweite Position
bewegt wird.
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Wenn
das Fahrzeug stationär ist, besteht kein Luftstrom aus
einer Bewegung des Fahrzeugs und somit wirkt keine Kraft auf den
Flügel 12 von einem Luftstrom, sondern es gibt
nur die auf den Flügel 12 wirkende Zurückziehkraft
von dem Zurückziehmechanismus 42. Zu diesem Zeitpunkt
werden der Flügel 12 und die bewegliche Frontschürze 38 durch
die Kraft des Zurückziehmechanismus 42 ganz zurückgezogen
(angehoben), wodurch die Bodenfreiheit des Flügels 12/der
beweglichen Frontschürze 38 maximiert wird. Wenn
das Fahrzeug 16 nach vorne beschleunigt wird, um einen
Luftstrom 56 zu erzeugen, in dem der Flügel positioniert
ist, wird dementsprechend die auf den Flügel 12 wirkende
Kraft von dem Luftstrom 56 mit zunehmender Geschwindigkeit
des Fahrzeugs bzw. Geschwindigkeit des Luftstroms 56 vergrößert.
Diese Luftstromkraft wirkt der Kraft des Zurückziehmechanismus 42 entgegen,
und mit zunehmender Geschwindigkeit wird die auf den Flügel 12 wirkende
Luftstromkraft entsprechend vergrößert, um den
Flügel 12 (und dementsprechend die bewegliche
Frontschürze 38 über die Schwenkstange 28 und
den beweglichen Schlitten 24) gegen die Kraft des Zurückziehmechanismus
allmählich nach unten zu bewegen. Bei der gezeigten Ausführungsform
gewährleistet die Verwendung einer Zugfeder eine allgemein
lineare Zurückziehkraft (Kraft/Weg). Es können
auch andere Zurückziehmechanismen mit anderen Kraft/Weg-Eigenschaften
vorgesehen werden.
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Bei
einer bestimmten Geschwindigkeit, die als die obere Grenzgeschwindigkeit
bezeichnet wird, wird die auf den Flügel wirkende Kraft
von dem Luftstrom 56 der auf den Flügel 12 wirkenden
Kraft von dem Zurückziehmechanismus zu einem solchen Grad
entgegengewirkt haben, dass sich der Flügel 12 zu
seinem vollen (Auszieh-)Hub bewegt haben wird, zu welchem Zeitpunkt
weder er noch die bewegliche Frontschürze 38 sich
weiter absenken können. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich
die bewegliche Frontschürze 38 an ihrer niedrigsten
Designgrenze, wodurch die maximale Luftablenkung und der niedrigste aerodynamische
Widerstand gewährleistet werden. Es sei darauf hingewiesen,
dass die obere Grenzgeschwindigkeit nur eine Bezeichnung bezüglich
der Bewegung des Flügels 12 ist und nicht mit
dem Geschwindigkeitsvermögen des Fahrzeugs in Zusammenhang
steht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die obere
Grenzgeschwindigkeit so ausgelegt/ausgewählt, dass sie
ca. 70–80 km/h inklusive plus irgendeinem Punkt oder Bereich
darin beträgt. Deshalb wird sich bei ca. 70–80
km/h die bewegliche Frontschürze 38 solch einer
Ausführungsform gerade vollständig ausgeklappt
(abgesenkt) haben. Es können je nach den Umständen
auch andere obere Grenzgeschwindigkeiten verwendet werden.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform enthält die
aktive Frontschürze 10 einen gezielt einrückbaren
Sperrmechanismus 44 zum Festlegen der beweglichen Frontschürze 38 in
einer gewünschten Position, siehe 5. Der gezielt
einrückbare Sperrmechanismus 44 enthält
ein Stellglied 46 (bei einer bevorzugten Ausführungsform
ein Elektromagnet oder eine andere Stellgliedart) mit einem gezielt
einfahrbaren/ausfahrbaren Kolben 48. Das Stellglied 46 ist mit
einer elektronischen Steuereinheit (ECU – electronic control
unit) verbunden, durch die die Betriebsparameter des Fahrzeugs bestimmt
und Anweisungen des Bedieners ausgeführt werden können.
Die ECU enthält oder empfängt Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten
von einer Fahrzeuggeschwindigkeitsmessvorrichtung.
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Der
Kolben 48 kann gezielt ausgefahren werden, um eine der
in einem der länglichen Glieder 26 positionierten
Arretierungen 50 und 52 in Eingriff zu nehmen.
Wenn der Kolben 48 zur Ineingriffnahme einer der Arretierungen 50 oder 52 ausgefahren
ist, kann sich weder der Flügel 12 noch die bewegliche Frontschürze 38 bewegen,
da der Kolben 48 das längliche Glied 26 in
Position verriegelt hat. Wenn der Kolben 48 eingefahren
ist (siehe die Strichlinien in 5), ist
er von dem länglichen Glied 26 weg angehoben,
damit sich das längliche Glied 26, der Flügel 12 und
die bewegliche Frontschürze 38 in Abhängigkeit
von den darauf einwirkenden Kräften jeweils bewegen können.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform ist es wünschenswert,
die bewegliche Frontschürze 38 bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten
in einer angehobenen Position zu halten, weil die Frontschürze 38 bei
solch geringen Geschwindigkeiten wenig Auswirkungen auf Fahrzeugluftwiderstand
hat und es bei solch geringen Geschwindigkeiten wahrscheinlicher ist,
dass das Fahrzeug 16 eine größere Bodenfreiheit zur Überquerung
von Bordsteinen, Bodenwellen, Schlaglöchern usw. benötigt.
Bei einer bestimmten Geschwindigkeit, die als die untere Grenzgeschwindigkeit
bezeichnet wird (und die unter der oben besprochenen oberen Grenzgeschwindigkeit
liegt) hat sich die positive Auswirkung des Absenkens der beweglichen
Frontschürze 38 vergrößert und/oder
haben sich die negativen Auswirkungen aus verminderter Bodenfreiheit
verringert, so dass es wünschenswert ist, die bewegliche
Frontschürze 38 abzusenken.
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Ohne
den gezielt einrückbaren Sperrmechanismus 44 beginnt
sich die bewegliche Frontschürze 38 abzusenken,
sobald die Geschwindigkeit erhöht worden ist, so dass die
Luftstromkraft auf den Flügel 12 die Vorbelastungskraft
des Zurückziehmechanismus überwunden hat. Mit
dem gezielt einrückbaren Sperrmechanismus 44 wird
die bewegliche Frontschürze 38 in der angehobenen
Position festgelegt, indem das Stellglied 46 mit der ECU
so angesteuert wird, dass sein Kolben 48 so lange in die
Arretierung 50 des länglichen Glieds 26 ausgefahren
ist, bis das Fahrzeug 16 auf die untere Grenzgeschwindigkeit beschleunigt
hat. Auf der unteren Grenzgeschwindigkeit wird das Stellglied 46 durch
die ECU dahingehend angesteuert, dass es den Kolben 48 aus
der Arretierung 50 ausrückt (zurückzieht),
um eine Bewegung des länglichen Glieds 26, des
Flügelns 12 und der beweglichen Frontschürze 38 zu
gestatten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt
die untere Grenzgeschwindigkeit ca. 60 km/h, obgleich diese Zahl
je nach Umstand geändert werden kann. Die Betriebsparameter
des Systems (Federrate, Vorbelastung, Flügelprofil, Anstellwinkel
usw.) können so eingestellt werden, dass es erst dann zu
einem wesentlichen Ausklappen der beweglichen Frontschürze
kommt, wenn ungefähr die bestimmte untere Grenzgeschwindigkeit
erreicht ist.
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Wenn
sich die Geschwindigkeit über die untere Grenzgeschwindigkeit
erhöht, vergrößert sich dementsprechend
die Luftstromkraft auf den Flügel 12 und senkt
dementsprechend die bewegliche Frontschürze 38 ab,
bis die bewegliche Frontschürze 38 ihre maximale
Erstreckung oder Hubgrenze erreicht und sich nicht weiter nach unten
bewegen kann. Bei dieser oberen Grenzgeschwindigkeit oder sogar
bei einer Geschwindigkeit über der oberen Grenzgeschwindigkeit
wird das Stellglied 46 durch die ECU dahingehend angesteuert,
den Kolben 48 mit der Arretierung 52 in Eingriff
zu bringen, um das längliche Glied 26, den Flügel 12 und
die bewegliche Frontschürze 38 in der vollständig
abgesenkten Position zu verriegeln. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
hält der gezielt einrückbare Sperrmechanismus 44 diese
verriegelte abgesenkte Position so lange aufrecht, bis das Fahrzeug 16 von
der oberen Grenzgeschwindigkeit (oder darüber) auf die
untere Grenzgeschwindigkeit verzögert hat, woraufhin das Stellglied 46 durch
die ECU dahingehend angesteuert wird, den Kolben 48 aus
der Arretierung 52 auszurücken (zurückzuziehen),
um wieder eine Bewegung des länglichen Glieds 26,
des Flügels 12 und der beweglichen Frontschürze 38 zu
gestatten. Durch Bereitstellung eines Bereichs zwischen der oberen
Grenzgeschwindigkeit und der unteren Grenzgeschwindigkeit wird ein
"Flattern" der beweglichen Frontschürze 38 im
Vergleich zu einem System, bei dem eine einzige Geschwindigkeit
verwendet wird, um das Verriegeln/Entriegeln der beweglichen Frontschürze
zu bestimmen, und das Fahrzeug in einem Bereich um eine solche Geschwindigkeit
herum fährt, verhindert.
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6 ist
ein Diagramm, das das Ausklappen der beweglichen Frontschürze
eines Prototyps der vorliegenden Erfindung in Prozent unter verschiedenen
Umständen zeigt. Die erste Kurve, bei der Punkte als Indikatoren
verwendet werden, zeigt das Ausklappen der beweglichen Frontschürze
ohne Verwendung des gezielt einrückbaren Sperrmechanismus 44.
Die bewegliche Frontschürze bewegt sich nur etwas zwischen
0 und 40 km/h, bewegt sich dann in die voll ausgeklappte Position
zwischen 40 und 70 km/h, woraufhin die maximale Ausklappposition
erreicht worden ist. Die zweite Kurve, die "x" als Indikator verwendet",
zeigt das Ausklappen der beweglichen Frontschürze mit Verwendung
des gezielt einrückbaren Sperrmechanismus 44,
wenn sich die Geschwindigkeit von 0 auf 90 km/h erhöht.
Die bewegliche Frontschürze 38 wird in der angehobenen
(Nichteinsatz-)Position verriegelt und bewegt sich nicht zwischen
0 und 60 km/h. Zu diesem Zeitpunkt wird der gezielt einrückbare
Sperrmechanismus 44 ausgerückt, um eine Bewegung
der beweglichen Frontschürze 38 zu gestatten,
die sich dann zwischen 60 und 70 km/h in die vollständig
ausgeklappte Position bewegt, woraufhin die maximale Ausklappposition erreicht
worden ist. Der gezielt einrückbare Sperrmechanismus 44 verriegelt
die bewegliche Frontschürze in der abgesenkten (vollständig
ausgeklappten) Position an einem bestimmten Punkt auf oder über
70 km/h.
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Die
dritte Kurve, die hohle Vierecke als Indikatoren verwendet, zeigt
das Ausklappen der beweglichen Frontschürze mit Verwendung
des gezielt einrückbaren Sperrmechanismus 44,
wenn die Geschwindigkeit von 90 auf 0 km/h abfällt, wobei
der gezielt einrückbare Sperrmechanismus die Frontschürze
bereits in der abgesenkten (vollständig ausgeklappten)
Position verriegelt hat, wie oben unter Bezugnahme auf die zweite
Kurve besprochen. Die bewegliche Frontschürze 38 ist
in der abgesenkten (vollständigen Einsatz-)Position verriegelt
und bewegt sich nicht zwischen 90 und 60 km/h. Bei 60 km/h
wird der gezielt einrückbare Sperrmechanismus 44 ausgerückt,
um eine Bewegung der beweglichen Frontschürze 38 zu
gestatten, die dann zwischen 60 und 0 km/h zurückgezogen
wird, woraufhin die maximale Zurückziehposition erreicht
worden ist und der gezielt einrückbare Sperrmechanismus 44 wieder verwendet
werden kann, um die bewegliche Frontschürze 38 in
der angehobenen (Nichteinsatz-)Position zu verriegeln.
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Diese
Kurven wurden auf Grundlage von Messungen von einem Prototyp erhalten.
Wie oben besprochen, würden die Betriebsparameter des Systems
idealerweise so eingestellt werden, dass jegliche substantielle
Bewegung der beweglichen Frontschürze 38 zwischen
der bestimmten unteren und oberen Grenzgeschwindigkeit liegt, wobei
die bewegliche Frontschürze unterhalb der unteren Grenzgeschwindigkeit
und oberhalb der oberen Grenzgeschwindigkeit verriegelt ist, während
sie durch den Flügel 12 und den Zurückziehmechanismus 42 vollständig
selbstangetrieben wird, sich in die obere und untere Verriegelungsposition
zu bewegen.
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Obgleich
dies nicht bevorzugt ist, kann mit der aktiven Frontschürze 10 auch
ein zusätzliches Stellglied verwendet werden, wenn der
gezielt einrückbare Sperrmechanismus 44 verwendet
wird, um die bewegliche Frontschürze 38 unabhängig
von dem Zurückziehmechanismus und den Luftstromkräften
aktiv in eine Verriegelungsposition zu bewegen. Solch ein Stellglied
kann durch die ECU gesteuert werden.
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Bei
einer in 4 gezeigten alternativen Ausführungsform
enthält bzw. enthalten eine oder beide der Positioniereinheiten 18 einen
zusätzlichen Schwenkarm 54, der gegebenenfalls
parallel mit dem Schwenkarm 28 angeordnet und schwenkbar
zwischen dem Fahrzeug 16 und der beweglichen Frontschürze 38 verbunden
ist (auf einer anderen Höhe an der beweglichen Frontschürze 38 als
der Schwenkarm 28), um für zusätzliche
Stabilität für die bewegliche Frontschürze 38 zu
sorgen sowie eine gegebene Stellung der beweglichen Frontschürze 38 über
ihren ganzen Bewegungsbereich aufrechtzuerhalten, oder wenn eine
nicht parallele Anordnung verwendet wird, einen gegebenen Stellungsbereich
der beweglichen Frontschürze 38 über
ihren ganzen Bewegungsbereich aufrechtzuerhalten. Des Weiteren kann
ein einzelner zusätzlicher Schwenkarm 54 verwendet
werden, sei er in einer der Positioniereinheiten integriert oder
getrennt davon. Bei solch alternativen Ausführungsformen
wäre die Verbindung zwischen der beweglichen Frontschürze 38 und
dem Schwenkarm 28 auch eine Schwenkverbindung.
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Die
Komponenten können aus bekannten Materialien, einschließlich
Metallen, Kunststoffen und Verbundwerkstoffen, hergestellt sein.
Eine leitende Metallschicht kann auf den Komponenten und insbesondere
dem Flügel 12 platziert werden, damit eine Widerstandsheizung
zur Bekämpfung von Eis unter Gefrierbedingungen gestattet
wird. Es können Sprühvorrichtungen zur Reinigung
des Flügels 12 verwendet werden. Die aktive Frontschürze 10 kann unter
bestimmten Winter- und anderen Bedingungen (zum Beispiel bei Verwendung
im Gelände), unter denen Schnee, Eis, Matsch, Steine, das
Terrain usw. den Mechanismus beschädigen könnten,
in einer zurückgezogenen Position gesperrt werden. Abschirmungen,
Dichtungen und flexible Manschetten oder Bälge können
zum Schutz der Lagerflächen verwendet werden.
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Verschiedene
Aspekte der verschiedenen Ausführungsformen können
in verschiedenen Kombinationen kombiniert werden, um neue Ausführungsformen
zu schaffen.
-
- 10
- aktive
Frontschürze
- 12
- Flügel
- 14
- Flügelpositioniermechanismus
- 16
- Fahrzeug
- 18
- Positioniereinheit
- 20
- festgelegte
Basis
- 22
- Linearlager
- 24
- beweglicher
Schlitten
- 26
- längliches
Glied
- 28
- Schwenkarm
- 30
- Schwenklager
- 32
- erste
Eingriffsstelle
- 34
- Gleitschwenklager
- 36
- zweite
Eingriffsstelle
- 38
- bewegliche
Frontschürze
- 40
- dritte
Eingriffsstelle
- 42
- Zurückziehmechanismus
- 44
- gezielt
einrückbarer Sperrmechanismus
- 46
- Stellglied
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 4131308 [0003, 0003]
- - EP 1090831 A2 [0003]
- - DE 1020040160105 A1 [0003]
- - US 4778212 [0004]
- - US 4671171 [0004]