DE102008047488A1

DE102008047488A1 - Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102008047488A1
Application number: DE102008047488A
Authority: DE
Inventors: Karsten Eschment; Frank Minter
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2008-09-17
Filing date: 2008-09-17
Publication date: 2010-03-25

Abstract

Die Aufgabe, Maßnahmen im Unterboden-Heckbereich eines Kraftfahrzeugs vorzusehen, die vorteilhaft die Einstellung eines möglichst großen Diffusor-Öffnungswinkel "alpha" im besagten Unterboden-Heckbereich bei Vermeidung nachteiliger Strömungsabrisse gestatten, wird im Wesentlichen mit einem Kraftfahrzeug, welches mit einem Bodenblech (1) und/oder einem auf dasselbe aufgebrachten Verkleidungsteil ausgestattet ist, das/die im Heckbereich des Kraftfahrzeugs zur Ausbildung eines Diffusors (5) zwischen dem Bodenblech (1) und/oder Verkleidungsteil und dem Fahrplanum (4) das Bodenblech (1) und/oder das Verkleidungteil derart schräg ausgebildet oder angeordnet ist/sind, dass die Beabstandung zwischen dem Bodenblech (1) und/oder Verkleidungsteil und dem Fahrplanum (4) sich von vorn nach hinten vergrößert, derart gelöst, dass zumindest dem Bodenblech (1) und/oder Verkleidungsteil wenigstens ein Aktuator (7) zur Erzeugung eines die Aerodynamik des Kraftfahrzeugs beeinflussenden "Synthetic Jets" (8) im Sinne der Verhinderung, zumindest jedoch Beschränkung eines nachteiligen Ablösens der Luft-Strömung (6) im zwischen dem Bodenblech (1) und/oder Verkleidungsteil und dem Fahrplanum (4) ausgebildeten Diffusor (5) zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug gemäß der Merkmalskombination des Patentanspruchs 1.
Aus der Praxis ist es seit langem bekannt, an der Kraftfahrzeugunterseite so genannte Diffusorbereiche zu schaffen, um einen das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs verbessernden Abtrieb zu erzeugen.
Bevorzugt wird dabei im Heckbereich des Kraftfahrzeugs ein Diffusor zwischen dem Bodenblech oder einem auf dasselbe aufgebrachten Verkleidungsteil ausgebildet, indem das Bodenblech oder das Verkleidungsteil derart schräg ausgebildet oder angeordnet sind, dass die Beabstandung zwischen dem Bodenblech oder Verkleidungsteil und dem Fahrplanum sich von vorn nach hinten vergrößert ( DE 36 17 538 A1 , EP 1 013 540 B1 ).
Weitere Maßnahmen zur strömungstechnischen Verbesserung von flüssigkeits- oder gasumströmten Tragflächenstrukturen beschreibt die US 6 644 598 B2 , wobei im Wesentlichen vorgeschlagen wird, vermittels Aktuatoren so genannte „Synthetic Jet's”, auch als künstliche Luft- oder Volumenströme bezeichnet, auszubilden, die ihrerseits vorteilhaft das Umströmungs- insbesondere das Ablösungsverhalten des die Tragflächenstrukturen umströmenden flüssigen oder gasförmigen Volumenstroms von der Oberfläche besagter Strukturen beeinflussen. Im Hinblick darauf beschreibt die EP 1 544 089 B1 ein Kraftfahrzeug, welches an ausgewählten Oberflächen Öffnungen aufweist, die ihrerseits mit Aktuatoren zur Erzeugung besagter „Synthetic Jet's” in Wirkverbindung stehen. Für Kraftfahrzeuge werden derartige Öffnungen im Bereich oberhalb der Windschutzscheibe, oberhalb der Heckscheibe, im Bereich der hinteren Dachkante, der hinteren Seitenkante sowie der unteren Kante der unteren Oberfläche der Fahrzeugkarosserie favorisiert. Schließlich ist es bekannt, an der Dachabrisskante eines Kraftfahrzeugs mittels eines mechanischen Systems einen „Synthetic Jet” auszubilden, indem am Heck entstehende Luftströmungen durch einen zwei Millimeter breiten Schlitz geleitet werden (vgl. Internetseite unter http://www.autobild.de/artikel/renault-concept-caraltica_54321.html).
Aufgabe der Erfindung ist es, Maßnahmen im Unterboden-Heckbereich eines Kraftfahrzeugs vorzusehen, die vorteilhaft die Einstellung eines möglichst großen Diffusor-Öffnungswinkel „α” im besagten Unterboden-Heckbereich bei Vermeidung nachteiliger Strömungsabrisse gestatten.
Die Erfindung geht hierbei von der Erkenntnis aus, dass ein großer Diffusor-Öffnungswinkel „α” eines im Heckbereich ausgebildeten Diffusors der oben beschrieben Art eine große Druckrückgewinnung bzw. einen großen Abtrieb und somit einen geringeren Luftwiderstand erlaubt, jedoch in Abstimmung mit dem Gesamtfahrzeug der Öffnungswinkel „α” des Diffusors bereits weitestgehend optimiert ist, da die Größe des Öffnungswinkels „α” infolge eintretender nachteiliger Ablöseerscheinungen im ausgebildeten Diffusor, sicherlich in Abhängigkeit von bestimmten aktuell zu verzeichnenden Randbedingungen begrenzt ist, wobei die Fachwelt im Allgemeinen einen maximalen Öffnungswinkel „α” des Diffusors von 8° erkennt (vgl. Internetseite http://de.wikipedia.org/wiki/Diffusor).
Gelöst wird die gestellte Aufgabe demnach durch ein Kraftfahrzeug mit einem Bodenblech und/oder einem auf dasselbe aufgebrachten Verkleidungsteil, wobei im Heckbereich des Kraftfahrzeugs zur Ausbildung eines Diffusors zwischen dem Bodenblech und/oder Verkleidungsteil und dem Fahrplanum das Bodenblech und/oder das Verkleidungsteil derart schräg ausgebildet oder angeordnet sind, dass die Beabstandung zwischen dem Bodenblech und/oder Verkleidungsteil und dem Fahrplanum sich von vorn nach hinten vergrößert, und wobei zumindest dem Bodenblech und/oder Verkleidungsteil wenigstens ein Aktuator zur Erzeugung eines die Aerodynamik des Kraftfahrzeugs beeinflussenden „Synthetic Jet's” (= künstlicher Luftstrom) im Sinne der Verhinderung, zumindest jedoch Beschränkung eines nachteiligen Ablösens der Luft-Strömung im zwischen dem Bodenblech und/oder Verkleidungsteil und dem Fahrplanum ausgebildeten Diffusor zugeordnet ist.
Durch diese Maßnahme ist es vorteilhaft gestattet, bei Vermeidung nachteiliger Strömungsabrisse den Öffnungswinkel „α” des Diffusors > 8° einzustellen, woraus ein im Hinblick auf den Stand der Technik erhöhter Unterdruck unter dem Fahrzeugboden erzeugt wird, der seinerseits das Kraftfahrzeug auf das Fahrplanum drückt und somit erhöhte Kurvengeschwindigkeiten zulässt und ferner das Fahrverhalten an sich bei hohen Geschwindigkeiten maßgeblich verbessert.
Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
Danach kann der wenigstens eine Aktuator in das Bodenblech und/oder Verkleidungsteil eingelassen oder in einem Bereich der Fahrzeugkarosserie oberhalb des Bodenbleches und/oder Verkleidungsteils angeordnet sowie mit der das Bodenblech und/oder Verkleidungsteil umströmenden Luft derart wirkverbunden sein, dass ein „Synthetic Jet” quer zur umströmenden Luft oder in Strömungsrichtung derselben, dieselbe in ihren Strömungseigenschaften beeinflussend, erzeugbar ist.
In Fortbildung der Erfindung kann gemäß einer ersten möglichen Ausgestaltungsform der „Synthetic Jet” durch vom wenigstens einen Aktuator bewirkte Luftschwingungen zur definierten Anreicherung der Grenzschicht der das Bodenblech und/oder Verkleidungsteil umströmenden Luft mit Energie gebildet sein. Dabei kann der wenigstens eine Aktuator durch einen elektrisch betriebenen Piezoaktuator oder Piezoaktuatorenstapel, einen elektrisch, elektromechanisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Kolben oder dgl. mehr gebildet sein.
Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltungsform kann der „Synthetic Jet” auch durch definiertes Einblasen von dem Aktuator zugeleitetem gasförmigen und/oder flüssigen Medium in die Grenzschicht der das Bodenblech und/oder Verkleidungsteil umströmenden Luft gebildet sein. Als Aktuator bietet sich hier ein besagtes Medium einblasendes Düsenelement oder Pumpe-Düse-Element an.
Wie die Erfindung schließlich noch vorsieht, kann der wenigstens eine Aktuator definiert angesteuert sein derart, dass der „Synthetic Jet” pulsierend der Grenzschicht der das Bodenblech und/oder das Verkleidungsteil umströmenden Luft zuführbar ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
1 äußerst schematisch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Kraftfahrzeug in einer Schnittansicht, und
2 das Kraftfahrzeug nach 1 in einer Ansicht von unten.
Die 1 zeigt danach lediglich das erfindungswesentliche Bodenblech 1 der Bodenstruktur eines Kraftfahrzeugs einschließlich der Fahrzeugkarosserie 2 samt der Antriebsräder 3 desselben.
Wie der 1 weiter zu entnehmen ist, ist das Bodenblech 1 im Heckbereich derart schräg ausgebildet bzw. angeordnet, dass die Beabstandung zwischen dem Bodenblech 1 und dem Fahrplanum 4 sich von vorn nach hinten vergrößert.
Durch diese besondere Ausbildung bzw. Anordnung des Bodenbleches 1 im Heckbereich des Kraftfahrzeugs ist zwischen dem Bodenblech 1 und dem Fahrplanum 4 ein an sich bekannter so genannter Diffuser 5 mit einem bestimmten Öffnungswinkel „α” ausgebildet, durch welchen während der Fahrt des Kraftfahrzeugs Luft 6 hindurchströmt. Statt besagtem schräg ausgebildeten Bodenblech 1 oder in Kombination mit einem solchen kann auch ein Verkleidungsteil vorgesehen werden, welches auf das Bodenblech 1 aufgebracht ist und durch seine Kontur die erforderliche Schräge ausbildet oder mit ausbildet (nicht näher dargestellt).
Wie bereits oben dargetan, wird hierdurch bekanntermaßen unter dem Fahrzeugboden ein Unterdruck erzeugt, der seinerseits das Kraftfahrzeug auf das Fahrplanum 4 drückt und somit höhere Kurvengeschwindigkeiten zulässt und das Fahrverhalten an sich bei hohen Geschwindigkeiten verbessert. Je größer der Diffusor-Öffnungswinkel „α” eingestellt ist, desto größer ist auch der besagte Unterdruck. Ungeachtet dessen ist der Diffusor-Öffnungswinkel „α” im Allgemeinen auf 8° begrenzt, da ansonsten nachteilige Strömungsabrisse zu verzeichnen sind.
Um diesem Umstand zu begegnen, sind gemäß 2 dem Bodenblech 1 und/oder Verkleidungsteil nunmehr zumindest ein, vorliegend eine Mehrzahl in Fahrzeugquerrichtung gesehen nebeneinander angeordnete Aktuatoren 7 zur Erzeugung eines so genannten, die Aerodynamik des Kraftfahrzeugs beeinflussenden „Synthetic Jet's” 8 (= künstlicher Luftstrom) zugeordnet, die ihrerseits ein nachteiliges Ablösen der Luft-Strömung 6 im durch das Bodenblech 1 und/oder das Verkleidungsteil ausgebildeten Diffusor 5 verhindern, zumindest jedoch beschränken.
Die Aktuatoren 7 sind vorliegend in einem Bereich der Fahrzeugkarosserie 2 oberhalb des Bodenbleches 1 angeordnet sowie mit der das Bodenblech 1 und/oder das Verkleidungsteil umströmenden Luft 6 über nicht näher dargestellte Öffnungen im Bodenblech 1 derart wirkverbunden, dass ein „Synthetic Jet” 8 quer zur umströmenden Luft 6 oder in Strömungsrichtung derselben, dieselbe in ihren Strömungseigenschaften beeinflussend, erzeugbar ist. Denkbar ist es auch und demgemäß durch die Erfindung mit erfasst, die Aktuatoren 7 direkt in das Bodenblech 1 und/oder Verkleidungsteil einzulassen (nicht näher dargestellt).
Als Aktuatoren 7 bieten sich an sich bekannte und demgemäß nicht näher zu beschreibende elektrisch betriebene Piezoaktuatoren oder Piezoaktuatorenstapel, elektrisch, elektromechanisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Kolben oder dgl. mehr an, welche geeignet sind, Luftschwingungen zu bewirken, die die Grenzschicht der das Bodenblech 1 und/oder Verkleidungsteil umströmenden Luft 6 definiert mit zusätzlicher Energie anreichern.
Ebenso kann es auch angezeigt sein, die Aktuatoren 7 als an sich bekannte und somit hier nicht näher dargestellte Düsenelemente oder Pumpe-Düse-Elemente auszubilden, die geeignet sind, ein gasförmiges und/oder flüssiges Medium als „Synthetic Jet” 8 definiert in besagte Grenzschicht der das Bodenblech 1 und/oder Verkleidungsteil umströmenden Luft 6 einzublasen, d. h., es wird weiteres strömendes Medium dem Diffusor 5 zugeführt.
Beispielsweise kann das Düsenelement mit aus dem benachbarten Radkasten des Kraftfahrzeugs zugeleiteter und unter Staudruck befindlicher Luft versorgt werden, wobei ein angesteuertes Ventil- bzw. Klappenelement vorgesehen sein kann, welches besagte Luft über das Düsenelement der Grenzschicht der das Bodenblech 1 und/oder Verkleidungsteil umströmenden Luft 6 definiert zuführt (nicht näher dargestellt).
Die definierte Ansteuerung besagter Aktuatoren 7 erfolgt zweckmäßigerweise vermittels einer an sich bekannten, hier nicht näher dargestellten Regel- und Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit von vorab ermittelten Randbedingungen, wie beispielsweise der Fahrtgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und der daraus resultierenden Strömungsgeschwindigkeit der Luft 6 innerhalb des Diffusors 5.
Als besonders vorteilhaft hat sich ein „Synthetic Jet” 8 erwiesen, der pulsierend der Grenzschicht der das Bodenblech 1 und/oder das Verkleidungsteil umströmenden Luft 6 zugeführt wird.

1: Bodenblech
2: Fahrzeugkarosserie
3: Antriebsräder
4: Fahrplanum
5: Diffusor
6: Luft bzw. Luft-Strömung
7: Aktuatoren
8: „Synthetic Jet” (= künstlicher Luftstrom)
„α”: Öffnungswinkel (Diffusor 5)

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 3617538 A1 [0003]
- EP 101354061 [0003]
- US 6644598 B2 [0004]
- EP 1544089 B1 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- http://www.autobild.de/artikel/renault-concept-caraltica_54321.html [0004]
- http://de.wikipedia.org/wiki/Diffusor [0006]

Claims

Kraftfahrzeug, mit einem Bodenblech (1) und/oder einem auf dasselbe aufgebrachten Verkleidungsteil, wobei im Heckbereich des Kraftfahrzeugs zur Ausbildung eines Diffusors (5) zwischen dem Bodenblech (1) und/oder Verkleidungsteil und dem Fahrplanum (4) das Bodenblech (1) und/oder das Verkleidungsteil derart schräg ausgebildet oder angeordnet sind, dass die Beabstandung zwischen dem Bodenblech (1) und/oder Verkleidungsteil und dem Fahrplanum (4) sich von vorn nach hinten vergrößert, und wobei zumindest dem Bodenblech (1) und/oder Verkleidungsteil wenigstens ein Aktuator (7) zur Erzeugung eines die Aerodynamik des Kraftfahrzeugs beeinflussenden „Synthetic Jet's” (8) im Sinne der Verhinderung, zumindest jedoch Beschränkung eines nachteiligen Ablösens der Luft-Strömung (6) im zwischen dem Bodenblech (1) und/oder Verkleidungsteil und dem Fahrplanum (4) ausgebildeten Diffusor (5) zugeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktuator (7) in das Bodenblech (1) und/oder Verkleidungsteil eingelassen oder in einem Bereich der Fahrzeugkarosserie oberhalb des Bodenbleches (1) und/oder Verkleidungsteils angeordnet sowie mit der das Bodenblech (1) und/oder Verkleidungsteil umströmenden Luft (6) derart wirkverbunden ist, dass ein „Synthetic Jet” (8) quer zur umströmenden Luft (6) oder in Strömungsrichtung derselben, dieselbe in ihren Strömungseigenschaften beeinflussend, erzeugbar ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der „Synthetic Jet” (8) durch vom wenigstens einen Aktuator (7) bewirkte Luftschwingungen zur definierten Anreicherung der Grenzschicht der das Bodenblech ()1 und/oder Verkleidungsteil umströmenden Luft (6) mit Energie gebildet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktuator (7) durch einen elektrisch betriebenen Piezoaktuator oder Piezoaktuatorenstapel, einen elektrisch, elektromechanisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Kolben oder dgl. mehr gebildet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der „Synthetic Jet” (8) durch definiertes Einblasen von dem Aktuator (7) zugeleiteten gasförmigen und/oder flüssigen Medium in die Grenzschicht der das Bodenblech (1) und/oder Verkleidungsteil umströmenden Luft (6) gebildet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktuator (7) durch ein besagtes Medium einblasendes Düsenelement oder Pumpe-Düse-Element gebildet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktuator (7) definiert angesteuert ist derart, dass der „Synthetic Jet” (8) pulsierend der Grenzschicht der das Bodenblech (1) und/oder das Verkleidungsteil umströmenden Luft (6) zuführbar ist.