DE102010037616A1

DE102010037616A1 - Luftleitvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102010037616A1
Application number: DE102010037616A
Authority: DE
Inventors: Dr. Wolf Thomas
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2012-03-22
Anticipated expiration: 2030-09-18
Also published as: DE102010037616B4

Abstract

Die Luftleitvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst vor den Vorderrädern angeordnete in einer Wirkposition vertikal ausgerichtete Luftleitelemente, die entweder in dieser Position starr vor den Rädern oder von einer Ruheposition in die Wirkposition und umgekehrt verschwenkbar angeordnet sind. Die Luftleitelemente stehen unter einem Winkel schräg zur Fahrzeuglängsmittenachse des Fahrzeugs stromauf vor den der Vorderrädern und sind am Unterboden des Fahrzeugs gehalten so dass ankommende Strömungsluft um das Fahrzeugrad herum nach innen und außen leitbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftleitvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es hat sich bei Kraftfahrzeugen als problematisch herausgestellt, dass die anströmende Luft zu den Vorderrädern des Fahrzeugs einen erhöhten Luftwiderstandswert sowie einen Anstieg des Vorderachsauftriebs bewirkt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Luftleitvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, welche diese Nachteile vermeidet und eine Reduzierung des Luftwiderstands und des Vorderachsauftriebs des Fahrzeugs gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin, eine Luftleitvorrichtung am Fahrzeugunterboden zu schaffen, die einfach zu montieren ist und das Fahrverhalten des Fahrzeugs hinsichtlich Aerodynamik und Lenkbarkeit, aufgrund einer Reduktion des Vorderradauftriebs optimiert wird. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, indem die Luftleitvorrichtung ein vertikal zur Fahrbahn angestelltes flächiges Luftleitelement bzw. eine sog. Staulippe umfasst, das unter einem spitzen Winkel schräg zur Fahrzeuglängsmittenachse des Fahrzeugs jeweils stromauf vor den Vorderrädern derart am Unterboden des Fahrzeugs in einer Wirkposition gehalten ist, dass ankommende Strömungsluft um das Fahrzeugrad herum leitet. Insbesondere ist nach der Erfindung vorgesehen, dass das Luftleitelement unter einem spitzen Winkel zur Fahrzeuglängsmittenachse angeordnet ist und sich von der Fahrzeugaußenseite bis zur Fahrzeuglängsmittenachse entgegen der Fahrtrichtung und nach hinten und innen erstreckt. Durch diese Anordnung und Lage des Luftleitelements am Unterboden des Fahrzeugs vor den Vorderrädern, wird die ankommende Luftströmung zu beiden Seiten um die Vorderräder herumgeleitet, zum einen zur Fahrzeugaußenseite und zum anderen zur Fahrzeuginnenseite hin.
Das Luftleitelement nach der Erfindung kann sowohl starr in der Wirkposition am Unterboden als auch schwenkbar von einer Ruheposition in die Wirkposition und umgekehrt am Unterboden angeordnet sein.
Bei einer schwenkbaren Anordnung des Luftleitelements am Unterboden ist nach der Erfindung vorgesehen, dass dieses in der Ruheposition am Unterboden des Fahrzeugs anliegend angeordnet ist und in der Wirkposition sich vertikal aufstellend zum Unterboden gehalten wird. Zur Verschwenkbarkeit des Luftleitelements ist vorgesehen, dass dieses mit einer dem Unterboden zugerichteten Seitenkante über mindestens ein flexibles Gelenk oder flexible Befestigungszapfen am Unterboden verschwenkbar von einer horizontalen Ruheposition am Unterboden in die vertikale Wirkposition zum Unterboden und umgekehrt verschwenkbar gehalten wird. Das Luftleitelement ist somit elastisch mit dem Unterboden verbunden oder zumindest mit einem elastischen Anbindungsteil ausgeführt und liegt somit in Ruheposition flach am Unterboden in einer nicht sichtbaren Lage an.
Des Weiteren ist nach der Erfindung vorgesehen, dass das Luftleitelement an der weiteren Seitenkante eine nach unten vorstehende Verdickung als Luftanströmkante aufweist, wobei die gegenüberliegende Seitenkante des Luftleitelements in der Ruheposition eine nach unten zur Fahrbahn abgestellte Kante aufweist, die in der Wirkposition einen horizontalen Anschlag zum Unterboden des Fahrzeugs bildet. Hierdurch wird erreicht, dass mit steigender Fahrgeschwindigkeit das Luftleitelement durch die an der vorstehenden Verdickung angreifenden Luftkräfte zunehmend ausgelenkt wird, bis die Wirkposition erreicht ist, bei der das Luftleitelement vertikal zum Unterboden ausgefahren ist. Ein weiteres Ausfahren über die vertikale Wirkposition hinaus, wird durch den Anschlag verhindert. Eine Rückführung in die horizontale Ruheposition an den Unterboden erfolgt bei abnehmender Fahrgeschwindigkeit über elastische Rückstellkräfte des elastischen Anbindungsteils bzw. des flexiblen Gelenks oder der flexiblen Befestigungszapfen zwischen dem Luftleitelement und dem Unterboden. Denkbar ist auch ein so genanntes Filmgelenk, welches Rückstellkräfte aufbringt.
Wenn ein starres Luftleitelement verwendet wird, ist nach einer ersten Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass dieses in einer Wirkposition vorstehend am Unterboden angeordnet ist und aus einem plattenartigen Formteil mit einer schräg angestellten Abströmfläche und anschließenden endseitig abgebogenen Luftleitflächen besteht.
Nach einer weiteren Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Luftleitelement aus einem dreidimensionalen Formkörper besteht, der starr am Unterboden des Fahrzeugs befestigt ist und eine vertikal ausgerichtete und schräg angestellte Abströmfläche sowie zu beiden Seiten anschließende bogenförmige Luftleitflächen umfasst, die sich entgegen der Fahrtrichtung erstrecken. Auch kann der dreidimensionale Formkörper aus einer Verprägung an einer Bugunterseite oder am Unterboden des Fahrzeugs bestehen. Diese starren Luftleitelemente sind in einfacher Montageweise auch nachträglich am Unterboden des Fahrzeugs zu befestigen.
Durch die an die schräg angestellten Abströmflächen der starren Luftleitelemente anschließenden endseitigen Luftleitflächen kann die anströmende Luft zwangsgeführt um das Rad herumgeführt werden.
Nach einer weiteren Ausführung der Erfindung kann das Luftleitelement aus einem einteiligen oder mehrteiligen Bugspoiler bestehen, der quer im Fahrzeug angeordnet ist und ein vorgewölbtes Mittelteil umfasst, das endseitig jeweils schräg angestellte und vertikal ausgerichtete Luftleitelemente umfasst, die sich vom Mittelteil des Bugspoilers schräg nach vorn, von innen nach außen – in Bezug auf die Fahrtrichtung gesehen – erstrecken und vor den Vorderrädern angeordnet sind.
In weiterer Ausführung der Erfindung erstrecken sich die Luftleitelemente des Bugspoilers vom Mittelteil aus schräg nach hinten und von außen nach innen – in Bezug auf die Fahrtrichtung gesehen – und sind starr vor den Vorderrädern angeordnet. Bei diesen Ausführungen mit einem Bugspoiler wird die anströmende Luft zur Innen- und Außenseite des Rades geführt, wobei über die mittig geschlossenen Bugspoiler keine Luft einströmen kann, die dann unterhalb des Bugspoilers weitergeleitet wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine schaubildliche Darstellung eines Fahrzeugs mit einem vor einem Vorderrad. angeordnetem sich vertikal zur Fahrbahn erstreckenden Luftleitelement, einer so genannten Staulippe,
2 eine Ansicht von unten auf die schräg angestellten Luftleitelemente,
3 eine Ansicht auf die verschwenkbaren Luftleitelemente in einer Ruheposition am Unterboden,
4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der 1,
5 eine Ansicht auf ein starres plattenförmiges Luftleitelement von unten her gesehen,
6 eine Ansicht auf ein dreidimensionales Luftleitelement von unten her gesehen,
7 ein an einem Bugspoiler jeweils endseitig angeordnetes und sich in Fahrtrichtung nach vorn erstreckendes Luftleitelement und
8 ein an einem Bugspoiler jeweils endseitig angeordnetes und sich nach hinten, entgegen der Fahrtrichtung erstreckendes Luftleitelement.
Vor Vorderrädern 1 eines Kraftfahrzeugs 2 ist jeweils ein flächiges Luftleitelement 3; 7; 8; 11; 12 eine so genannte Staulippe angeordnet. Das Luftleitelement 3 ist in einer Wirkposition I vertikal zur Fahrbahn 4 bzw. zum Unterboden 5 des Fahrzeugs 2 ausgerichtet und unter einem spitzen Winkel α zur Fahrzeuglängsmittenachse L angestellt. Insbesondere ist das Luftleitelement 3 unter einem Winkel α von 45 Grad angestellt, wobei es sich von der Fahrzeugaußenseite 6 bis zur Fahrzeuglängsmittenachse L – in Bezug auf die Fahrtrichtung F – nach hinten, erstreckt.
Das Luftleitelement 3 ist derart ausgelegt, dass es 80% bis 90% der Reifenbreite des Vorderrades 1 entspricht und ein Verhältnis von Breite zur Höhe, d. h. von B:H = 4–5, aufweist. Die Anstellung des Luftleitelements 3; 11; 12 bzw. der schrägen Abströmflächen und 20; 24 der Luftleitelemente 7; 8 beträgt vorzugsweise 45 Grad zur Fahrzeuglängsmittenachse L. Das Luftleitelement ist vzw. aus einem plattenförmigen, flächigen Teil mit einer dem ankommenden Luftstrom entgegen gerichteten Fläche bestehend.
Es sind nach der Erfindung, gemäß den Ausführungen nach den 3 und 4, unter dem Einfluss von Luftkräften verschwenkbare Luftleitelemente 3 vorgesehen, die elastisch von der Ruheposition II in die Wirkposition I und umgekehrt verschwenkbar sind.
Des Weiteren sind nach der Erfindung, gemäß der 5 und 6, starre Luftleitelemente 7; 8 am Unterboden 5 angeordnet, die immer eine vertikal ausgerichtete Wirkposition I einnehmen, vorgesehen.
Ferner sind nach der Erfindung Bugspoiler 9; 10 mit endseitigen Luftleitelementen 11, 12 gemäß der 7 und 8 vorgesehen, die ebenfalls nur eine starre Wirkposition I einnehmen können.
Alle Luftleitelemente der Ausführungen stehen in der Wirkposition I vorzugsweise vertikal zur lokalen Strömungsrichtung und die Luftleitelemente 3; 7; 8; 11; 12 führen zu einer Zunahme der lokalen Strömungsgeschwindigkeit und erzeugen damit eine Reduktion des Vorderradauftriebs und darüber hinaus lenken sie die ankommenden Luftströme gezielt um die Vorderräder 1 und um die Achsbauteile der Radaufhängung herum, wodurch der Luftwiderstandswert reduziert wird.
Das verschwenkbare Luftleitelement 3 liegt in der Ruhestellung II gem. 3 am Unterboden 5 des Fahrzeugs 2 an und ist in der Wirkposition I vertikal aufgestellt zum Unterboden 5, wie die 4 näher zeigt.
Zur Verschwenkbarkeit des Luftleitelements 3 ist dieses über eine Seitenkante 14 mit dem Unterboden 5 über mindestens einem flexiblen Gelenk oder flexiblen Befestigungszapfen 15 oder einem sonstigen elastischen Anbindungselement verbunden. Hierdurch kann sich das Luftleitelement 3 von der Ruheposition II in die Wirkposition I und umgekehrt verschwenken. Denkbar ist auch die Ausführung des Bauteils aus einem Zwei-Komponenten-Kunststoff.
Das Luftleitelement 3 weist an einer der Luftströmung S zugerichteten vorderen Seitenkante 16 eine nach unten vorstehende Verdickung 17 auf, die eine so genannte Luftanströmkante bildet und an welcher die Luftströmung S stirnseitig angreift und der Fahrtwind oder Luftdruck das Element 3 in die Wirkposition I aufstellt.
Damit die vertikale Wirkposition I zum Unterboden 5 stabil eingenommen werden kann, weist das Luftleitelement 3 an der Seitenkante 14 in der Ruheposition II eine nach unten abgestellte Kante 18 auf, die in der Wirkposition I einen horizontalen Anschlag 31 zum Unterboden 5 bildet.
Gemäß den Ausführungen nach den 5 und 6 besteht das Luftleitelement 7 und 8 aus einem starren am Unterboden 5 befestigten Teil, welches gemäß 5 aus einem plattenförmig gebogenen Formteil 30 und gemäß 6 aus einem dreidimensionalen Formteil 23 besteht. Das plattenförmige Formteil 30 des Luftleitelements 7 weist eine schräg angestellte Abströmfläche 20 und daran endseitig anschließende abgebogene Luftleitflächen 21 und 22 auf, die sich entgegen der Fahrtrichtung F nach hinten erstrecken und welche eine zielgerichtete Luftströmung S nach außen und innen an dem Vorderrad 1 herum bewirken.
Das Weitere aus dem dreidimensionalen Formkörper 23 bestehende Luftleitelement 8 weist eine schräg angestellte Abströmfläche 24 sowie zu beiden Seiten anschließende bogenförmige Luftleitflächen 25 und 26 auf, die sich entgegen der Fahrtrichtung F nach hinten erstrecken. Es ist auch denkbar, dass der dreidimensionale Formkörper 23 als Ausprägung an einer Bugunterseite oder am Unterboden 5 angeordnet ist.
Gemäß der 7 und 8 kann das Luftleitelement auch aus einem ein- oder mehrteiligen Bugspoiler 9; 10 gebildet werden. Der Bugspoiler 9; 10 weist jeweils ein vorgewölbtes Mittelteil auf, an dass sich endseitig jeweils ein Luftleitelement 11; 12 anschließt.
Das Luftleitelement 11 des Bugspoilers 9 verläuft schräg von innen nach außen nach vorne – in Bezug auf die Fahrtrichtung F gesehen –. Das Luftleitelement 12 des weiteren Bugspoilers 10 verläuft dagegen vom Mittelteil aus von außen nach innen und schräg nach hinten – in Bezug auf die Fahrtrichtung F gesehen –.

Claims

Luftleitvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, die aus einem Luftleitelement besteht, welches jeweils vor einem Vorderrad des Fahrzeugs angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitvorrichtung Luftleitelemente (3; 7; 8; 11; 12) umfasst, welche vertikal zur Fahrbahn (4) angestellt und unter einem Winkel α schräg zur Fahrzeuglängsmittenachse (L) des Fahrzeugs (2) stromauf der Vorderräder (1) derart am Unterboden (5) oder einer Bugunterseite des Fahrzeugs (2) in einer Wirkposition (I) gehalten sind, dass ankommende Strömungsluft (S) um das Fahrzeugrad (1) herum leitbar ist.
Luftleitvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitelement (3; 7; 8; 11; 12) unter einem spitzen Winkel α zur Fahrzeuglängsmittenachse (L) angeordnet ist und sich von der Fahrzeugaußenseite (6) bis zur Fahrzeuglängsmittenachse (L) entgegen der Fahrtrichtung (F) und nach hinten innen erstreckt.
Luftleitvorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitelement (3) in einer Ruheposition (II) horizontal am Unterboden (5) des Fahrzeugs (2) anliegend angeordnet ist und in der Wirkposition (I) sich vertikal aufstellend zum Unterboden (5) gehalten ist.
Luftleitvorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitelement (3) mit einer dem Unterboden (5) zugerichteten Seitenkante (14) über mindestens ein flexibles Gelenk oder flexiblen Befestigungszapfen (15) am Unterboden (5) verschwenkbar von der horizontalen Ruheposition (II) am Unterboden (5) in die vertikale Wirkposition (I) zum Unterboden (5) und umgekehrt verschwenkbar gehalten ist.
Luftleitvorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitelement (3) an der weiteren der Seitenkante (14) gegenüberliegenden Seitenkante (16) eine nach unten vorstehende Verdickung (17) als Luftanströmkante aufweist.
Luftleitvorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenkante (14) des Luftleitelements (3) eine nach unten zur Fahrbahn (4) abgestellte Kante (18) aufweist, die in der Wirkposition (I) einen horizontalen Anschlag (31) zum Unterboden (5) bildet.
Luftleitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitelement (7) in der Wirkposition (I) starr vorstehend am Unterboden (5) angeordnet ist und aus einem plattenartigen Formteil (30) mit einer schräg angestellten Abströmfläche (20) und anschließenden endseitigen abgebogenen Luftleitflächen (21 und 22) besteht.
Luftleitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitelement (8) aus einem dreidimensionalen Formkörper (23) besteht, der starr am Unterboden (5) befestigt ist und eine vertikal ausgerichtete und schräg angestellte Abströmfläche (24) sowie zu beiden Seiten anschließende bogenförmige Luftleitflächen (25, 26) umfasst, die sich entgegen der Fahrtrichtung (F) erstrecken.
Luftleitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dreidimensionale Formkörper (23) aus einer Verprägung an einer Bugunterseite oder einer Verprägung des Unterbodens (5) des Fahrzeugs (2) besteht.
Luftleitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitelement (11) an einem einteiligen oder mehrteiligen Bugspoiler (9) angeordnet ist, der sich quer im Fahrzeug (2) erstreckt und ein vorgewölbtes Mittelteil umfasst, das endseitig jeweils die schräg angestellten und vertikal ausgerichteten Luftleitelemente (11) umfasst, die sich vom Mittelteil des Bugspoilers (9) schräg nach vorne und von innen nach außen – in Bezug auf die Fahrtrichtung (F) gesehen – erstrecken und starr vor den Vorderrädern (1) angeordnet sind.
Luftleitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitelement (12) an einem ein- oder mehrteiligen Bugspoiler (10) angeordnet ist, der sich quer im Fahrzeug (2) erstreckt und ein vorgewölbtes Mittelteil umfasst, das endseitig jeweils die schräg angestellten und vertikal ausgerichteten Luftleitelemente (12) umfasst, die sich vom Mittelteil des Bugspoilers (10) aus schräg nach hinten und von außen nach innen – in Bezug auf die Fahrtrichtung (F) gesehen – erstrecken und starr vor den Vorderrädern (1) angeordnet sind.
Luftleitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitelement (3; 11; 12) bzw. die Luftabströmflächen (20; 24) der Luftleitelemente (7, 8) eine Breite von 80% bis 90% der Reifenbreite der Vorderräder (1) aufweisen und ein Verhältnis von Breite zu Höhe (B:H = 4–5) aufweisen und unter 45 Grad zur Fahrzeuglängsmittenachse (L) angestellt sind.