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Die Erfindung betrifft eine Luftleitanordnung für ein Fahrzeug, mit wenigstens einem Luftleitelement, welches mittels eines Aktuators zu einer Fahrbahnoberfläche hin und/oder von der Fahrbahnoberfläche weg bewegbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Luftleitanordnung.
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Die
DE 103 24 514 A1 beschreibt ein Fahrzeug, an dessen Stoßfänger ein ausfahrbarer Frontspoiler angeordnet ist. Der Frontspoiler wird bei einer Fahrgeschwindigkeit von weniger als 20 km/h eingefahren, um ihn vor Beschädigungen zu schützen, welche bei Parkmanövern entstehen können, wenn der Frontspoiler Bordkanten oder Steine streift. Bei einer Geschwindigkeit von mehr als 20 km/h wird der Frontspoiler nach unten und nach vorne ausgefahren, sodass er die Aerodynamik des Fahrzeugs verbessert. Zudem dient der Frontspoiler dann als Fußgängerschutz. Bei einem Aufprall auf ein Hindernis absorbiert der Frontspoiler Aufprallenergie, indem er sich zuerst in die eingefahrene Position zurückzieht, bevor es anschließend gegebenenfalls zu einer Deformation des Frontspoilers kommt.
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Gemäß dem Stand der Technik wird bei der Konstruktion eines Kraftfahrzeugs des Weiteren darauf geachtet, dass immer eine gewisse Bodenfreiheit zwischen dem Fahrzeugunterboden und der Fahrbahnoberfläche eingehalten wird, sodass beispielsweise ein Auffahren auf einen Randstein oder ein Befahren einer unebenen Fahrbahn möglich ist. Auch ein nach unten ausfahrbarer Frontspoiler wird nur bis zum Erreichen eines gewissen Mindestabstands zur Fahrbahnoberfläche ausgefahren, um bei Fahrbahnunebenheiten ein Aufsitzen desselben auf der Fahrbahn und damit einhergehend eine Beschädigung des Frontspoilers zu vermeiden.
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Als nachteilig ist hierbei der Umstand anzusehen, dass so die positiven Eigenschaften von zur Fahrbahnoberfläche ausfahrbaren Luftleitelementen nur unzureichend genutzt werden können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Luftleitanordnung der eingangs genannten Art sowie ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer solchen Luftleitanordnung zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Luftleitanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Luftleitanordnung für ein Fahrzeug umfasst wenigstens ein Luftleitelement, welches mittels eines Aktuators zu einer Fahrbahnoberfläche hin und/oder von der Fahrbahnoberfläche weg bewegbar ist. Hierbei ist eine Erfassungseinrichtung vorgesehen, mittels welcher den – tatsächlichen oder vermeintlichen – Zustand der Fahrbahn angebende Daten erfassbar sind, wobei der Aktuator in Abhängigkeit von einem Signal der Erfassungseinrichtung ansteuerbar ist.
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Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Fahrbahnoberfläche Senkungen oder Erhebungen aufweisen kann oder dass auf der Fahrbahnoberfläche liegende Teile für ein ausfahrbares Luftleitelement ein Hindernis darstellen können. Dadurch, dass der das Luftleitelement bewegende Aktuator in Abhängigkeit von einem Signal der Erfassungseinrichtung ansteuerbar ist, kann beim Bewegen des Luftleitelements hin zur Fahrbahnoberfläche der Zustand der Fahrbahn berücksichtigt werden. Dies ermöglicht es, die Luftleitelemente in Abhängigkeit vom Zustand der Fahrbahn zur Fahrbahnoberfläche hin oder von dieser weg zu bewegen.
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Dadurch können die den Luftwiderstand verringernden Eigenschaften der Luftleitelemente besonders weitgehend genutzt werden, sodass eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs des Fahrzeugs erzielt werden kann. Insbesondere bei einem sportlichen Fahrzeug kann zudem eine Verbesserung der Fahrdynamik erreicht werden. Auch bei einem Nutzfahrzeug spielt – insbesondere bei höherer Fahrgeschwindigkeit – die Aerodynamik eine entscheidende Rolle für den Kraftstoffverbrauch. Auch hier ermöglicht das Ausfahren des Luftleitelements hin zur Fahrbahnoberfläche in Abhängigkeit vom Zustand der Fahrbahn eine Verbrauchseinsparung.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Erfassungseinrichtung wenigstens einen Sensor, mittels welchem eine Unebenheit der Fahrbahnoberfläche oder ein sich auf der Fahrbahn befindender Gegenstand erfassbar ist. Dadurch kann vermieden werden, dass die Luftleitelemente die Fahrbahnoberfläche oder den Gegenstand berühren, indem sie rechtzeitig von der Fahrbahnoberfläche weg bewegt werden. Es kommt dann zu keiner Beschädigung der Luftleitelemente.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Erfassungseinrichtung eine Empfangseinrichtung zum Empfangen einer Information umfassen, welche auf eine Beeinträchtigung des Zustands der Fahrbahn schließen lässt. So kann bereits auf einen möglicherweise schlechten Zustand der Fahrbahn reagiert werden, ohne dass ein Sensor tatsächlich eine Unebenheit oder einen Gegenstand erfasst. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es beispielsweise im Bereich von Baustellen vergleichsweise häufig vorkommt, dass sich überraschend Fremdkörper auf der Fahrbahn befinden. Empfängt also die Empfangseinrichtung die Information, dass mit dem Fahrzeug in Kürze eine Baustelle erreicht wird, so kann hierauf dadurch reagiert werden, dass die Luftleitelemente von der Fahrbahnoberfläche wegbewegt werden. Das Vorhandensein von Baustellen oder dergleichen mit einem schlechten Zustand der Fahrbahn einhergehenden Situationen kann über ein Navigationssystem und/oder mittels einer geeigneten Sensorik erfasst werden.
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Ebenso sollte im Winter bei scheebedeckter Fahrbahn das System außer Betrieb gesetzt werden können, um Beschädigungen auszuschließen. Dies kann durch eine Handeingabe oder durch entsprechend intelligente Sensoren, wie der Regensensor in Verbindung mit dem Außenthermometer, erfolgen.
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Der wenigstens eine Sensor zum Erfassen von den Zustand der Fahrbahn angebenden Daten kann eine Kamera und/oder ein Radargerät umfassen. Mittels derartiger Sensoren lassen sich nämlich selbst kleinste Unebenheiten der Fahrbahnoberfläche besonders genau erfassen. In Zukunft sind evtl. auch andere leistungsstarke Sensoren denkbar.
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Bevorzugt ist es weiterhin, wenn die Erfassungseinrichtung dazu ausgelegt ist, ein Objekt zum Begrenzen einer Fahrspur und/oder eine Markierung zum Begrenzen einer Fahrspur zu erkennen. Bei einem derartigen Objekt kann es sich um eine Leitbake handeln, welche im Bereich von Baustellen vorgesehen ist um die Verkehrsführung zu verdeutlichen. Auch eine schmäler werdende Fahrbahn lässt den Schluss zu, dass das Fahrzeug bald einen Fahrbahnabschnitt in einem Baustellenbereich erreicht, in welchem Unebenheiten vorkommen oder sich Gegenstände auf der Fahrbahn befinden können. Dies kann als Auslöser dafür genutzt werden, die Luftleitelemente maximal von der Fahrbahnoberfläche beabstandet zu positionieren.
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Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Aktuator dazu ausgelegt ist, einen Abstand zwischen dem wenigstens einen Luftleitelement und der Fahrbahnoberfläche bzw. einem sich auf der Fahrbahn befindenden Gegenstand im Wesentlichen konstant zu halten. Es kann also das Luftleitelement genau dann angehoben werden, wenn das Fahrzeug eine Bodenwelle, eine Senke oder einen sich auf der Fahrbahn befindenden Gegenstand überfährt. Nach dem Überfahren der Bodenwelle oder des Gegenstands kann dann das Luftleitelement wieder mittels des Aktuators abgesenkt werden.
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Von Vorteil ist es weiterhin, wenn mittels des Aktuators das wenigstens eine Luftleitelement in Abhängigkeit von einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu der Fahrbahnoberfläche hin und/oder von der Fahrbahnoberfläche weg bewegbar ist. Dadurch kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass insbesondere bei hoher Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs das Ausfahren der Luftleitelemente im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch und die Verbesserung der Fahrdynamik besonders günstig ist. Innerhalb einer geschlossenen Ortschaft, und damit einhergehend bei niedrigerer Fahrgeschwindigkeit, kann so hingegen das Risiko einer Beschädigung der Luftleitelemente verringert werden, ohne dass der Aktuator diese wiederholt anzuheben und dann wieder auszufahren braucht. Dies erleichtert das Fahren im Bereich geschlossener Ortschaften, wo – etwa beim Einparken oder bei einem Befahren von Randsteinen – eine hohe Bodenfreiheit wünschenswert ist.
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Die Berücksichtigung der Fahrgeschwindigkeit kann jedoch auch dahingehend genutzt werden, dass berechnet wird, wann das Luftleitelement eine Bodenwelle oder einen Gegenstand erreichen wird, sodass es rechtzeitig von der Fahrbahnoberfläche wegbewegt werden kann.
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Insbesondere in diesem Zusammenhang können zusätzlich eine Beladung des Fahrzeugs und/oder ein Abstand zwischen dem Unterboden des Fahrzeugs und der Fahrbahnoberfläche berücksichtigt werden. Bei stark beladenem Fahrzeug kann nämlich das Überfahren einer Bodenwelle dazu führen, dass das ausgefahrene Luftleitelement näher an die Bodenwelle herankommt als dies bei lediglich leicht beladenem Fahrzeug der Fall wäre. Ebenso hat der, insbesondere veränderbare, Abstand zwischen dem Unterboden und der Fahrbahnoberfläche einen Einfluss darauf, wie nah ein an dem Unterboden oder an einem Stoßfänger gehaltenes Luftleitelement beim Überfahren der Bodenwelle an die Bodenwelle herankommt. Bei schwer beladenem Fahrzeug und geringer Bodenfreiheit wird also der Aktuator eher angesteuert, um das Luftleitelement von der Fahrbahnoberfläche weg zu bewegen.
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Besonders rasch und mit besonders geringem Energieverbrauch lässt sich das Luftleitelement bewegen, wenn der Aktuator als elektromotorischer Antrieb ausgebildet ist. Hierbei braucht lediglich zum Verfahren des Luftleitelements Energie aufgebracht zu werden.
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Das wenigstens eine Luftleitelement kann einen Frontspoiler und/oder einen im Bereich eines Hinterrads oder allgemein im Heckbereich des Fahrzeugs angeordneten Spoiler umfassen. Durch derartige Luftleitelemente lassen sich die aerodynamischen Eigenschaften des Fahrzeugs in Abhängigkeit von deren Abstand zur Fahrbahnoberfläche besonders weitgehend beeinflussen.
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Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn ein Frontmodul des Fahrzeugs das wenigstens eine Luftleitelement und den diesem zugeordneten Aktuator umfasst. Es kann also das Frontmodul als vormontierte Baugruppe die genannten Komponenten aufweisen, sodass es in der Fahrzeugfertigung zu einem allenfalls geringen Mehraufwand kommt. Ebenso könnte eine entsprechende Nachrüstlösung angeboten werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Luftleitanordnung für ein Fahrzeug wird wenigstens ein Luftleitelement mittels eines Aktuators zu einer Fahrbahnoberfläche hin oder von der Fahrbahnoberfläche weg bewegt. Mittels einer Erfassungseinrichtung werden den Zustand der Fahrbahn beschreibenden Daten erfasst, und das Luftleitelement wird in Abhängigkeit von einem Signal der Erfassungseinrichtung bewegt. Die für die erfindungsgemäße Luftleitanordnung beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur 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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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung.
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Diese zeigt stark schematisiert eine Luftleitanordnung für einen Kraftwagen, bei welcher ein elektromotorischer Antrieb zum Ausfahren eines Frontspoilers Signale von einer Erfassungseinrichtung empfängt, welche den Zustand der Fahrbahn erfasst.
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Von einem Kraftwagen ist in der Figur stark schematisiert ein Frontmodul 10 gezeigt, wobei an einem Träger 12 des Frontmoduls 10 ein Frontspoiler 14 angeordnet ist. Mittels eines als elektromotorischer Antrieb 16 ausgebildeten Aktuators kann der Frontspoiler 14 nach unten ausgefahren, also hin zu einer Fahrbahnoberfläche 18 bewegt werden. Um die Bodenfreiheit des Kraftwagens zu vergrößern, kann der Frontspoiler 14 mittels des Antriebs 16 auch von der Fahrbahnoberfläche 18 weg bewegt, also nach oben verfahren werden. Diese hauptsächlich mit der Fahrzeughochrichtung zusammenfallende Verfahrrichtung des Frontspoilers 14 ist in der Figur durch einen Doppelpfeil 20 angegeben.
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Der Frontspoiler 14 sowie weitere derartige (nicht gezeigte) Luftleitelemente können zusätzlich zu dem Verfahren in die Fahrzeughochrichtung, welche durch den Doppelpfeil 20 veranschaulicht ist, mittels des Antriebs 16 auch in die Fahrzeuglängsrichtung verfahrbar sein.
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Über eine Steuerungseinrichtung 22 ist der Antrieb 16 mit einer Erfassungseinrichtung 24 gekoppelt. Die Erfassungseinrichtung 24 kann eine Mehrzahl von Sensoren umfassen, welche es ermöglichen, eine Unebenheit der Fahrbahnoberfläche 18, etwa eine Bodenwelle oder eine Senke, sowie einen sich auf der Fahrbahnoberfläche 18 befindenden Gegenstand 26 zu erfassen.
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Die Steuerungseinrichtung 22 berücksichtigt zudem die Fahrgeschwindigkeit des Kraftwagens, um zu ermitteln, wann der Frontspoiler 14 sich auf der Höhe des Gegenstands 26 befinden wird. Bevor der Frontspoiler 14 den Gegenstand 26 oder die Bodenwelle berührt, wird er mittels des Antriebs 16 rasch nach oben verfahren. Dies erfolgt dann, wenn aufgrund der mittels der Erfassungseinrichtung 24 erfassten Daten davon auszugehen ist, dass der Frontspoiler 14 mit dem Gegenstand 26 oder der Bodenwelle kollidieren wird. Bei einer solchen Vorhersage werden bevorzugt zusätzlich der Beladungszustand des Kraftwagens und ein Abstand zwischen dessen Unterboden und der Fahrbahnoberfläche 18 berücksichtigt.
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Nach dem Überfahren der Erhebung bzw. des Gegenstands 26 – oder nach dem Durchfahren einer Senke – wird der Frontspoiler 14 sofort wieder maximal hin zur Fahrbahnoberfläche 18 abgesenkt.
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Als Sensor der Erfassungseinrichtung 24 kann insbesondere eine Kamera vorgesehen sein, wobei zusätzlich oder alternativ wenigstens ein Radargerät zum Einsatz kommen kann. Erkennt die Erfassungseinrichtung 24, dass sich ein Gegenstand 26 auf der Fahrbahnoberfläche 18 befindet, so kann insbesondere vorgesehen sein, den Frontspoiler 14 maximal weit nach oben zu verfahren, sodass die Störkonturen des Kraftwagens in Bezug auf dessen Bodenfreiheit dem Ausgangszustand bei nicht ausgefahrenem Frontspoiler 14 entsprechen.
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Die Erfassungseinrichtung 24 kann auch dazu ausgelegt sein, eine Information zu empfangen, welche auf eine Beeinträchtigung des Zustands der Fahrbahn schließen lässt. So eine Information kann beispielsweise die Warnung vor einer Baustelle sein. Eine Baustellensituation kann über das Empfangen der Nachricht erkannt werden und/oder über die Sensoren der Erfassungseinrichtung 24. Im Bereich von Baustellen besteht grundsätzlich die Gefahr, dass sich überraschend Fremdkörper wie der vorliegend beispielhaft und schematisch gezeigte Gegenstand 26 auf der Fahrbahnoberfläche 18 befinden. Es kann also vorgesehen sein, dass bei Erfassen von Informationen, welche auf eine möglicherweise bevorstehende Beeinträchtigung des Zustands der Fahrbahn schließen lassen, der Frontspoiler 14 maximal weit nach oben gefahren wird.
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Dies kann insbesondere unabhängig davon erfolgen, ob Sensoren wie die Kamera oder das Radargerät der Erfassungseinrichtung 24 tatsächlich eine Verschlechterung des Fahrbahnzustands oder das Vorhandensein von Gegenständen 26 auf der Fahrbahnoberfläche 18 erfassen.
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Des Weiteren kann es vorgesehen sein, dass der Frontspoiler 14 lediglich dann zur Fahrbahnoberfläche 18 hin ausgefahren und bei Bedarf kurzfristig wieder nach oben verfahren wird, wenn eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs größer ist als eine bestimmte Mindestgeschwindigkeit. Insbesondere bei hoher Fahrgeschwindigkeit, wie sie außerhalb geschlossener Ortschaften zulässig ist, zeigen nämlich Frontspoiler 14 oder dergleichen Luftleitelemente ihre Vorteile in Bezug auf die Kraftstoffeinsparung und die Verbesserung der Fahrdynamik besonders stark.
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Demgegenüber ist es bei niedriger Fahrgeschwindigkeit, etwa innerhalb geschlossener Ortschaften, günstig, wenn der nach unten verfahrene Frontspoiler 14 nicht stört, etwa beim Einparken oder beim Auffahren auf einen Randstein.
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Vorliegend ist als Luftleitelement beispielhaft der Frontspoiler 14 gezeigt. Das Verfahren derartiger Luftleitelemente hin zur Fahrbahnoberfläche 18 oder weg von dieser in Abhängigkeit vom Zustand der Fahrbahn kann jedoch auch für Luftleitelemente im hinteren Fahrzeugbereich realisiert werden. Beispielsweise können vor den Hinterrädern angebrachte Spoiler kurzzeitig nach oben verfahren werden, wenn die Unebenheit der Fahrbahnoberfläche 18 oder sich auf dieser befindende Gegenstände 26 eine Beschädigung derselben befürchten lassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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