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Die Erfindung betrifft eine Strömungsleitvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Verstellbare Strömungsleitvorrichtungen, welche im Heckbereich eines Fahrzeugs angeordnet sind, sind allgemein bekannt. Diese haben die Aufgabe, dem mit der Fahrgeschwindigkeit zunehmenden Auftrieb des Fahrzeugs entgegenzuwirken und das Fahrzeug dabei zu stabilisieren. Geschwindigkeitsabhängig wird die Strömungsleitvorrichtung aus einer in der Karosserie eingefahrenen Position in eine aerodynamisch günstige Endposition ausgefahren, um einerseits den Luftwiderstandsbeiwert herabzusetzen und andererseits den dynamischen Druck auf die Hinterräder zu erhöhen. Auf der anderen Seite sollen Strömungsleitvorrichtungen dieser Art, sofern sie nicht in Betrieb sind, einen möglichst geringen Widerstand verursachen und optisch unauffällig verschwinden. Realisiert wird dies durch Strömungsleitvorrichtungen, die vollständig in die Fahrzeugkarosserie integrierbar sind.
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Aus der
EP 1 118 529 B1 ist eine Strömungsleitvorrichtung für ein Fahrzeug mit einer Strömungsleiteinheit bekannt, welche ein erstes Leitelement und ein in dem ersten Leitelement gelagertes zweites Leitelement umfasst. Die Strömungsleitvorrichtung ist gegenüber einer Fahrzeugkarosserie zwischen einer eingefahrenen Ausgangsposition und einer ausgefahrenen Endposition bewegbar. Das zweite Leitelement wird in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit durch eine Verstelleinheit aus einer im ersten Leitelement eingenommenen Ruheposition in eine herausgefahrene Wirkposition zwangsgeführt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Strömungsleitvorrichtung für ein Fahrzeug mit einer Strömungsleiteinheit bereitzustellen, welche in unterschiedlichen Positionen eine den Fahrzeuggeschwindigkeiten angepasste günstige Form ausbildet.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Bereitstellung einer Strömungsleitvorrichtung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Strömungsleitvorrichtung für ein Fahrzeug mit einer Strömungsleiteinheit bereitzustellen, welche in unterschiedlichen Positionen eine den Fahrzeuggeschwindigkeiten angepasste günstige Form ausbildet, umfasst die Strömungsleiteinheit erfindungsgemäß Leitelemente, welche unabhängig voneinander in unterschiedliche Positionen verstellbar sind. Dadurch, dass zusätzlich zu einem ersten Leitelement ein zweites Leitelement die Form der Strömungsleiteinheit bestimmt, kann eine Vielzahl von möglichen Formen und damit Angriffsflächen der Strömungsleiteinheit eingestellt werden, welche geschwindigkeitsabhängig jeweils eine aerodynamisch günstigste Form ausbilden. Dadurch lässt sich ein geringer Luftwiderstand bei gleichzeitig hohem Anpressdruck auf die Hinterräder erzielen, welcher sich besonders günstig auf den Kraftstoffverbrauch auswirkt und wesentlich zur Stabilisierung des Fahrzeugs, insbesondere in kritischen Fahrsituationen beiträgt. In vorteilhafter Weise bilden die beiden Leitelemente der Strömungsleiteinheit mit der Anbindung an die Fahrzeugkarosserie eine besonders stabile Konstruktion, so dass die Strömungsleitvorrichtung auftretende Druckbelastungen bzw. einwirkende Kräfte gut aufnehmen und an die Fahrzeugkarosserie weiterleiten kann. In vorteilhafter Weise tragen die erfindungsgemäßen Leitelemente wesentlich zur Verbesserung der Wirksamkeit und des aerodynamischen Strömungsverhaltens der Strömungsleitvorrichtung bei.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Strömungsleitvorrichtung sind gegenüber der Fahrzeugkarosserie die Strömungsleiteinheit translatorisch im Wesentlichen entlang einer Fahrzeughochachse und die Leitelemente rotatorisch um eine Fahrzeugquerachse bewegbar. Hierdurch kann die gesamte Strömungsleitvorrichtung in vorteilhafter Weise in kurzer Zeit aus einer eingefahrenen Ausgangsposition in eine ausgefahrene Betriebsposition bewegt werden, wobei die Leitelemente in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit gleichzeitig bereits in eine günstige Position ausgerichtet werden können. Dabei gewährleistet die Trennung der Kinematik und die Lagerung des zweiten Leitelements im ersten Leitelement eine solide Ausführbarkeit der mechanischen Bauteile und damit eine lange Lebensdauer der Strömungsleitvorrichtung.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Strömungsleitvorrichtung sind die Leitelemente so miteinander gekoppelt, dass einer translatorischen Bewegung der Strömungsleiteinheit eine rotatorische Bewegung mindestens eines Leitelementes überlagerbar ist. Dies hat den Vorteil, dass die translatorische und die rotatorische Bewegung in einer Betriebsposition unabhängig voneinander, nacheinander oder zeitgleich erfolgen können und somit eine relativ schnelle Ausrichtung bzw. ein schnelles Erreichen der Endlage der Strömungsleitvorrichtung erfolgen kann. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Vielzahl von einstellbaren Betriebspositionen der Strömungsleitvorrichtung, so dass das Fahrzeug bei allen Fahrgeschwindigkeiten einen niedrigen Luftwiderstand und dennoch eine gute Straßenlage aufweist.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Strömungsleitvorrichtung ist die Form von zumindest einem Leitelement veränderbar. In vorteilhafter Weise kann hierdurch ohne aufwändigen Materialaufwand bzw. ohne zusätzliche Bauteile die Wirkungsweise der Strömungsleitvorrichtung während des Betriebs wesentlich verbessert und dadurch der Anpressdruck auf die Hinterräder deutlich erhöht werden. Zudem ist für die Formänderung des erfindungsgemäßen Leitelements keine komplizierte Kinematik mit aufwändigen Bewegungseinrichtungen erforderlich, sondern die Formänderung resultiert aus dem gesamten Bewegungsablauf des Leitelements, welcher sich beispielsweise auf eine einfache Drehbewegung beschränkt, welche keinen zusätzlichen Bauraum zur Ausführung erfordert.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Strömungsleitvorrichtung ist in der eingefahrenen Ausgangsposition der Strömungsleiteinheit das erste Leitelement vollständig in der Fahrzeugkarosserie aufgenommen. In vorteilhafter Weise ist bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten die Strömungsleitvorrichtung vollständig in der eingefahrenen Ausgangsposition abgelegt, wodurch sie optisch unauffällig sind und der Luftwiderstand und somit der Kraftstoffverbrauch reduziert werden können. Es ist von besonderem Vorteil, dass die Strömungsleitvorrichtung bei Betriebsstillstand des Fahrzeugs und bei Benutzung einer Waschstraße bzw. einer automatischen Reinigungsanlage geschützt bzw. sicher in der Fahrzeugkarosserie untergebracht ist und die witterungsbeständige geschlossene Oberfläche der Leitelemente gleichzeitig als Außenfläche der Fahrzeugkarosserie dient. Dadurch ist in vorteilhafter Weise kein weiteres Bauteil als Verschlusselement erforderlich.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Strömungsleitvorrichtung ist in einem unverstellten Zustand der Leitelemente das zweite Leitelement vollständig im ersten Leitelement aufgenommen. In vorteilhafter Weise sind hierdurch zwei Leitelemente platzsparend in der erfindungsgemäßen Strömungsleiteinheit integriert, wodurch auch die Kinematik für den Bewegungsablauf platzsparend dimensioniert und in der Strömungsleitvorrichtung untergebracht werden kann. Hierbei ist das zweite Leitelement klappmesserartig geschützt im ersten Leitelement angeordnet. Die als eine Baueinheit gestaltete Form der Strömungsleiteinheit eignet sich idealerweise in der eingefahrenen Ausgangsposition als in die Fahrzeugkarosserie integrierbares Bauteil und in der ausgefahrenem Betriebsposition als aerodynamisch geformte Strömungsleiteinheit mit geringem Luftwiderstand.
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Besonders vorteilhaft ist, dass in der eingefahrenen Ausgangsposition der Strömungsleiteinheit die obere Kontur des zweiten Leitelements in unverstelltem Zustand flächenbündig mit der angrenzenden Fahrzeugkarosserie abschließt. In vorteilhafter Weise ist dadurch die Strömungsleiteinheit sowohl optisch dezent an das Design der Fahrzeugkarosserie angepasst als auch der Neigungswinkel der Strömungsleiteinheit vollständig der Kontur der Fahrzeugkarosserie folgend angeordnet, wodurch die Strömungsleiteinheit in der Ausgangsposition während der Fahrt keinen Luftwiderstand erzeugt. Insbesondere ist die flächenbündig in die Fahrzeugkarosserie eingefahrene Strömungsleiteinheit bei Fahrzeugstillstand stets gegen äußere mechanische Einwirkung besonders gut geschützt.
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Eine bevorzugte Realisierung der erfindungsgemäßen Strömungsleitvorrichtung sieht vor, dass die obere Kontur des zweiten Leitelements im verstellten Zustand zumindest teilweise gebogen ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Formänderung des zweiten Leitelements eine proportional zur Formänderung zunehmende Erhöhung des Anpressdrucks bewirkt und dennoch die aerodynamische Form der Strömungsleitvorrichtung erhalten bleibt. Dies ist besonders einfach durch Aufbringung einer geringen Kraft, insbesondere einer Biegekraft auf einen Teilbereich des zweiten Leitelements realisierbar. Zu diesem Zweck kann für die Herstellung des zweiten Leitelements vorzugsweise ein flexibler bzw. elastischer Werkstoff verwendet werden. Dadurch entsteht ein extrem leichtes Bauteil, welches trotz Leichtbauweise einen hohen Anpressdruck aufnehmen und an die Fahrzeugkarosserie weiterleiten kann und somit ganz im Sinne eines Leichtbaugedankens konzipierbar ist.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Strömungsleitvorrichtung ist das erste Leitelement als schalenförmiges Bauteil ausgeführt, welches eine mit der Kontur des zweiten Leitelements korrespondierende Ausnehmung zur Aufnahme des zweiten Leitelements aufweist. Dadurch kann in vorteilhafter Weise das zweite Leitelement im unverstellten Zustand die Druckbelastung des Luftwiderstands großflächig auf das erste Leitelement übertragen. Bei zusätzlicher Auslenkung des zweiten Leitelements, weisen die beiden Leitelemente vorzugsweise eine ausreichend große Kontaktfläche auf, welche eine Übertragung der Druckbelastung auf die Strömungsleitvorrichtung gewährleistet.
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Eine bevorzugte Realisierung der erfindungsgemäßen Strömungsleiteinheit sieht vor, dass die Strömungsleiteinheit als Flügel, insbesondere als Heckflügel ausgeführt ist. Ein derartig angeordneter Flügel kann besonders effektiv den durch die Luftströmung erzeugten Druck auf die Hinterräder übertragen und so wesentlich zu einer Stabilisierung des Fahrzeugs beitragen.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Strömungsleitvorrichtung für ein Fahrzeug im Bereich eines Hinterwagens mit einer Strömungsleiteinheit, welche ein erstes Leitelement und ein in dem ersten Leitelement gelagertes zweites Leitelement umfasst, in einer eingefahrenen Ausgangsposition, in welcher die Strömungsleiteinheit flächenbündig mit der Fahrzeugkarosserie abschließt,
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2 eine schematische Schnittdarstellung der Strömungsleitvorrichtung aus 1 mit der Strömungsleiteinheit in einer ausgefahrenen Endposition,
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3 eine schematische Schnittdarstellung der Strömungsleitvorrichtung aus 2 mit der Strömungsleiteinheit in der ausgefahrenen Endposition, wobei das zweite Leitelement verstellt bzw. ausgefahren ist.
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1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Strömungsleitvorrichtung 10 für ein Fahrzeug mit einer Strömungsleiteinheit 12, welche ein erstes Leitelement 12.1 und ein in dem ersten Leitelement 12.1 gelagertes zweites Leitelement 12.2 umfasst. Hierbei ist die Strömungsleiteinheit 12 gegenüber einer Fahrzeugkarosserie 14 zwischen einer eingefahrenen Ausgangsposition 16.1 und einer ausgefahrenen Endposition 16.2 bewegbar ausgeführt. Vorzugsweise ist die Strömungsleitvorrichtung 10 als Flügel 12, insbesondere als Heckflügel 12, ausgeführt und im Heckbereich eines Fahrzeugs angeordnet. Des Werteren ist die Strömungsleitvorrichtung 10 über mindestens ein Trägerelement 24 mit der Fahrzeugkarosserie 14 verbunden.
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Um eine Strömungsleitvorrichtung 10 für ein Fahrzeug mit einer Strömungsleiteinheit 12 bereitzustellen, welche in unterschiedlichen Positionen eine der Fahrzeuggeschwindigkeit angepasste günstige Form ausbildet, umfasst die Strömungsleiteinheit 12 erfindungsgemäß Leitelemente 12.1, 12.2, welche unabhängig voneinander in unterschiedliche Positionen verstellbar sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das erste Leitelement 12.1 als schalenförmiges Bauteil ausgeführt, welches eine der Kontur 20 des zweiten Leitelements 12.2 entsprechende Ausnehmung 22 zur Aufnahme des zweiten Leitelements 12.2 aufweist. Die beiden zusammenwirkenden Leitelemente 12.1, 12.2 der Strömungsleiteinheit 12 weisen eine aerodynamische linsenförmige Form auf, wobei die Leitelemente 12.1, 12.2 unterschiedliche Anstellwinkel zur Fahrzeugkarosserie 14 einnehmen können. Vorzugsweise wird die Strömungsleiteinheit 12 im Betrieb des Fahrzeugs parallel zur Fahrbahnebene ausgerichtet.
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In der eingefahrenen Ausgangsposition der Strömungsleiteinheit 12 gemäß 1 schließt die obere Kontur 20 des zweiten Leitelements 12.2 in unverstelltem Zustand flächenbündig mit der angrenzenden Fahrzeugkarosserie 14 ab. Dabei ist das erste Leitelement 12.1 der Strömungsleiteinheit 12 vollständig in der Fahrzeugkarosserie 14 und das zweite Leitelement 12.2 vollständig im ersten Leitelement 12.1 aufgenommen.
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Wie insbesondere aus 2 und 3 ersichtlich ist, sind gegenüber der Fahrzeugkarosserie 14 die Strömungsleiteinheit 12 translatorisch im Wesentlichen entlang einer Fahrzeughochachse und die Leitelemente 12.1, 12.2 rotatorisch um eine Fahrzeugquerachse 18 bewegbar. Um die Strömungsleiteinheit 12 translatorisch im Wesentlichen entlang der Fahrzeughochachse zu verstellen, ist diese mit dem Trägerelement 24 verbunden, welches vorzugsweise eine lineare Hubbewegung ausführt. Ausgehend von der eingefahrenen Ausgangsposition 16.1 kann die Strömungsleiteinheit 12 unterschiedliche, bevorzugt von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängige Positionen einnehmen und über beliebige Zwischenpositionen bis hin zur vollständig ausgefahrenen Endposition 16.2 bewegt werden. Gleichzeitig zur translatorischen Hubbewegung können die Leitelemente 12.1, 12.2 der Strömungsleiteinheit 12 rotatorisch um die Fahrzeugquerachse 18 geschwenkt und in ihrer Position gehalten werden, wobei die Positionen ebenfalls geschwindigkeitsabhängig vorgegeben werden können.
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Die Leitelemente 12.1, 12.2 sind so miteinander gekoppelt, dass einer translatorischen Bewegung der Strömungsleiteinheit 12 eine rotatorische Bewegung mindestens eines Leitelementes 12.1, 12.2 überlagert werden kann. Hierbei sind die translatorische Bewegung der Strömungsleiteinheit 12 und die rotatorischen Bewegungen der Leitelemente 12.1, 12.2 getrennt steuerbar, wobei beide Leitelemente 12.1, 12.2 gemeinsam oder getrennt um die Fahrzeugquerachse 18 geschwenkt werden können.
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Zusätzlich kann zumindest ein Leitelement 12.1, 12.2 so ausgeführt werden, dass es seine Form verändern kann, wie aus 3 ersichtlich ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die obere Kontur 20 des zweiten Leitelements 12.2 im verstellten Zustand zumindest teilweise gebogen ausbildet. Die rotatorische Schwenkbewegung der Strömungsleiteinheit 12 und die Veränderung der Form des zweiten Leitelements 12.2 können durch einen einzigen motorischen Antrieb erfolgen. Anstatt eines motorischen Antriebs sind jedoch auch andere einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Antriebe bzw. Verstellmechanismen, wie beispielsweise eine Feder- und/oder Druckkolbenanordnung usw. denkbar.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Strömungsleitvorrichtung
- 12
- Strömungsleiteinheit
- 12.1
- erstes Leitelement
- 12.2
- zweites Leitelement
- 14
- Fahrzeugkarosserie
- 16.1
- Ausgangsposition
- 16.2
- Endposition
- 18
- Fahrzeugquerachse
- 20
- Kontur (zweites Leitelement)
- 22
- Ausnehmung
- 24
- Trägerelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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