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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Unterboden mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
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Kraftfahrzeuge mit einem Unterboden sind aus der Praxis bekannt. Der Unterboden wird in der Regel durch an der Fahrzeugunterseite vorgesehene Bauelemente oder durch eine separat auf diese Bauelemente aufgebrachte Abdecklage gebildet.
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Diese bekannte Art des Fahrzeugunterbodens ist somit fest und unbeweglich mit dem Fahrzeug verbunden. Während der Fahrt behält der Unterboden seine Position und Form bei. Somit ist auch der Abstand zwischen Fahrzeugunterboden und der Fahrbahn – abgesehen von dem durch die Federführung bereitgestellten Federweg – fest vorgegeben und bei allen Fahrgeschwindigkeiten gleich.
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Eine Einflussnahme auf den Abstand zwischen Unterboden und Fahrbahn bzw. die Formung des Unterbodens abhängig vom Fahrzustand des Fahrzeugs ist nicht möglich, würde aber erhebliche Vorteile bezüglich der Einflussnahme auf die Druckverhältnisse unterhalb des Fahrzeugs und somit die Straßenlage bieten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug der einleitend genannten Gattung zu schaffen, bei welchem die Druckverhältnisse unterhalb des Fahrzeugs beeinflussbar sind.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch das Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird also ein Fahrzeug mit einem Unterboden vorgeschlagen, wobei am Fahrzeug mindestens eine Befestigungseinrichtung vorgesehen ist, welche den Unterboden mit einem Karosserieelement verbindet, und der Unterboden vermittels der Befestigungseinrichtung gegenüber der Fahrzeugkarosserie beweglich an der Fahrzeugkarosserie gelagert ist und zumindest ein Abschnitt des Unterbodens flexibel ausgebildet ist.
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Der Kern der Erfindung liegt mithin darin, durch die Beweglichkeit der Lagerung und Flexibilität des Unterbodens an der Fahrzeugkarosserie eine Einflussnahmemöglichkeit zu schaffen, vermittels derer ein Einfluss auf die Druckverhältnisse unterhalb des Fahrzeugs genommen werden kann.
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Durch einen flexiblen Abschnitt des Unterbodens und die bewegliche Lagerung kann der Unterboden dem unter dem Fahrzeug entstehenden, mit höherer Geschwindigkeit größer werdenden Unterdruck folgen und wird selbsttätig nach unten gezogen. Die bewegliche Lagerung begünstigt dabei eine Längenausgleichsmöglichkeit und ermöglicht es dem Unterboden, sich seiner Flexibilität entsprechend dem Sog folgend zu bewegen.
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Insbesondere ermöglicht ein flexibel ausgebildeter Unterbodenabschnitt auch die Ausbildung eines umgekehrten Tragflächenprofils des Unterbodens unter dem Fahrzeug, wodurch die Strömungsverhältnisse unter dem Fahrzeug positiv beeinflusst werden können.
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So kann der erfindungsgemäße Unterboden einen variablen Abstand zur Fahrbahn unter dem Fahrzeug annehmen, wodurch der Durchströmquerschnitt unter dem Fahrzeug variiert werden kann. Bei kleinerem Durchströmquerschnitt strömt die Luft unter dem Fahrzeug schneller hindurch als bei großem Durchströmquerschnitt, und der Druck unter dem Fahrzeug verringert sich somit dadurch. Es entsteht ein größerer Unterdruck.
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Durch Abstandsregulierung zwischen dem beweglich an der Fahrzeugkarosserie gelagerten Unterboden und der Fahrbahn unter dem Fahrzeug ist also eine Beeinflussung der Druckverhältnisse unter dem Fahrzeug möglich. Je nach Maß des Unterdrucks ergibt sich eine größere oder kleinere resultierende Gesamtkraft auf das Fahrzeug, mit welcher das Fahrzeug auf die Straße gedrückt wird. Letztlich ist also eine Einflussnahme auf die Straßenlage des Fahrzeugs möglich.
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Bei höheren Geschwindigkeiten ist häufig eine bessere Straßenlage wünschenswert, bei welcher das Auto fester auf die Straße gedrückt wird, wohingegen bei niedrigeren Geschwindigkeiten eine kleinere Gesamtkraft, mit welcher das Fahrzeug auf die Fahrbahn gedrückt wird, ausreichend ist. Somit ist es vorteilhaft, bei niedrigeren Geschwindigkeiten den Unterboden mit bisher ohnehin bekanntem Standardabstand zur Fahrbahn zu konfigurieren, was darüber hinaus aufgrund der größeren Bodenfreiheit Vorteile bei Manövern bei geringeren Geschwindigkeiten, wie beispielsweise Parkvorgängen, bietet. Bei höheren Geschwindigkeiten, bei welchen weniger von Hindernissen auf der Fahrbahn auszugehen ist, kann somit zur Verbesserung der Straßenlage der Abstand zwischen Unterboden und Fahrbahn verringert werden, wodurch – wie bereits beschrieben – ein geringerer Druck unter dem Fahrzeug entsteht.
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Die Erfindung bietet darüber hinaus den Vorteil, dass es zur beschriebenen fahrzustandsabhängigen Steuerung des Abstands zwischen Unterboden und Fahrbahn keiner aufwändigen Steuerungsmechanik bedarf. Der beweglich an der Fahrzeugkarosserie gelagerte Unterboden ist nämlich durch die Bewegungsmöglichkeit zwischen Fahrzeugkarosserie und Unterboden selbstadaptiv.
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Befindet sich das Fahrzeug nämlich beispielsweise im Ruhezustand oder bewegt es sich nur langsam, dann strömt die Luft auch nur langsam unter dem Fahrzeug hindurch. Bei höher werdenden Fahrtgeschwindigkeiten strömt die Luft zunehmend schneller unter dem Fahrzeug hindurch, und durch die schneller strömende Luft sinkt der Druck unter dem Fahrzeug allmählich ab.
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Dadurch, dass der Unterboden an der Fahrzeugkarosserie beweglich gelagert ist, kann dieser dem entstehenden größer werdenden Unterdruck folgen, wodurch sich der Abstand zur Fahrbahn nach unten hin verringert.
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Damit verringert sich auch der Durchstromquerschnitt für die unter dem Fahrzeug hindurchströmende Luft, wodurch der Luftstrom weiter beschleunigt wird und sich der Unterdruck unter dem Fahrzeug weiter vergrößert. Dieser Vorgang setzt sich solange fort, bis ein Gleichgewicht zwischen dem Unterdruck unter dem Fahrzeug und einer aus der beweglichen Befestigung an der Fahrzeugkarosserie resultierenden Gegenkraft entsteht.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Unterboden mehrere Abschnitte mit unterschiedlicher Flexibilität auf. Durch unterschiedliche Flexibilitätsbereiche im Unterboden lässt sich der Unterboden örtlich definiert gezielt bereichsweise unterschiedlicher Verformung unterwerfen. Damit kann die Ausformung eines Tragflächenprofils definiert ortsabhängig beeinflusst werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Unterboden vermittels der Befestigungseinrichtung verschiebbar an der Fahrzeugkarosserie gelagert. So ist eine konstruktiv einfache Möglichkeit vorgeschlagen, eine translatorische Bewegung des Unterbodens unter dem Fahrzeug zu ermöglichen. Darüber hinaus bietet eine verschiebbare Lagerung an der Fahrzeugkarosserie eine inhärente Längenausgleichsmöglichkeit, welche wegen der Bewegung notwendig wird. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Befestigungseinrichtung eine Kulissenverbindung mit einer Kulissenführung auf, wobei ein Abschnitt des Unterbodens in der Kulissenführung geführt wird. Damit ist eine konstruktiv einfache, verschiebbare Lagerung des Unterboden an der Fahrzeugkarosserie realisierbar.
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Die Kulissenführung ist dabei vorteilhafterweise an der Fahrzeugkarosserie befestigt, und ein Endabschnitt des Unterbodens wird in dieser Kulissenführung geführt. Dadurch wird der Unterboden einerseits von der Fahrzeugkarosserie gehalten, kann sich aber andererseits gegenüber der Fahrzeugkarosserie innerhalb der Kulissenführung bewegen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Unterboden vermittels der Befestigungseinrichtung drehbar an der Fahrzeugkarosserie gelagert. Eine drehbare Lagerung des Unterbodens an der Fahrzeugkarosserie bietet eine weitere konstruktiv einfache Möglichkeit, den Unterboden zwar an der Fahrzeugkarosserie zu befestigen, aber trotzdem eine Relativbewegung zwischen Fahrzeugkarosserie und Unterboden zuzulassen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Befestigungseinrichtung eine Drehverbindungseinheit auf, wobei die Drehverbindungseinheit zwischen einem Karosserieelement und dem Unterboden angeordnet ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine Drehachse der Drehverbindungseinheit in Fahrzeugquerrichtung angeordnet. Damit wird es möglich, den Unterboden beispielsweise an einer Kante an der Fahrzeugkarosserie zu befestigen und eine horizontale Drehung des Unterbodens um diese Kante zu ermöglichen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Fahrzeug eine Anschlagseinrichtung auf, welche eine Begrenzung der Bewegung des Unterbodens ermöglicht. Damit kann eine Trennung der beweglichen Verbindung zwischen Unterboden und Fahrzeugkarosserie wirksam verhindert werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Anschlageinrichtung in der Befestigungseinrichtung vorgesehen. Insbesondere eine Kulissenführung bietet eine einfache Möglichkeit, einen Anschlag vorzusehen, und damit den Bewegungsweg des Unterbodens zu begrenzen, um eine Trennung der beweglichen Verbindung zwischen Unterboden und Fahrzeugkarosserie zu verhindern.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist am Fahrzeug zumindest ein Luftleitelement vorgesehen, das die Luftströmung unter dem Fahrzeug dem Unterboden zuleitet und/oder von diesem ableitet. Damit wird die Luft gezwungen, unter dem Unterboden hindurch zu strömen.
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Zur besseren Beeinflussung des Luftstroms unter dem Unterboden können die Luftleitelemente beweglich gelagert sein, wobei die bewegliche Lagerung einen Längenausgleich vorsehen kann.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
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Ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugs nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
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1 ein Fahrzeug gemäß der Erfindung mit Unterboden bei geringer Fahrgeschwindigkeit im Normalzustand; und
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2 ein Fahrzeug gemäß der Erfindung mit Unterboden bei höherer Fahrgeschwindigkeit im abgesenkten Zustand.
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1 zeigt schematisiert ein Fahrzeug mit einem Unterboden 2, welcher vermittels zweier Befestigungseinrichtungen 4 und 6 an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist. Die Befestigungseinrichtung 4 ist dabei im Bereich eines Vorderrades und die Befestigungseinrichtung 6 ist im Bereich eines Hinterrades angeordnet.
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Die Befestigungseinrichtung 4 ist als Drehverbindungseinheit ausgestaltet, wobei die Drehachse der Drehverbindungseinheit (hier im Querschnitt sichtbar) in Fahrzeugquerrichtung angeordnet ist. Der Unterboden 2 lässt sich um die Drehachse der Drehverbindungseinheit verschwenken.
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Die Befestigungseinrichtung 6 ist als Kulissenverbindung mit einer Kulissenführung 8 ausgestaltet. In die Kulissenführung 8 greift ein Endabschnitt des Unterbodens 2 ein. Damit ist der Unterboden 2 auch längenausgleichsbeweglich an der Fahrzeugkarosserie gelagert. In einem mittleren Bereich 10 ist der Unterboden flexibel ausgestaltet.
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2 zeigt das Fahrzeug mit Unterboden 2 gemäß 1 in einem Betriebszustand bei höherer Fahrgeschwindigkeit. Aufgrund der selbstadaptiven Ausgestaltung des Unterbodens hat sich die Profilform des Unterbodens 2 und der Abstand des Unterbodens 2 zur Fahrbahn 12 verändert.
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Der Unterboden 2 hat sich im vorderen Bereich um die Befestigungseinrichtung 4 nach unten hin verdreht und im hinteren Bereich hat sich der Unterboden 2 etwas aus der Kulissenführung 8 herausbewegt. Der mittlere Unterbodenbereich 10, welcher flexibel ausgestaltet ist, gibt dem nach unten abgesenkten Unterboden 2 sein Profil. Das Profil ähnelt einem Tragflächenprofil, welches nach unten hin gespiegelt ist.
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Durch den geringeren Abstand zwischen Unterboden 2 und der Fahrbahn 12 steigt die Durchströmgeschwindigkeit der Luft unter dem Fahrzeug an, wodurch wiederum ein höherer Unterdruck unter dem Fahrzeug entsteht, wodurch wiederum der Unterboden 2 weiter nach unten gezogen wird.
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Der Unterboden 2 passt sich also selbstständig an die verschiedenen Fahrzustände des Fahrzeugs mit verschiedenen Fahrgeschwindigkeiten an.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Unterboden
- 4
- Befestigungseinrichtung
- 6
- Befestigungseinrichtung
- 8
- Kulissenführung
- 10
- mittlerer Unterboden
- 12
- Fahrbahn
