DE102011103787A1

DE102011103787A1 - Fahrzeug mit einer Luftleitvorrichtung

Info

Publication number: DE102011103787A1
Application number: DE102011103787A
Authority: DE
Inventors: Fritz Wegener; Peter Biecker
Original assignee: HS Genion GmbH
Current assignee: Paragon Movasys GmbH
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2012-12-13

Abstract

Es wird ein Fahrzeug (1) mit einer Luftleitvorrichtung vorgeschlagen, wobei das Fahrzeug (1) an einem unterseitigen Heckbereich heckseitig hinter den Hinterrädern (9) eine karosseriefeste Basis umfasst. Die Luftleitvorrichtung ist an der karosseriefesten Basis befestigt und umfasst ein sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckendes Leitelement (3), das mittels einer Betätigungsmechanik zwischen einer Ruhestellung und einer Betriebsstellung verstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Luftleitvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bisher sind Fahrzeuge teilweise im Heckbereich lediglich an der Oberseite des Fahrzeughecks mit Heckspoilern versehen. Diese Spoiler sind entweder verstellbar oder fest positioniert ausgestaltet, von außen immer sichtbar und stören die Optik.
Fahrzeuge sind bisher im unterseitigen Heckbereich lediglich mit fest installierten, unveränderlichen Heckteilen versehen, welche nach aerodynamischen und optischen Gesichtspunkten sowie gesetzlichen Vorgaben ausgelegt sind. Zu diesen Vorgaben zählt unter anderem auch die Bodenfreiheit. Diese bekannten, fest installierten, unveränderlichen Heckteile sind am Fahrzeug häufig unter dem Niveau einer Stoßstange, als beispielsweise Heckschürze installiert.
Aufgrund aller Vorgaben, die in die Gestaltung dieses Heckteils einfließen, müssen aus aerodynamischer Sicht Kompromisse eingegangen werden. Bei der Auslegung des Heckteils findet häufig insbesondere die Bodenfreiheit Beachtung. Diese wird aber vor allem für niedrige Geschwindigkeiten berücksichtigt, wodurch sich für höhere Geschwindigkeiten eine nicht optimale Umströmung des Heckteils und somit des Fahrzeughecks ergibt.
Insbesondere eine Beeinflussung der Strömungsverhältnisse im Heckbereich des Fahrzeugs hat jedoch erhebliche Auswirkungen auf die Umströmung des gesamten Fahrzeugs und somit auf den Strömungsbeiwert.
Wie oben beschrieben, erfolgt die Auslegung des Heckteils vorrangig hinsichtlich niedriger Geschwindigkeiten. Gründe dafür sind beispielsweise unterschiedliche Betriebsbereiche des Fahrzeugs bei niedrigen und hohen Geschwindigkeiten. So wird ein Fahrzeug bei niedrigen Geschwindigkeiten, insbesondere bei Einparkvorgängen, in der Nähe von Bordsteinen oder anderen Erhöhungen betrieben, wohingegen beim Betrieb des Fahrzeugs bei höheren Geschwindigkeiten von derartigen Hindernissen eher nicht auszugehen ist.
Insofern sind die Vorgaben, die bei der Auslegung des Heckteils für einen Betrieb bei geringen Geschwindigkeiten beachtet wurden, bei höheren Geschwindigkeiten von untergeordneter Rolle. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass sich die Gestaltung des Heckteils für den Betrieb bei höheren Geschwindigkeiten von der Gestaltung des Heckteils bei niedrigen Geschwindigkeiten unterscheiden kann, um in beiden Geschwindigkeitsbereichen eine optimale aerodynamische Umströmung des Heckbereiches des Fahrzeugs zu gewährleisten.
Die bisher bekannte festgelegte Form und Stellung der heckseitigen Fahrzeugunterseite kann aus aerodynamischer Sicht daher nur einen Kompromiss für alle Fahrzeugbetriebszustände und Geschwindigkeiten darstellen. Wie beschrieben, kann durch Rücksichtnahme auf die Bodenfreiheit des Fahrzeugs hier nicht immer die aerodynamisch günstigere Position bzw. Form oder Stellung erreicht werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit einer Luftleitvorrichtung zu schaffen, welche sowohl in niedrigen Geschwindigkeitsbereichen als auch in hohen Geschwindigkeitsbereichen eine optimale aerodynamische Umströmung des Fahrzeugheckbereichs ermöglicht.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch das Fahrzeug mit einer Luftleitvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird also ein Fahrzeug mit einer Luftleitvorrichtung vorgeschlagen, wobei das Fahrzeug an einem unterseitigen Heckbereich heckseitig hinter den Hinterrädem eine karosseriefeste Basis umfasst, und die Luftleitvorrichtung an der karosseriefesten Basis befestigt ist, und die Luftleitvorrichtung ein sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckendes Luftleitelement umfasst, das mittels einer Betätigungsmechanik zwischen einer Ruhestellung und einer Betriebsstellung verstellbar ist.
Die karosseriefeste Basis kann beispielsweise als Karosserieelement des Fahrzeugs vorgesehen werden, kann aber beispielsweise auch als Element der Heckschürze des Fahrzeugs vorgesehen werden.
Der Kern der Erfindung besteht mithin darin, dass die Luftleitvorrichtung am unterseitigen Heckbereich eines Fahrzeugs in Folge einer Verstellung zwischen einer Ruhestellung, welche beispielsweise eine angehobene Stellung darstellt, und einer Betriebsstellung, welche beispielsweise eine abgesenkte Stellung darstellt, an verschiedene Fahrsituationen anpassbar ist. So kann die Ruhestellung beispielsweise bei niedrigen Geschwindigkeiten angenommen werden, und die Betriebsstellung kann beispielsweise bei höheren Geschwindigkeiten angenommen werden. Durch Absenkung des Leitelements kann der Abstand zur Fahrbahn verringert werden.
So wird es möglich, bei niedrigen Geschwindigkeiten die Vorgaben bezüglich Bodenfreiheit des unterseitigen Heckbereichs des Fahrzeugs einzuhalten, indem die angehobene Ruhestellung angenommen wird und andererseits wird es möglich, bei höheren Geschwindigkeiten durch Annehmen der abgesenkten Betriebsstellung die aerodynamische Umströmung des Fahrzeughecks zu optimieren.
Insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten fällt der Strömungsbeiwert des Fahrzeugs, welcher insbesondere durch die Form des Fahrzeughecks beeinflusst wird, sehr stark ins Gewicht. Daher ist es von besonderem Vorteil, bei höheren Geschwindigkeiten durch Veränderung der Stellung des Leitelements im unterseitigen Heckbereich des Fahrzeugs den Strömungsbeiwert des Fahrzeugs entsprechend positiv zu beeinflussen. Dies erfolgt durch die abgesenkte Betriebsstellung des Leitelements.
Insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten, bei welchen die abgesenkte Betriebsstellung angenommen wird, ist nicht mit Hindernissen zu rechnen, welche eine hohe Bodenfreiheit erfordern wurden.
So fährt das Fahrzeug bei niedrigen Geschwindigkeiten, beispielsweise bei Parkvorgängen, häufig in der Nähe von Hindernissen oder Bordsteinen, welche eine hohe Bodenfreiheit erfordern, wohingegen bei einer Autobahnfahrt nicht mit derartigen Hindernissen zu rechnen ist.
Durch die Veränderbarkeit der Stellung des Leitelements können also die Abtriebsverhältnisse an der Hinterachse des Fahrzeugs optimiert werden, was einen Gewinn an Fahrsicherheit bedeutet.
Durch die Anordnung der Luftleitvorrichtung am unterseitigen Heckbereich des Fahrzeugs kann beispielsweise auf einen Spoiler an der Oberseite des Fahrzeugs verzichtet werden, was der Optik des Fahrzeugs zugute kommt.
Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung im unterseitigen Heckbereich des Fahrzeugs die Fahrzeugoptik auch im Stand positiv beeinflussen. Die Ruhestellung des Leitelements kann nämlich einer so genannten Designstellung entsprechen, bei welcher die Luftleitvorrichtung für einen Betrachter von außen auf Augenhöhe nicht sichtbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Fahrzeugs erfolgt die Verstellung zwischen der Ruhestellung des Leitelements und der Betriebsstellung des Leitelements durch parallele Verschiebung und/oder Winkelverstellung des Leitelements. Dadurch wird eine besonders flexible Verstellung des Leitelements ermöglicht.
Das Leitelement kann dann je nach Einstellung die unter dem Heck des Fahrzeugs hindurchströmende Luft so leiten, dass die auf das Leitelement wirkende resultierende Kraft das Leitelement nach unten zieht oder nach oben drückt und somit die Andruckverhältnisse der Hinterradachse steuern. Durch Parallelverschiebung und/oder Winkelverstellung des Leitelements kann die Andruckkraft der Hinterradachse somit besonders einfach und flexibel beeinflusst werden. Es kann eine für die je nach Fahrsituation erforderlichen Abtriebsverhältnisse optimale Stellung des Leitelements gewählt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Betätigungsmechanik eine Drehverbindungseinheit, wobei die Drehverbindungseinheit zwischen der karosseriefesten Basis und dem Leitelement angeordnet ist. Eine Drehverbindungseinheit stellt eine besonders einfach zu montierende Befestigung des Luftleitelements am unterseitigen Heckbereich des Fahrzeugs dar. Das Luftleitelement ist damit um eine Drehachse der Drehverbindungseinheit schwenkbar.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine Drehachse der Drehverbindungseinheit in Fahrzeugquerrichtung angeordnet. Durch eine derartige Anordnung einer Drehachse der Drehverbindungseinheit lässt sich das an der Drehverbindungseinheit befestigte Leitelement ebenfalls um eine Drehachse in Fahrzeugquerrichtung verschwenken, wodurch die oben beschriebene prozentuale Veränderung der Andruckkraft der Heckradachse besonders einfach und effektiv möglich wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Betätigungsmechanik eine Mehrgelenkmechanik mit mindestens zwei Lenkern, die jeweils einerseits am Leitelement und andererseits an dem unterseitigen Heckbereich angelenkt sind. Mit einer derartigen Betätigungsmechanik kann auf konstruktiv einfache Weise sowohl Parallelverschiebung als auch Winkelverstellung zusammen oder unabhängig voneinander mit Zwischenstellungen realisiert werden.
Falls nur eine lineare Führung bzw. Parallelverschiebung notwendig sein sollte, so kann auch ein Antrieb Verwendung finden, der insbesondere ein linear arbeitendes Stellelement ist, also einen Lenker der Mehrgelenkmechanik ersetzt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ermöglicht zumindest einer der Lenker die Einstellung eines Anströmwinkels des Leitelements. Dadurch kann auf konstruktiv einfache Weise Einfluss auf den Anströmwinkel des Leitelements und somit die prozentuale Veränderung der Andruckkraft der Heckradachse genommen werden. Die Einstellung des Anströmwinkels des Leitelements kann zum Beispiel durch Längenveränderung und/oder Winkelverstellungsveränderung der Lenker erfolgen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Mehrgelenkmechanik ein Viergelenk. Ein Viergelenk ermöglicht auf konstruktiv einfache Weise eine Bewegung des Leitelements in sämtlichen Dimensionen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Mehrgelenkmechanik über eine Zweifachtotpunktkurbelschleife angetrieben. Dies bietet besondere Vorteile bei einem Leitelement, welches nur in zwei definierten Positionen betrieben werden soll.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Mehrgelenkmechanik über einen Spindelantrieb angetrieben. Dabei können die Spindeln auch einzelne oder alle Lenker der Mehrgelenkmechanik ersetzen. Diese Variante ermöglicht auf konstruktiv einfache Weise eine stufenlose Verstellung des Leitelements.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Mehrgelenkmechanik über einen Kulissenantrieb angetrieben. Auch diese Variante bietet auf konstruktiv einfache Weise den Vorteil, das Leitelement stufenlos verstellen zu können.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
Zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäß ausgebildeten Fahrzeugs mit Luftleitvorrichtung sind in der Zeichnung schematisch vereinfach dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
1 ein Fahrzeug gemäß der Erfindung mit einer Luftleitvorrichtung im unterseitigen Heckbereich befestigt über eine Drehverbindungseinheit in Ruhestellung;
2 ein Fahrzeug gemäß der Erfindung mit einer Luftleitvorrichtung im unterseitigen Heckbereich befestigt über eine Drehverbindungseinheit in Betriebsstellung;
3 ein Fahrzeug gemäß der Erfindung mit einer Luftleitvorrichtung im unterseitigen Heckbereich befestigt über eine Mehrgelenkmechanik in angehobener Ruhestellung; und
4 ein Fahrzeug gemäß der Erfindung mit einer Luftleitvorrichtung im unterseitigen Heckbereich befestigt über eine Mehrgelenkmechanik in abgesenkter Betriebsstellung.
1 zeigt ein Fahrzeug 1, welches hinter den Heckrädern am unterseitigen Heckbereich ein Leitelement 3 aufweist. Das Leitelement 3 ist über eine Drehverbindungseinheit 5 mit dem Fahrzeug 1 verbunden. Die Drehverbindungseinheit weist eine Drehachse auf, welche hier im Querschnitt erkennbar in Fahrzeugquerrichtung angeordnet ist.
Um diese Drehachse lasst sich das Leitelement 3 verschwenken. Bezüglich des Querschnitts des Leitelements 3 ist die Drehachse mittig an dem Leitelement 3 angeordnet.
In dieser Darstellung befindet sich das Leitelement 3 in angeklappter Ruhestellung im Wesentlichen parallel zur Heckschürze 7. Dadurch, dass das Leitelement 3 am unterseitigen Bereich der Heckschürze 7 anliegt, ist das Leitelement 3 für einen Betrachter außerhalb des Fahrzeugs 1 auf Augenhöhe nicht erkennbar. Diese Stellung kann auch als Designstellung bezeichnet werden.
2 zeigt das Fahrzeug 1 gemäß 1 mit Leitelement 3 in abgeklappter Betriebsstellung. Die Betriebsstellung des Leitelements 3 zeichnet sich dadurch aus, dass bei Verwendung einer Drehverbindungseinheit 5 das Leitelement 3 gegenüber der Ruhestellung um einen Anstellwinkel verschwenkt wurde.
Durch die Winkelverstellung des Leitelements 3 verändern sich die Luftumströmungsverhältnisse des Leitelements 3, wodurch die auf das Leitelement 3 und über die Drehverbindungseinheit 5 auf das Fahrzeug 1 wirkende resultierende Kraft einstellbar wird. Im Ergebnis ist damit auch die Andruckkraft auf die Hinterradachse bzw. die Hinterräder 9 einstellbar.
Bei dem in 3 dargestellten Fahrzeug 1 ist das Leitelement 3 über eine Mehrgelenkmechanik 11 mit einer karosseriefesten Basis des Fahrzeugs 1 und somit mit dem Fahrzeug 1 verbunden. Das Leitelement 3 befindet sich hier in angehobener Ruhestellung.
Die Mehrgelenkmechanik 11 umfasst mehrere Lenker 13, welche eine Verstellung des Leitelements bezüglich ihres Anstellwinkels und bezüglich der Höheneinstellung ermöglichen.
In 4 ist das Fahrzeug 1 gemäß 3 dargestellt, wobei sich das Leitelement 3 dort in abgesenkter Betriebsstellung befindet. Die abgesenkte Betriebsstellung 3 unterscheidet sich von der angehobenen Ruhestellung gemäß 3 dadurch, dass das Leitelement 3 um einen Anstellwinkel verstellt wurde und in Richtung Fahrbahn 15 nach unten hin abgesenkt wurde.
Durch diese zwei Einflussmöglichkeiten auf das Leitelement 3 sind die Luftanströmverhältnisse auf das Leitelement 3 und somit über die Mehrgelenkmechanik 11 auf das Fahrzeug 1 wirkende resultierende Kraft stufenlos und besonders flexibel möglich. Über diese auf das Fahrzeug 1 resultierende Kraft kann wiederum Einfluss auf die Andruckkraftverhältnisse an der Hinterradachse genommen werden.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
3: Leitelement
5: Drehverbindungseinheit
7: Heckschürze
9: Hinterrad
11: Mehrgelenkmechanik
13: Lenker
15: Fahrbahn

Claims

Fahrzeug (1) mit einer Luftleitvorrichtung, umfassend eine karosseriefeste Basis an einem unterseitigen Heckbereich heckseitig der Hinterräder (9), dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitvorrichtung an der karosseriefesten Basis befestigt ist, und die Luftleitvorrichtung ein sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckendes Leitelement (3) umfasst, das mittels einer Betätigungsmechanik zwischen einer Ruhestellung und einer Betriebsstellung verstellbar ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung zwischen der Ruhestellung des Leitelements (3) und der Betriebsstellung des Leitelements (3) durch parallele Verschiebung und/oder Winkelverstellung des Leitelements (3) erfolgt.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmechanik eine Drehverbindungseinheit (5) umfasst, die zwischen der karosseriefesten Basis und der Luftleitvorrichtung angeordnet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehachse der Drehverbindungseinheit (5) in Fahrzeugquerrichtung angeordnet ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmechanik eine Mehrgelenkmechanik (11) mit mindestens zwei Lenkern (13) umfasst, die jeweils einerseits am Leitelement (3) und andererseits an dem unterseitigen Heckbereich angelenkt sind.
Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Lenker (13) die Einstellung eines Anströmwinkels des Leitelements (3) ermöglicht.
Fahrzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrgelenkmechanik (11) ein Viergelenk umfasst.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch eine Zweifachtotpunktkurbelschleife, die die Mehrgelenkmechanik (11) antreibt.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch einen Spindelantrieb, der die Mehrgelenkmechanik (11) antreibt.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch einen Kulissenantrieb, der die Mehrgelenkmechanik (11) antreibt.