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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Anpassen der aerodynamischen Eigenschaften eines solchen Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 5.
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Aus der
DE 102 09 591 A1 geht eine aerodynamische Verkleidung für die Unterseite eines Kraftfahrzeugs hervor, die zumindest einen elastischen Abschnitt und zumindest einen festen, wärmebeständigen Abschnitt aufweist. Dabei kann ein Teil des festen Abschnitts über elektrische Stellelemente symmetrisch zur Fahrzeuglängsachse abgesenkt werden, um die Bodenfreiheit zu verringern und einen höheren Anpressdruck gegenüber dem Untergrund zu erzeugen. Jedoch kann die aerodynamische Verkleidung nur zum Teil an die Fahrsituation angepasst werden, da die einzige Anpassungsmöglichkeit die Variation der Bodenfreiheit ist. Allein das Verändern der Bodenfreiheit ist nicht ausreichend für eine zufriedenstellende Anpassung an eine Vielzahl von Fahrsituationen. Des Weiteren ist keine Anpassungsmöglichkeit vorhanden, falls es die Beschaffenheit des Untergrunds nicht zulässt, die aerodynamische Verkleidung abzusenken.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art und ein Verfahren zum Anpassen der aerodynamischen Eigenschaften eines solchen Kraftfahrzeugs zu schaffen, welche die Fahrstabilität und die Flexibilität der Anpassung erhöhen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst wenigstens ein Luftleitelement zur Erzeugung einer das Kraftfahrzeug auf den Untergrund pressenden Kraft. Dieses Luftleitelement hat in Fahrzeugquerrichtung mindestens zwei Bereiche, die separat verstellbar sind. Somit kann der Anpressdruck auf den Untergrund in geeigneten Fahrsituationen erhöht werden und durch die separate Verstellmöglichkeiten der wenigstens zwei Bereiche des Luftleitelements besonders bei Kurvenfahrten an die unterschiedlichen Kräfteverteilungen in Fahrzeugquerrichtung optimal angepasst werden. Dies ermöglicht mehr Flexibilität und verbessert zudem die Fahrstabilität.
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Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei Kurvenfahrten die fliehkraftbedingte Kraftverteilung auf die kurvenäußeren Räder und die kurveninneren Räder unterschiedlich ist. Durch die Anpassungsmöglichkeit eines Luftleitelements, das mindestens zwei Bereiche in Fahrzeugquerrichtung aufweist, können die unterschiedlichen Kraftwirkungen bei einer Kurvenfahrt kompensiert werden. Dies wird dadurch bewerkstelligt, dass ein höherer Anpressdruck auf die kurveninneren Räder des Fahrzeugs erzeugt werden kann als auf die kurvenäußeren Räder, was die Fahrstabilität erhöht und eine flexible und individuelle Anpassung auf die Fahrsituation zulässt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Kraftfahrzeug eine auch als Splitter bezeichnete, frontseitig angeordnete Luftleitwand oder einen Frontspoiler auf, dessen wenigstens zwei Bereiche separat in ihrer Höhe und/oder in ihrem Neigungswinkel verstellbar sind. Stellt man einen Bereich tiefer beziehungsweise erhöht dessen Neigungswinkel, so erhöht sich auch der Anpressdruck auf den Untergrund in diesem Bereich. Dadurch kann der Anpressdruck der Räder der Vorderachse des Kraftfahrzeugs während der Kurvenfahrt an die fliehkraftbedingte Kraftverteilung angepasst werden. Somit wird eine hervorragende Fahrstabilität, gerade bei Fahrzeugen mit Frontantrieb, gewährleistet.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das wenigstens eine Luftleitelement als Diffuser ausgebildet, dessen wenigstens zwei Bereiche jeweils über eine Luftleitplatte verfügen, wobei die Luftleitplatten jeweils separat verstellbar sind. Mit diesen Luftleitplatten ist ein Durchgang für den zwischen Unterboden und Untergrund verlaufenden Luftstrom im jeweiligen Bereich wenigstens zum Teil zu öffnen bzw. zum Teil zu schließen. Wird in einem Bereich die Luftleitplatte geöffnet, so erhöht sich in diesem Bereich der Anpressdruck auf den Untergrund. Somit kann der Anpressdruck der Räder der Hinterachse des Kraftfahrzeugs während der Kurvenfahrt an die fliehkraftbedingte Kraftverteilung angepasst werden. Diese flexible Anpassungsmöglichkeit resultiert wiederum in mehr Fahrstabilität, besonders bei Fahrzeugen mit Heckantrieb.
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Des Weiteren ist die Kombination des Diffusors mit dem Splitter oder Frontspoiler besonders vorteilhaft, da dem Luftstrom zwischen Unterboden und Untergrund eine Richtungsänderung aufgezwungen wird, wenn der linke Bereich des Splitters oder des Frontspoilers mehr Luft einlässt als der rechte Bereich, welche zur rechten hinteren Luftleitplatte, die geöffnet ist, umgelenkt wird und umgekehrt. Das Umlenken des Luftstroms bewirkt eine Erhöhung der Strömungsenergie, was wiederum eine Abnahme des lokalen Luftdrucks bewirkt. Dadurch wird der Anpressdruck auf den Untergrund insgesamt erhöht und das Fahrzeug erhält dadurch sowohl im hinteren als auch im vorderen Bereich mehr Stabilität beim Fahren und die Anpassung an Kurvenfahrten ist viel flexibler zu gestalten.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das mindestens eine Luftleitelement des Kraftfahrzeugs als Heckspoiler oder Heckflügel ausgestaltet ist, dessen wenigstens zwei Bereiche separat in ihrer Höhe und/oder in ihrem Neigungswinkel verstellbar sind. Wird in einem Bereich der Heckspoiler oder Heckflügel höher gestellt bzw. der Neigungswinkel des Heckspoilers oder des Heckflügels erhöht, so erhöht sich in diesem Bereich der Anpressdruck. Somit kann auch mit dem Heckspoiler oder Heckflügel der Anpressdruck der Hinterachse des Kraftfahrzeugs und deren Räder auf den Untergrund an die Fahrsituation angepasst werden. Auch dies führt zu einer verbesserten Fahrstabilität und erhöht die Flexibilität betreffend der Anpassung an die Fahrsituation.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Anpassen der aerodynamischen Eigenschaften eines Kraftfahrzeugs wird zum einen die Fahrsituation den Möglichkeiten Geradeausfahrt, Rechtskurvenfahrt und Linkskurvenfahrt zugeordnet und zum anderen wenigstens ein Luftleitelement in Abhängigkeit von der so klassifizierten Fahrsituation eingestellt. Somit können die bei einer Kurvenfahrt auf die Räder wirkenden Kräfte an die fliehkraftbedingte Kraftverteilung angepasst werden. Folglich kann der Anpressdruck des Kraftfahrzeugs auf den Untergrund flexibel auf die Fahrsituation eingestellt werden, was auch der Fahrstabilität zu Gute kommt.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Anpassung des Diffusors so vorzunehmen, dass bei Geradeausfahrt der Durchgang für den Luftstrom in den wenigstens zwei Bereichen gleichweit geöffnet ist und dass bei einer Rechts- bzw. Linkskurvenfahrt der Durchgang für den Luftstrom in den kurveninneren Bereichen weiter geöffnet ist als in den kurvenäußeren Bereichen. Somit kann der Anpressdruck in den kurveninneren Bereichen erhöht werden, was die Fahrstabilität erhöht.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, das Anpassen des Heckspoilers oder des Heckflügels so vorzunehmen, dass sich bei Geradeausfahrt die wenigstens zwei Bereiche des Heckspoilers oder des Heckflügels auf einer Höhe befinden und die Neigungswinkel gegenüber der Horizontalen gleich sind und dass bei einer Rechts- bzw. Linkskurvenfahrt die kurveninneren Bereiche höher liegen und/oder einen größeren Neigungswinkel gegenüber der Horizontalen aufweisen als kurvenäußeren Bereiche. Auch hier kann so der Anpressdruck in den kurveninneren Bereichen erhöht werden und besonders auf die Räder der Hinterachse des Kraftfahrzeugs angepasst werden, was ebenfalls die Fahrstabilität und Flexibilität erhöht.
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Vorzugsweise wird die Anpassung des Splitters oder des Frontspoilers so vorgenommen, dass sich bei Geradeausfahrt die wenigstens zwei Bereiche des Splitters oder des Frontspoilers auf einer Höhe befinden und die gleichen Neigungswinkel eingestellt sind und dass bei einer Rechts- bzw. Linkskurvenfahrt die kurveninneren Bereiche tiefer liegen und/oder einen größeren Neigungswinkel gegenüber der Horizontalen zeigen als kurvenäußeren Bereiche. So lässt sich auch hier der Anpressdruck in den kurveninneren Bereichen erhöhen, besonders an den Rädern der Vorderachse. Durch diese individuellen Einstellmöglichkeiten wird auch hier mehr Flexibilität und Fahrstabilität bereitgestellt.
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Außerdem ist es vorteilhaft, wenn das Ausmaß des Verstellens der Luftleitelemente abhängig von der Fahrgeschwindigkeit und/oder des Lenkwinkels und/oder der Gierrate ist, da dadurch eine noch bessere Anpassung an die Fahrsituation gewährleistet werden kann.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine schematische Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftwagens mit Anpassungen von Luftleitelementen an eine Linkskurvenfahrt,
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2 eine schematische Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftwagens mit Anpassungen von Luftleitelementen an eine Rechtkurvenfahrt, und
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3 eine schematische Unteransicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftwagens mit Diffusor.
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1 zeigt eine schematische Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 10 mit einem Heckspoiler 16 oder Heckflügel, der in Fahrzeugquerrichtung zwei Bereiche 13, 14 umfasst, nämlich einen in Fahrtrichtung linken Bereich 14 und einen rechten Bereich 13, die bei diesem Ausführungsbeispiel gleich groß sind. Der Heckspoiler ist also symmetrisch zur Längsmittelachse des Kraftfahrzeugs ausgebildet.
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Des Weiteren ist am Kraftfahrzeug ein Frontspoiler 15 angebracht, der in Fahrzeugquerrichtung – wie auch der Heckspoiler 16 – ebenfalls zwei Bereiche 11, 12 aufweist, nämlich einen in Fahrtrichtung linken Bereich 12 und einen rechten Bereich 11.
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In 1 sind die Luftleitelemente für eine Linkskurvenfahrt eingestellt. Hierbei ist der Heckspoiler 16 so eingestellt, dass dessen linker Bereich 14 höher hegt, also weiter über eine Bezugskante nach oben heraussteht als der rechte Bereich 13, und/oder in einem größeren Winkel geneigt ist als der rechte Bereich 13. Zudem ist der Frontspoiler 15 so eingestellt, dass dessen linker Bereich 12 tiefer liegt, also näher zur Fahrbahn angeordnet ist als der rechte Bereich 11, und/oder einen größeren Neigungswinkel aufweist als der rechte Bereich 11. Diese Einstellungen bewirken, dass sich der Anpressdruck auf der kurveninneren Seite erhöht und dabei die unterschiedlichen Kräfte auf das Kraftfahrzeug 10 bei einer Kurvenfahrt kompensiert werden, wodurch die Fahrstabilität erhöht und mehr Flexibilität ermöglicht wird.
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2 zeigt das Kraftfahrzeug 10 gemäß 1 mit der Konfiguration der Luftleitelemente für eine Rechtskurvenfahrt. Hierbei ist der Heckspoiler 16 so eingestellt, dass dessen rechter Bereich 13 höher liegt und/oder einen größeren Neigungswinkel aufweist als der linke Bereich 14. Zudem ist der Frontspoiler 15 so eingestellt, dass dessen rechter Bereich 11 tiefer liegt und/oder dessen Neigungswinkel größer ist als der des linken Bereichs 12. Diese Einstellungen bewirken, dass sich der Anpressdruck auf der kurveninneren Seite erhöht und dabei die unterschiedlichen Kräfte auf das Kraftfahrzeug 10 bei einer Kurvenfahrt kompensiert werden, wodurch die Fahrstabilität erhöht wird.
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3 zeigt schematisch eine Unteransicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 10 mit einem im Unterbodenbereich angeordneten Diffusor 21. Aus 3 ist ohne weiteres ersichtlich, dass der Diffusor 21 im Heckbereich des Kraftfahrzeugs 10 vorgesehen ist.
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Der Diffusor 21 weist zwei Bereiche 17, 18 auf, nämlich einen – im Fahrzeug sitzend mit Blickrichtung in Fahrtrichtung bei Vorwärtsfahrt gesehen – linken Bereich 18 und einen rechten Bereich 17. Des Weiteren umfassen die beiden Bereiche 17, 18 des Diffusors 21 jeweils eine Luftleitplatte 19, 20, nämlich eine in Fahrtrichtung und von der Fahrzeugoberseite aus gesehen linke Luftleitplatte 20 und eine rechte Luftleitplatte 19. Die Luftleitplatten 19 und 20 sind verstellbar ausgebildet, wobei deren Verstellung unabhängig voneinander vorgenommen werden kann. Die Verstellung kann beispielsweise in Fahrzeughochrichtung, als in Richtung der z-Achse des Fahrzeugs erfolgen. Die Luftleitplatten 19, 20 sind jeweils zwischen einer heruntergefahrenen Absperrstellung, in welcher der jeweilige Beriech 17 beziehungsweise 18 abgesperrt ist, so dass die Luft hier nicht hindurchströmen kann, und einen hochgefahrenen Freigabestellung, in welcher die Luft durch den jeweiligen Bereich 17, 18 hindurchströmen kann, verstellbar. Befindet sich lediglich eine der Luftleitplatten in ihrer Absperrstellung, so durchströmt die Luft im heckseitigen Unterbodenbereich lediglich den nicht abgesperrten Bereich, wodurch das Fahrverhalten des Fahrzeugs in gewünschter Weise beeinflusst wird.
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Die Luftleitplatten sind bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel in Richtung des Fahrzeugshecks konvergierend angeordnet, so dass diese in ihrer Absperrstellung eine Luftleitfunktion aufweisen. Befindet sich lediglich eine der Luftleitplatten in ihrer Absperrstellung, so wird die Luft durch diese abgesenkte, in Absperrstellung befindliche Luftleitplatte in Richtung des anderen, nicht abgesperrten Bereich des Diffusors geleitet, so dass dann praktisch die gesamte Luft durch diesen Teil des Diffusors geleitet wird.
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Bei einer Linkskurvenfahrt ist vorzugsweise die linke Luftleitplatte 20 geöffnet. So wird der zwischen Unterboden und Untergrund verlaufende Luftstrom in den linken Bereich 18 des Diffusors 21 geleitet, wodurch sich der Anpressdruck auf der in Fahrtrichtung linken Seite des Kraftfahrzeugs 10 erhöht. Öffnet man die rechte Luftleitplatte 19, so wird der Luftstrom in den rechten Bereich 17 des Diffusors 21 geleitet und der Anpressdruck auf der in Fahrtrichtung rechten Seite des Kraftfahrzeugs 10 nimmt zu, was seine Stabilität bei Rechtskurvenfahrten erhöht.
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Bei einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Anpassen der Luftleitelemente 15, 16, 21 erfolgen die Einstellungen der Luftleitelemente 15, 16, 21 in Abhängigkeit der Fahrsituation entsprechend der Beschreibung der 1 bis 3. Wird die Fahrsituation als Geradeausfahrt klassifiziert, so befinden sich die zwei Bereiche 11, 12 des Frontspoilers 15 und die zwei Bereiche 13, 14 des Heckspoilers 16 bevorzugt auf der selben Höhe und sind um denselben Winkel gegenüber der Horizontalen geneigt. Dabei sind die Luftleitplatten 19, 20 der beiden Bereiche 17, 18 des Diffusors 21 gleichweit geöffnet.
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Bei einer Klassifikation der Fahrsituation als Linkskurvenfahrt werden die Einstellungen der Luftleitelemente 15, 16, 21 entsprechend 1 vorgenommen. Hierbei liegt der linke Bereich 14 des Heckspoilers 16 höher und/oder schließt einen größeren Neigungswinkel mit der Horizontalen ein als der rechte Bereich 13. Der linke Bereich 12 des Frontspoilers 15 liegt dabei tiefer und/oder besitzt einen kleineren Neigungswinkel als der rechte Bereich 11 und die linke Luftleitplatte 20 des Diffusors 21 ist weiter geöffnet als die rechte Luftleitplatte 19.
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Wird die Fahrsituation als Rechtskurvenfahrt eingeordnet, so werden die Anpassungen der Luftleitelemente 15, 16, 21 entsprechend 2 vorgenommen. Somit ist der rechte Bereich 13 des Heckspoilers 16 höher eingestellt und/oder stärker geneigt als der linke Bereich 14 und der rechte Bereich 11 des Frontspoilers 15 tiefer liegt und/oder dessen Neigungswinkel ist größer als der des linken Bereichs 12. Zudem ist die rechte Luftleitplatte 19 des Diffusors 21 weiter geöffnet als die linke Luftleitplatte 20.
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Mit den vorgenannten Anpassungen der Luftleitelemente (Diffusor, Heckspoiler/Heckflügel, Frontspoiler) kann eine optimale Fahrstabilität und eine hohe Flexibilität in jeder Fahrsituation erzielt werden.
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Insgesamt wird so ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren geschaffen, welches eine Vielzahl von individuell auf die Fahrsituation angepassten Einstellungsmöglichkeiten zulässt und somit höchste Flexibilität und Fahrstabilität, besonders bei Kurvenfahrten, bietet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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