DE102013105842A1

DE102013105842A1 - Kraftfahrzeug mit einem Heckdiffusor

Info

Publication number: DE102013105842A1
Application number: DE102013105842.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Wolf
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2013-06-06
Filing date: 2013-06-06
Publication date: 2014-12-11
Anticipated expiration: 2033-06-07
Also published as: US9283999B2; DE102013105842B4; CN204223004U; US20150353148A1

Abstract

Am Heck eines Fahrzeugs im Bereich des Unterbodens ist ein Diffusor angeordnet, welcher ein vorderes festes Diffusorteil des Unterbodens und ein anschließendes abklappbares hinteres Diffusorendteil des Unterbodens aufweist. Das Diffusorendteil kann auch aus einem separaten Element bestehen und auf den Unterboden aufgesetzt sein. Durch Verstellung dieses Diffusorendteils in einer nach oben geklappten Stellung und in eine nach unten abgeklappte Stellung werden entsprechend Abtriebs-/Auftriebswirkungen und Luftwiderstandswirkungen erzielt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit einem Heckdiffusor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 11 2006 000 902 T5 ist ein aerodynamisches Element an der Unterseite einer Fahrzeugkarosserie im Bereich eines Hecks eines Fahrzeugs bekannt geworden, dessen Winkel in Bezug auf eine Fahrbahnoberfläche änderbar ist und welcher eine Kraft auf das Fahrzeug durch einen Luftfluss, der an der Fahrzeugunterseite fließt, ausübt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug mit einem Diffusor am Heckbereich des Fahrzeugs zu schaffen, mit dem eine Beeinflussung des Fahrverhaltens des Kraftfahrzeugs hinsichtlich des Fahrzeugauftriebs sowie des Luftwiderstands erzielbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin, dass durch ein am Unterboden im Heckbereich des Fahrzeugs angeordneter Diffusor aktiv in das Fahrverhalten des Fahrzeugs eingegriffen werden kann. Dies erfolgt nach der Erfindung, indem ein Endbereich des Unterbodens am Fahrzeugheck ein an ein ortsfestes vorderes Diffusorteil anschließendes bewegbares hinteres Diffusorendteil mit in einer hochgeklappten Wirkstellung an steigender Diffusorfläche umfasst.
Das Diffusorendteil ist um eine quer verlaufende ortsfeste Drehachse von der hoch geschwenkten Wirkstellung nach unten in Richtung Fahrzeug-Aufstandsfläche in mindestens eine weitere Wirkstellung abklappbar. In dieser abgeklappten Wirkstellung ist das bewegliche Diffusorendteil unter einem überstumpfen Winkel zum ortsfesten Diffusorteil bzw. zur Diffusorfläche angeordnet.
Insbesondere ist nach der Erfindung vorgesehen, dass der Diffusor sich von der Hinterachse des Fahrzeugs bis zu der Heckteilunter- bzw. hinterkante erstreckt und vorzugsweise von dem Unterboden gebildet wird und den vorderen in einer horizontalen Ebene ausgerichteten ortsfesten Diffusorteil umfasst, an das sich das bewegbare aus dem Unterboden gebildete hintere Diffusorendteil in der hochgeklappten Wirkstellung kontinuierlich ansteigend bis zur Heckteilunterkante anschließt.
Durch diese Anordnung und Verstellbarkeit des Diffusorendteil kann zum einen eine Abtriebskraft gesteuert und zum anderen der Luftwiderstand reduziert werden. Durch das nach unten abgeklappte Diffusorendteil wird zwar die Auftriebskraft erhöht aber der Luftwiderstand sinkt gegenüber der Wirkstellung mit hochgeklapptem Diffusorendteil an. Die Verstellung des Diffusorendteils kann in einfacher Weise erfolgen, wobei der benötigte Platzbedarf gering ist.
Des Weiteren ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die Drehachse des heckseitigen beweglichen Diffusorendteils bei etwa 1/3 der Diffusorlänge angeordnet ist, bei einer Länge des beweglichen Diffusorendteils von 2/3 der Länge bei einer Diffusorlänge von etwa 300 mm. Das bewegliche Diffusorendteil ist in der hochgeklappten Wirkstellung unter einem Winkel von ≥ 25 Grad zu einer Horizontalen angeordnet, wobei das bewegliche Diffusorendteil in der nach unten abgeklappten Wirkstellung mit einem Winkel von etwa 5 Grad zu der Horizontalen oder horizontal zur Fahrbahnaufstandsfläche angeordnet ist. Die Lage der Drehachse in Bezug auf die Länge des Diffusorendteils, mit einer vorbestimmten Länge, ergibt eine optimale Wirkung des Diffusorendteils hinsichtlich der Abtriebskräfte und des Luftwiderstands, wozu auch die Winkelstellung des hochgeklappten Diffusorendteils und des nach unten abgeklappten Diffusorendteils wesentlich beiträgt.
Das bewegliche Diffusorendteil kann aus der Heckverkleidung bzw. dem Unterboden gebildet sein und ist in der hochgeklappten Wirkstellung bündig mit der Verkleidung verlaufend. Es kann aber nach der Erfindung auch aus einem separaten an den Unterboden angesetztem Teil bestehen, das in hochgeklappter Wirkstellung flächenbündig an der Heckverkleidung bzw. am Unterboden anliegt.
Die eine Hinterkante des beweglichen Diffusorendteils ist mittels eines verschließenden elastischen Verschlussteils oder einem Faltenbalg mit dem Fahrzeugheck verbunden, wobei in der hochgeklappten Wirkstellung dieser Faltenbalg nicht sichtbar ist.
Die Betätigung des Diffusorendteils kann elektrisch oder pneumatisch mittels einer Verstellmechanik in die einzelnen Wirkstellungen und Zwischenstellungen erfolgen. Die Verstellmechanik kann über ein Steuerelement in Abhängigkeit vom aktuellen Fahrzustand betätigt werden.
Insbesondere ist das Diffusorendteil in der Weise ansteuerbar, dass bei verschiedenen Geschwindigkeiten und ab verschiedenen Geschwindigkeiten eine Verstellung des Diffusorendteils in die unterschiedlichen Wirkstellungen erfolgt, damit ein abgestimmter Abtrieb sowie der Luftwiderstand entsprechend einstellbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine Übersichtsdarstellung auf ein Heck eines Fahrzeugs mit einem Fahrzeugdiffusor am Unterboden, mit einem vorderen ortsfesten Diffusorteil und einem nach oben eingeklappten hinteren Diffusorendteil und einem nach unten ausgeklappten hinteren Diffusorendteil des Fahrzeugdiffusors,
2 eine Seitenansicht auf das Fahrzeugheck mit dem nach oben eingeklappten hinteren Diffusorendteil in einer ersten Wirkstellung,
3 eine Seitenansicht auf das Fahrzeugheck mit dem nach unten ausgeklappten hinteren Diffusorendteil in einer zweiten Wirkstellung und
4 ein Polardiagramm mit Darstellung der beiden Wirkstellungen des hinteren Diffusorendteils in Relation zum Auftrieb/Abtrieb und Luftwiderstand.
Ein Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Heckbereich 2, welches von einer Hinterachse 3 bis zu einer Heckteilunterkante 4 einen Diffusor D am Unterboden 5 aufweist, der eine entgegen der Fahrtrichtung FR an steigenden Diffusorfläche 9 besitzt.
Am Endbereich 6 des Unterbodens 5 am Fahrzeugheck H ist ein an ortsfestes vorderes Diffusorteil 7 anschließendes verschwenkbares hinteres Diffusorendteil 8 – in Bezug auf die Fahrtrichtung FR gesehen – angeordnet. Dieses weist in einer hochgeklappten Wirkstellung I die ansteigende Diffusorfläche 9 auf. Über eine quer verlaufende ortsfeste Drehachse 10 ist das Diffusorendteil 8 von der hochgeschwenkten Wirkstellung I nach unten in Richtung Fahrzeug-Aufstandsfläche 11 in mindestens eine untere abgeklappte Wirkstellung II verschwenkbar. In dieser Stellung II ist das Diffusorendteil 8 unter einem überstumpfen Winkel α zum ortsfesten Diffusorteil 7 angeordnet.
Durch die nach oben eingeklappte Wirkstellung I des beweglichen Diffusorendteils 8 wird eine Abtriebswirkung am Fahrzeug 1 und durch die nach unten abgeklappte Wirkstellung II ist eine reduzierte Luftwiderstandswirkung erzeugbar und in Stellungen zwischen diesen Wirkstellungen I und II ist eine kombinierte Wirkung von Abtriebskraft/Auftriebskraft und Luftwiderstand möglich.
Vom Unterboden 5 am Endbereich 6 des Fahrzeughecks H wird der Diffusor D gebildet, welche von der Hinterachse 3 des Fahrzeugs 1 bis zur Heckteilunterkante 4 einen ansteigenden Unterboden 5 umfasst. Dieser weist den vorderen etwa in einer horizontalen Ebene ausgerichteten ortsfesten vorderen Diffusorteil 7 des Unterbodens 5 auf, an das sich das bewegliche hintere Diffusorendteil 8 des Unterbodens 5 anschließt. Dieses ist in der hochgeklappten Wirkstellung I kontinuierlich ansteigend bis zur Heckteilunterkante 4 angeordnet. Das Diffusorendteil 8 kann auch ein separates Element sein und nicht aus dem Unterboden bestehen, sondern ist auf den Unterboden 5 angesetzt.
Vorteilhaft ist es, wenn die Drehachse 10 des heckseitigen beweglichen Diffusorendteils 8 bei etwa bei a = 1/3 der Diffusorlänge angeordnet ist, bei einer Länge des beweglichen Diffusorendteils 8 von b = 2/3 der Länge l bei einer Diffusorlänge von etwa c = 300 mm.
Insbesondere ist das Diffusorendteil 8 in der hochgeklappten Wirkstellung I unter einem Winkel β ≥ 25 Grad zu einer Horizontalen x-x angeordnet. Das bewegliche Diffusorendteil 8 ist in der nach unten abgeklappten Wirkstellung II unter einem Winkel χ von etwa 5 Grad zur Horizontalen x-x oder horizontal zur Fahrbahnaufstandsfläche 11 angeordnet.
Eine Hinterkante 14 des Diffusorendteils 8 ist mittels eines verschließenden elastischen Verschlusselements beispielsweise einem Faltenbalg mit dem Fahrzeugheck H verbunden, so dass die freie Fläche zwischen der Hinterkante 14 und dem Fahrzeugheck H abgeschlossen ist. In der hochgeklappten Wirkstellung I ist der Faltenbalg 15 nicht mehr sichtbar.
Wie im Polardiagramm gemäß 4 näher dargestellt ist, wird durch die Luftströmung L entlang der ansteigenden Diffusorfläche 9 (3) des hochgeklappten Diffusorendteils 8 in der Wirkstellung I (2) eine Abtriebskraft A und ein Luftwiderstand LW erzielt, der aber höher ist als der Luftwiderstand LW bei abgeklapptem Diffusorendteil 8 in der Wirkstellung II (3). In dieser Wirkstellung II ist dagegen der Auftrieb B an der Hinterachse 3 höher als in der Wirkstellung I (2).
Das bewegliche Diffusorendteil 8 kann so angesteuert werden, dass bei einer Langsamfahrt das Diffusorendteil 8 in hochgeklappter Wirkstellung I steht. Vorzugsweise wird ab einer Geschwindigkeit von V1 von etwa 80 km/h das Diffusorendteil 8 nach unten in die Wirkstellung II abgeklappt. Unterhalb von V1 wird das Diffusorendteil 8 in die Wirkstellung I eingeklappt. Etwa ab einer Geschwindigkeit V2 von 200 km/h wird das Diffusorendteil 8 in die Wirkstellung I eingeklappt. Die Einstellung des Diffusorendteils 8 kann je nach Fahrzeugtyp variieren.
Das Diffusorendteil 8 ist elektrisch oder pneumatisch mittels einer Verstellmechanik in die einzelne Wirkstellung I, II und Zwischenstellung klappbar ausgebildet
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 112006000902 T5 [0002]

Claims

Kraftfahrzeug (1) mit einem Diffusor (D) im Bereich eines Fahrzeughecks (H), welcher einen von einer Hinterachse (3) des Fahrzeugs (1) bis zu einer Heckteilunterkante (4) nach hinten – entgegen der Fahrtrichtung (FR) – ansteigenden Unterboden (5) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein Endbereich (6) des Unterbodens (5) am Fahrzeugheck (H) ein an ein ortsfestes vorderes Diffusorteil (7) anschließendes bewegbares hinteres Diffusorendteil (8) mit in einer hochgeklappten Wirkstellung (I) ansteigenden Diffusorfläche (9) aufweist und das Diffusorendteil (8) um eine quer verlaufende ortsfeste Drehachse (10) von der hochgeklappten Wirkstellung (I) nach unten in Richtung Fahrzeugaufstandsfläche (11) in mindestens eine weitere Wirkstellung (II) ab klappbar ist und in dieser Stellung (II) das bewegliche Diffusorendteil (8) unter einem überstumpfen Winkel (α) zum ortsfesten Diffusorendteil (7) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor (D) sich von der Hinterachse (3) des Fahrzeugs (1) bis zur Heckteilunter- bzw. hinterkante (4) erstreckt und vom Unterboden (5) gebildet wird und den vorderen in einer horizontalen Ebene ausgerichteten ortsfesten Diffusorteil (7) umfasst, an das sich das bewegbare aus dem Unterboden gebildete hintere Diffusorendteil (8) in der hochgeklappten Wirkstellung (I) kontinuierlich ansteigend bis zur Heckteilunterkante (4) anschließt.
Kraftfahrzeug nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (10) des heckseitigen beweglichen Diffusorendteils (8) bei etwa a = 1/3 der Diffusorlänge angeordnet ist, bei einer Länge des beweglichen Diffusorendteils (8) von b = 2/3 der Länge (l) bei einer Diffusorlänge von etwa c = 300 mm.
Kraftfahrzeug nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Diffusorendteil (8) in der hochgeklappten Wirkstellung (I) unter einem Winkel von β ≥ 25 Grad zu einer Horizontalen (x-x) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Diffusorendteil (8) in der nach unten abgeklappten Wirkstellung (II) unter einem Winkel χ von etwa 5 Grad zu der Horizontalen (x-x) oder horizontal zur Fahrbahnaufstandsfläche (11) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des beweglichen Diffusorendteils (8) etwa der gesamten Breite zwischen den Hinterrädern (12) des Fahrzeugs (1) entspricht.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Diffusorendteil (8) aus dem Unterboden (5) gebildet ist und in der hochgeklappten Wirkstellung (I) bündig mit der Verkleidung des Fahrzeughecks (H) verläuft.
Kraftfahrzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hinterkante (14) des beweglichen Diffusorendteils (8) mittels eines abschließenden elastischen Verschlusselements oder einem Faltenbalg (15) mit dem Fahrzeugheck (H) verbunden ist, der in hochgeklappter Wirkstellung (I) nicht sichtbar ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Diffusorendteil (8) elektrisch oder pneumatisch mittels einer Verstellmechanik in die einzelnen Wirkstellungen (I, II) und Zwischenstellungen klappbar ist.
Kraftfahrzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Diffusorendteil (8) bei Langsamfahrt in der hochgeklappten Wirkstellung (I) angeordnet ist; ab einer Geschwindigkeit von V1 ca. 80 km/h wird das Diffusorendteil (8) in die nach unten abgeklappte Wirkstellung (II) verstellt und ist unterhalb von der Geschwindigkeit (V1) in der eingeklappten Wirkstellung (I) gehalten und wird ab einer Geschwindigkeit von (V2) von etwa 200 km/h in der nach oben eingeklappten Wirkstellung (I) gehalten.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die nach oben eingeklappte Wirkstellung (I) des beweglichen Diffusorendteils (8) eine Abtriebswirkung (A) und durch die nach unten abgeklappte Wirkstellung (II) eine reduzierte Luftwiderstandswirkung (LW) erzeugbar ist.