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Die Erfindung betrifft eine Luftleitvorrichtung für einen Heckbereich eines Kraftfahrzeugs mit einem Luftleitelement, das mittels einer Verstelleinrichtung beweglich gelagert ist, wobei die Verstelleinrichtung zwei zueinander beabstandete Verstellmechanismen umfasst, die das Luftleitelement stützen, sowie mit einer Antriebsvorrichtung zur Betätigung der Verstelleinrichtung.
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Eine derartige Luftleitvorrichtung ist aus der
DE 10 2008 024 893 A1 bekannt. Die bekannte Luftleitvorrichtung weist ein Luftleitelement in Form eines Heckspoilers auf, der über zwei zueinander beabstandete Verstellkinematiken beweglich gelagert ist. Die beiden Verstellkinematiken werden über eine zentrale Antriebsvorrichtung betätigt. Die zentrale Antriebsvorrichtung wird durch einen einzelnen Elektromotor gebildet, der zwischen den beiden Verstellkinematiken angeordnet ist und über jeweils eine flexible Welle mit der jeweiligen Verstellkinematik mechanisch in Wirkverbindung steht. Die beiden Verstellkinematiken und die Antriebsvorrichtung sind auf einer gemeinsamen Montageplatte befestigt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Luftleitvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die gegenüber einer bekannten Luftleitvorrichtung ein geringeres Gewicht aufweist und/oder höhere Kräfte zum Stützen und Ausfahren des Luftleitelementes aufbringen kann.
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Diese Aufgabe wird für die Luftleitvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Antriebsvorrichtung zwei Elektromotoren umfasst, die jeweils einem Verstellmechanismus zugeordnet sind. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird die Antriebsvorrichtung erfindungsgemäß in zwei mechanisch eigenständige Antriebseinheiten unterteilt. Dadurch kann eine gemeinsame Montageplatte, wie sie beim Stand der Technik vorhanden ist, entfallen, so dass sich für die erfindungsgemäße Lösung eine Gewichtsreduzierung gegenüber dem Stand der Technik ergibt. Durch die direkte Ankopplung jeweils eines Elektromotors an jeweils einen der beiden Verstellmechanismen ist es zudem möglich, größere Antriebskräfte auf die Verstelleinrichtung für das Luftleitelement aufzubringen, als dies beim Stand der Technik der Fall ist. Die erfindungsgemäße Lösung ist in besonders vorteilhafter Weise für einen Heckbereich eines Personenkraftwagens geeignet.
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In Ausgestaltung der Erfindung steht jeder Elektromotor mittels jeweils einer Antriebsübertragungseinheit mit dem zugeordneten Verstellmechanismus in Wirkverbindung. Die Antriebsübertragungseinheit stellt eine mechanische Verbindung zwischen einer Motorwelle des Elektromotors und einem entsprechenden Bewegungsglied des Verstellmechanismus her, um die Drehbewegung der Motorwelle des Elektromotors auf den Verstellmechanismus zu übertragen. Die Antriebsübertragungseinheit umfasst vorzugsweise ein Getriebe sowie eine mit dem Verstellmechanismus gekoppelte Abtriebswelle. Der Verstellmechanismus kann als Mehrgelenk oder als Lineartrieb oder als Kombination aus einer Gelenkanordnung und einem Lineartrieb ausgebildet sein. Als Lineartrieb kann ein Spindeltrieb, ein Zahnstangentrieb oder ähnliches vorgesehen sein. Das Luftleitelement kann mittels der Verstellmechanismen eine entsprechende Höhenverlagerung zwischen einer ausgefahrenen und einer eingefahrenen Stellung entweder durch eine Parallelverlagerung oder durch eine Schwenkbewegung oder durch eine Bewegung entlang einer Kurvenbahn oder durch eine Kombination der beschriebenen Bewegungsbahnen durchführen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden Elektromotoren mittels einer elektronischen Steuereinheit derart miteinander synchronisiert, dass die beiden Verstellmechanismen bei Betätigung durch die Elektromotoren gleichgerichtete und synchronisierte Bewegungsabläufe durchführen. Dadurch ist gewährleistet, dass das Luftleitelement relativ zur angrenzenden Karrosserie des Kraftfahrzeugs symmetrisch gleichmäßig aus- und eingefahren wird. Hierdurch ist gewährleistet, dass die durch das ausgefahrene Luftleitelement erzeugten Kräfte im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs über die Fahrzeugbreite symmetrisch gleichmäßig verteilt sind.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist jeder Verstellmechanismus in jeweils einem fahrzeugfest angeordneten Aufnahmegehäuse abgestützt und gehalten, wobei die beiden Aufnahmegehäuse zueinander beabstandet sind. Die beiden Aufnahmegehäuse sind nach oben offen, um die Bewegung des jeweiligen Verstellmechanismus nicht zu behindern. Beide Aufnahmegehäuse sind in einem entsprechenden Fahrzeugkarrosserieteil integriert.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist jedes Aufnahmegehäuse topfförmig gestaltet, wobei der Verstellmechanismus auf einem Boden des topfförmigen Aufnahmegehäuses aufsteht. Jedes topfförmige Aufnahmegehäuse ist in einem entsprechenden Fahrzeugkarrosserieteil versenkt angeordnet. Die topfförmigen Aufnahmegehäuse sind bei eingefahrenem Luftleitelement durch die Fläche des Luftleitelements überdeckt. Auch die Verstellmechanismen sind bei eingefahrenem Luftleitelement von diesem überdeckt, so dass in eingefahrenem Zustand des Luftleitelementes weder die Aufnahmegehäuse noch die Verstellmechanismen sichtbar sind.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist jeder Elektromotor außenseitig an einem Wandungsabschnitt des jeweiligen Aufnahmegehäuses angeordnet, insbesondere angeflanscht. Der Begriff außenseitig ist in Bezug auf die innenseitige Anordnung des Verstellmechanismus im jeweiligen Aufnahmegehäuse zu verstehen. Damit ist jeder Elektromotor zwar außenseitig an dem Wandungsabschnitt des jeweiligen Aufnahmegehäuses positioniert, ist aber dennoch im Inneren der Fahrzeugkarrosserie angeordnet und demzufolge von Außen nicht sichtbar. Jeder Elektromotor kann entweder direkt an dem zugeordneten Wandungsabschnitt befestigt und damit angeflanscht sein, oder lediglich an diesem Wandungsabschnitt positioniert, aber an einem benachbarten Karrosserieteil befestigt sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ragt die Antriebsübertragungseinheit jedes Elektromotors durch den jeweiligen Wandungsabschnitt hindurch und ist mechanisch an den zugeordneten Verstellmechanismus gekoppelt. Der entsprechende Wandungsabschnitt jedes Aufnahmegehäuses ist demzufolge mit einer Öffnung versehen, durch die hindurch ein entsprechender Teilbereich der Antriebsübertragungseinheit hindurchragt.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das anhand der einzigen Zeichnung dargestellt ist.
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Die einzige Zeichnung zeigt schematisch in isometrischer Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung, bei der ein Luftleitelement in ausgefahrenem Funktionszustand dargestellt ist.
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Eine in der Zeichnung dargestellte Luftleitvorrichtung ist in einem Heckbereich eines Personenkraftwagens vorgesehen. Die Luftleitvorrichtung weist ein Luftleitelement 1 auf, das einen Heckspoiler bildet und sich quer zu einer Fahrzeuglängsrichtung über eine Breite des Heckbereiches des Personenkraftwagens erstreckt. Das Luftleitelement 1 weist eine flügelartige Form auf. Das Luftleitelement 1 wird durch zwei Verstellmechanismen 2 einer Verstelleinrichtung getragen, die in Fahrzeugquerrichtung zueinander beabstandet sind und an einer Unterseite des Luftleitelementes 1 angreifen. Die beiden Verstellmechanismen 2 sind identisch zueinander gestaltet und als mechanische Mehrgelenke, vorliegend als Siebengelenke, ausgeführt. Jeder Verstellmechanismus 2 umfasst eine Trägerplatte, die auf einem Boden eines Aufnahmegehäuses 3 befestigt ist, das topfförmig ausgeführt ist. Jedes Aufnahmegehäuse 3 ist fahrzeugfest in einem Karrosserieteil 4 des Heckbereiches des Personenkraftwagens integriert. Das Karrosserieteil 4 ist mit einer vertieften Wannenform ausgestattet, die auf die Abmessungen des Luftleitelementes 1 abgestimmt ist, um in eingefahrenem Ruhezustand des Luftleitelementes 1 das Luftleitelement 1 karrosseriebündig aufnehmen zu können. Die beiden Aufnahmegehäuse 3 sind in einem Boden des wannenförmigen Karrosserieteiles 4 versenkt angeordnet, wobei das Karrosserieteil 4 für jedes wannenförmige Aufnahmegehäuse 3 eine Aussparung aufweist, in die das jeweilige Aufnahmegehäuse 3 eingesetzt ist. Die beiden Aufnahmegehäuse 3 sind fest mit dem Karrosserieteil 4 verbunden. Die beiden topfförmigen Aufnahmegehäuse 3 sind nach oben offen, um einen Aus- und Einfahrvorgang der Verstellmechanismen 2 nicht zu behindern.
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Jeder Verstellmechanismus 2 wird mittels jeweils eines Elektromotors 5 betätigt, der über jeweils eine in der Zeichnung lediglich teilweise dargestellte Antriebsübertragungseinheit 6 mechanisch mit dem jeweiligen Verstellmechanismus 2 gekoppelt ist. Die Antriebsübertragungseinheit 6 für jeden Elektromotor 5 umfasst ein Planetengetriebe und einen Zahnradabtrieb auf einer Abtriebswelle, die einen Wandungsabschnitt des topfförmigen Aufnahmegehäuses 3 von außen nach innen durchdringt. Jeder Elektromotor 5 ist einschließlich der entsprechenden Teile der Antriebsübertragungseinheit unterhalb des wannenförmigen Karrosserieteiles 4 außenseitig an dem Wandungsabschnitt des jeweiligen Aufnahmegehäuses 3 befestigt, wobei der entsprechende Wellenteil der Antriebsübertragungseinheit 6 den Wandungsabschnitt des Aufnahmegehäuses von außen her nach innen zum Verstellmechanismus 2 durchdringt. Der Zahnradabtrieb der Antriebsübertragungseinheit steht mit einem korrespondierenden Ritzel oder Zahnrad des als Mehrgelenk ausgeführten Verstellmechanismus 2 derart in mechanischer Wirkverbindung, dass eine Drehbewegung des Zahnradabtriebs des Elektromotors 5 eine entsprechende Bewegungsübertragung auf den jeweiligen Verstellmechanismus 2 bewirkt.
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Alternativ zu einer Befestigung am Wandungsabschnitt des jeweiligen Aufnahmegehäuses 3 kann jeder Elektromotor 5 benachbart zum jeweiligen Aufnahmegehäuse 3 des zugeordneten Verstellmechanismus 2 angeordnet, aber unterseitig am Karrosserieteil 4 befestigt sein.
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Die beiden Elektromotoren 5 sind über eine elektronische Steuereinheit S derart miteinander synchronisiert, dass die beiden Verstellmechanismen 2 zueinander identische Bewegungsabläufe durchführen. Dadurch ist gewährleistet, dass das Luftleitelement 1 mit seiner Oberfläche immer parallel zu einer Karrosserieaußenhaut gehalten wird und demzufolge über die gesamte Breite des Luftleitelementes 1 eine gleichmäßige Luftanströmung im Fahrbetrieb des Personenkraftwagens gewährleistet ist. Die elektronische Steuereinheit S ist vorzugsweise Teil einer Fahrzeugelektronik des Personenkraftwagens.
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Die topfförmigen Aufnahmegehäuse 3 sind aus Kunststoff hergestellt. Die beiden Elektromotoren 5 bilden in Verbindung mit ihren zuvor beschriebenen Antriebsübertragungseinheiten 6 einen Master-Slave-Doppelantrieb. Jeder Elektromotor 5 inklusive seiner Antriebsübertragungseinheit wiegt jeweils 373 Gramm. Jedes der beiden topfförmigen Aufnahmegehäuse 3 aus Kunststoff wiegt 280 Gramm. Die in der Zeichnung dargestellte Verstelleinrichtung in Verbindung mit der durch die beiden Elektromotoren 5 gebildeten Antriebsvorrichtung soll dazu dienen, das Luftleitelement 1 in einem 90°-Bogen innerhalb von 2 Sekunden aus einer eingefahrenen in eine ausgefahrene Stellung zu überführen. Jeder Elektromotor 5 weist ein Drehmoment von 1,25 Nm und eine Drehzahl von 110 Umdrehungen pro Minute auf. Ein Hebelarm der Verstellmechanismen 2 beträgt 0,05 m. Das Abtriebsmoment der Abtriebswelle jedes Elektromotors 5 beträgt 18,75 Nm. Hieraus ergibt sich eine resultierende Hebekraft von 375 N pro Elektromotor 5.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008024893 A1 [0002]
