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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft eine Falt-Frontschürze für ein Kraftfahrzeug.
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HINTERGRUND
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Neben verschiedenen anderen Verwendungen verwenden Kraftfahrzeuge oft eine Umgebungsluftströmung zum Kühlen von Antriebskomponenten, die sich in einem Motorraumabteil angeordnet befinden. Eine Umgebungsluftströmung tritt typischerweise durch eine Grillöffnung, die strategisch in einem Hochdruckbereich auf der Fahrzeugkarosserie positioniert ist, oder von unter der Fahrzeugkarosserie in das Motorraumabteil ein.
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Ein Kraftfahrzeug kann auch einen Frontspoiler oder eine Frontschürze anwenden, um die Menge der Umgebungsluftströmung zu steuern, die so in das Motorraumabteil eintritt. Solch eine Frontschürze kann auch angewendet werden, um eine Luftströmung in Bezug auf das fahrende Fahrzeug bei einer Geschwindigkeit zu steuern, um die/das Fahrzeugdynamik und -Handling zu verbessern wie auch den Strömungswiderstandsbeiwert der Fahrzeugkarosserie zu optimieren oder eine Anpresskraft darauf zu erzeugen.
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Solch eine Frontschürze ist typischerweise unter dem vorderen Stoßfänger des Fahrzeugs positioniert oder damit integriert. Damit eine Frontschürze ihre Funktion erfüllen kann, kann die betreffende Frontschürze jedoch so tief positioniert sein, dass einige auf Straßen anzutreffende Hindernisse und Behinderungen in die Frontschürze eingreifen und Schäden daran verursachen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein System zum Steuern der Luftströmung durch ein Motorraumabteil einer Fahrzeugkarosserie hindurch umfasst eine Falt-Frontschürzenanordnung, die ausgestaltet ist, um eine Luftströmung von der Umgebung zu dem Motorraumabteil zu steuern. Die Frontschürzenanordnung umfasst einen erweiterbaren Abschnitt mit einer Falte, die ausgestaltet ist, um sich zu falten, wenn der erweiterbare Abschnitt zurückgezogen wird. Die Frontschürzenanordnung umfasst auch einen Aktuator, der ausgestaltet ist, um den erweiterbaren Abschnitt selektiv zu erweitern und zurückzuziehen. Das System umfasst auch einen Controller, der ausgestaltet ist, um den Aktuator zu regeln.
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Der Aktuator kann ein linearer Typ sein. Außerdem kann der Aktuator eine Vielzahl von einzelnen Aktuatoren umfassen.
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Der erweiterbare Abschnitt kann sich durch einen monolithischen Aufbau oder einen einstückigen Aufbau auszeichnen und umfasst eine gekrümmte Form, die ausgestaltet ist, um sich zumindest teilweise um das erste Ende der Karosserie herum zu wickeln.
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Der erweiterbare Abschnitt kann ein Segment umfassen, das im Wesentlichen rechtwinklig zu dem Aktuator angeordnet ist, wobei der Aktuator an dem Segment angebracht ist.
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Der erweiterbare Abschnitt kann aus einem elastischen, d. h. einem zähen, aber flexiblen Material ausgestaltet sein.
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Der Aktuator kann ausgestaltet sein, um den erweiterbaren Abschnitt selektiv aus einer verstauten Position in eine erweiterte oder ausgefahrene Position zu erweitern bzw. zurückzuziehen, sodass der ausfahrbare Abschnitt in der verstauten Position in einer ersten Höhe und in der ausgefahrenen Position in einer zweiten Höhe festgelegt ist, und wobei die erste Höhe größer ist als die zweite Höhe.
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Der Aktuator kann ein Netzwerk von Formgedächtnis(SMA, vom engl. shape memory alloy)-Elementen umfassen, die in dem erweiterbaren Abschnitt integriert sind. Demzufolge wird in einem solchen Fall die Leitung von elektrischem Strom zu den SMA-Elementen den erweiterbaren Abschnitt zurückziehen.
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Das Motorraumabteil kann einen Verbrennungsmotor und einen Wärmetauscher beherbergen. Der Motor kann durch ein durch den Wärmetauscher hindurch zirkulierendes Fluid gekühlt werden. Die Frontschürzenanordnung kann die Luftströmung derart steuern, dass die Luftströmung durch den Wärmetauscher hindurch gelangen kann, um das Fluid zu kühlen, nachdem das Fluid durch den Motor hindurch gelangt ist.
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Der Controller kann ausgestaltet sein, um den Aktuator in Übereinstimmung mit einer Last auf dem Motor zu steuern.
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Es ist auch ein Fahrzeug offenbart, welches das oben beschriebene System verwendet.
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Die oben stehenden Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenlegung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsform/en und besten Art/en, die beschriebene Erfindung auszuführen, in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen und den beiliegenden Ansprüchen ohne weiteres verständlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Draufsicht eines Fahrzeuges, welches eine Falt-Frontschürzenanordnung umfasst, die an dem Zugang zu einem Motorraumabteil angeordnet ist.
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2 ist eine schematische, perspektivische, vergrößerte Darstellung der in 1 gezeigten Falt-Frontschürzenanordnung.
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3 ist eine schematische, partielle Querschnitts-Seitenansicht des in 1 gezeigten Fahrzeuges, wobei die Falt-Frontschürzenanordnung in einer verstauten Position gezeigt ist.
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4 ist eine schematische, partielle Querschnitts-Seitenansicht des in 1 gezeigten Fahrzeuges, wobei die Falt-Frontschürzenanordnung in einer ausgefahrenen Position gezeigt ist.
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5 ist eine schematische, partielle Querschnitts-Seitenansicht des in 1 gezeigten Fahrzeuges, welche ein Netzwerk von Formgedächtnis(SMA)-Elementen zeigt, die in der Falt-Frontschürzenanordnung integriert sind.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugsziffern auf gleiche Komponenten beziehen, ist in 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges 10 gezeigt, das in Bezug auf eine Straßenoberfläche 12 positioniert ist. Das Fahrzeug 10 umfasst eine Fahrzeugkarosserie 14. Die Fahrzeugkarosserie 14 definiert vier Karosserieseiten. Die vier Karosserieseiten umfassen ein erstes oder vorderes Ende 16, ein zweites oder hinteres Ende 18, eine linke Seite 20 und eine rechte Seite 22. Wie gezeigt, kann das vordere Ende 16 eine Stoßfängeranordnung 24 umfassen, während das hintere Ende 18 eine Stoßfängeranordnung 26 umfassen kann.
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Das Fahrzeug 10 umfasst auch einen Antrieb 28, der ausgestaltet ist, um das Fahrzeug anzutreiben. Wie in 1 gezeigt, kann der Antrieb 28 einen Verbrennungs(IC, vom engl. internal combustion)-Motor 30 und ein Getriebe 32 umfassen. Der Antrieb 28 kann auch einen oder mehrere Motoren/Generatoren wie auch eine Brennstoffzelle umfassen, wobei keines davon gezeigt ist; aber eine Antriebskonfiguration, die solche Vorrichtungen verwendet, ist Fachleuten verständlich. Das Fahrzeug 10 umfasst auch vordere Räder 34 und hintere Räder 36. Abhängig von der speziellen Konfiguration des Antriebes 28 kann Leistung des Motors 30 auf die Fahrbahn 12 über die vorderen Räder 34, die hinteren Räder 36 oder über alle Räder 34 und 36 übertragen werden.
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Wie ebenfalls in 1 gezeigt, umfasst die Fahrzeugkarosserie 14 eine Haube 38, die ausgestaltet ist, um einen Abschnitt des vorderen Endes 16 der Karosserie abzudecken, um dadurch ein Motorraumabteil 40 zu definieren, wie in 2 gezeigt. An dem vorderen Ende 16 befindet sich eine Falt-Frontschürzenanordnung 42. Die Falt-Frontschürzenanordnung 42 ist ausgestaltet, um eine Luftströmung 44 vom Strömen unter der Fahrzeugkarosserie 14 umzulenken, sodass sie um das Fahrzeug 10 herum strömt. Diese Wirkung der Frontschürzenanordnung 42 reduziert den Luftwiderstand, der normalerweise durch Fahrzeugkomponenten, die unter der Fahrzeugkarosserie 14 positioniert sind, z. B. eine Fahrzeugaufhängung und ein Abgassystem des Motors 30, verursacht wird. Die Falt-Frontschürzenanordnung 42 ist auch ausgestaltet, um eine Luftströmung 44 von der Umgebung zu dem Motorraumabteil 40 zu steuern, um eine Kühlung für den Antrieb 28 bereitzustellen, wie in den 3 und 4 gezeigt. Die Frontschürzenanordnung 42 ist unter der Stoßfängeranordnung 24 positioniert, sodass die Frontschürzenanordnung selektiv aus dem Weg der Luftströmung 44 in eine verstaute Position 42-1 zurückgezogen, wie in 3 gezeigt, und in einer ausgefahrenen Position 42-2 in den Weg der Luftströmung erweitert werden kann, wie in 4 gezeigt.
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Die Frontschürzenanordnung 42 umfasst einen erweiterbaren Abschnitt 46. Der erweiterbare Abschnitt 46 umfasst zumindest eine Falte 48, die ausgestaltet ist, um sich zu falten, wenn der erweiterbare Abschnitt aus der ausgefahrenen Position 42-2 in die verstaute Position 42-1 gebracht wird. Wie in 2 gezeigt, umfasst der erweiterbare Abschnitt 46 vier Falten 48, wobei die tatsächliche Anzahl von Falten auf der Basis der erwünschten Höhe des erweiterbaren Abschnitts sowohl in seinem erweiterten als auch seinem zurückgezogenen Zustand gewählt werden kann. Die einzelnen Falten 48 können, wiederum auf der Basis der erwünschten Höhe des erweiterbaren Abschnitts 46 in der ausgefahrenen bzw. in der verstauten Position, identisch sein oder unterschiedliche Abmessungen aufweisen. Wie gezeigt, zeichnet sich der erweiterbare Abschnitt 46 durch einen monolitischen oder einstückigen zieharmonikaartigen Aufbau aus.
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Solch ein Aufbau kann mithilfe eines Kunststoffformverfahrens erzeugt werden, sodass jede einzelne Falte 48 ein Filmscharnier 49 umfasst.
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Die Filmscharniere 49 können in dem zurückgezogenen Zustand geformt sein, sodass der erweiterbare Abschnitt 46 konstant in die verstaute Position 42-1 gedrängt wird, wie in 3 gezeigt. Andererseits können die Filmscharniere 49 in dem erweiterten Zustand geformt sein, sodass der erweiterbare Abschnitt 46 konstant in die ausgefahrene Position 42-2 gedrängt wird, wie in 4 gezeigt. Des Weiteren können die Filmscharniere 49 in einem dazwischen liegenden Zustand geformt sein, sodass der erweiterbare Abschnitt 46 konstant in eine Stellung zwischen der verstauten und der ausgefahrenen Position 42-1 und 42-2 gedrängt wird. Demzufolge kann die Energie in den Filmscharnieren 49 gespeichert und dazu verwendet werden, um den erweiterbaren Abschnitt 46 in der geeigneten Position vorzupositionieren oder vorzuspannen.
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Überdies, wie in 1 gezeigt, umfasst der erweiterbare Abschnitt 46 eine gekrümmte Form 50, die ausgestaltet ist, um der Kontur des vorderen Endes 16 der Fahrzeugkarosserie 14 zu folgen. Die gekrümmte Form 50 ist ausgestaltet, um den erweiterbaren Abschnitt 46 zu versteifen, indem entsprechende Krümmungen in die einzelnen Falten 48 einbezogen werden. Infolge der gekrümmten Form 50 kann das Verbiegen des erweiterbaren Abschnitts 46 aufgrund einer Kraft von der ankommenden Luftströmung 44, wenn das Fahrzeug 10 mit erhöhten Geschwindigkeiten fährt, minimiert werden.
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Wie in den 3 und 4 gezeigt, umfasst die Frontschürzenanordnung 42 auch einen Aktuator 52, der ausgestaltet ist, um den erweiterbaren Abschnitt 46 selektiv zu erweitern und zurückzuziehen. Wie gezeigt, ist der Aktuator 52 eine sich linear erweiternde Vorrichtung. Der Aktuator 52 kann z. B. entweder eine fluidtechnisch betätigte Vorrichtung sein oder als ein Servomotor oder ein Solenoid ausgestaltet sein. Außerdem kann der Aktuator 52 eine einzige Einheit sein oder eine Vielzahl von einzelnen Aktuatoren wie z. B. die oben beschriebenen umfassen. In dem Fall, dass eine Vielzahl von einzelnen Aktuatoren 52 verwendet wird, können die Aktuatoren symmetrisch entlang des vorderen Endes 16 angeordnet sein, um ein gleichmäßiges Erweitern und Zurückziehen des erweiterbaren Abschnitts 46 in Bezug auf sowohl die linke Seite 20 als auch die rechte Seite 22 zu ermöglichen.
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Der erweiterbare Abschnitt 46 umfasst ein Segment 54, das im Wesentlichen rechtwinkelig zu dem Aktuator 52 angeordnet ist. Der Aktuator 52 ist funktionell mit dem Segment 54 verbunden, um auf den erweiterbaren Abschnitt 46 während des selektiven Ausfahrens oder Verstauens desselben eine Last zu übertragen. Der erweiterbare Abschnitt 46 kann aus einem elastischen, d. h. zähen, aber flexiblen Material wie z. B. Urethan ausgestaltet sein, um vielen Verstauungs- und Ausfahrzyklen standzuhalten. Außerdem soll die elastische Beschaffenheit des erweiterbaren Abschnitts 46 die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der Frontschürzenanordnung 42 aufgrund einer Einwirkung von verschiedenen Hindernissen, wie z. B. Parkblöcken und Fremdkörpern auf der Straße, auf die das Fahrzeug 10 treffen kann, minimieren.
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Wie in 5 gezeigt, kann der Aktuator 52 auch als ein Netzwerk von Formgedächtnis(SMA)-Elementen 55, z. B. Drähten mit einer geeigneten Form oder einem geeigneten Querschnitt, die in den Körper des erweiterbaren Abschnitts 46 integriert sind, ausgestaltet sein. Das Netzwerk von SMA-Elementen 55 wirkt auf die Beschaffenheit des SMA-Drahtes ein, sodass sich der Draht bei einer Leitung von elektrischem Strom durch den betreffenden Draht hindurch biegen oder die Länge verkürzen wird. Solch eine Änderung der physikalischen Beschaffenheit der SMA-Elemente wird wiederum die in den Filmscharnieren 49 gespeicherte Energie überwinden und ein Zusammenziehen oder Falten der Filmscharniere bewirken, um dadurch den erweiterbaren Abschnitt 46 zurückzuziehen.
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Der Aktuator 52 ist ausgestaltet, um den erweiterbaren Abschnitt 46 selektiv aus der verstauten Position 42-1 (in 3 gezeigt) in die ausgefahrene Position 42-2 (in 4 gezeigt) zu erweitern und zurückzuziehen, sodass der erweiterbare Abschnitt in der verstauten Position in eine erste Höhe 56 und in der ausgefahrenen Position in einer zweiten Höhe 58 eingestellt wird. Wie in jeder der 3 und 4 gezeigt, ist die erste Höhe 56 größer als die zweite Höhe 58. Infolgedessen wird, wenn der zurückziehbare Abschnitt 46 ausgefahren wird, im Vergleich mit einer Öffnung, die erzeugt wird, wenn der erweiterbare Abschnitt verstaut wird, eine kleinere Öffnung zwischen dem vorderen Ende 16 und der Fahrbahn 12 erzeugt.
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Die erste Höhe 56 des erweiterbaren Abschnitts 46 soll die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung an der Frontschürzenanordnung 42 aufgrund einer Einwirkung von verschiedenen Hindernissen, die oft auf Fahrbahnen anzutreffen sind, reduzieren. Außerdem, wie in 5 gezeigt, kann das Fahrzeug 10 auch eine feststehende Frontschürze 60 umfassen, die ausgestaltet ist, um die Frontschürzenanordnung 42 vor der Luftströmung 44 im Wesentlichen abzudecken und den erweiterbaren Abschnitt 46 von den Fremdkörpern auf der Straße abzuschirmen, wenn sich der zurückziehbare Abschnitt in der verstauten Position 42-1 in der ersten Höhe 56 befindet. Im Allgemeinen neigen Öffnungen, die sich an der Vorderseite eines Fahrzeuges befinden, z. B. der Zwischenraum zwischen dem erweiterbaren Abschnitt 46 und der Fahrbahn 12 wie auch verschiedene vorstehende Merkmale auf der Oberfläche der Fahrzeugkarosserie, dazu, die Strömung der Luft um die Fahrzeugkarosserie 14 herum zu stören und das aerodynamische Profil des Fahrzeuges zu verschlechtern.
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Wie in den 1, 3 und 4 gezeigt, kann das Fahrzeug 10 außerdem einen Controller 62 umfassen. Der Controller 62 und die Frontschürzenanordnung 42 können ein System 64 bilden, das zum Steuern der Luftströmung 44 durch das Motorraumabteil 40 hindurch verwendet wird. Der Controller 62 kann eine eigenständige Einheit sein, die programmiert ist, um den Aktuator 52 zu regeln. Der Controller 62 kann eine elektronische Steuereinheit (ECU, vom engl. electronic control unit) sein, die programmiert ist, um den Betrieb des Antriebes 28 mit dem Betrieb des Aktuators 52 zu koordinieren. Demzufolge kann der Controller 62 den IC-Motor 30 regeln, der durch ein Fluid 66 gekühlt wird. Das Fluid 66 wiederum wird durch einen Wärmetauscher 68 hindurch zirkuliert, der in dem Motorraumabteil 40 beherbergt ist, wie gezeigt. Die durch die Frontschürzenanordnung 42 gesteuerte Luftströmung 44 wird dann durch den Wärmetauscher 68 hindurch geleitet, um das Fluid 66 zu kühlen, nachdem das Fluid durch den IC-Motor 30 hindurch geleitet wurde. Daher kann der Controller 62 den Aktuator 52 in Übereinstimmung mit einer Last auf dem IC-Motor 30 regeln, um Wärme von dem Fluid 66 zu abzuführen und die erforderliche Motorkühlung bereitzustellen.
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Demzufolge kann der Controller 62 programmiert sein, um den Betrieb der Frontschürzenanordnung 42 mit dem Betrieb des Antriebes 28 zu koordinieren, um eine entsprechende Kühlung für den Antrieb zusammen mit einem optimierten aerodynamischen Profil für das Fahrzeug 10 während eines speziellen Fahrzeugbetriebes bereitzustellen. Im Speziellen ist, wenn sich der erweiterbare Abschnitt 46 in der verstauten Position 42-1 auf der ersten Höhe 56 befindet, das aerodynamische Profil des Fahrzeugs 10 verbessert, aber die Antriebskühlung ist herabgesetzt, während, wenn sich der erweiterbare Abschnitt in der ausgefahrenen Position 42-2 in der zweiten Höhe 58 befindet, das Gegenteil der Fall ist.
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Die detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen oder Fig. stützen und beschreiben die Offenlegung, aber der Schutzumfang der Offenlegung ist allein durch die Ansprüche definiert. Während einige der besten Arten und andere Ausführungsformen, um die Ansprüche auszuführen, im Detail beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Ausgestaltungen und Ausführungsformen, um die in den beigefügten Ansprüchen definierte Erfindung praktisch anzuwenden.
