-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftleitanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer Tragstruktur und einem Luftleitelement, wie insbesondere Staulippe, welches an der Tragstruktur relativ zu dieser beweglich gehaltert ist, wobei das Luftleitelement relativ zur Tragstruktur beweglich ist, insbesondere relativ-verschwenkbar ist, zwischen einer Inaktivstellung, in welcher das Luftleitelement weniger stark gegenüber der Tragstruktur vorsteht, und einer Aktivstellung, in welcher das Luftleitelement stärker gegenüber der Tragstruktur vorsteht.
-
Eine gattungsgemäße Luftleitanordnung ist aus der
DE 10 2006 009 681 A1 bekannt. Dort ist zur Verstellung des Luftleitelements zwischen seiner Aktivstellung und seiner Inaktivstellung ein bestrombarer Aktuator mit einem Memory-Metall bekannt. Durch Bestromung des Aktuators kann das jeweilige Memory-Metall erwärmt werden, wodurch es seine Gestalt in an sich bekannter Weise ändert. Durch die Gestaltänderungsenergie wird bei der bekannten Luftleitanordnung die zur Verstellung des Luftleitelements relativ zur Tragstruktur erforderliche Energie bereitgestellt.
-
Die Luftleitelemente bekannter Luftleitanordnungen werden vorwiegend als Staulippen vor Rädern von Kraftfahrzeugen angeordnet. Die Verstellbarkeit zwischen der Aktivstellung und der Inaktivstellung kann gewünscht sein, um die Luftleitelemente nur im Bedarfsfall in die um das Fahrzeug – in der Regel aufgrund von Fahrtwind – herrschende Luftströmung zu stellen oder um die Luftleitelemente vor einer Beschädigung zu schützen, etwa beim Überfahren von Bodenschwellen, Randsteinen und dergleichen. Radnahe Luftleitelemente am Fahrzeugunterboden, die dann in ihrer Aktivstellung üblicherweise vom Fahrzeugunterboden in Richtung zur Fahrbahn vorstehen, können leicht mit derartigen Bodenerhebungen kollidieren.
-
Alternativ zu der genannten Luftleitanordnung mit aktuatorgetrieben verstellbarem Luftleitelement sind Staulippen bekannt, welche sich im Wesentlichen stets in ihrer Aktivstellung befinden, jedoch bei Kontakt mit Hindernissen, wie etwa den zuvor genannten Bodenerhebungen, insbesondere Bodenschwellen und Randsteinen, ausweichend wegklappen können und somit passiv die volle Wirkung einer Kollision mit einem harten Hindernis vermeiden können.
-
An der Luftleitanordnung mit aktuatorgetrieben verstellbarem Luftleitelement ist der hohe Fertigungs- und Montageaufwand nachteilig, denn für das Luftleitelement muss ein Aktuator vorgesehen, mit einer Energieversorgung gekoppelt und zur Kraft- und Bewegungsübertragung mit dem Luftleitelement verbunden werden.
-
An der genannten weiteren bekannten Lösung mit passiver Verstellung des Luftleitelements beim Auftreffen auf ein Hindernis ist nachteilig, dass die Wirkung der Kollision des Luftleitelements mit dem harten Hindernis lediglich gemindert, jedoch nicht beseitigt werden kann. Somit wird zwar das passiv verstellbare Luftleitelement im Falle einer Kollision mit einem harten Hindernis weniger stark beschädigt als ein starr mit der Tragstruktur verbundenes Luftleitelement, eine Verkürzung der Standzeit verglichen mit einem kollisionsfreien Luftleitelement tritt dennoch ein.
-
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die gattungsgemäße Luftleitanordnung derart weiterzubilden, dass ein erhöhter Fertigungs- und Montageaufwand ebenso vermieden werden kann wie eine kollisionsbedingte Verkürzung der Standzeit der Luftleitanordnung.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Luftleitanordnung der eingangs genannten Art, bei welcher das Luftleitelement oder/und die Tragstruktur dazu ausgebildet sind, dass eine Relativverstellung des Luftleitelements von der Inaktivstellung in die Aktivstellung durch einen Luftstrom bewirkt wird, welcher mit einer über einer Aktivierungs-Schwellenströmungsgeschwindigkeit gelegenen Relativströmungsgeschwindigkeit auf wenigstens einer Seite der Luftleitanordnung an dieser vorbeiströmt.
-
Die Grundidee der vorliegenden Erfindung ist, die Luftströmung um ein die erfindungsgemäße Luftleiteinrichtung tragendes Fahrzeug als Energielieferant zur Verstellung des Luftleitelements von der Inaktivstellung in die Aktivstellung zu nutzen. Dem liegt die weitere Erkenntnis zugrunde, dass die Luftleitanordnung nur dann dem Risiko einer Kollision ausgesetzt ist, wenn ein die Luftleiteinrichtung tragendes Fahrzeug in Bewegung ist. Dann herrscht jedoch stets auch eine gewisse Luftströmung als Fahrtwind relativ zum Fahrzeug und damit relativ zur Luftleitanordnung. Auch ist in der Regel die Strömungsrichtung dieser Luftströmung (Fahrtwind) bekannt, denn sie verläuft ausgehend von einem luftleitanordnungsfesten Koordinatensystem stets in Fahrzeuglängsrichtung von der Fahrzeugvorderseite zum Fahrzeugheck hin. Der Standardfall ist dabei die Vorwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs. Eine ebenso mögliche Rückwärtsfahrt soll wegen der dort üblicherweise herrschenden geringen Fahrgeschwindigkeiten außer Betracht bleiben. Weiterhin soll die vernünftige Annahme gelten, dass die Luftströmungsgeschwindigkeit in Fahrzeuglängsrichtung in etwa der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht.
-
Wählt man nun die Aktivierungs-Schwellenströmungsgeschwindigkeit derart, dass sie erst bei Fahrgeschwindigkeiten erreicht wird, die typischerweise in Regionen erzielt werden, in denen Bodenerhebungen, wie Bodenschwellen und Randsteine und dergleichen, nicht zu erwarten sind, kann das Luftleitelement in Fahrsituationen mit Kollisionsrisiko für das Luftleitelement in die Inaktivstellung verstellt sein, während das Luftleitelement in Fahrsituationen, in denen eine solche Kollision nicht zu befürchten ist, sich in der Aktivstellung befinden kann.
-
Ausgehend von dem Gedanken, dass die meisten Bodenschwellen sich innerorts in sogenannten Tempo-30-Zonen befinden, kann die Aktivierungs-Schwellenströmungsgeschwindigkeit auf eine Geschwindigkeit von größer oder gleich 30 km/h gesetzt sein.
-
Dabei wird ebenfalls berücksichtigt, dass die meisten Annäherungen eines Fahrzeugs an einen Randstein beim Einparken oder Rangieren geschehen, also in Fahrsituationen mit Schrittgeschwindigkeit oder weniger.
-
Um sicherzugehen, dass auch urbanisierungsbedingte Kollisionen, etwa mit herumliegenden Gegenständen, Unrat und dergleichen, weitestgehend ausgeschlossen sind, kann die Aktivierungs-Schwellenströmungsgeschwindigkeit auf eine Geschwindigkeit von größer als oder gleich 50 km/h oder auf eine Geschwindigkeit gesetzt sein, die innerorts in der Regel nicht gefahren werden darf. So kann die Aktivierungs-Schwellenströmungsgeschwindigkeit auf eine Geschwindigkeit größer als oder gleich 70 km/h oder besser größer als oder gleich 75 km/h oder besonders bevorzugt größer als oder gleich 80 km/h eingestellt sein, was sicherstellt, dass sich das Luftleitelement innerhalb von Stadtgrenzen und sonstigen Siedlungsbereichen in der Regel in der Inaktivstellung befinden wird.
-
In der Regel ist die Luftleitanordnung ein flächiges Gebilde, d. h. es weist in zwei zueinander orthogonalen Raumrichtungen eine wesentlich größere Abmessung auf als in einer zu diesen Raumrichtungen orthogonalen dritten Raumrichtung. Dabei soll die Luftleitanordnung mit Luftleitelement in der Inaktivstellung der Bezugszustand sein, von welchem in der vorliegenden Anmeldung bei der Beschreibung der erfindungsgemäßen Luftleitanordnung ausgegangen wird, sofern nicht im Einzelfall Abweichendes definiert ist. Die oben genannte wenigstens eine Seite der Luftleitanordnung, auf welcher eine Luftströmung vorbeiströmt, ist eine der beiden Flächenseiten der flächigen Luftleitanordnung. Auf die zwischen diesen Flächenseiten liegenden dünnen Ränder mit verhältnismäßig sehr kleinen Seitenflächenbereichen kommt es in der vorliegenden Erfindung nicht an.
-
Auch im unmontierten Zustand, also lediglich mit der Luftleitanordnung vor sich, wird ein Durchschnittsfachmann ohne Weiteres erkennen, wie die Luftleitanordnung an einem Fahrzeug anzubringen ist. Die Luftleitanordnung hat bevorzugt eine Montageseite und eine dieser in der Regel entgegengesetzte Anströmseite. Die beiden Seiten unterscheiden sich dabei im Wesentlichen dadurch, dass die Montageseite im fertig montierten Zustand der Luftleitanordnung stärker, oder sogar vollständig, zu einer die Luftleitanordnung tragenden übergeordneten Baugruppe, wie etwa Kraftfahrzeug, hinweist als die Anströmseite, und wobei die Anströmseite im Betrieb der fertig montierten Luftleitanordnung stärker einem Luftstrom ausgesetzt ist als die Montageseite. Dabei steht das Luftleitelement in seiner Aktivstellung stärker auf der Anströmseite der Luftleitanordnung von der Tragstruktur vor als in seiner Inaktivstellung. In diesem Falle ist die Anströmseite die zuvor genannte wenigstens eine Seite der Luftleitanordnung, an welcher ein Luftstrom im Betrieb der Luftleitanordnung vorbeiströmt.
-
In der bevorzugten Ausgestaltung der Luftleitanordnung ist das Luftleitelement ausschließlich durch Energie aus dem Luftstrom von der Inaktivstellung in die Aktivstellung verstellbar.
-
Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, die Energie der an der Luftleitanordnung vorbeiströmenden Luft zum Bewegungsantrieb des Luftleitelements zu nutzen.
-
Eine Alternative ist, dass das Luftleitelement wenigstens abschnittsweise, vorzugsweise größtenteils, besonders bevorzugt vollständig einen Tragflächenquerschnitt aufweist. Dabei können Druckunterschiede auf den unterschiedlichen Profilseiten des Luftleitelements dort, wo es einen Tragflächenquerschnitt aufweist, zur Verstellung des Luftleitelements von der Inaktivstellung zur Aktivstellung genutzt werden. In einem an ein Kraftfahrzeug angebrachten Zustand ist das Luftleitelement mit seinem Tragflächenquerschnitt derart angeordnet, dass das Tragflächenprofil des Luftleitelements zwischen einer Tragflächenprofilvorderkante und einer Tragflächenprofilhinterkante vorgesehen ist, wobei die Tragflächenprofilhinterkante in Fahrzeuglängsrichtung oder wenigstens vorwiegend in Fahrzeuglängsrichtung von der Tragflächenprofilvorderkante entfernt angeordnet ist. Vorzugsweise verlaufen die Tragflächenprofilvorderkante oder/und die Tragflächenprofilhinterkante orthogonal oder vorwiegend orthogonal zur Fahrzeuglängsrichtung. „Vorwiegend“ bedeutet dabei, dass die vorwiegende Verlaufskomponente den betragsmäßig größten Anteil an zwei oder drei zueinander orthogonalen Komponenten der Verlaufsrichtung aufweist.
-
Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass das Luftleitelement eine – bei Betrachtung der Luftleitanordnung mit dem Luftleitelement in der Inaktivstellung – von dem übrigen Luftleitelement abstehende Staukante aufweist. Mit der Staukante wird der Staudruck der darauf auftreffenden anströmenden Luft genutzt, um eine das Luftleitelement von der Inaktivstellung in die Aktivstellung verstellende Kraft zu erzeugen. Deshalb steht die Staukante bevorzugt auf der Anströmseite in Richtung von der Luftleitanordnung weg von dem übrigen Luftleitelement ab.
-
Vorzugsweise ist die Staukante an einem bezüglich des die Luftleitanordnung im Betrieb anströmenden Luftstroms vorauseilenden Rand des Luftleitelements vorgesehen. Damit kann insbesondere bei verschwenkbaren Luftleitelementen sehr früh nach einer Auslenkung aus der Inaktivstellung durch die an der Staukante wirkende Kraft ein großes auf das Luftleitelement im Sinne einer Verstellung zur Aktivstellung hin einwirkendes Drehmoment bewirkt werden.
-
Dann, wenn das Luftleitelement relativ zur Tragstruktur zwischen der Aktivstellung und der Inaktivstellung verschwenkbar ist, verläuft die Schwenkachse vorzugsweise parallel zu der erwähnten Staukante oder orthogonal zum Tragflächenquerschnitt, d.h. parallel zur Tragflächenprofilvorderkante oder/und zur Tragflächenprofilhinterkante.
-
Der Durchschnittsfachmann kann über Anstellwinkel und Auskraglänge der Staukante oder durch Gestaltung des Tragflächenprofils (Tragflächenquerschnitt) die Aktivierungs-Schwellenströmungsgeschwindigkeit einstellen, ab welcher im Falle einer Anströmung das Luftleitelement von der Inaktivstellung in die Aktivstellung verstellt wird.
-
Für die hier diskutierte Luftleitanordnung ist vorgesehen, dass die luftstrominduzierte Verstellbewegung nur zur Verstellung des Luftleitelements von der Inaktivstellung in die Aktivstellung genutzt wird. Zur Rückstellung des Luftleitelements von der Aktivstellung in die Inaktivstellung kann vorgesehen sein, dass es eine Rückstelleinrichtung aufweist, welche dazu ausgebildet ist, das Luftleitelement dann von der Aktivstellung in die Inaktivstellung zurück zu verstellen, wenn die Relativströmungsgeschwindigkeit des Luftstroms auf der wenigstens einen Seite der Luftleitanordnung niedriger als eine Inaktivierungs-Schwellenströmungsgeschwindigkeit ist. Zur Vermeidung eines Flatterns des Luftleitelements bei Anströmgeschwindigkeiten in der Nähe der Aktivierungs-Schwellenströmungsgeschwindigkeit ist bevorzugt, dass die Inaktivierungs-Schwellenströmungsgeschwindigkeit kleiner ist als die Aktivierungs-Schwellenströmungsgeschwindigkeit, also die Rückstellung des Luftleitelements einer Hysterese unterliegt.
-
Dies kann beispielsweise in einfacher Weise dadurch erreicht werden, dass das Verlassen der Inaktivstellung für das Luftleitelement zusätzlich erschwert ist, beispielsweise durch Magnetkraft, welche zwischen zwei ferromagnetischen Formationen, eine am Luftleitelement und eine weitere an der Tragstruktur oder an einer die Tragstruktur tragenden Baugruppe, wirkt. Zur Bereitstellung einer magnetischen Kraft ist wenigstens eine der ferromagnetischen Formationen dauermagnetisiert. Es können zur Erhöhung der Magnetkraft in der Inaktivstellung des Luftleitelements auch beide ferromagnetischen Formationen dauermagnetisiert sein. Die ferromagnetischen Formationen befinden sich dann in größerer Annäherung aneinander, wenn sich das Luftleitelement in der Inaktivstellung befindet, verglichen mit einem Zustand, in welchem das Luftleitelement von der Inaktivstellung zur Aktivstellung hin verlagert ist.
-
Alternativ zu dem genannten Erschweren des Verlassens der Inaktivstellung durch Magnetkraft kann alternativ oder zusätzlich eine überwindbare Verrastung vorgesehen sein, welche das Luftleitelement zunächst in der Inaktivstellung hält. Die überwindbare Verrastung kann – ähnlich der Falle einer Tür – bei Rückkehr in die Inaktivstellung eine geringere Überwindungskraft erfordern als bei Verlassen der Inaktivstellung. Dies kann beispielsweise durch unterschiedliche Schrägen einer Rastklinke realisiert sein.
-
Die Rückstelleinrichtung kann als Rückstellkraft Federkraft oder/und Gewichtskraft oder/und Magnetkraft nutzen. Beispielsweise kann das Luftleitelement gegen die Vorspannkraft einer Federanordnung von der Inaktivstellung in die Aktivstellung verstellbar sein. Als Federanordnung kommt grundsätzlich jede Federanordnung in Betracht, also Blattfedern, Spiralfedern, Schraubenfedern und dergleichen, ebenso elastomere Federn.
-
Zur Definition der Aktivstellung kann an der Tragstruktur oder an einer die Tragstruktur tragenden Baugruppe ein Bewegungsendanschlag vorgesehen sein, an welchem das Luftleitelement in der Inaktivstellung durch den Luftstrom angedrückt wird. Ebenso kann zur Definition der Inaktivstellung ein Bewegungsendanschlag an der Tragstruktur oder an der die Tragstruktur tragenden Baugruppe vorgesehen sein. Bevorzugt ist also das Luftleitelement nur zwischen den beiden die Endstellungen definierenden Bewegungsendanschlägen verstellbar.
-
Die oben genannte ferromagnetische Formation kann als Magnetkörper am Luftleitelement vorgesehen sein. Ebenso können eine Mehrzahl von Magnetkörpern am Luftleitelement vorgesehen sein. Besonders einfach kann das Luftleitelement wenigstens abschnittsweise aus Kunststoff mit ferromagnetischen Füllpartikeln gebildet sein. Wie oben bereits angedeutet, können die ferromagnetischen Füllpartikel oder die ferromagnetischen Magnetkörper dauermagnetisiert sein.
-
Entsprechendes gilt für die Tragstruktur. Auch diese kann wenigstens abschnittsweise ferromagnetisches Material umfassen oder/und sogar aus Kunststoff mit ferromagnetischen Füllpartikeln gebildet sein. Zusätzlich oder alternativ zum ferromagnetischen Material des Luftleitelements kann das ferromagnetische Material der Tragstruktur dauerhaft magnetisiert sein.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug mit einer Luftleitanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie oben beschrieben ist. Die Luftleitanordnung ist dabei am Unterboden des Kraftfahrzeugs montiert. Vorzugsweise bildet die Luftleitanordnung eine Staulippe des Kraftfahrzeugs und ist vor einem Rad des Fahrzeugs angeordnet.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dieses Kraftfahrzeugs kann daran gedacht sein, dass das Luftleitelement relativ zur Tragstruktur zwischen Aktivstellung und Inaktivstellung um eine Schwenkachse verschwenkbar ist, wobei die Schwenkachse vorzugsweise mit einer die Gierachse und die Rollachse enthaltenden Fahrzeuglängsmittelsebene einen Winkel von 65° bis 115°, vorzugsweise von 70° bis 110° einschließt, wobei das Luftleitelement besonders bevorzugt derart angeordnet ist, dass es in seiner Aktivstellung auf es auftreffenden Fahrt-Luftstrom zur Fahrzeugmitte hin leitet.
-
Um sicherzustellen, dass das Luftleitelement sich dort, wo ein erhöhtes Kollisionsrisiko mit Bodenerhebungen oder herumliegenden Gegenständen besteht, in der Inaktivstellung befindet, kann vorgesehen sein, dass die Aktivierungs-Schwellenströmungsgeschwindigkeit größer als oder gleich 70 km/h ist, bevorzugt größer als oder gleich 75 km/h ist, besonders bevorzugt größer als oder gleich 80 km/h ist. Somit wird das Luftleitelement erst bei Fahr- und damit Luftströmungsgeschwindigkeiten in die Aktivstellung verstellt, die in der Regel außerorts oder sogar nur auf Landstraßen und Autobahnen erreicht werden.
-
Ebenso kann zur Rückstellung des Luftleitelements in die Inaktivstellung daran gedacht sein, dass die Inaktivierungs-Schwellenströmungsgeschwindigkeit kleiner als oder gleich 70 km/h, bevorzugt kleiner als oder gleich 67 km/h, besonders bevorzugt kleiner als oder gleich 63 km/h ist.
-
Vorzugsweise ist, wie oben bereits ausgeführt, die Inaktivierungs-Schwellenströmungsgeschwindigkeit niedriger als die Aktivierungs-Schwellenströmungsgeschwindigkeit, um eine Hysterese bei der Verstellung des Luftleitelements vorzusehen, um dadurch ein Flattern des Luftleitelements zwischen Inaktivstellung und Aktivstellung zu vermeiden. Ein solches Flattern kann dann auftreten, wenn die Inaktivierungs-Schwellenströmungsgeschwindigkeit und die Aktivierungs-Schwellenströmungsgeschwindigkeit nahe beieinander liegen und die Luftströmung mit einer Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Schwellenströmungsgeschwindigkeiten strömt. Bevorzugt beträgt der Abstand zwischen den beiden Schwellenströmungsgeschwindigkeiten 8 km/h, bevorzugt 10 km/h oder mehr.
-
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellt dar:
-
1 eine grobschematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Luftleitanordnung,
-
2 eine grobschematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Luftleitanordnung und
-
3 eine grobschematische Unteransicht eines Fahrzeugs mit einer Luftleitanordnung der vorliegenden Erfindung.
-
In 1 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Luftleitanordnung allgemein mit 10 bezeichnet.
-
Diese kann an einem Unterboden 12 an einem vorderen Längsende 14 eines Fahrzeugs 16 vorgesehen sein, und zwar bevorzugt bei Betrachtung des Fahrzeugs in Fahrzeuglängsrichtung vor dem Vorderreifen 18 bzw. der Vorderachse 20.
-
Das Vorderrad 18 rollt dabei auf einem festen Untergrund 22 ab.
-
Bei Vorwärtsfahrt – und nur diese ist hier aufgrund der Häufigkeit ihres Auftretens im Vergleich zu allen Fahrsituationen von Interesse – wird das Fahrzeug 16 längs der Fahrzeuglängsrichtung aus der Richtung des Pfeils 24 mit Fahrtwind angeströmt.
-
Der Unterboden 12 des Kraftfahrzeugs 16 bildet dabei eine mögliche Tragstruktur der Luftleitanordnung 10. Diese umfasst ein Luftleitelement 26, welches grobschematisch im Querschnitt orthogonal zu einer Schwenkachse 28 dargestellt ist, welche im vorliegend dargestellten Beispiel orthogonal zur Zeichenebene von 1 in Fahrzeugquerrichtung verläuft. Wie in 3 gezeigt ist, kann die Schwenkachse 28 bzw. 128 jedoch auch abweichend von der Fahrzeugquerrichtung orientiert sein.
-
Das Luftleitelement ist in 1 in durchgezogener Linie in seiner Inaktivstellung dargestellt, in welcher seine Montageseite 26a zum Unterboden 12 als der Tragstruktur der Luftleitanordnung 10 hinweist. Die der Montageseite 26a vorzugsweise entgegengesetzte Anströmseite 26b ist in der mit durchgezogener Linie dargestellten Inaktivstellung der Luftleitanordnung 10 bei Vorwärtsfahrt dem am Fahrzeug vorbeiströmenden Fahrtwind ausgesetzt.
-
Die Luftleitanordnung 10 kann eine mit dem Luftleitelement 26 zur gemeinsamen Drehung um die Schwenkachse 28 fest verbundene Schwenkwelle 30 aufweisen, welche in an sich bekannter und hier nicht näher beschriebener Art und Weise drehbar um die Schwenkachse 28 am Unterboden 22 gelagert sein kann.
-
Das Luftleitelement 26 ist strichliniert in 1 in der Aktivstellung gezeigt, in welche es aus der Inaktivstellung im Gegenuhrzeigersinn um die Schwenkachse 28 verschwenkt wurde. Die Aktivstellung des Luftleitelements 26 kann durch eine in 1 nicht dargestellte Bewegungsbegrenzung realisiert sein, etwa durch einen am Luftleitelement 26 oder/und an der Schwenkwelle 30 vorgesehenen Anschlag, welcher dann mit einem Unterboden-festen Gegenanschlag in einen eine weitere Schwenkbewegung im Gegenuhrzeigersinn verhindernden Anlageeingriff gelangt, wenn sich das Luftleitelement 26 in der Aktivstellung befindet.
-
Die Verstellung des Luftleitelements 26 – im vorliegenden Beispiel gemeinsam mit der Schwenkwelle 30 – erfolgt von der Inaktivstellung in die Aktivstellung gegen die Vorspannkraft einer Feder 32, etwa einer Spiralfeder oder einer sonstigen Torsionsfeder.
-
Abweichend von der Verwendung einer Vorspannfeder 32 kann eine das Leitelement in die Inaktivstellung zurückstellende Kraft auch durch ein bezogen auf die Schwenkachse 28 exzentrisch vorgesehenes Gegengewicht realisiert sein, welches ein rückstellendes Drehmoment um die Schwenkachse 28 bewirkt.
-
In dem in 1 gezeigten Beispiel ist das Luftleitelement im Querschnitt mit einem Tragflächenprofil ausgebildet, welches beim Anströmen mit Luft aus Richtung des Pfeils 24 eine Kraftwirkung erfährt, die wiederum aufgrund der festen Verbindung mit der Schwenkwelle 30 ein Drehmoment um die Schwenkachse 28 bewirkt, und zwar in einem das Luftleitelement 26 von der Inaktivstellung in die Aktivstellung verstellenden Sinn.
-
Bei Anströmung des tragflächenartigen Luftleitelements 26 in der Inaktivstellung in Richtung des Pfeils 24 mit Luft stellen sich aufgrund des Tragflächenprofils des Luftleitelements 26 unterschiedliche Druckverhältnisse an der Montageseite 26a einerseits und an der Anströmseite 26b andererseits ein. Genauer ist dabei der auf das Luftleitelement 26 einwirkende statische Druck auf der Montageseite 26a größer als auf der Anströmseite 26b, sodass aufgrund des mit zunehmender Anströmgeschwindigkeit zunehmenden Druckunterschieds eine zunehmende Kraft auf das Luftleitelement ausgeübt wird, welche im Wesentlichen orthogonal zur Schwenkachse 28 und orthogonal zu der Montageseite 26a zum Untergrund 22 hin gerichtet ist. Da die Wirklinie dieser resultierenden Kraft auf das Luftleitelement 26 einen Abstand von der Schwenkachse 28 aufweist, wirkt auf das Gesamtsystem aus Leitelement 26 und Schwenkwelle 30 ein um die Schwenkachse 28 bei Betrachtung von 1 im Gegenuhrzeigersinn wirkendes Verstellmoment.
-
Unter der Annahme, dass die Anströmgeschwindigkeit des Luftstroms 24 betragsmäßig etwa der Vorwärtsfahrtgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 16 entspricht, kann durch entsprechende Dimensionierung der Rückstellfeder 32 das Luftleitelement 26 bzw. die Luftleitanordnung 10 so dimensioniert werden, dass eine Verstellung von der Inaktivstellung in die Aktivstellung ab Überschreitung einer vorbestimmten Grenzanströmgeschwindigkeit (diese entspricht gemäß obiger Näherungsannahme einer Grenzvorwärtsfahrtgeschwindigkeit bzw. Grenzfahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 16) beginnt. Bei der Grenzfahrzeuggeschwindigkeit sind das durch den Luftstrom 24 bewirkte Verstellmoment und das durch die Rückstellfeder 32 bewirkte Rückstellmoment gerade noch im Gleichgewicht. Eine weitere betragsmäßige Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit führt dann jedoch zu einem Überwiegen des Verstellmoments, sodass es zu einer Schwenkbewegung des Luftleitelements 26 um die Schwenkachse 28 hin zur Aktivstellung kommt.
-
Um bei Fahrzeuggeschwindigkeiten nahe bei der Grenzfahrzeuggeschwindigkeit ein Flattern, also eine schnell wechselnde Verstellung und Rückstellung, zu vermeiden, kann die Grenzfahrzeuggeschwindigkeit, bei der ein Lösen des Luftleitelements aus der Inaktivstellung erfolgt, gegenüber jener Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht sein, bei welcher eine Rückstellung des Luftleitlements 26 zurück in die Inaktivstellung erfolgt. Dies kann beispielsweise durch zusätzlich wirkende Magnetkräfte realisiert sein.
-
Hierzu kann die Tragstruktur 12 ein erstes ferromagnetisches Material 34 aufweisen und kann das Luftleitelement ein zweites ferromagnetisches Material 36 aufweisen. Die beiden ferromagnetischen Materialien können identisch sein. Eines der beiden ferromagnetischen Materialien 34 oder 36 muss dauermagnetisiert sein, beide ferromagnetischen Materialien 34 und 36 können dauermagnetisiert sein.
-
Das ferromagnetische Material 36 kann auch das Material des Luftleitelements 26 selbst sein, etwa wenn dieses aus einer mit ferromagnetischen Partikeln gefüllten Kunststoffmatrix hergestellt ist, beispielsweise durch Spritzgießen.
-
In der Inaktivstellung liegen sich die beiden ferromagnetischen Materialien 34 und 36 vorzugsweise unmittelbar gegenüber, sodass zwischen diesen eine vergleichsweise hohe magnetische Anziehungskraft wirkt, die zusätzlich zur rückstellenden Kraft der Rückstellfeder 32 überwunden werden muss, damit es zur Einleitung einer Verstellbewegung kommt, die das Luftleitelement 26 aus der Inaktivstellung hin zur Aktivstellung verstellt.
-
Mit zunehmender Entfernung der beiden ferromagnetischen Materialien 34 und 36 voneinander nehmen die zwischen diesen wirkenden magnetischen Kräfte mit dem Abstand quadratisch ab, sodass bereits ab einem relativ geringen Verstellgrad die Rückstellfeder 32 überwiegend oder ausschließlich das das Leitelement 26 in die Inaktivstellung rückstellende Drehmoment liefert.
-
Unterschreitet das Fahrzeug eine Grenzgeschwindigkeit, bei welcher das von der Rückstellfeder 32 ausgeübte Rückstellmoment die auf das Luftleitelement 26 wirkenden aerodynamischen Kräfte und das daraus resultierende zur Aktivstellung hin wirkende Verstellmoment übersteigt, kommt es wiederum zu einer Rückstellbewegung des Luftleitelements 26 hin zur Inaktivstellung.
-
Dimensioniert man die ferromagnetischen Materialien 34 und 36 sowie die Rückstellfeder 32 entsprechend, so kann dafür gesorgt werden, dass eine Verstellbewegung des Luftleitelements 26 aus der Inaktivstellung hin zur Aktivstellung erst ab Fahrzeuggeschwindigkeiten von 60, 70 oder 80 km/h und darüber erfolgt. Somit befindet sich das Luftleitlement dann, wenn das Fahrzeug so niedrige Geschwindigkeiten aufweist, dass eine Kollision mit bodennahen Widerständen, wie etwa Randsteinen, Unrat und dgl., nicht unwahrscheinlich ist, – also etwa im Stadtverkehr – befindet sich das Luftleitelement in der Inaktivstellung und ist vor Kollisionen mit diesen Widerständen geschützt.
-
Bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten, bei welchen dann die vor dem Fahrzeug liegenden Streckenabschnitte aller Wahrscheinlichkeit nach ausreichend frei sind, – wie etwa auf Landstraßen und Autobahnen – wird das Luftleitelement 26 von dem das Fahrzeug 16 umströmenden Luftstrom in die Aktivstellung verstellt, in welcher es stärker vom Unterboden 12 bzw. allgemein von der Tragstruktur 12 absteht als in der Inaktivstellung.
-
In 2 ist in gleicher Ansicht eine von der ersten Ausführungsform geringfügig abweichende zweite Ausführungsform dargestellt.
-
Die zweite Ausführungsform von 2 wird nachfolgend nur insofern erläutert werden, als sie sich von der ersten Ausführungsform unterscheidet, auf deren Beschreibung ansonsten zur Erläuterung auch der zweiten Ausführungsform ausdrücklich verwiesen wird.
-
Gleiche und funktionsgleiche Bauteile bzw. Bauteilabschnitte wie in 1 sind in 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch erhöht um die Zahl 100.
-
Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform ist das Luftleitelement 126 der zweiten Ausführungsform nicht tragflächenförmig ausgestaltet, sondern weist an seinem in Fahrzeuglängsrichtung vorauseilenden Längsende eine vom übrigen Luftleitelement 126c abstehende Staukante 126d auf. Die Staukante 126d steht in der Inaktivstellung des Luftleitelements 126 von der Tragstruktur 12 vorzugsweise zur Anströmseite 126b hin ab.
-
Auf die Staukante 126d auftreffende Luft des das Fahrzeug 116 umströmenden Fahrtwinds wird an der Staukante umgelenkt oder/und schlagartig abgebremst, sodass es an der Staukante – verglichen mit anderen Bereichen des Luftleitelements 126 – zu einer Bildung erhöhten Luftdrucks kommt. Aufgrund des so erhöhten Luftdrucks im Bereich der Staukante 126d wird wiederum eine auf das Luftleitelement 126 wirkende, zum Untergrund 122 hin gerichtete Kraft ausgeübt, welche aufgrund ihres Abstands von der Schwenkachse 128 zu einem Verstellmoment führt, das das Luftleitelement 126 aus der mit durchgezogenem Strich dargestellten Inaktivstellung hin zu der mit Strichlinierung dargestellten Aktivstellung verstellt.
-
In 3 ist eine für beide Ausführungsformen geltende Unteransicht der Fahrzeuge von 1 und 2 gezeigt. Die konkrete Luftleitanordnung ist daher nicht dargestellt, sondern lediglich die Orientierung der Schwenkachsen 28 bzw. 128.
-
Der Einfachheit halber sind beide gezeigten Vorderräder mit 18 bzw. 118 bezeichnet.
-
Wie in der Modifikation von 3 dargestellt ist, müssen die Schwenkachsen 28 bzw. 128 der Luftleitelemente 26 bzw. 126 nicht notwendigerweise in Fahrzeugquerrichtung verlaufen, sondern können zur Fahrzeugquerrichtung geneigt sein. So kann die Schwenkachse 28 bzw. 128 mit einer in 3 lediglich als Linie dargestellten Ebene E, welche sowohl parallel zur Gierachse wie auch parallel zur Rollachse des Fahrzeugs 16 bzw. 116 ist, einen Winkel α einschließen, welcher bevorzugt kleiner als 90° ist, sodass aus Richtung des Pfeils 24 bzw. 124 auf das Luftleitelement 26 bzw. 126 in der Aktivstellung auftreffende Luft zur Fahrzeugmitte hin abgeleitet wird.
-
Die Gierachse verläuft in 3 orthogonal zur Zeichenebene, die Rollachse verläuft in allen Figuren parallel zur Anströmrichtung des Pfeils 24 bzw. 124.
-
Der Winkel α liegt vorzugsweise in einem Bereich von 65° bis 115°, beträgt im dargestellten Beispiel etwa 77°.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102006009681 A1 [0002]
