DE102015102741A1 - Luftleitvorrichtung und Verfahren zum Betreiben derselben - Google Patents

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Abstract

Luftleitvorrichtung (10) für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Personenkraftfahrzeug, die in einem oben liegenden Heckbereich (12) des Fahrzeugs angeordnet ist und ein Luftleitelement (11) umfasst, welches von einer eingefahrenen Ruhestellung, in welcher das Luftleitelement oberflächenbündig in den Formverlauf des Heckbereichs integriert ist, in eine ausgefahrene Betriebsstellung verlagerbar ist, wobei das Luftleitelement (11) sowohl in der eingefahrenen Ruhestellung als auch in der ausgefahrenen Betriebsstellung der Luftführung im Heckbereich des Kraftfahrzeugs dient. Dem Luftleitelement (11) ist mindestens ein Propeller (14) zugeordnet, der zusammen mit dem Luftleitelement (11) zwischen der eingefahrenen Ruhestellung und der ausgefahrenen Betriebsstellung verlagerbar ist, wobei der oder jeder Propeller (14) in der ausgefahrenen Betriebsstellung in einem ersten Betriebszustand festsetzbar ist, wobei der oder jeder Propeller (14) in der ausgefahrenen Betriebsstellung in einem zweiten Betriebszustand zur Erzeugung einer Durchströmung in Fahrtrichtung betreibbar ist, und wobei der oder jeder Propeller (14) in der ausgefahrenen Betriebsstellung in einem dritten Betriebszustand zur Erzeugung einer Durchströmung entgegen der Fahrtrichtung betreibbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Luftleitvorrichtung eines Kraftfahrzeugs und ein Verfahren zum Betreiben derselben.
  • Luftleitvorrichtungen eines Kraftfahrzeugs verfügen über mindestens ein Luftleitelement. Dabei unterscheidet man grundsätzlich zwischen Luftleitvorrichtungen mit feststehenden Luftleitelementen und Luftleitvorrichtungen mit Luftleitelementen, die zwischen einer ausgefahrenen Betriebsstellung und einer eingefahrenen Ruhestellung verlagerbar sind.
  • Aus der DE 30 19 150 A1 und der DE 43 05 090 A1 ist jeweils eine Luftleitvorrichtung für ein Fahrzeug bekannt, die in einem oben liegenden Heckbereich des Fahrzeugs angeordnet ist und ein Luftleitelement umfasst, welches von einer eingefahrenen Ruhestellung, in der es oberflächenbündig in den Formverlauf des Heckbereichs integriert ist, in eine ausgefahrene Betriebsstellung und umgekehrt von der Betriebsstellung in die Ruhestellung verlagerbar ist. Das Luftleitelement ist als Tragflügel ausgebildet, der mittels einer Betätigungseinrichtung von der Ruhestellung in die Betriebsstellung und umgekehrt verlagerbar bzw. überführbar ist. Mit diesen Luftleitvorrichtungen kann der Hinterachsabtriebsbeiwert bei gleichbleibendem oder auch verringertem Luftwiderstandsbeiwert erhöht werden.
  • Aus der US 7,175,229 B2 ist eine Luftleitvorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einem feststehenden Luftleitelement bekannt, wobei diesem feststehenden Luftleitelement ein Propeller zugeordnet ist, der bei fahrendem Fahrzeug vom Fahrtwind angetrieben wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine vielseitig nutzbare Luftleitvorrichtung mit verlagerbarem Luftleitelement und ein Verfahren zum Betreiben derselben zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Luftleitvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist dem Luftleitelement mindestens ein Propeller zugeordnet ist, der zusammen mit dem Luftleitelement zwischen der eingefahrenen Ruhestellung und der ausgefahrenen Betriebsstellung verlagerbar ist, wobei der oder jeder Propeller in der ausgefahrenen Betriebsstellung in einem ersten Betriebszustand festsetzbar ist, wobei der oder jeder Propeller in der ausgefahrenen Betriebsstellung in einem zweiten Betriebszustand zur Erzeugung einer Durchströmung entgegengesetzt zur Fahrtrichtung betreibbar ist, und wobei der oder jeder Propeller in der ausgefahrenen Betriebsstellung in einem dritten Betriebszustand zur Erzeugung einer Durchströmung in Fahrtrichtung betreibbar ist.
  • Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Luftleitvorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einem Luftleitelement, welches zwischen einer ausgefahrenen Betriebsstellung und einer eingefahrenen Ruhestellung verlagerbar ist, wobei das Luftleitelement der Luftleitvorrichtung in der eingefahrenen Ruhestellung oberflächenbündig in den Formverlauf des Heckbereichs des Kraftfahrzeugs integriert ist. Erfindungsgemäß ist dem Luftleitelement einer solchen Luftleitvorrichtung mindestens ein Propeller zugeordnet, der zusammen mit dem Luftleitelement zwischen der eingefahrenen Ruhestellung und der ausgefahrenen Betriebsstellung verlagerbar ist. In der ausgefahrenen Betriebsstellung kann der oder jeder Propeller in unterschiedlichen Betriebszuständen betrieben werden, um elektrische Energie zu erzeugen und/oder um den Luftwiderstand und/oder Hinterachsabtrieb des Fahrzeugs zu beeinflussen. Die hier vorliegende Erfindung erlaubt eine umfassende bzw. vielseitige Nutzung des oder jedes zusammen mit dem Luftleitelement verlagerbaren Propellers der Luftleitvorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie und/oder zur Beeinflussung des Luftwiderstandswerts und/oder zur Beeinflussung des Hinterachsabtriebs des Fahrzeugs.
  • Vorzugsweise wird dann, wenn der oder jeder Propeller in der ausgefahrenen Betriebsstellung des Luftleitelements in dem ersten Betriebszustand festgesetzt ist, gegenüber der eingefahrenen Ruhestellung ein Luftwiderstand des Fahrzeugs reduziert und/oder ein Hinterachsabtrieb des Fahrzeugs erhöht. Dann, wenn der oder jeder Propeller in der ausgefahrenen Betriebsstellung in dem zweiten Betriebszustand betrieben ist, wird gegenüber dem ersten Betriebszustand in der ausgefahrenen Betriebsstellung der Luftwiderstand des Fahrzeugs weiter reduziert und/oder der Hinterachsabtrieb des Fahrzeugs weiter erhöht. Dann, wenn der oder jeder Propeller in der ausgefahrenen Betriebsstellung in dem dritten Betriebszustand betrieben ist, wird gegenüber dem ersten Betriebszustand in der ausgefahrenen Betriebsstellung der Luftwiderstand des Fahrzeugs erhöht und/oder der Hinterachsabtrieb des Fahrzeugs reduziert. Dies erlaubt eine umfassende bzw. vielseitige Nutzung des oder jedes zusammen mit dem Luftleitelement verlagerbaren Propellers der Luftleitvorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie und/oder zur Beeinflussung des Luftwiderstandswerts des Fahrzeugs und/oder zur Beeinflussung des Hinterachsabtriebs des Fahrzeugs.
  • Vorzugsweise wird der oder jede Propeller in der ausgefahrenen Betriebsstellung im zweiten Betriebszustand motorisch und in der ausgefahrenen Betriebsstellung im dritten Betriebszustand generatorisch betrieben.
  • Das Verfahren zum Betreiben der Luftleitvorrichtung ist in Anspruch 9 definiert.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
  • 1 einen Ausschnitt aus einem Heckbereich eines Kraftfahrzeugs mit einer ersten erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung in ausgefahrener Betriebsstellung; und
  • 2 einen Ausschnitt aus einem Heckbereich eines Kraftfahrzeugs mit einer zweiten erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung in ausgefahrener Betriebsstellung.
  • Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Luftleitvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, die in einem obenliegenden Heckbereich des Fahrzeugs angeordnet ist und ein verlagerbares Luftleitelement umfasst.
  • 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung 10 mit einem verlagerbaren Luftleitelement 11, wobei die Luftleitvorrichtung 10 in einem obenliegenden Heckbereich 12 des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Das Luftleitelement 11 der Luftleitvorrichtung 10 ist zwischen einer eingefahrenen Ruhestellung und einer ausgefahrenen Betriebsstellung verlagerbar, nämlich in 1 in Richtung des dort gezeigten Pfeils 13, wobei das Luftleitelement 11 in der eingefahrenen Ruhestellung oberflächenbündig in den Formverlauf des Heckbereichs 12 des Kraftfahrzeugs integriert ist.
  • Sowohl in der eingefahrenen Ruhestellung als auch in der ausgefahrenen Betriebsstellung dient das Luftleitelement 11 der Luftleitvorrichtung 10 der Luftführung von Fahrtluft im Heckbereich des Kraftfahrzeugs.
  • Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung ist dem zwischen der eingefahrenen Ruhestellung und der ausgefahrenen Betriebsstellung verlagerbaren Luftleitelement 11 der Luftleitvorrichtung 10 mindestens ein Propeller 14 zugeordnet.
  • Im Ausführungsbeispiel der 1 sind dem Luftleitelement 11 mehrere Propeller 14 zugeordnet, nämlich insgesamt sechs Propeller 14, die als Axialturbinen bzw. Axialpropeller ausgeführt sind.
  • Die Propeller 14 sind zusammen mit dem Luftleitelement 11 zwischen der ausgefahrenen Betriebsstellung und der eingefahrenen Ruhestellung verlagerbar.
  • Im Ausführungsbeispiel der 1 sind die Propeller 14 in der in 1 gezeigten, ausgefahrenen Betriebsstellung in unterschiedlichen Betriebszuständen betreibbar. So können in einem ersten Betriebszustand der ausgefahrenen Betriebsstellung die Propeller 14 in der ausgefahrenen Betriebsstellung festgesetzt sein. In der ausgefahrenen Betriebsstellung können die Propeller 14 in einem zweiten Betriebszustand zur Erzeugung einer Durchströmung entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs betrieben werden. Die Strömungsrichtung ist in 1 durch einen Pfeil 15 dargestellt. Ferner ist es möglich, dass die Propeller 14 in der ausgefahrenen Betriebsstellung in einem dritten Betriebszustand betrieben werden, in welchem dieselben der Erzeugung einer Durchströmung in Fahrtrichtung dienen.
  • Dann, wenn die Propeller 14 der Luftleitvorrichtung 10 der 1 in der in 1 ausgefahrenen Betriebsstellung des Luftleitelements 11 in dem ersten Betriebszustand festgesetzt sind, wird ein Luftwiderstandswert des Kraftfahrzeugs reduziert und ein Hinterachsabtrieb des Fahrzeugs bzw. ein Hinterachsabtriebsbeiwert wird erhöht, und zwar gegenüber der eingefahrenen Ruhestellung der Luftleitvorrichtung 10.
  • Dann, wenn die Propeller 14 in der ausgefahrenen Betriebsstellung in dem zweiten Betriebszustand betrieben werden, in welchem dieselben eine Durchströmung entgegengesetzt zur Strömungsrichtung (d.h. (in) Fahrtrichtung) oder entgegengesetzt zur Windrichtung erzeugen, werden gegenüber dem ersten Betriebszustand der ausgefahrenen Betriebsstellung der Luftwiderstandswert weiter reduziert und der Hinterachsabtriebsbeiwert bzw. der Hinterachsabtrieb weiter erhöht. Im zweiten Betriebszustand in der ausgefahrenen Betriebsstellung werden die Propeller 14 in sogenannter Druckrichtung betrieben, vor der Luftleiteinrichtung 10 wird ein größerer Druckaufstau erzeugt als im ersten Betriebszustand in der ausgefahrenen Betriebsstellung. Hierbei werden die Propeller 14 vorzugweise motorisch angetrieben.
  • Dann, wenn die Propeller 14 in der ausgefahrenen Betriebsstellung in dem dritten Betriebszustand betrieben werden, in welchem dieselben eine Durchströmung entgegen der Fahrtrichtung erzeugen, wird gegenüber dem ersten Betriebszustand der Luftwiderstand des Fahrzeugs erhöht und der Hinterachsabtrieb des Fahrzeugs bzw. der Hinterachsabtriebsbeiwert wird reduziert. In diesem Fall werden dann die Propeller 14 in Zugrichtung betrieben, ein Druckaufstau vor der Luftleitvorrichtung 10 sinkt. In diesem Fall kann über die Propeller 14 im generatorischen Betrieb derselben elektrische Energie erzeugt und zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers verwendet werden.
  • 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung 10, die sich vom Ausführungsbeispiel der 1 lediglich dadurch unterscheidet, dass die dem verlagerbaren Luftleitelement 11 zugeordneten Propeller 14 nicht als Axialpropeller, sondern vielmehr als Radialpropeller bzw. Radialturbinen ausgeführt sind. 3 zeigt einen derartigen Radialpropeller 14 im Längsschnitt. Bei den Axialpropellern 14 der 1 verlaufen die Drehachsen derselben im Wesentlichen in Fahrtrichtung bzw. in Durchströmungsrichtung derselben. Bei den Radialpropellern 14 der 2 und 3 verlaufen die Drehachsen derselben im Wesentlichen quer zur Fahrtrichtung und damit Durchströmungsrichtung derselben.
  • Mit der erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung 10 ist es demnach möglich, in der ausgefahrenen Betriebsstellung des Luftleitelements 10 und damit in der ausgefahrenen Betriebsstellung der zusammen mit dem Luftleitelement 11 verlagerbaren Propeller 14 einerseits den Luftwiderstand des Kraftfahrzeugs gezielt zu beeinflussen und andererseits mehr oder weniger Abtrieb an der Hinterachse des Kraftfahrzeugs bereitzustellen.
  • Es liegt demnach im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, eine Luftleitvorrichtung 10 eines Fahrzeugs vorzuschlagen, die über ein Luftleitelement 11 verfügt, welches zwischen der eingefahrenen Ruhestellung und der ausgefahrenen Betriebsstellung verlagerbar ist, wobei in der eingefahrenen Ruhestellung das Luftleitelement 11 oberflächenbündig in den Formverlauf des Heckbereichs des Kraftfahrzeugs integriert ist.
  • Dem verlagerbaren Luftleitelement 11 sind zusammen mit demselben verlagerbare Propeller 14 zugeordnet, die in der ausgefahrenen Betriebsstellung in unterschiedlichen Betriebszuständen betrieben werden können, nämlich in einem ersten Betriebszustand der ausgefahrenen Betriebsstellung, in welchem dieselben festgesetzt sind und demnach nicht rotieren, in einem zweiten Betriebszustand der ausgefahrenen Betriebsstellung, in welchem dieselben eine Durchströmung in Fahrtrichtung erzeugen, und in einem dritten Betriebszustand der ausgefahrenen Betriebsstellung, in welchem dieselben eine Durchströmung entgegen der Fahrtrichtung bereitstellen. Über diese Betriebszustände in der ausgefahrenen Betriebsstellung der Luftleitvorrichtung können der Luftwiderstand und der Hinterachsabtrieb und damit die aerodynamischen Eigenschaften des Fahrzeugs vorteilhaft beeinflusst werden, ferner kann ggf. elektrische Energie erzeugt werden.
  • 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 3019150 A1 [0003]
    • DE 4305090 A1 [0003]
    • US 7175229 B2 [0004]

Claims (9)

  1. Luftleitvorrichtung (10) für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Personenkraftfahrzeug, die in einem oben liegenden Heckbereich (12) des Fahrzeugs angeordnet ist und ein Luftleitelement (11) umfasst, welches von einer eingefahrenen Ruhestellung, in welcher das Luftleitelement oberflächenbündig in den Formverlauf des Heckbereichs integriert ist, in eine ausgefahrene Betriebsstellung verlagerbar ist, wobei das Luftleitelement (11) sowohl in der eingefahrenen Ruhestellung als auch in der ausgefahrenen Betriebsstellung der Luftführung im Heckbereich des Kraftfahrzeugs dient, dadurch gekennzeichnet, dass dem Luftleitelement (11) mindestens ein Propeller (14) zugeordnet ist, der zusammen mit dem Luftleitelement (11) zwischen der eingefahrenen Ruhestellung und der ausgefahrenen Betriebsstellung verlagerbar ist, wobei der oder jeder Propeller (14) in der ausgefahrenen Betriebsstellung in einem ersten Betriebszustand festsetzbar ist, wobei der oder jeder Propeller (14) in der ausgefahrenen Betriebsstellung in einem zweiten Betriebszustand zur Erzeugung einer Durchströmung entgegengesetzt zur Fahrtrichtung betreibbar ist, und wobei der oder jeder Propeller (14) in der ausgefahrenen Betriebsstellung in einem dritten Betriebszustand zur Erzeugung einer Durchströmung entgegen der Fahrtrichtung betreibbar ist.
  2. Luftleitvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn der oder jeder Propeller (14) in der ausgefahrenen Betriebsstellung des Luftleitelements in dem ersten Betriebszustand festgesetzt ist, gegenüber der eingefahrenen Ruhestellung ein Luftwiderstand des Fahrzeug reduziert und/oder ein Hinterachsabtrieb des Fahrzeugs erhöht ist.
  3. Luftleitvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn der oder jeder Propeller (14) in der ausgefahrenen Betriebsstellung in dem zweiten Betriebszustand betrieben ist, gegenüber dem ersten Betriebszustand ein Luftwiderstand des Fahrzeugs weiter reduziert und/oder ein Hinterachsabtrieb des Fahrzeugs weiter erhöht ist.
  4. Luftleitvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn der oder jeder Propeller (14) in der ausgefahrenen Betriebsstellung in dem dritten Betriebszustand betrieben ist, gegenüber dem ersten Betriebszustand ein Luftwiderstand des Fahrzeugs erhöht und/oder ein Hinterachsabtrieb des Fahrzeugs reduziert ist.
  5. Luftleitvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Propeller (14) in der ausgefahrenen Betriebsstellung im zweiten Betriebszustand motorisch betrieben wird.
  6. Luftleitvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Propeller (14) in der ausgefahrenen Betriebsstellung im dritten Betriebszustand generatorisch betrieben wird.
  7. Luftleitvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Propeller (14) als Axialturbine ausgeführt ist.
  8. Luftleitvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Propeller (14) als Radialturbine ausgeführt ist.
  9. Verfahren zum Betreiben einer Luftleitvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn der oder jeder Propeller (14) in der ausgefahrenen Betriebsstellung in einem ersten Betriebszustand festsetzt wird, gegenüber der eingefahrenen Ruhestellung ein Luftwiderstand des Fahrzeug reduziert und/oder ein Hinterachsabtrieb des Fahrzeugs erhöht wird, dann, wenn der oder jeder Propeller (14) in der ausgefahrenen Betriebsstellung in einem zweiten Betriebszustand zur Erzeugung einer Durchströmung in Fahrtrichtung betrieben wird, gegenüber dem ersten Betriebszustand in der ausgefahrenen Betriebsstellung der Luftwiderstand des Fahrzeugs weiter reduziert und/oder der Hinterachsabtrieb des Fahrzeugs weiter erhöht wird, dann, wenn der oder jeder Propeller (14) in der ausgefahrenen Betriebsstellung in einem dritten Betriebszustand zur Erzeugung einer Durchströmung entgegen der Fahrtrichtung betrieben wird, gegenüber dem ersten Betriebszustand in der ausgefahrenen Betriebsstellung der Luftwiderstand des Fahrzeugs erhöht und/oder ein Hinterachsabtrieb des Fahrzeugs reduziert wird.
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