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TECHNISCHES GEBIET
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Beispielhafte Ausführungsformen des vorliegenden Erfindungskonzepts betreffen eine Vorrichtung zur Verbesserung der aerodynamischen Charakteristika eines Fahrzeugs; und insbesondere eine Technologie für eine Vorrichtung, die aerodynamische Charakteristika eines Fahrzeugs verbessern kann, unter Verwendung eines Radkastenflügels, wobei sich dessen Winkel in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Lenkwinkels des Lenkrads ändert.
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HINTERGRUND
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Die "aerodynamischen Charakteristika" eines Fahrzeugs ist der allgemeine Begriff für die Kraft, die durch den Luftstrom während der Fahrt auf das Fahrzeug wirkt, und bezeichnet Faktoren, welche die Stabilität, die Verbesserung der Kraftstoffeffizienz, Geräusche und dergleichen während der Fahrt mit hoher Geschwindigkeit bestimmen. Verschiedene Untersuchungen wurden durchgeführt, um die aerodynamischen Charakteristika eines Fahrzeugs zu verbessern.
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Als eine Lösung zur Verbesserung der aerodynamischen Charakteristika eines Fahrzeugs, gibt es eine Struktur, bei der ein Leitblech bzw. eine Ablenkplatte 2 in einem Radkasten 1 eines Fahrzeugs befestigt ist, wie es in 1 gezeigt ist.
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Allerdings ist es gemäß der oben beschriebenen herkömmlichen Struktur unmöglich, die aerodynamische Kraft gemäß Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Lenkwinkels eines Lenkrads auf einen optimalen Zustand zu verringern, da die Ablenkplatte 2 an dem Radkasten 1 fixiert ist.
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Die in diesem Abschnitt zum Hintergrund der Erfindung offenbarten Informationen sind lediglich für das Verständnis des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung gedacht und sollten nicht als Anerkenntnis oder als ein Hinweis darauf verstanden werden, dass diese Informationen jenen Stand der Technik bilden, der dem Fachmann bereits bekannt ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine Ausführungsform des vorliegenden Erfindungskonzepts ist auf eine Vorrichtung zur Verbesserung der aerodynamischen Charakteristika eines Fahrzeugs gerichtet, welche die aerodynamischen Charakteristika des Fahrzeugs auf einen optimalen Zustand verbessern kann, durch Bereitstellen eines aktiven Flügels in einem Radkasten eines Fahrzeugs, wobei dessen Winkel sich in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Lenkwinkels des Lenkrads aktiv ändert.
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Andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor und werden deutlich mit Bezug auf die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Ferner können die Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung durch die beanspruchten Mittel und Kombinationen davon realisiert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden Erfindungskonzepts weist eine Vorrichtung zur Verbesserung aerodynamischer Charakteristika eines Fahrzeugs auf: einen ersten Flügel, der aufgebaut ist, um drehbar an einem Radkasten zu sein; einen Aktuator, der aufgebaut ist, um den ersten Flügel mit einer Drehkraft zu versorgen, zum Drehen des ersten Flügels; und eine Steuereinheit, die aufgebaut ist, um Informationen zur Fahrzeuggeschwindigkeit und Informationen zum Lenkwinkel eines Lenkrads zu empfangen und den Betrieb des Aktuators zu steuern.
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Der erste Flügel kann aufgebaut sein, um oberhalb eines Rads positioniert zu sein.
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Der erste Flügel kann aufgebaut sein, um sich in einer Richtung zu drehen, die im Wesentlichen gleich einer Lenkrichtung des Lenkrads ist.
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Die Steuereinheit kann aufgebaut sein, um den ersten Flügel so zu steuern, dass keine Drehbetätigung ausgeführt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als 70 km/h ist. In bestimmten Ausführungsformen kann die Steuereinheit aufgebaut sein, um den ersten Flügel so zu steuern, dass eine Drehbetätigung nur dann durchgeführt wird, wenn der Lenkwinkel des Lenkrads sich ändert und die Fahrzeuggeschwindigkeit 80 km/h oder mehr beträgt.
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Der Aktuator kann aufweisen: ein Flügelritzel, das mit einer Drehachse des ersten Flügels verbunden ist; einen Antriebsmotor, der von dem Radkasten beabstandet ist; ein Schneckenritzel und ein Schneckenrad, das mit dem Antriebsmotor verbunden ist; und Zwischenritzel, die aufgebaut sind, um das Schneckenritzel und das Flügelritzel zur Leistungsübertragung zu verbinden.
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Der Flügel kann entsprechend innerhalb eines Bereichs von 30 Grad in der Vor- und Rückrichtung des Fahrzeugs montiert ein, bezüglich einer vertikalen Linie, die durch das Zentrum der Achse eines Reifens tritt, auf der Basis eines Zustands, in dem eine Seitenfläche des Reifens betrachtet wird.
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In bestimmten Ausführungsformen kann sich der erste Flügel innerhalb eines Bereichs von 30 Grad bezüglich einer vertikalen Linie befinden, die durch das Zentrum eines Reifens tritt, betrachtet entlang der Drehachse des Reifens.
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In bestimmten Ausführungsformen kann die Vorrichtung ferner einen zweiten Flügel aufweisen. Der zweite Flügel kann innerhalb eines Bereichs von 30 Grad bezüglich der vertikalen Linie positioniert sein, die durch das Zentrum des Reifens tritt, betrachtet entlang der Drehachse des Reifens. Die beiden Flügel können entlang der Umfangsrichtung in Drehrichtung des Reifens beabstandet sein.
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Der erste Flügel und der zweite Flügel können auf einer Seite des Reifens vorgesehen sein, die relativ zu einer ersten Bezugslinie, welche den Reifen in einen linken und einen rechten Teil halbiert, näher am Zentrum des Fahrzeugs liegt, betrachtet von einer Position senkrecht zur Drehachse des Reifens.
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In bestimmten Ausführungsformen kann der erste Flügel auf einer Seite des Reifens, die relativ zur ersten Bezugslinie näher am Zentrum des Fahrzeugs liegt, positioniert sein und gleichzeitig auf einer Vorderseite des Fahrzeugs relativ zu einer zweiten Bezugslinie in der Richtung der Drehachse des Reifens positioniert sein, welche den Reifen in die Vorderseite und eine Rückseite halbiert.
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Wenn zwei Flügel vorgesehen sind, kann der erste Flügel auf einer Vorderseite des Fahrzeugs relativ zur zweiten Bezugslinie positioniert sein. Der zweite Flügel kann auf der Rückseite des Fahrzeugs relativ zur zweiten Bezugslinie positioniert sein.
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Der erste Flügel kann ein Vorderende und ein Rückende aufweisen, wobei das Vorderende näher an der Vorderseite des Fahrzeugs liegt als das Rückende, wenn die Drehachse des Reifens senkrecht auf einem Hauptkörper des Fahrzeugs steht. Der erste Flügel kann relativ zur ersten Bezugslinie so geneigt sein, dass das hintere Ende bzw. Rückende näher am Zentrum des Fahrzeugs als das Vorderende liegt. Der Neigungswinkel des ersten Flügels kann im Bereich von 20 bis 30 Grad liegen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Ansicht, welche eine herkömmliche Vorrichtung zur Verbesserung aerodynamischer Charakteristika zeigt; und
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2 bis 6 sind Ansichten, welche eine Vorrichtung zur Verbesserung von aerodynamischen Charakteristika gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden Erfindungskonzepts zeigen, wobei die 2 und 3 Ansichten sind, welche ein Beispiel zeigen, in dem ein einziger Flügel vorgesehen ist, und die 4 und 5 Ansichten sind, welche ein weiteres Beispiel zeigen, in dem zwei Flügel vorgesehen sind.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Im Folgenden wird eine Vorrichtung zur Verbesserung der aerodynamischen Charakteristika eines Fahrzeugs gemäß beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detaillierter mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung kann allerdings auch in anderen Formen in die Tat umgesetzt werden und sollte nicht so angesehen werden, als sei diese auf die hierin dargelegten Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr werden die Ausführungsformen so dargelegt, dass deren Offenbarung genau und vollständig ist und den Gegenstand der vorliegenden Erfindung dem Fachmann vollständig vermittelt. Bei der Offenbarung bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche Teile in den verschiedenen Figuren und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Eine Vorrichtung zur Verbesserung der aerodynamischen Charakteristika eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden Erfindungskonzepts betrifft eine Technologie zum aktiven Ändern bzw. Variieren des Anbringungswinkels eines Flügels, in Abhängigkeit von Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Lenkwinkels eines Lenkrads.
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Das heißt, wie es in den 2 bis 6 gezeigt ist, weist die Vorrichtung auf: einen ersten Flügel 20, der drehbar in einem Radkasten 10 angebracht ist; einen Aktuator 30, der aufgebaut ist, um den ersten Flügel 20 mit einer Drehkraft zu versorgen, so dass der erste Flügel 20 sich drehen kann; und eine Steuereinheit 60, die aufgebaut ist, um Informationen zur Fahrzeuggeschwindigkeit, die von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 40 detektiert werden, und Informationen zum Lenkwinkel eines Lenkrads, die von einem Lenkwinkelsensor 50 detektiert werden, zu empfangen und den Betrieb bzw. die Funktion des Aktuators 30 zu steuern.
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Vorzugsweise ist der erste Flügel 20 oberhalb eines Rads bzw. Reifens 71 angebracht, um eine optimale Wirkung zur Verbesserung der aerodynamischen Charakteristika auszuüben. Wenn der erste Flügel 20 oberhalb des Reifens 71 angebracht ist, ist es möglich, eine Lücke zwischen dem ersten Flügel 20 und dem Weg zur Links- und Rechtsdrehung des Reifens 71 gemäß dem Lenken eines Lenkrads sicherzustellen.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der erste Flügel 20 aufgebaut, um sich im Wesentlichen in derselben Richtung wie die Lenkrichtung des Lenkrads zu drehen, so dass Luft, die sich in dem Radkasten befindet, gemäß der Lenkung des Lenkrads einfach nach außen abgegeben werden kann, wodurch eine optimale Wirkung zur Verbesserung der aerodynamischen Charakteristika ausgeübt wird.
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In bestimmten Ausführungsformen ist die Steuereinheit 60 aufgebaut, um den ersten Flügel 20 so zu steuern, dass dieser keinen Drehbetrieb durchführt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als 70 km/h ist. In bestimmten Ausführungsformen ist die Steuereinheit 60 aufgebaut, um den ersten Flügel 20 so zu steuern, dass dieser nur dann einen Drehbetrieb ausführt, wenn der Lenkwinkel des Lenkrads sich bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 80 km/h oder mehr ändert.
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Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als 70 km/h ist, ist der Rollwiderstand des Fahrzeugs oft größer als der Luftwiderstand, so dass eine Drehung des ersten Flügels 20 nicht erforderlich ist. Wenn auf der anderen Seite die Fahrzeuggeschwindigkeit 80 km/h oder mehr beträgt, kann der Luftwiderstand größer als der Rollwiderstand des Fahrzeugs sein, und es kann erforderlich sein, den ersten Flügel 20 gemäß einer Änderung des Lenkwinkels des Lenkrads zu drehen, um die aerodynamischen Charakteristika des Fahrzeugs zu verbessern.
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In bestimmten Ausführungsformen ist der Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich von 70 km/h bis 80 km/h ein Bereich mit Hystereseeigenschaften, gemäß der Steuerung des Fahrzeugs, wobei die An- und Aus-Bereiche zur Betätigung des ersten Flügels 20 durch geeignetes Anwenden verschiedener Hysteresebereiche in Abhängigkeit der Fahrzeugtypen eingestellt werden können.
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In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist der Aktuator 30 auf: ein Flügelritzel 31, das mit der Drehachse 21 des ersten Flügels 20 gekoppelt ist; einen Antriebsmotor 32, der von dem Radkasten 10 beabstandet ist; ein Schneckenritzel 34 und ein Schneckenrad 33, das mit dem Antriebsmotor 32 gekoppelt ist; und Zwischenritzel 35, die aufgebaut sind, um das Schneckenritzel 34 und das Flügelritzel 31 zur Leistungsübertragung zu verbinden.
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In bestimmten Ausführungsformen ist die Drehachse 21 so angebracht, dass sich diese durch den Radkasten 10 erstreckt und bezüglich des Radkastens 10 nach außen hervorsteht, wobei der Antriebsmotor 32 an einem Gehäuse 72 in einem Zustand beabstandet vom Radkasten 10 befestigt ist und das Gehäuse 72 an dem Radkasten 10 befestigt ist.
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Wie es in den 2 und 4 gezeigt ist, ist es zur Ausübung einer optimalen Wirkung zur Verbesserung der aerodynamischen Charakteristika in bestimmten Ausführungsformen vorzuziehen, dass der erste Flügel 20 entsprechend innerhalb eines Bereichs von 30 Grad in der Vor- und Rückrichtung des Fahrzeugs angebracht ist, relativ zu einer vertikalen Linie L1, die durch das Zentrum des Reifens 71 tritt, betrachtet entlang der Drehachse des Reifens 71. In bestimmten Ausführungsformen kann ein zweiter Flügel 80 hinzugefügt werden (vgl. beispielsweise 4). In bestimmten Ausführungsformen kann der zweite Flügel 80 entsprechend innerhalb eines Bereichs von 30 Grad in der Vor- und Rückrichtung des Fahrzeugs positioniert sein, bezüglich der vertikalen Linie L1, wie es in 4 gezeigt ist.
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Gemäß der Form (oder des Typs) des Fahrzeugs und/oder den inneren Bedingungen des Radkastens 10 können durch Hinzufügen des zweiten Flügels 80 die aerodynamischen Charakteristika im Vergleich zu einem einzigen Flügel weiter verbessert werden.
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Wenn ein zweiter Flügel 80 vorgesehen ist, können in bestimmten Ausführungsformen die beiden Flügel in Drehrichtung des Rads bzw. Reifens entlang der Umfangsrichtung beabstandet sein, so dass der Luftwiderstand minimiert wird und die aerodynamischen Charakteristika verbessert werden.
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Wie es in 3 und 5 gezeigt ist, ist es in bestimmten Ausführungsformen vorzuziehen, dass der erste Flügel 20 auf einer Seite des Reifens positioniert ist, die relative zu einer ersten Bezugslinie L2, welche den Reifen 71 in einen linken und einen rechten Teil halbiert, näher am Zentrum des Fahrzeugs liegt, betrachtet von einer Position senkrecht zur Drehachse des Reifens 71, um Luft, die im Radkasten 10 des Fahrzeugs vorhanden ist, einfach nach außen abzugeben und somit eine optimale Wirkung zur Verbesserung der aerodynamischen Charakteristika auszuüben.
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Wenn die Vorrichtung mit einem einzigen Flügel (erster Flügel 20) aufgebaut ist, ist es ferner vorzuziehen, wie es in 3 gezeigt ist, dass der erste Flügel 20 auf einer Seite des Reifens positionier ist, die relativ zur ersten Bezugslinie L2 näher am Zentrum des Fahrzeugs liegt, um eine optimale Wirkung zur Verbesserung der aerodynamischen Charakteristika auszuüben, und gleichzeitig auf der Vorderseite des Fahrzeugs relativ zu einer zweiten Bezugslinie L3 in der Richtung der Drehachse des Reifens positioniert ist, welche den Reifen 71 in eine Vorderseite und eine Rückseite halbiert (der Bereich eines ersten Quadranten von vier Quadranten, die durch die erste Bezugslinie und die zweite Bezugslinie aufgeteilt sind).
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Ferner ist, wie es in 5 gezeigt ist, in bestimmten Ausführungsformen die Vorrichtung mit einem ersten Flügel 20 und einem zweiten Flügel 80 aufgebaut, um eine optimale Wirkung zur Verbesserung der aerodynamischen Charakteristik auszuüben. In bestimmten Ausführungsformen ist es vorzuziehen, dass der erste Flügel 20 auf einer Seite des Reifens positioniert ist, die relativ zur ersten Bezugslinie L2 näher am Zentrum des Fahrzeugs liegt, und gleichzeitig auf der Vorderseite des Fahrzeugs relativ zur zweiten Bezugslinie L3 positioniert ist, welche den Reifen 71 in eine Vorderseite und eine Rückseite halbiert (der erste Bereich eines ersten Quadranten aus vier Quadranten, die von der ersten Bezugslinie und der zweiten Bezugslinie aufgeteilt sind). Der zweite Flügel 80 kann auf der Seite des Reifens positioniert sein, die relativ zur ersten Bezugslinie L2 näher am Zentrum des Fahrzeugs liegt, und gleichzeitig auf der Rückseite des Fahrzeugs relativ zur zweiten Bezugslinie L3 positioniert sein (der Bereich eines vierten Quadranten aus den vier Quadranten, die von der ersten Bezugslinie und der zweiten Bezugslinie aufgeteilt sind).
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Wenn die Drehachse des Reifens 71 senkrecht auf dem Hauptkörper 3 des Fahrzeugs steht, ist der erste Flügel 20 ferner angebracht, um relativ zur ersten Bezugslinie L2 geneigt zu sein, wie es in den 3 und 5 gezeigt ist, wobei die Rückseite 20b davon näher am Zentrum des Fahrzeugs liegt als die Vorderseite 20a des ersten Flügels 20. Insbesondere ist es in bestimmten Ausführungsformen vorzuziehen, dass der erste Flügel 20 mit einem Neigungswinkel im Bereich von 20 bis 30 Grad angebracht ist, wodurch eine optimale Wirkung zur Verbesserung der aerodynamischen Charakteristik ausgeübt wird.
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Wie es oben beschrieben ist, ändert sich gemäß bestimmten Ausführungsformen des vorliegenden Erfindungskonzepts der Anbringungswinkel des ersten Flügels 20, der an dem Radkasten 10 angebracht ist, aktiv in Abhängigkeit von Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Lenkwinkels des Lenkrads, wodurch eine optimale Wirkung zur Verbesserung der aerodynamischen Charakteristik ausgeübt wird.
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Gemäß den beispielhaften Ausführungsformen des vorliegenden Erfindungskonzepts kann sich der Anbringungswinkel des ersten Flügels 20, der an dem Radkasten 10 angebracht ist, aktiv ändern, in Abhängigkeit von Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Lenkwinkels des Lenkrads, wodurch eine optimale Wirkung zur Verbesserung der aerodynamischen Charakteristik ausgeübt wird.
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Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die spezifischen Ausführungsformen beschrieben wurde, ist für den Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne sich vom Gegenstand der Erfindung, der in den folgenden Ansprüchen definiert ist, zu entfernen.
