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Die Erfindung betrifft eine Spoileranordnung zum Abweisen von Regen- oder Spritzwasser von einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Obergriffs des Anspruchs 1.
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Spoiler sind im Stand der Technik als Fahrzeuganbauteile bekannt. Sie dienen dem Beeinflussen von Luftströmungen. Es ist bekannt, Spoiler an PKWs und LKWs mit unterschiedlichen Zielen einzusetzen. Bekannt ist der Einsatz von Spoilern, um Fahrzeuge an den Boden zu pressen, ihnen sogenannten Abtrieb zu verschaffen. Spoiler werden auch verwendet, um Regen- oder Spritzwasser und Schmutz von Fahrzeugwindschutzscheiben abzulenken.
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Die
DE 26 49 953 A1 zeigt eine Luftleitvorrichtung an der Oberkante eines Fahrzeughecks. Die Schrift lehrt, mit baulich und herstellungsmäßig einfachen Mitteln eine Luftleitvorrichtung zu schaffen, um einen Luftleitkanal aus einem Spoiler zu bilden. Dieser leitet Luft derart, dass die Luft die Heckscheibe eines Fahrzeugs reinigt. Dazu ist der Spoiler von einer Ausgangslage in eine Endlage verfahrbar. In seiner Endlage leitet er über das Dach des Fahrzeugs strömende Luft auf die Heckscheibe um, so dass diese freigeblasen wird.
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Die
EP 0 110 232 A1 zeigt ebenfalls einen Spoiler, welcher am Heck eines Fahrzeugs montiert ist. Der Spoiler dient einem Reinigen der Heckscheibe. Die Schrift lehrt, den Spoiler so zu montieren, dass eine Zunahme des Luftwiderstandes durch den Spoiler minimiert wird.
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Die
US 2,644,716 A zeigt ein Anbringen eines Spoilers auf der Haube eines Fahrzeugs. Der Spoiler ist ein Rahmen, welcher als Hilfswindschild aufgestellt werden kann. Er dient dem Ableiten von Regen. Dazu ist der Rahmen vor der Windschutzscheibe ein Stück versetzt angeordnet.
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Die
US 5,094,497 A zeigt einen Deflektor. Der Deflektor kann vor der Windschutzscheibe eines Fahrzeugs zwischen Motorhaube und Windschutzscheibe montiert werden. Er leitet anströmende Luft um, um zum Beispiel Insekten oder Straßenstaub um die Windschutzscheibe herum abzulenken. Der Deflektor ist aus einem Stück gefertigt, kann aber auch in Teilstücken eingesetzt werden. Der Deflektor ist aus einem weichen Material wie beispielsweise Gummi hergestellt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spoileranordnung und ein Verfahren vorzuschlagen, um Regen- oder Spritzwasser von der Windschutzscheibe eines Fahrzeugs in einfacher Weise und effektiv abzuweisen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Spoileranordnung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen dadurch gelöst, dass die Spoileranordnung mindestens einen ersten Spoiler und mindestens einen zweiten Spoiler aufweist, um durch die Spoiler in ihren Arbeitspositionen mindestens einen Arbeitsluftstrom auf beziehungsweise vor die Windschutzscheibe zu leiten.
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In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe auch von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10 gelöst, das folgende Schritte aufweist:
- A: Ermitteln einer auf die Windschutzscheibe des Fahrzeugs auftreffenden Regen- und Spritzwassermenge,
- B: Ermitteln einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs,
- C: Entscheiden anhand der ermittelten Wassermenge aus Schritt A und der ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit aus Schritt B, ob eine Spoileranordnung ausgefahren wird,
- D1: Ausfahren der Spoileranordnung bei positiver Entscheidung, oder
- D2: Abbrechen des Verfahrens bei negativer Entscheidung,
- E1: Periodisch wiederholtes Entscheiden nach Schritt C, ob die Spoileranordnung ausgefahren bleibt,
- F1: Einfahren der Spoileranordnung bei negativer Entscheidung, oder
- F2: Spoileranordnung ausgefahren lassen bei positiver Entscheidung.
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Die erfindungsgemäße Spoileranordnung minimiert die Regen- oder Spritzwassermenge, die sich auf der Windschutzscheibe ansammelt. Ferner kann sie eine dort angesammelte Regen- oder Spritzwassermenge zielgemäß verdrängen. Hierdurch ist die Regen- oder Spritzwassermenge auf der Windschutzscheibe reduziert. Eine Scheibenwischerfrequenz kann gesenkt werden.
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Da die Spoileranordnung die Regen- oder Spritzwassermenge auf der Windschutzscheibe verringert, muss eine Scheibenwischeranordnung nur noch diese verringerte Wassermenge von der Windschutzscheibe entfernen. Eine Scheibenwischermotorlast wird somit reduziert.
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Die Spoileranordnung erreicht auch, dass Verschmutzungen, wie Staub, Insekten oder dergleichen, von der Windschutzscheibe ferngehalten werden. Somit nimmt die Scheibenwischqualität zu.
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Durch die Spoileranordnung wird auch ein Abtrieb des Fahrzeugs verstärkt. Dieses wird somit stärker an die Straße angepresst, so dass sich dessen Haftung am Boden verbessert. Insbesondere bei einer Regenfahrt wird der Anpressdruck erhöht, so dass die Haftreibung der Fahrzeugreifen auf der Straße erhöht ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Spoiler oberhalb des ersten Spoilers angeordnet ist.
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Beide Spoiler können vorteilhaft von derselben Mechanik gehalten und verlagert werden.
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Der erste Spoiler und der zweite Spoiler beschleunigen durch ihr jeweiliges Flügelprofil eine sie anströmende Luftströmung. Die beiden beschleunigten Luftmassen addieren sich zum Arbeitsluftstrom. Das verbessert die Reinigungswirkung der Windschutzscheibe.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein erster Winkel zwischen einer Horizontalen und einer ersten Spoilerachse durch den ersten Spoiler größer ist als ein zweiter Winkel zwischen der Horizontalen und einer zweiten Spoilerachse durch den zweiten Spoiler. Damit ist der zweite Spoiler stärker angestellt als der erste Spoiler. Der erste und zweite Spoiler bilden hierdurch eine Düse, deren Düsenwirkung die Reinigung der Windschutzscheibe weiter verbessert.
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Dadurch, dass beide Spoiler eine unterschiedliche starke Anstellung gegenüber der Horizontalen aufweisen, neigen sie sich einander zu. Durch das Aufeinanderzuneigen entsteht im Profilschnitt ein sich verjüngender Spalt, eine Düse. Diese Düse verdichtet und beschleunigt die anströmende Luftströmung zu dem Arbeitsluftstrom. Das verbessert die Reinigungsleistung der Spoileranordnung.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Mechanik wenigstens drei Glieder umfasst. Drei Glieder sind die minimale Anzahl an Gliedern einer Mechanik, um die Spoileranordnung in voller Funktionalität aus ihrer Ruheposition in die Arbeitsposition herauszuheben. Die minimalste Anzahl an Gliedern entspricht einem Minimum an Gewicht und Kosten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens ein Glied mit einem Antrieb wirkverbunden ist. Die Spoileranordnung kann somit maschinell ausgefahren werden. Ein Vorteil ist, dass die Spoileranordnung während der Fahrt einfach aus- und eingefahren werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens eine Messvorrichtung zum Erzeugen eines Regelungssignals vorhanden ist. Der Vorteil ist, dass das Verhalten der Spoileranordnung automatisch geregelt werden kann. Die Messanordnung kann mit einem Steuergerät des Fahrzeugs kombiniert sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Messvorrichtung einen Regensensor und einen Geschwindigkeitssensor umfasst. Der Vorteil ist eine zuverlässige Aussagekraft der Messvorrichtung über den Umgebungszustand und den Fahrzustand des Fahrzeugs. Die Messvorrichtung misst zwei Messwerte, nämlich die Menge an Regen- und Spritzwasser auf der Windschutzscheibe sowie die Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erste Spoiler und der zweite Spoiler aus Kunststoff sind. Der Vorteil ist, dass das Fahrzeuggewicht trotz Einbaus einer Spoileranordnung gering gehalten wird.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematisch dargestellte Fahrzeugfront,
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2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Spoileranordnung in einer Ruheposition (2a) und in einer Arbeitsposition (2b), und
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3 eine Mechanik zum Antrieb der Spoileranordnung der 2.
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1 zeigt eine Fahrzeugfront eines Fahrzeugs 80 in einer Seitenansicht. Fahrzeuge besitzen üblicherweise eine Windschutzscheibe 82. Die Windschutzscheibe 82 dient einem Abhalten von Verschmutzungen und schützt die Fahrzeuginsassen vor Nässe und Wind.
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Die 1 zeigt ferner eine Spoileranordnung 10 in einer Gebrauchslage (Arbeitsposition 24). Im Gebrauch bläst die Spoileranordnung 10 die Windschutzscheibe 82 zumindest teilweise von Regen- und Spritzwasser und Verschmutzungen frei. Sie reduziert die Menge an auf der Windschutzscheibe 82 auftreffenden Wassertropfen und sie bläst auftreffendes Wasser von der Windschutzscheibe 82 herunter.
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Hierzu leitet die Spoileranordnung 10 den Regen- oder Spritzwassertropfen einen Arbeitsluftstrom 90 entgegen, um deren Auftreffen auf die Windschutzscheibe 82 zumindest zu behindern. Die abgebremsten Wassertropfen werden vom Arbeitsluftstrom 90 entlang der Windschutzscheibe 82 und eines Fahrzeugdaches 81 über das Fahrzeug 80 geleitet. Der Arbeitsluftstrom 90 überlagert eine vorhandene Anströmung 91 des Fahrzeugs 80, die sich durch den Fahrtwind aufbaut.
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Der Funktionsort der Spoileranordnung 10 ist vor der Windschutzscheibe 82 des Fahrzeugs 80. Der Abstand der Spoileranordnung 10 vor der Windschutzscheibe 82 kann unterschiedlich gewählt sein. In der 1 ist die Spoileranordnung 10 unmittelbar vor der Windschutzscheibe 82 angeordnet. Die Spoileranordnung 10 kann jedoch auch weiter zur Front des Fahrzeugs 80 positioniert sein. Je nach Einbauart ergeben sich unterschiedliche Ausrichtungen des Arbeitsluftstroms 90.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Spoileranordnung 10 vor einem Wasserkasten 84 in einem Hohlraum im Motorraum positioniert. Der Wasserkasten 84 bildet einen Wassersammler und -abfluss vor der Windschutzscheibe 82 des Fahrzeugs 80.
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Die Spoileranordnung 10 umfasst eine Mechanik 20 (3) zum Herausheben der Spoileranordnung 10 aus einer Ruheposition 22 (2a) in eine Arbeitsposition 24 (2b).
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Ferner sind ein erster Spoiler 50 und ein zweiter Spoiler 60, mehrere Glieder 26 einer Getriebeanordnung, eine Messvorrichtung und ein Steuergerät 40 der Spoileranordnung 10 zugeordnet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind der erste Spoiler 50 und der zweite Spoiler 60 durch die Mechanik 20 antreibbar. Dabei ist der zweite Spoiler 60 oberhalb des ersten Spoilers 50 angeordnet. Ein erster Winkel 54 zwischen einer Horizontalen 12 und einer ersten Spoilerachse 52 durch den ersten Spoiler 50 ist größer als ein zweiter Winkel 64 zwischen der Horizontalen 12 und einer zweiten Spoilerachse 62 durch den zweiten Spoiler 60.
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Die Mechanik 20 umfasst drei Glieder 26. Eines der Glieder 26 ist mit einem Antrieb 70 wirkverbunden.
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Die Messvorrichtung umfasst eine Mehrzahl von Sensoren. In einer bevorzugten Ausführungsform sind ein Regensensor (30) und ein Geschwindigkeitssensor vorhanden.
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In einer nicht dargestellten Ausführungsform weist die Spoileranordnung alternativ oder zusätzlich Lippen auf, um Regen- oder Spritzwasser seitlich am Fahrzeug 80 vorbeizuführen.
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Das Konstruktionsmaterial des ersten Spoilers 50 und des zweiten Spoilers 60 ist Kunststoff. In einer bevorzugten Ausführungsform bestehen der erste Spoiler 50 und der zweite Spoiler 60 aus einem Polyamid (PA). In alternativen Ausführungsformen können die beiden Spoiler 50, 60 auch aus einem Polybutylenterephthalat (PBT) oder einem Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) hergestellt sein. Grundsätzlich sind alle Kunststoffe denkbar, die im Automobilbau serienmäßig eingesetzt werden.
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Der erste Spoiler 50 und der zweite Spoiler 60 besitzen im Querschnitt Flügelprofile. Sie erzeugen damit durch unterschiedliche Beschleunigungen und Geschwindigkeiten der umströmenden Luft einen Unterdruck entlang einer Fläche des Flügels und einen Überdruck entlang der gegenüberliegenden Fläche des Flügels. Die von beiden Spoilern 50, 60 beschleunigten Luftströmungen vereinigen sich zum Arbeitsluftstrom 90, da sie übereinander angeordnet sind. Der Arbeitsluftstrom 90 wird auf beziehungsweise vor die Windschutzscheibe 82 geleitet. Da der erste Spoiler 50 und der zweite Spoiler 60 eine unterschiedlich starke Anstellung gegenüber der Horizontalen 12 aufweisen, bilden sie eine Düse 92. Deren Düsenwirkung erhöht noch die Geschwindigkeit des Arbeitsluftstroms 90.
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Die Mechanik 20 bewirkt ein Herausheben bzw. ein Absenken der Spoileranordnung 10 von der Ruheposition 22 in die Arbeitsposition 24 und umgekehrt. Das Steuergerät 40 verfährt auf Grund von Messwerten der Messvorrichtung mittels entsprechender Stellmittel die Mechanik 20 automatisch nach vorgegebenen Steuerkontrollwerten.
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Die Kombination eines Regensensors (30) und eines Geschwindigkeitssensors ermöglicht ein kontrolliertes Ein- und Ausfahren der Spoileranordnung 10 in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggeschwindigkeit und der Regen- und Spritzwassermenge.
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2 zeigt die Spoileranordnung 10 in einer Ruheposition 22 (2a) und in einer Arbeitsposition 24 (2b).
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Der erste Spoiler 50 und der zweite Spoiler 60 liegen in der Ruheposition 22 dicht übereinander. Der erste untere Spoiler 50 liegt unterhalb der Oberfläche einer Motorhaube 86 in einen Hohlraum eingefahren. Der zweite, obere Spoiler 60 bildet mit seiner Außenfläche 66 eine im Wesentlichen bündige Gesamtfläche mit der Motorhaube 86. Diese Gesamtfläche ist aerodynamisch optimiert.
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Ein Regensensor (30) registriert in an sich bekannter Weise eine sich auf die Windschutzscheibe 82 auftreffende beziehungsweise sich dort sammelnde Wassermenge.
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Die Spoileranordnung 10 wird von der Steuerung automatisch ausgefahren, wenn drei Bedingungen erfüllt sind. Die erste ist, dass die Wischeraktivierung angeschaltet ist, die zweite ist ein Unterschreiten oder Überschreiten einer vorgegebenen Geschwindigkeit und die dritte ist das Überschreiten einer Regen- und Spritzwassermenge.
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In der Arbeitsposition 24 ist die Spoileranordnung 10 ausgefahren. Die Anstellung des ersten Spoilers 50 ist stärker als die Anstellung des zweiten Spoilers 60 in Bezug auf die Horizontale 12. Damit bildet die Spoileranordnung 10 zwischen dem ersten Spoiler 50 und dem zweiten Spoiler 60 eine Düse 92 aus.
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3 zeigt die Mechanik 20 in einer detaillierteren Ansicht.
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Die Mechanik 20 verlagert die Spoileranordnung 10 aus dem Hohlraum heraus, wenn ein entsprechendes Steuersignal des Steuergerätes 40 anliegt.
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Diese Funktion erfüllt die Mechanik 20, indem sie die Spoileranordnung 10 um zwei karosseriefeste Drehlager 25 verlagert.
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Die Konstruktion der Mechanik 20 zeigt drei Glieder 26. Ein erstes Glied 26 ist eine erste Kurbel 27. Sie ist an ihrem einen Ende in einem ersten festen Drehlager 25 an der Fahrzeugkarosserie gelagert. An ihrem anderen Ende ist sie im Abstrombereich des zweiten Spoilers 60 drehbar gelagert. Der Abstrombereich des zweiten Spoilers 60 ist in 3 der der Windschutzscheibe 82 zugewandte Bereich des zweiten Spoilers 60.
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Ein zweites Glied 26 verbindet den zweiten Spoiler 60 mit dem ersten Spoiler 50. Dazu ist dieses drehbeweglich an seinen beiden Enden an jeweils einem der Spoiler 50, 60 gelagert. Am zweiten Spoiler 60 ist das zweite Glied an einer Unterseite des Spoilers 60 gelagert. Am ersten Spoiler 50 ist das zweite Glied im vorderen, der anströmenden Luft zugewandten Bereich gelagert. Dieser Bereich ist in 3 der untere linke Bereich des ersten Spoilers 50.
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Ein drittes Glied 26 ist eine zweite Kurbel 28. Die zweite Kurbel 28 ist drehbar an ihrem ersten Ende in einem zweiten Drehlager 25 an der Karosserie gelagert und an ihrem anderen Ende mit dem ersten Spoiler 50 verbunden. Am Spoiler 50 ist das spoilerseitige Ende der zweiten Kurbel 28 im gleichen Drehlager wie das zweite Glied 26 gelagert.
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Mit der ersten Kurbel 27 ist ein Antrieb wirkverbunden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Antrieb ein Elektromotor mit einem Schneckenantrieb und Zahnscheibe. Die Zahnscheibe ist mit der ersten Kurbel 27 fest verbunden. Ihre Zähne greifen in den Schneckentrieb, so dass der Elektromotor sein Drehmoment mittels des Schneckentriebs in die Drehung der ersten Kurbel 27 übersetzt.
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In einer alternativen Ausführungsform ist die erste Kurbel 27 direkt mit der Achse eines Servomotors verbunden.
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Der Antrieb wirkt auf die erste Kurbel 27. Diese dreht entlang ihres Radius den zweiten Spoiler 60 aus der Ruhelage heraus. Dabei hebt der zweite Spoiler 60 den ersten Spoiler 50 mittels des zweiten Glieds 26 an. Die Bewegung des ersten Spoilers 50 ist durch die zweite Kurbel 28 zwangsgeführt. Sie dreht den ersten Spoiler 50 entlang ihres Radius aus der Ruheposition 22 heraus.
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Durch Ausfahren der Spoileranordnung 10 in die Arbeitsposition 24 wird auch eine zusätzliche Luftbremse realisiert. Hierdurch wird bei schneller Fahrt und gleichzeitiger Regensituation, also nasser Straße, die Haftung des Fahrzeugs auf der Straße verbessert, da sich der Strömungswiderstand des Fahrzeugs erhöht und sich der Auftrieb des Fahrzeugs verringert.
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Nach einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel können die Spoiler 50 und/oder 60 Luftleitelemente umfassen, die in z-Richtung des Fahrzeugs 80 orientiert sind. Diese Luftleitelemente können zusätzlich den Arbeitsluftstrom 90 quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs beeinflussen. Somit lassen sich unterschiedliche Bereiche der Windschutzscheibe 82 mit einem unterschiedlich starken Arbeitsluftstrom beaufschlagen. Die Luftleitelemente sind vorzugsweise zwischen den Spoilern 50 und 60 angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Spoileranordnung
- 12
- Horizontale
- 20
- Mechanik
- 22
- Ruheposition
- 24
- Arbeitsposition
- 25
- Drehlager
- 26
- Glied
- 27
- erste Kurbel
- 28
- zweite Kurbel
- 30
- Regensensor
- 40
- Steuergerät
- 50
- erster Spoiler
- 52
- erste Spoilerachse
- 54
- erster Winkel
- 60
- zweiter Spoiler
- 62
- zweite Spoilerachse
- 64
- zweiter Winkel
- 66
- zweite Außenfläche
- 70
- Antrieb
- 80
- Fahrzeug
- 81
- Fahrzeugdach
- 82
- Windschutzscheibe
- 84
- Wasserkasten
- 86
- Motorhaube
- 90
- Arbeitsluftstrom
- 91
- Ausströmung
- 92
- Düse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2649953 A1 [0003]
- EP 0110232 A1 [0004]
- US 2644716 A [0005]
- US 5094497 A [0006]
