DE102016010321A1

DE102016010321A1 - Spoileranordnung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102016010321A1
Application number: DE102016010321.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas WIECH; Fabian FUERST
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-08-25
Filing date: 2016-08-25
Publication date: 2018-03-01
Also published as: US10167026B2; US20180057078A1

Abstract

Die vorliegende Entwicklung betrifft eine Spoileranordnung für ein Kraftfahrzeug, mit: – einem an einer Karosserie (2) des Kraftfahrzeugs anordenbaren Träger (40), – zumindest einer am Träger (40) angeordneten Lamelle (20), welche einen längserstreckten flexiblen und elastischen Biegestab (22) und zumindest ein Flächensegment (24) aufweist, wobei das Flächensegment (24) entlang eines Seitenrandes (27) mit dem Biegestab (22) verbunden ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Entwicklung betrifft eine Spoileranordnung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Anordnung im Bereich einer Fahrzeugfront. Des Weiteren ist ein mit einer derartigen Spoileranordnung ausgestattetes Kraftfahrzeug vorgesehen.
Hintergrund
Verstellbare Spoileranordnung für Kraftfahrzeuge sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Sie dienen einer bedarfsgerechten Anpassung des Luftwiderstands eines Kraftfahrzeugs und sollen beispielsweise nur in einem vorgesehenen Geschwindigkeitsbereich des Kraftfahrzeugs eine Spoiler- oder Luftleitfunktion erfüllen. In einem vergleichsweise niedrigen Geschwindigkeitsbereich kann ein in eine Aktionsstellung ausgefahrener Spoiler eher hinderlich sein. Bei Fahrten in einem vergleichsweise hohen Geschwindigkeitsbereich können nicht nur am Heck sondern auch an der Fahrzeugfront bewegliche Spoileranordnungen vorgesehen sein, mittels derer die Strömungseigenschaften und der Luftwiderstand des Kraftfahrzeugs verbessert und optimiert werden können.
Gängige bewegliche Spoileranordnungen weisen mehrere bewegliche, beispielsweise verschiebbare oder verschwenkbare Komponenten auf, die meist mittels gesonderter Antriebe, beispielsweise mittels Stellantrieben bedarfsgerecht zu bewegen und zu verstellen sind.
So ist beispielsweise aus der DE 10 2012 020 738 A1 ein flexibles Frontspoilersystem mit einer pneumatischen Betätigung bekannt.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Entwicklung, eine verbesserte Spoileranordnung bereitzustellen, die eine besonders einfache und robuste Kinematik aufweist, die aus möglichst wenigen Einzelteilen besteht und die ferner eine möglichst einfache, kompakte sowie robuste Bauform aufweist und die einen möglichst wartungsarmen Langzeitbetrieb ermöglicht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen
Diese Aufgabe wird mit einer Spoileranordnung gemäß Patentanspruch 1, und mit einem Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind dabei jeweils Gegenstand abhängiger Patentansprüche.
Demgemäß ist eine Spoileranordnung für ein Kraftfahrzeug vorgesehen. Die Spoileranordnung umfasst einen Träger, welcher an einer Karosserie des Kraftfahrzeugs anordenbar bzw. angeordnet ist. Die Spoileranordnung weist ferner zumindest eine am Träger angeordnete Lamelle auf, welche einen längserstreckten flexiblen und elastischen Biegestab sowie ein Flächensegment aufweist. Das Flächensegment ist dabei entlang eines Seitenrandes mit dem Biegestab verbunden. Das Flächensegment kann insbesondere aus einem undehnbaren Material gebildet sein. Das Flächensegment erstreckt sich typischerweise entlang der Längsrichtung des Biegestabs.
Typischerweise ist das Flächensegment entlang seiner gesamten Längserstreckung mit dem Biegestab durchgehend verbunden und hieran fixiert. Die Lamelle kann alleine vom Biegestab und von zumindest einem am Biegestab fixierten Flächensegment gebildet sein. Das Flächensegment und der Biegestab können eine in etwa identische Erstreckungen in Längsrichtung des Biegestabs aufweisen. Der Biegestab kann dabei geringfügig länger als das Flächensegment ausgestaltet sein. Dies ermöglicht insbesondere eine Anbindung der Lamelle am Träger mittels des Biegestabs.
Die zumindest eine Lamelle ist typischerweise drehfest am Träger angeordnet. Sie kann folglich nicht gegenüber dem Träger zwischen einer Grundstellung und einer Aktionsstellung bezüglich einer gedachten Drehachse verschwenkt werden, die entlang dem Biegestab oder parallel hierzu verläuft. Anstelle dessen ist eine Verformung des Biegestabs vorgesehen, der zu Folge das mit dem Biegestab verbundene Flächensegment eine Art Schwenk- oder Knickbewegung unterliegt. Die Schwenk- oder Knickbewegung des Flächensegments wird durch den Grad der geometrischen Verformung des Biegestabs gesteuert. Die Schwenk- oder Knickbewegung kann entsprechend des Verformungsgrads des Biegestabs stufenlos eingestellt werden.
Das Flächensegment weist typischerweise eine weitgehend ebene, zum Beispiel rechteckige Grundgeometrie auf. Entlang einer Längsseite ist das Flächensegment mit dem längserstreckten Biegestab verbunden. Ein Verbiegen des Biegestabs entlang einer vorgegebenen Biegerichtung, welche entweder mit der Ebene des Flächensegments zusammenfällt oder welche in etwa senkrecht zur Ebene des Flächensegments ausgerichtet ist, führt zu einer Verformung des Flächensegments dergestalt, dass das Flächensegment relativ zum Biegestab eine Schwenk- oder Knickbewegung mit dem Biegestab als Schwenk- oder Knickachse vollzieht, wobei der Biegestab selbst drehfest am Träger angeordnet ist.
Entsprechend seiner Schwenk- oder Knickbewegung erstreckt sich das Flächensegment in einen dem Fahrtwind ausgesetzten Bereich der Kraftfahrzeugkarosserie
Nach einer Weiterbildung weist der Biegestab zwei gegenüberliegende Längsenden auf, die jeweils am Träger angeordnet sind. Die Längsenden des Biegestabs sind bezüglich einer sich senkrecht zur Längserstreckung des Trägers erstreckenden Ebene jeweils am Träger fixiert. Auch ist der Biegestab drehfest am Träger angeordnet. Die Fixierung der beiden gegenüberliegenden Längsenden des Trägers ermöglicht eine besonders kompakte Bauform der Spoileranordnung und ihres Trägers. Diejenigen Bereiche des Trägers, welche die gegenüberliegenden Längsenden des zumindest einen Biegestabs aufnehmen, können ohne Stellglieder für ein Verstellen der Lamelle und somit stellgliedfrei ausgestaltet sein. Dies ermöglicht eine besonders einfache und kompakte Bauform des Trägers sowie der gesamten Spoileranordnung.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist zumindest ein Längsende des Biegestabs in Längsrichtung des Biegestabs verschiebbar am Träger geführt. Trägerseitig kann beispielsweise eine Längsführung für ein Längsende eines Biegestabs vorgesehen sein. Mittels einer Längsführung wird beispielsweise eine bogenförmige Verformung des ursprünglich geradlinig verlaufenden Biegestabs ermöglicht. Eine bogenartige Verformung des Biegestabs hat typischerweise eine Verkürzung des Abstands zwischen den gegenüberliegenden Längsenden des Biegestabs zur Folge. Durch die Längsführung am Träger ist sichergestellt, dass der Biegestab trotz einer Biegung oder Verformung mit dem Träger verbunden bleibt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung unterliegt das Flächensegment infolge einer Verformung des Biegestabs einer Schwenk- oder Knickbewegung mit dem Biegestab als Schwenk- oder Knickachse. Die Schwenk- oder Knickachse des Flächensegments kann auch außerhalb des Biegestabs liegen. Typischerweise erstreckt sich die gedachte Schwenk- oder Knickachse des Flächensegments in etwa parallel zur Längserstreckung des Biegestabs.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Flächensegment weitgehend undehnbar ist. Insbesondere seine dem Biegestab abgewandten Bereiche können einer Biegebewegung bzw. einer elastischen Verformung des Biegestabs nur bedingt oder gar nicht folgen. Demgemäß unterliegt es einer Schwenk- oder Knickbewegung, wenn der Biegestab in einer vorgegebenen Art und Weise geometrisch verformt wird.
Ein effektives Verschwenken oder Umknicken des Flächensegments zur Vergrößerung oder zur Verringerung einer von Luft anströmbaren Fläche der Lamelle kann auf diese Art und Weise auch ohne schwenkbare Lagerung des Biegestabs erreicht werden. Das Vorsehen zumindest einer einen Biegestab und ein hiermit verbundenes Flächensegment aufweisenden Lamelle kann eine einer Schwenkbewegung vergleichbare Bewegung ausführen, jedoch mit dem Unterschied, dass für ein Verschwenken oder Umknicken des Flächensegments keine Drehbewegung des Biegestabs, sondern lediglich eine geometrische Verformung des Biegestabs vorzusehen ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Spoileranordnung ist vorgesehen, dass für ein Verschwenken oder Umknicken des Flächensegments zwischen einer Grundstellung und einer Aktionsstellung ein mittlerer Abschnitt des Biegestabs senkrecht zur Längserstreckung des Biegestabs verformbar ist.
Der mittlere Abschnitt des Biegestabs kann beispielsweise in etwa mittig zwischen den gegenüberliegenden Längsenden des Biegestabs liegen. Bei dem mittleren Abschnitt kann es sich aber auch um einen mittleren Bereich des Biegestabs handeln, welcher sich in Längsrichtung des Biegestabs zwischen den gegenüberliegenden Längsenden des Biegestabs erstreckt. In der Grundstellung liegt die Lamelle weitreichen eben an einem Karosserieabschnitt an, während sie in Aktionsstellung zumindest bereichsweise von der Karosserie absteht oder von einer Außenverkleidung des Kraftahrzeugs hervorsteht, um eine geforderte Luftleitfunktion zu erfüllen.
Der mittlere Abschnitt des Biegestabs kann bis zu 50% oder bis zu 80% Prozent der Längserstreckung des Biegestabs betragen. Der Biegestab, insbesondere dessen mittlerer Abschnitt kann nicht nur senkrecht zur Längserstreckung des Biegestabs, sondern auch senkrecht zur Ebene des Flächensegments verformbar sein.
Es ist ferner denkbar, dass der Biegestab senkrecht zu seiner Längserstreckung in einer Richtung verformbar ist, die mit der Ebene des Flächensegments zusammenfällt. Eine derartige Biegung des Biegestabs hat zur Folge, dass ein in unmittelbarer Nähe zum Biegestab liegender Bereich des Flächensegments einer geringeren Verformung als ein Bereich des Flächensegments unterliegt, welcher dem Biegestab abgewandt ist. Wenn das Flächensegment weitgehend undehnbar ausgestaltet ist, führt eine derartige Verformung des Biegestabs zu einem Umknicken oder Verschwenken des Flächensegments mit dem Biegestab als Schwenk- oder Knickachse.
Ein ähnliches oder gleichartiges Verschwenken oder Umknicken des Flächensegments kann natürlich auch bei einer Verformung des Biegestabs senkrecht zur Ebene des Flächensegments herbeigeführt werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist der mittlere Abschnitt des Biegestabs bogenartig gegenüber den am Träger fixierten Längsenden des Biegestabs verformbar, wobei die Längsenden des Biegestabs in einer Ebene senkrecht zur Längserstreckung des Biegestabs am Träger lagefixiert sind. In einer Ausgangsstellung kann sich der Biegestab im Wesentlichen geradlinig zwischen gegenüberliegenden Abschnitten, etwa zwischen gegenüberliegenden Schenkeln des Trägers erstrecken. Für eine ein Verschwenken oder Umknicken des Flächensegments herbeiführende Verformung des Biegestabs kann vorgesehen sein, lediglich den mittleren Abschnitt des Biegestabs in einer Richtung senkrecht zur Längserstreckung des Biegestabs um ein vorgegebenes Maß auszulenken.
Der Biegestab nimmt dabei eine bogenförmige oder gekrümmte Kontur an. Jene Krümmung kann auf unterschiedliche Art und Weise herbeigeführt werden. Die bogenartige Krümmung des Biegestabs ist gut und präzise reproduzierbar, sodass ein gefordertes Schwenk- oder Knickverhalten des Flächensegments besonders einfach und gut kontrolliert werden kann.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist der mittlere Abschnitt des Biegestabs mit einem Stellglied verbunden. Das Stellglied ist dabei senkrecht oder schräg zur Längserstreckung des Biegestabs verschiebbar am Träger oder an der Karosserie des Kraftfahrzeugs geführt. Mittels des mit dem Biegestab verbundenen Stellglieds und seiner translatorischen Führung am Träger kann der Biegestab präzise und gut reproduzierbar gebogen und verformt werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung und anstelle eines Stellglieds kann am Träger ein mit zumindest einem Längsende des Biegestabs zusammenwirkendes Druckstück angeordnet sein. Mittels des Druckstücks ist der Biegestab zur Herbeiführung einer Biegung seines mittleren Abschnitts in Längsrichtung stauchbar. Durch Ausübung eines in Längsrichtung auf den Biegestab einwirkenden Drucks kann dieser entlang einer Vorzugsrichtung verformt werden, sodass der Biegestab beispielsweise aufgrund seiner Fixierung des gegenüberliegenden Längsendes am Träger eine bogenförmige Verformung erfährt.
Das Druckstück selbst kann beispielsweise längsverschieblich am Träger geführt sein. Das Druckstück und das mit dem Druckstück zusammenwirkende Längsende des Biegestabs können miteinander korrespondierende Anlaufschrägen aufweisen, sodass eine translatorische Verschiebung des Druckstücks zu einer die Verformung herbeiführenden Stauchung des Biegestabs führt. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der mittlere Abschnitt des Biegestabs auch von einem Stellglied entkoppelt sein.
Mithin kann bei dieser Ausgestaltung anstelle eines mit dem mittleren Abschnitt zusammenwirkenden Stellglieds lediglich ein am Längsende des Biegestabs vorgesehenes Druckstück implementiert sein, welches gleichermaßen zur Herbeiführung einer bogenförmigen Krümmung des Biegestabs geeignet ist. Hierfür kann der Biegestab auch in seiner Grundstellung eine gewisse Vorspannung oder eine gewisse Grundkrümmung aufweisen, die bei einer Stauchung des Biegestabs in Längsrichtung zu einer definierten bogenförmigen Verformung des Biegestabs führt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Spoileranordnung ist der Biegestab bezüglich einer gedachten, in Längsrichtung des Biegestabs verlaufenden Drehachse drehfest am Träger angeordnet. Beispielsweise können die Längsenden des Biegestabs eine dreieckige, rechteckige oder anderweitige mehreckige oder kantige Formgebung aufweisen, die mit einer hierzu komplementären Form einer am Träger vorgesehenen Aufnahme korrespondiert. Ein infolge eines Umknickens des Flächensegments auf den Biegestab einwirkenden Drehmoment kann somit abgefangen und auf den ortsfest an der Karosserie angeordneten Träger abgeleitet werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Biegestab bezüglich einer senkrecht zur Ebene des Flächensegments und senkrecht zur Längsrichtung des Biegestabs verlaufenden Drehachse schwenkbar am Träger gelagert. Hierbei sind insbesondere ausschließlich die Längsenden des Biegestabs drehbar gelagert. Zumindest eines der Längsenden des Biegestabs kann hierbei mit einer drehbaren Welle oder Steuernocke gekoppelt sein, welche dazu ausgebildet ist, ein den Biegestab biegendes Drehmoment auf eines der Längsenden aufzubringen. Auf ein etwa mittig am Biegestab vorzusehenden Stellglied könnte hierbei verzichtet werden. Dementsprechend kann eine überaus kompakte Bauform der Spoileranordnung realisiert werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist der Biegestab in der Grundstellung einen geradlinigen Verlauf aufweist. Er ist entgegen einer Rückstellkraft in eine gebogene Aktionsstellung überführbar. Dies hat den Vorteil, dass der Biegestab dazu ausgelegt ist, die Lamelle in ihrer Grundstellung oder Grundkonfiguration zu halten. Das zum Verformen des Biegestabs vorgesehene Stellglied kann dabei relativ kompakt und kostengünstig implementiert werden. Das Stellglied kann als unidirektionales Stellglied ausgestaltet sein und eine in lediglich eine Richtung weisende Kraft auf den Biegestab ausüben. Insoweit kann das Stellglied als Zug- und/oder Druckelement, bspw. in Form eines Betätigungszugs ausgebildet sein.
Nach einer alternativen Ausführungsform weist der Biegestab in der Grundstellung einen gebogenen Verlauf auf. Er ist dabei entgegen einer Rückstellkraft in eine geradlinige oder annähernd geradlinige Aktionsstellung überführbar. Der Biegestab kann in einer gekrümmten Grundstellung vorgespannt sein und entsprechend einer Wechselwirkung mit dem Stellglied entgegen oder mit der Vorspannung aus der Grundstellung in die Aktionsstellung überführt werden. Eine entgegengerichtete Bewegung oder Verformung des Biegestabs in die Grundstellung kann aufgrund der inhärenten elastischen Rückstellkraft des Biegestabs erfolgen.
Nach einer Weiterbildung ist ferner vorgesehen, dass der Biegestab aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet ist. Der Biegestab kann beispielsweise aus Polyamid, Polypropylen oder Polyethylen oder hieraus gebildeten Kunststoffmischungen gefertigt sein. Der Biegestab kann insbesondere als Kunststoffextrusionsbauteil oder als Spritzgussbauteil gefertigt sein. Das Flächensegment, welches typischerweise entlang seiner gesamten Längserstreckung mit dem Biegestab verbunden und an diesem fixiert ist, kann ein ein Organoblech aufweisen oder aus einem Organoblech gebildet sein. Mit Organoblechen werden Faserverbundwerkstoffe bezeichnet, die typischerweise als Faser-Matrix-Halbzeuge vorliegen. Sie weisen typischerweise ein Fasergewebe oder ein Fasergelege auf, welche in eine thermoplastische Kunststoffmatrix eingebettet sind.
Als Faserwerkstoffe für die Matrix kommen Glas, Aramid und Kohlenstoff bzw. Carbon infrage. Entsprechend der Faserausrichtung und Fasergeometrie kann das Organoblech anisotrope mechanische und/oder anisotrope thermische Eigenschaften aufweisen. Das Schwenk- und Knickverhalten des Organoblechs bzw. eines hieraus gebildeten Flächensegments kann speziell auf den hier vorgesehenen Einsatzzweck angepasst sein.
Nach einem weiteren Aspekt ist ferner ein Kraftfahrzeug mit einer Fahrzeugfront vorgesehen, an welcher zumindest eine zuvor beschriebene Spoileranordnung angeordnet ist. Die Spoileranordnung kann als Frontspoiler oder als Radspoiler ausgestaltet sein. In einer Ausgestaltung als Fronspoiler erstreckt sich die Spoileranordnung nahezu über die gesamte Fahrzeugbreite. Die Spoileranordnung ist dabei typischerweise an einer Unterseite eines Frontüberhanges der Karosserie des Kraftfahrzeugs angeordnet. Die Lamellen weist eine Erstreckung auf, die zumindest so groß ist wie der Zwischenraum zwischen den beiden Vorderrädern.
Bei einer Ausgestaltung als Radspoiler ist typischerweise jedem der beiden Vorderräder eine eigene Spoileranordnung zugeordnet. Die Spoileranordnungen befinden sich dabei jeweils einem der Vorderräder vorgelagert an einer Unterseite eines Frontüberhanges der Karosserie des Kraftfahrzeugs. Eine Ausgestaltung als Radspoiler ist insbesondere vorgesehen, wenn das Kraftfahrzeug als SUV (Sport Utility Vehicle) ausgebildet ist. Insoweit kann das Kraftfahrzeug nach einer weiteren Ausführungsform als SUV ausgebildet sein und zumindest zwei als frontseitige aber auch als heckseitige Radspoiler ausgestaltete zuvor beschriebene Spoileranordnungen aufweisen. Die Breite der Spoileranordnung in Fahrzeugquerrichtung (y) entspricht hierbei zumindest der Breite der Vorder- oder Hinterräder. Vorzugsweise sind die Spoileranordnungen etwas breiter als die betreffenden Räder des Kraftfahrzeugs ausgestaltet.
Bei beiden Ausgestaltungen sowohl als Frontspoiler als auch als Radspoiler dient die Spoileranordnung der Verbesserung und Optimierung des Luftwiderstandes des Kraftfahrzeugs, insbesondere bei Fahrten mit hoher Geschwindigkeit, so etwa oberhalb von 50 km/h.
Nach einer weiteren Ausführungsform des Kraftfahrzeugs weist dieses Steuerung auf, welche mit dem Stellglied gekoppelt ist und welche dazu ausgebildet ist, das Stellglied zum Verschwenken der Lamelle in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit zu bewegen. Hierdurch kann eine fahrzeuggeschwindigkeitsabhängige Verstellung der Spoileranordnung erfolgen. Die Spoileranordnung kann bei Fahrten in einem vergleichsweise niedrigen Geschwindigkeitsbereich eine eingeklappte Stellung einnehmen, bei welcher die Lamellen nahezu flächig an der Unterseite des Frontüberhangs der Kraftfahrzeugkarosserie anliegen können.
Bei Fahrten in einem vergleichsweise hohen Geschwindigkeitsbereich kann die Spoileranordnung eine ausgeklappte Stellung einnehmen, bei welcher insbesondere ein dem Biegestab abgewandter Endabschnitt der Lamelle von der Unterseite des Frontüberhangs absteht. Die anströmende Luft kann hierdurch aerodynamisch besonders günstig an der Fahrzeugfront entlang oder hieran vorbeigeführt werden.
Die Grundstellung der Spoileranordnung kann je nach Einsatzzweck und Konfiguration entweder mit der eingeklappten oder ausgeklappten Stellung zusammenfallen. Selbiges gilt entsprechend für die Aktionsstellung. In dieser kann die Spoileranordnung entweder an der Unterseite des Frontüberhangs anliegen oder von der Unterseite abstehen.
Kurzbeschreibung der Figuren
Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten werden im nachfolgenden Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Hierbei zeigen:
1 eine Seitenansicht eines als Personenkraftwagen ausgestalteten Kraftfahrzeugs,
2a eine exemplarische Frontansicht eines Kraftfahrzeugs mit einem Frontspoiler,
2b eine exemplarische Frontansicht eines als SUV ausgestalten Kraftfahrzeugs mit zwei frontseitigen Radspoilern,
3 eine schematische Darstellung einer einzelnen Lamelle einer Spoileranordnung mit einem untenliegenden Biegestab,
4 eine Seitenansicht der Lamelle gemäß 3,
5 eine schematische Darstellung einer infolge einer Biegung des Biegestabs verformten Lamelle gemäß 3,
6 eine Seitenansicht der Lamelle gemäß 5,
7 einen schematische Seitenansicht einer Ausführungsform der Spoileranordnung in Aktionsstellung
8 die Spoileranordnung gemäß 7, jedoch in Grundstellung
9 einen schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Spoileranordnung in Aktionsstellung,
10 die Spoileranordnung gemäß 9, jedoch in Grundstellung
11 einen Querschnitt durch ein längsseitige Ende einer am Träger längsverschieblich geführten Lamelle gemäß 9,
12 eine schematische stirnseitige Ansicht auf die am Träger fixierte Spoileranordnung.
Detaillierte Beschreibung
Das in 1 in Seitenansicht gezeigte Kraftfahrzeug 1 weist eine Kraftfahrzeugkarosserie mit einem als Fahrgastzelle fungierenden Innenraum 3 auf. Nach vorn, in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 1, endet die Kraftfahrzeugkarosserie 2 mit einer Fahrzeugfront 4, welche in den 2a und 2b beispielhaft für zwei verschiedene Kraftfahrzeuge in Draufsicht schematisch gezeigt ist. Genauer zeigt 2a eine als Frontspoiler ausgestaltete Spoileranordnung 100 während 2b zwei als Radspoiler ausgestaltete Spoileranordnungen 200 zeigt, die jeweils einem der Vorderräder 8 vorgelagert sind.
Die Spoileranordnungen 100, 200 sind jeweils an einer Unterseite 7 einer Frontüberhangs 6 der Kraftfahrzeugkarosserie 2 angeordnet. Die Spoileranordnungen 100, 200 weisen einen Träger 40 auf, welcher in den 3 bis 5 nur angedeutet, in den 11 und 12 schematisch gezeigt ist. Der Träger 40 kann als separates Bauteil, sozusagen als Tragstruktur und als Montageplattform für die als Einbau- oder Anbaumodul bereitstellbare Spoileranordnung 100, 200 fungieren. Er kann aber auch Bestandteil der Fahrzeugkarosserie 2 sein.
Die Spoileranordnungen 100, 200 weisen jeweils zumindest eine Lamelle 22 auf, welche zwischen einer in den 7 und 9 gezeigten Aktionsstellung und einer in den 8 und 10 gezeigten Grundstellung G beweglich, bzw. verformbar ist. In Aktionsstellung A gemäß der 7 und 9 erstreckt sich die jeweilige Lamelle 20 vom Frontüberhang 6 nach unten. In der in den 8 und 10 gezeigten Grundstellung G ist die Lamelle 20 quasi beigeklappt und nach oben verschwenkt, sodass sie weitgehend vollflächig an der Unterseite 7 des Frontüberhangs 6 anliegt.
Die Funktionsweise und der Aufbau einer einzelnen Lamelle 20 sind anhand der 3 bis 6 näher erläutert. Die Lamelle 20 weist einen längserstreckten Biegestab 22 auf, der an gegenüberliegenden Längsenden 25, 26 am Träger 40 oder direkt an der Kraftfahrzeugkarosserie 2 angeordnet bzw. fixiert ist. Die Lamelle 20 weist ferner ein im Wesentlichen ebenes Flächensegment 24 auf. Das Flächensegment 24 oder Flächengebilde weist eine in etwa rechteckige Kontur auf. Die Längserstreckung des Flächensegments 24 entspricht in etwa der Längserstreckung des Biegestabs 22. Entlang eines dem Biegestab 22 zugewandten Seitenrands 27 ist das Flächensegment 24 fest mit dem Biegestab 22 verbunden und unbeweglich am Biegestab 22 fixiert. Der Biegestab 22 und das Flächensegment 24 können beispielsweise stoffschlüssig entlang des gesamten Seitenrands 27 fest miteinander verbunden sein.
Während der Biegestab 22 elastisch und flexibel ausgestaltet ist, ist das Flächensegment 24 weitgehend oder im Wesentlichen undehnbar ausgestaltet. Das Material, aus welchem das Flächensegment 24 geformt ist, ist nicht oder nur zu einem überaus geringeren Grad dehnbar, sodass es einer Biegebewegung des Biegestabs 23 nur bedingt oder gar nicht folgen kann. Das Flächensegment kann gleichwohl elastisch sein und einer Biegebewegung des Biegestabs 22 folgen.
Zwischen den gegenüberliegenden Längsenden 25, 27 des Biegestabs befindet sich ein mittlerer Abschnitt 23 des Biegestabs 22. Wird dieser entsprechend dem Pfeil S gemäß 5 in einer Richtung senkrecht zur Längserstreckung des Biegestabs 22 ausgelenkt, so erfährt der Seitenrand 27 des Flächensegments eine dem Biegestab 22 entsprechende Verformung. Aufgrund einer vergleichsweise großen Erstreckung entlang seiner Längsenden 29, 30 befindet sich ein dem Biegestab 22 abgewandter Seitenrand 28 des Flächensegments 24 in einem verhältnismäßig großen Abstand zum Biegestab 22.
Aufgrund der Undehnbarkeit des Flächensegments 24 kann jener Seitenrand 28 nicht in entsprechender Art und Weise wie der Seitenrand 27 verformt werden. Eine Schwenk- oder Knickbewegung des Flächensegments 24 in zu einer geknickten Stellung 24', wie dies in 5 angedeutet und in 6 im Querschnitt gezeigt wird, ist die Folge. Wollte das Flächensegment 24 trotz Verformung des Biegestabs 22 in der ursprünglichen Ebene verbleiben, so müsste dies, insbesondere sein Seitenrand 28, eine Streckung gegenüber dem Seitenrand 27 vollziehen. Dies ist aufgrund der Undehnbarkeit des Materials des Flächensegments 24 jedoch nicht möglich. Folglich kann durch die elastische Verformung und bogenartige Biegung des mittleren Bereichs 23 des Biegestabs 22 eine Schwenk- oder Knickbewegung des Flächensegments 24 hin zu einem umgebogenen Flächensegment 24', wie dies in 6 schematisch gezeigt ist, bewirkt und kontrolliert werden.
Eine Schwenk- oder Knickbewegung des Flächensegments 24 hin zu einem umgebogenen oder geknickten Flächensegment 24' erfolgt hierbei durch eine Biegung des mittleren Abschnitts 23 des z. B. ursprünglich geradlinigen Biegestabs 22 hin zu einem bogenartig gekrümmten Biegestab 22'. Die ursprünglich geradlinige Lamelle 20 verformt sich in einer im Querschnitt gemäß 6 gezeigten Art und Weise. Bei der gebogenen Lamelle 20' knickt das Flächensegment 24 entgegen der Biegerichtung um. Der mittlere Abschnitt 23 des Biegestabs 22 ist hierbei Gegenstand einer Verschiebebewegung gegenüber den Längsenden 25, 26 des Biegestabs in eine Richtung senkrecht zur Ebene des Flächensegments 24.
Durch eine Verformung des Biegestabs 22 in die in 6 gestrichelt gezeigte Darstellung erfährt das Flächensegment 24 eine nach unten gerichtete Klapp- oder Schwenkbewegung. In dieser Aktionsstellung ragt das Flächensegment 24 mit seinem freien Seitenrand 28 nach unten.
Die typischerweise elastische Verformung des Biegestabs 22 erfolgt z. B. mittels eines in 5 angedeuteten Stellglieds 46, welches zur Ausübung einer Zugkraft und/oder zur Ausübung einer Druckkraft auf den mittleren Bereich 23 des Biegestabs 22 ausgestaltet ist. Das Stellglied kann als elektrisches oder pneumatisches Stellglied ausgestaltet sein. Es kann einen eigenen Antrieb aufweisen, der mittels einer Steuerung 50 betätigbar und steuerbar ist. Die Steuerung 50 kann als separate Steuerung 50 implementiert sein. Sie kann aber auch Bestandteil eines Kraftfahrzeugsteuergeräts sein. Die Steuerung 50 ist zumindest mit der Fahrzeug- oder Bordelektronik gekoppelt. Die Steuerung ist dazu ausgestaltet, eine Verstellbewegung der Spoileranordnung 100, 200 in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit vorzunehmen.
Bei Fahrten in einem vergleichsweise hohen Geschwindigkeitsbereich, etwa oberhalb von 50 km/h kann die Steuerung 50 die Spoileranordnung 100, 200 in die Aktionsstellung A überführen und die Lamelle 22 dementsprechend ausklappen. Bei Fahrten in einem vergleichsweise niedrigen Geschwindigkeitsbereich, etwa unterhalb von 50 km/h kann die Steuerung 50 die Spoileranordnung 100, 200 in die Grundstellung G überführen und die Lamelle 22 dementsprechend einklappen.
Das Stellglied 46 ist z. B. verschiebbar, typischerweise translatorisch verschiebbar am Träger 40 selbst oder der Karosserie 2 befestigt. Das Stellglied 46 kann je nach Ausgestaltung der Spoileranordnung 100, 200 in etwa in einer Ebene senkrecht zur Ebene des Flächensegments 24 beweglich gelagert sein. Es kann beispielsweise, wie aus einem Vergleich der 7 und 8 hervorgeht, in etwa horizontal und im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung (x) an der Karosserie 2 oder am Träger 40 verschiebbar geführt sein.
In der Ausführungsform der 9 und 10 ist das Stellglied 46 senkrecht zur Längserstreckung des Biegestabs 22 aber in der Ebene oder parallel zur Ebene des Flächensegments 24 verschiebbar gelagert. Es kann beispielsweise, wie aus einem Vergleich der 9 und 10 hervorgeht in etwa vertikal und im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung (z) an der Karosserie 2 oder am Träger 40 verschiebbar geführt sein.
In der Grundstellung G gemäß der 8 und 10 kann der Biegestab 22 entweder gekrümmt oder im Wesentlichen geradlinig ausgestaltet sein. Ist er in Grundstellung G gekrümmt nimmt er in Aktionsstellung A eine im Wesentlichen geradlinige Gestalt an. Ist der Biegestab 22 in Grundstellung G geradlinig nimmt er in Aktionsstellung A eine im Wesentlichen gekrümmte Gestalt an. Somit sind verschiedenste Konfigurationen denkbar, in welchen die Lamelle 20 in Grundstellung G entweder ausgeklappt oder eingeklappt ist. Die Lamelle 20 kann dann jeweils mittels des Stellglieds 46 in die jeweils andere Stellung überführt werden.
In 11 ist ein Querschnitt durch die Anbindung eines Längsendes 26 des Biegestabs 22 am Träger 40 gezeigt. Der Träger 40 weist eine längserstreckte Führungsnut 48 auf, die sich parallel zur Längsrichtung des Biegestabs 22 erstreckt. Mittels der, im vorliegenden Beispiel in Fahrzeugquerrichtung (y) eine vorgegebene Tiefe aufweisenden Führungsnut 48 kann das Längsende 26 des Biegestabs 22 der Lamelle 20 längsverschieblich am Träger 40 geführt sein. Hierdurch kann der Biegestab 22 bogenförmig gekrümmt werden, ohne dass er sich vom Träger 40 löst.
In 12 ist eine Seitenansicht auf den das Längsende 26 des Biegestabs 22 einfassenden Träger 40 gezeigt. Die Nut 48 weist eine eckige oder anderweitig von einer rotationssymmetrischen Ausgestaltung abweichende Innenkontur auf, in welcher das betreffende Längsende 26 des Biegestabs 22 drehfest gehalten ist. Der Biegestab 22 kann zwar, wie in 3 gezeigt, mit einer gedachten Drehachse 32 zusammenfallen und insoweit eine Dreh- oder Schwenkachse für die Lamelle 22 bilden. Dadurch, dass die Außenkontur des Längsendes 26 des Biegestabs 22 passgenau in der Nut 48 des Trägers 40 geführt ist, ist der Biegestabs drehfest am Träger 40 angeordnet.
Natürlich sind beidseits, d. h. an beiden gegenüberliegenden Längsenden 26, 28 des Biegestabs Träger 40 vorgesehen, die jeweils eine Führungsnut 48 aufweisen. Für die drehfeste Lagerung oder drehfeste Längsverschiebung des Biegestabs 22 am Träger 40 ist es ausreichend wenn lediglich eines der Längsenden 26, 28 drehfest am betreffenden Träger 40 geführt ist.
Die Spoileranordnung 100, 200, bei welcher mittels Verformung des Biegestabs 22 ein Verschwenken oder Umklappen der Lamelle 22 herbeiführbar und stufenlos einstellbar ist kann mit vergleichsweise wenigen beweglichen Bauteilen realisiert werden. Dies verringert die Reparaturanfälligkeit und verbessert neben einer Gewichtsreduzierung des Fahrzeugs 1 auch die Langlebigkeit und Robustheit einer solchen Spoileranordnung 100, 200.
Die dargestellten Ausführungsformen zeigen lediglich mögliche Ausgestaltungen der Entwicklung zu welcher weitere zahlreiche Varianten denkbar und im Rahmen der Entwicklung sind. Die exemplarisch gezeigten Ausführungsbeispiele sind in keiner Weise hinsichtlich des Umfangs, der Anwendbarkeit oder der Konfigurationsmöglichkeiten der Entwicklung als einschränkend auszulegen. Die vorliegende Beschreibung zeigt dem Fachmann lediglich eine mögliche Implementierung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels auf. So können an der Funktion und Anordnung von beschriebenen Elementen vielfältigste Modifikationen vorgenommen werden, ohne hierbei den durch die nachfolgenden Ansprüche definierten Schutzbereich oder dessen Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Kraftfahrzeugkarosserie
3: Innenraum
4: Fahrzeugfront
5: Frontverkleidung
6: Frontüberhang
7: Unterseite
20: Lamelle
22: Biegestab
23: mittlerer Abschnitt
24: Flächensegment
25: Längsende
26: Längsende
27: Seitenrand
28: Seitenrand
29: Längsende
30: Längsende
32: Drehachse
40: Träger
46: Stellglied
48: Führungsnut
50: Steuerung
100: Spoileranordnung
200: Spoileranordnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012020738 A1 [0004]

Claims

Spoileranordnung für ein Kraftfahrzeug, mit: – einem an einer Karosserie (2) des Kraftfahrzeugs anordenbaren Träger (40), – zumindest einer am Träger (40) angeordneten Lamelle (20), welche einen längserstreckten flexiblen und elastischen Biegestab (22) und zumindest ein Flächensegment (24) aufweist, wobei das Flächensegment (24) entlang eines Seitenrandes (27) mit dem Biegestab (22) verbunden ist.
Spoileranordnung nach Anspruch 1, wobei der Biegestab (22) zwei gegenüberliegende Längsenden (25, 26) aufweist, die jeweils am Träger (40) angeordnet sind.
Spoileranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Längsende (26) des Biegestabs (22) in Längsrichtung des Biegestabs (22) verschiebbar am Träger (40) geführt ist.
Spoileranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Flächensegment (24) infolge einer Verformung des Biegestabs (22) einer Schwenk- oder Knickbewegung mit dem Biegestab (22) als Schwenk- oder Knickachse unterliegt.
Spoileranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für ein Verschwenken oder Umknicken des Flächensegments (24) zwischen einer Grundstellung (G) und einer Aktionsstellung (A) ein mittlerer Abschnitt (23) des Biegestabs (22) senkrecht zur Längserstreckung des Biegestabs (22) verformbar ist.
Spoileranordnung nach Anspruch 5, wobei der mittlere Abschnitt (23) des Biegestabs (22) bogenartig gegenüber den Längsenden (25, 26) des Biegestabs (22) verformbar ist, wobei die Längsenden (25, 26) in einer Ebene senkrecht zur Längserstreckung des Biegestabs (22) am Träger (40) lagefixiert sind.
Spoileranordnung nach Anspruch 5 oder 6, wobei der mittlere Abschnitt (23) des Biegestabs (22) mit einem Stellglied (46) verbunden ist, welches senkrecht oder schräg zur Längserstreckung des Biegestabs (22) verschiebbar am Träger (40) oder an der Karosserie (2) geführt ist.
Spoileranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, wobei der Biegestab (22) bezüglich einer gedachten, in Längsrichtung des Biegestabs verlaufenden Drehachse (32) drehfest am Träger (40) angeordnet ist.
Spoileranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Biegestab (22) bezüglich einer senkrecht zur Ebene des Flächensegments (24) und senkrecht zur Längsrichtung des Biegestabs (22) verlaufenden Drehachse schwenkbar am Träger (40) gelagert ist.
Spoileranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 9, wobei der Biegestab in der Grundstellung (G) einen geradlinigen Verlauf aufweist und entgegen einer Rückstellkraft in eine gebogene Aktionsstellung (A) überführbar ist.
Spoileranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 9, wobei der Biegestab (22) in der Grundstellung (G) einen gebogenen Verlauf aufweist und entgegen einer Rückstellkraft in eine geradlinige Aktionsstellung (A) überführbar ist.
Spoileranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Biegestab (22) aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet ist und wobei des Flächensegment (24) ein Organoblech aufweist oder aus einem Organoblech gebildet ist.
Spoileranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche als Frontspoiler (100) oder als Radspoiler (200) ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug mit einer Fahrzeugfront (4), an welcher zumindest eine Spoileranordnung (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 14, ferner mit einer Steuerung (50), welche mit dem Stellglied (46) gekoppelt ist und welche dazu ausgebildet ist, das Stellglied (46) zum Verschwenken der Lamelle (20) in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit zu bewegen.