DE102016100626A1

DE102016100626A1 - Verstellbarer Spoiler für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102016100626A1
Application number: DE102016100626.2A
Authority: DE
Inventors: Jason D. Fahland
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-01-21
Filing date: 2016-01-15
Publication date: 2016-07-21
Anticipated expiration: 2036-01-16
Also published as: US9333994B1; DE102016100626B4

Abstract

Ein Fahrzeug umfasst eine Fahrzeugkarosserie, die in einer Karosserieebene angeordnet ist und eine Karosserie-Längsachse aufweist. Das Fahrzeug weist auch ein erstes Fahrzeugkarosserie-Ende auf, das ausgestaltet ist, um einer entgegenkommenden Umgebungsluftströmung zugewandt zu sein, wenn das Fahrzeug bezüglich einer Straßenoberfläche in Bewegung ist. Das Fahrzeug umfasst außerdem eine Spoileranordnung. Die Spoileranordnung umfasst einen flügelförmigen Körper, der entlang einer Spoilerachse angeordnet ist, die parallel zu der Karosserieebene steht, und ausgestaltet ist, um eine Bewegung der Umgebungsluftströmung entlang der Karosserie-Längsachse zu steuern. Die Spoileranordnung umfasst auch eine Stütze, die den flügelförmigen Körper mit der Fahrzeugkarosserie verbindet. Die Spoileranordnung umfasst außerdem einen Mechanismus, der ausgestaltet ist, um den flügelförmigen Körper zu drehen, um dadurch einen Winkel der Spoilerachse bezüglich der Karosserie-Längsachse zu verändern.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Offenbarung betrifft einen verstellbaren Spoiler zur Verbesserung der Aerodynamik eines Kraftfahrzeuges.
HINTERGRUND
Die Kraftfahrzeug-Aerodynamik ist die Erforschung der Aerodynamik von Straßenfahrzeugen. Die Hauptziele der Forschung sind die Reduktion des Luftwiderstandes und von Windgeräuschen, die Minimierung von Geräuschemission und das Verhindern von unerwünschten Auftriebskräften und anderen Gründen für eine aerodynamische Instabilität bei höheren Geschwindigkeiten. Außerdem kann die Erforschung der Aerodynamik auch verwendet werden, um eine Anpresskraft bei Hochleistungsfahrzeugen zu erzielen, um die Fahrzeugtraktion und das Kurvenfahrverhalten zu verbessern. Die Forschung wird in der Regel verwendet, um den Fahrzeugaufbau zu formen und dabei speziell vorgesehene Aerodynamikvorrichtungen einzusetzen, um einen erwünschten Kompromiss zwischen den obigen Eigenschaften für eine spezielle Fahrzeugnutzung zu erzielen.
Ein Spoiler ist eine Kraftfahrzeug-Aerodynamikvorrichtung, die eine nachteilige Luftbewegung über eine Karosserie eines Fahrzeuges in Bewegung hinweg, die üblicherweise als Turbulenz oder Luftwiderstand beschrieben wird, „vereiteln” soll. Spoiler können an der Vorderseite und/oder an der Rückseite der Fahrzeugkarosserie angebracht werden. Spoiler an der Vorderseite eines Fahrzeuges werden oft als Frontspoiler bezeichnet. Wenn das Fahrzeug in Bewegung ist, reduzieren diese Frontspoiler, außer, dass sie die Luftströmung lenken, auch die Luftmenge, die unter dem Fahrzeug strömt, was den aerodynamischen Auftrieb und Luftwiderstand allgemein reduziert.
Wenn außerdem das Fahrzeug in Bewegung ist, wird die Strömung von Luft an der Rückseite des Fahrzeuges turbulent, und es wird eine Niederdruckzone erzeugt, die den Luftwiderstand und die Instabilität erhöht. Das Hinzufügen eines Spoilers an der Hinterseite der Fahrzeugkarosserie kann helfen, die Strömungsablösung von der Karosserie zu verzögern, und eine Zone mit höherem Druck, die vor dem Spoiler erzeugt wird, kann durch Erzeugen einer Anpresskraft helfen, den Auftrieb auf der Fahrzeugkarosserie zu reduzieren. Infolgedessen kann in bestimmten Fällen der aerodynamische Luftwiderstand reduziert werden, und die Hochgeschwindigkeits-Stabilität wird infolge des reduzierten Heckauftriebes allgemein erhöht sein.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Fahrzeug umfasst eine Fahrzeugkarosserie, die in einer Karosserieebene angeordnet ist und eine Karosserie-Längsachse aufweist. Das Fahrzeug weist auch ein erstes Fahrzeugkarosserie-Ende auf, das ausgestaltet ist, um einer entgegenkommenden Umgebungsluftströmung zugewandt zu sein, wenn das Fahrzeug bezüglich einer Straßenoberfläche in Bewegung ist. Das Fahrzeug umfasst außerdem eine Spoileranordnung. Die Spoileranordnung umfasst einen flügelförmigen Körper, der entlang einer Spoilerachse angeordnet ist, die parallel zu der Karosserieebene steht, und ausgestaltet ist, um eine Bewegung der Umgebungsluftströmung entlang der Karosserie-Längsachse zu steuern. Die Standard-Position der Spoileranordnung kann derart sein, dass die Spoilerachse quer zu der Karosserie-Längsachse steht. Die Spoileranordnung umfasst auch eine Stütze, die den flügelförmigen Körper mit der Fahrzeugkarosserie verbindet. Die Spoileranordnung umfasst außerdem einen Mechanismus, der ausgestaltet ist, um den flügelförmigen Körper zu drehen, um dadurch einen Winkel der Spoilerachse bezüglich der Karosserie-Längsachse zu verändern. Gemäß der Offenbarung kann der Mechanismus zwischen der Fahrzeugkarosserie und der Stütze oder zwischen der Stütze und dem flügelförmigen Körper angeordnet sein.
Das Fahrzeug kann auch einen elektronischen Controller umfassen, der ausgestaltet ist, um den Mechanismus zu regeln.
Das Fahrzeug kann außerdem ein Straßenrad und einen ersten Sensor umfassen, der ausgestaltet ist, um eine Umdrehungsgeschwindigkeit des Straßenrades zu detektieren und die detektierte Umdrehungsgeschwindigkeit des Straßenrades an den Controller weiterzuleiten.
Das Fahrzeug kann auch einen zweiten Sensor umfassen, der ausgestaltet ist, um eine Gierrate der Fahrzeugkarosserie zu detektieren und die detektierte Gierrate an den Controller weiterzuleiten.
Das Fahrzeug kann außerdem einen dritten Sensor wie z. B. ein Pitot-Rohr umfassen, der ausgestaltet ist, um eine Geschwindigkeit einer Umgebungsluftströmung bezüglich des Fahrzeuges zu detektieren und die detektierte Geschwindigkeit der Umgebungsluftströmung an den Controller weiterzuleiten.
Der Controller kann ausgestaltet sein, um den Winkel der Spoilerachse bezüglich der Karosserie-Längsachse während einer Fahrzeug-Kurvenfahrt in Ansprechen auf die detektierte Gierrate und zumindest eine von der detektierten Umdrehungsgeschwindigkeit des Straßenrades und der Geschwindigkeit einer Umgebungsluftströmung zu verändern. Solch ein Verändern des Winkels der Spoilerachse bezüglich der Karosserie-Längsachse während einer Fahrzeug-Kurvenfahrt soll die aerodynamische Anpresskraft auf der Fahrzeugkarosserie in Ansprechen auf die detektierte Gierrate verändern, um z. B. die Anpresskraft zu erhöhen, um dadurch die detektierte Gierrate zu begrenzen.
Der Mechanismus kann ausgestaltet sein, um den Winkel der Spoilerachse bezüglich der Karosserie-Längsachse über einer vorbestimmten Geschwindigkeit des Fahrzeuges zu verändern.
Der Mechanismus kann zumindest eines von einem Linearaktor und einem Elektromotor umfassen.
Der flügelförmige Körper der Spoileranordnung kann durch ein erstes Ende und ein zweites Ende definiert sein. Der flügelförmige Körper kann außerdem eine erste Rippe, die nahe dem ersten Ende angeordnet ist, und eine zweite Rippe, die nahe dem zweiten Ende angeordnet ist, umfassen. Jede von der ersten und der zweiten Rippe kann ausgestaltet sein, um eine Bewegung der Umgebungsluftströmung rechtwinklig zu der Karosserie-Längsachse zu steuern.
Die Stütze kann den flügelförmigen Körper mit der Fahrzeugkarosserie an dem ersten Fahrzeugkarosserie-Ende verbinden.
Die Fahrzeugkarosserie kann auch ein zweites Fahrzeugkarosserie-Ende dem ersten Ende entgegengesetzt umfassen. In solch einem Fall kann die Stütze den flügelförmigen Körper mit der Fahrzeugkarosserie an dem zweiten Fahrzeugkarosserie-Ende verbinden.
Die oben stehenden Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsform/en und der besten Art/en, die beschriebene Offenbarung auszuführen, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und den beiliegenden Ansprüchen ohne weiteres verständlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Draufsicht eines Fahrzeuges mit einer Fahrzeugkarosserie, die in einer Karosserieebene entlang einer Längsachse angeordnet ist, und mit einer Spoileranordnung gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
2 ist eine schematische Unteransicht des in 1 gezeigten Fahrzeuges, das eine Spoileranordnung gemäß einer anderen Ausführungsform der Offenbarung aufweist.
3 ist eine schematische, perspektivische Darstellung einer repräsentativen Spoileranordnung für jede der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugsziffern auf gleiche Komponenten beziehen, zeigt 1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeuges 10, das bezüglich einer Straßenoberfläche 12 positioniert ist. Das Fahrzeug 10 umfasst eine Fahrzeugkarosserie 14, die in einer Karosserieebene P angeordnet ist, die im Wesentlichen parallel zu der Straßenoberfläche 12 steht. Die Fahrzeugkarosserie 14 definiert sechs Karosserieseiten. Die sechs Karosserieseiten umfassen ein erstes Karosserieende oder vorderes Ende 16, ein entgegengesetztes zweites Karosserieende oder hinteres Ende 18, eine erste seitliche Karosserieseite oder linke Seite 20 und eine zweite seitliche Karosserieseite oder rechte Seite 22, einen oberen Karosserieabschnitt 24, der ein Fahrzeugdach umfassen kann, und einen Unterbodenabschnitt 26.
Die linke Seite 20 und die rechte Seite 22 sind allgemein parallel zueinander und in Bezug auf eine virtuelle Längsachse X des Fahrzeuges 10 angeordnet und überspannen die Distanz zwischen dem vorderen Ende 16 und dem hinteren Ende 18. Die Karosserieebene P ist derart definiert, dass sie die Längsachse X umfasst. Ein Fahrgastraum (nicht gezeigt) des Fahrzeuges 10 ist allgemein durch das vordere und das hintere Ende 16, 18 und die linke und die rechte Seite der Karosserie 14 begrenzt. Wie für Fachleute auf dem Gebiet verständlich, ist das vordere Ende 16 ausgestaltet, um einer entgegenkommenden Umgebungsluftströmung 27 zugewandt zu sein, wenn das Fahrzeug 19 bezüglich der Straßenoberfläche 12 in Bewegung ist. Wenn das Fahrzeug 10 in Bewegung ist, bewegt sich die entgegenkommende Umgebungsluftströmung 27 im Wesentlichen parallel zu der Karosserieebene P und entlang der Längsachse X.
Wenn sich das Fahrzeug 10 bezüglich der Straßenoberfläche 12 bewegt, strömt die Umgebungsluftströmung 27 um die Fahrzeugkarosserie 14 herum und teilt sich in einen jeweiligen ersten Luftströmungsabschnitt 27-1, einen zweiten Luftströmungsabschnitt 27-2, einen dritten Luftströmungsabschnitt 27-3 und einen vierten Luftströmungsabschnitt 27-4, die sich schließlich in einem/r Sogbereich oder Rückluftströmungsregion 27-6 unmittelbar hinter dem hinteren Ende 18 vereinigen. Wie in 1 gezeigt, strömt insbesondere der erste Luftströmungsabschnitt 27-1 über den oberen Karosserieabschnitt 24, der zweite Luftströmungsabschnitt 27-2 strömt über die linke Seite 20, der dritte Luftströmungsabschnitt 27-3 strömt über die rechte Seite 22 und der vierte Luftströmungsabschnitt 27-4 (in 2 gezeigt) strömt unter die Fahrzeugkarosserie 14 zwischen dem Unterbodenabschnitt 26 und der Straßenoberfläche 12. Wie für Fachleute auf dem Gebiet verständlich, wird die Rückluftströmungsregion 27-6 allgemein bei erhöhten Fahrzeuggeschwindigkeiten durch die Strömung von umgebender Luft um die sechs Karosserieseiten der Fahrzeugkarosserie 14 herum verursacht.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, umfasst das Fahrzeug 10 auch eine Spoileranordnung 28. Die Spoileranordnung 28 umfasst einen flügelförmigen Körper 30, der entlang einer Spoilerachse Y angeordnet und ausgestaltet ist, um eine Bewegung der Umgebungsluftströmung 27 entlang der Karosserie-Längsachse X der Fahrzeugkarosserie 14 zu steuern. „Flügelförmig” ist hierin als eine Rippe mit einer Flossenform oder einer stromlinienförmige Querschnittsform definiert, die einen Auftrieb zum Fliegen oder Antrieb durch ein Fluid erzeugt. Wie in 1 ersichtlich, kann die Spoilerachse Y anfänglich und als eine Voreinstellung quer zu der Karosserie-Längsachse X positioniert sein. Außerdem ist die Spoilerachse Y auch im Wesentlichen parallel zu der Karosserieebene P angeordnet. Der flügelförmige Körper 30 ist durch ein erstes Ende 30-1 und ein zweites Ende 30-2 definiert. Der flügelförmige Körper 30 kann aus einem geeignet steifen, aber massearmen Material wie z. B. einem technischen Kunststoff oder Aluminium zur strukturellen Stabilität gebildet sein. Der flügelförmige Körper 30 umfasst außerdem eine erste Rippe 32-1, die nahe dem ersten Ende 30-1 angeordnet ist, und eine zweite Rippe 32-2, die nahe dem zweiten Ende 30-2 angeordnet ist. Jede von der ersten und der zweiten Rippe 32-1, 32-2 umfasst eine jeweilige Rippenachse X1, X2, die im Wesentlichen parallel zu der Karosserie-Längsachse X stehen kann. Demzufolge können die erste und die zweite Rippe 32-1, 32-2 ausgestaltet sein, um eine Bewegung der Umgebungsluftströmung 27 rechtwinklig zu der Karosserie-Längsachse X zu steuern.
Wie in 3 gezeigt, umfasst die Spoileranordnung 28 außerdem eine Stütze 34, die den flügelförmigen Körper 30 mit der Fahrzeugkarosserie 14 verbindet. Die Spoileranordnung 28 kann eine einzige Stütze 34 oder eine Vielzahl solcher Stützen umfassen, die an der Fahrzeugkarosserie befestigt sind. Die Stütze/n 34 kann/können den flügelförmigen Körper 30 an dem vorderen Ende 16 verbinden. In ähnlicher Weise kann/können die Stütze/n 34 den flügelförmigen Körper 30 an dem hinteren Ende 18 verbinden. Wenn sie an dem vorderen Ende 16 der Fahrzeugkarosserie 14 befestigt ist (wie in 2 gezeigt), fungiert die Spoileranordnung 28 als ein Frontspoiler, der eine Anpresskraft F_D1 verändert, die durch die Umgebungsluftströmung 27 an der Vorderseite des Fahrzeuges ausgeübt wird. Wenn die Spoileranordnung 28 hingegen an dem hinteren Ende 18 der Fahrzeugkarosserie 14 befestigt ist (wie in 1 gezeigt), verändert die Spoileranordnung eine Anpresskraft F_D2, die durch die Umgebungsluftströmung 27 an der Rückseite des Fahrzeuges ausgeübt wird. Demzufolge kann die an dem vorderen Ende 16 befestigte Spoileranordnung verwendet werden, um die Anpresskraft F_D1 an der Vorderseite des Fahrzeuges zu erhöhen, während die an dem hinteren Ende 18 befestigte Spoileranordnung 28 verwendet werden kann, um die Anpresskraft F_D1 an der Rückseite des Fahrzeuges zu erhöhen, um die Fahrzeugtraktion zu erhöhen. Die Stütze 34 ist ausgestaltet, um den flügelförmigen Körper 30 bezüglich der Fahrzeugkarosserie 14 zu stützen, um die jeweilige Anpresskraft F_D1 oder F_D2 auf die Fahrzeugkarosserie anzuwenden, wenn das Fahrzeug 10 in Bewegung ist.
Wie in den 1–3 gezeigt, umfasst die Spoileranordnung 28 auch einen Mechanismus 36. Der Mechanismus 36 ist ausgestaltet, um den flügelförmigen Körper 30 zu drehen, um dadurch einen Winkel θ der Spoilerachse Y bezüglich der Karosserie-Längsachse X zu verändern. Der Mechanismus 36 kann entweder zwischen der Fahrzeugkarosserie 14 und der Stütze 34 oder zwischen der Stütze und dem flügelförmigen Körper 30 positioniert sein. Der Mechanismus 36 kann eine geeignete Vorrichtung zum Erzeugen einer Bewegung des flügelförmigen Körpers 30 wie z. B. einen Linearaktor und/oder einen Elektromotor (nicht gezeigt, aber für Fachleute auf dem Gebiet verständlich) umfassen. Der Mechanismus 36 kann auch einen Zahnradantrieb wie z. B. einen Untersetzungsrädersatz umfassen, der mit der Vorrichtung wie z. B. dem Linearaktor oder Elektromotor gekoppelt sein kann, um eine gewünschte Drehung des flügelförmigen Körpers 30 bezüglich der Fahrzeugkarosserie 14 zu bewirken. Wie in 3 gezeigt, kann der Mechanismus 36 ausgestaltet sein, um ein Drehmoment T1 anzuwenden, um den flügelförmigen Körper 30 in eine Richtung zu drehen, und ein entgegengesetztes Drehmoment T2 anzuwenden, um den flügelförmigen Körper in die entgegengesetzte Richtung zu drehen.
Wie in den 1–3 gezeigt, umfasst das Fahrzeug auch einen elektronischen Controller 38, der ausgestaltet, d. h. gebaut und programmiert ist, um den Mechanismus 36 zu regeln. Der Controller 38 kann als eine Zentraleinheit (CPU) ausgestaltet sein, die ausgestaltet ist, um einen Betrieb einer Brennkraftmaschine 40 (in 1 gezeigt), eines Hybridantriebes (nicht gezeigt) oder anderer alternativer Arten von Antriebsaggregaten wie auch anderer Fahrzeugsysteme oder eines speziell vorgesehenen Controllers zu regeln. Um einen Betrieb des Mechanismus 36 entsprechend zu steuern, umfasst der Controller 38 einen Speicher, von dem zumindest ein Teil konkret und nicht transitorisch ist. Der Speicher kann jedes beschreibbare Medium sein, das an der Bereitstellung von maschinenlesbaren Daten oder Prozessanweisungen beteiligt ist. Solch ein Medium kann viele Formen einschließlich, aber nicht beschränkt auf, nicht-flüchtige Medien und flüchtige Medien, aufweisen.
Nicht-flüchtige Medien für den Controller 38 können z. B. optische oder Magnetplatten und einen anderen persistenten Speicher umfassen. Flüchtige Medien können z. B. einen dynamischen Direktzugriffspeicher (DRAM) umfassen, der z. B. einen Hauptspeicher bilden kann. Derartige Anweisungen können durch ein oder mehrere Übertragungsmedien wie z. B. Koaxialkabel, Kupferdrähte und Glasfasern einschließlich Drähten, die einen mit einem Prozessor eines Computers gekoppelten Systembus umfassen, übertragen werden. Der Speicher des Controllers 38 kann auch eine Floppy Disk, eine flexible Magnetplatte, eine Festplatte, ein Magnetband, ein beliebiges anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, eine DVD, ein beliebiges anderes optisches Medium etc. umfassen. Der Controller 38 kann mit anderer notwendiger Computerhardware wie z. B. einem Hochgeschwindigkeitstaktgeber, einer notwendigen Analog-Digital(A/D)- und/oder Digital-Analog(DIA)-Schaltung, jeglichen erforderlichen Eingangs/Ausgangsschaltungen und -vorrichtungen (E/A) wie auch einer entsprechenden Signalaufbereitungs- und/oder Pufferschaltung ausgestaltet oder ausgestattet sein. In dem Speicher können jegliche für den Controller 38 erforderlichen oder zugänglichen Algorithmen gespeichert und automatisch ausgeführt werden, um die erforderliche Funktionalität bereitzustellen.
Wie in den 1–3 gezeigt, umfasst das Fahrzeug 10 auch Straßenräder 42. Eine Vielzahl von ersten Sensoren 44 kann auf der Fahrzeugkarosserie 14 angeordnet sein, um Umdrehungsgeschwindigkeiten jedes Straßenrades 42 (in 2 gezeigt) zu detektieren. Jeder erste Sensor 44 kann auch ausgestaltet sein, um die detektierte Umdrehungsgeschwindigkeit des jeweiligen Straßenrades 42 an den Controller 38 weiterzuleiten, während der Controller ausgestaltet sein kann, um die von den jeweiligen ersten Sensoren empfangenen Daten mit der Straßengeschwindigkeit des Fahrzeuges 10 zu korrelieren. Das Fahrzeug 10 kann auch einen zweiten Sensor 46 (in 2 gezeigt) umfassen, der ausgestaltet ist, um ein/e Giermoment oder -rate auf der Fahrzeugkarosserie 14 bezüglich der Straßenoberfläche 12 zu detektieren und die detektierte Gierrate an den Controller 38 weiterzuleiten. Das Fahrzeug kann außerdem einen dritten Sensor 48 (in 1 gezeigt) umfassen, der ausgestaltet ist, um eine Geschwindigkeit einer Umgebungsluftströmung 27 bezüglich des Fahrzeuges 10 zu detektieren und die detektierte Geschwindigkeit der Umgebungsluftströmung an den Controller 38 weiterzuleiten. Der dritte Sensor 48 kann ein Pitot-Rohr sein, das ausgestaltet ist, um einen Druck der Umgebungsluftströmung 27 an einer spezifischen Stelle bezüglich der Fahrzeugkarosserie 14 zu detektieren, und der Controller 38 kann den gemessenen Druck mit einer Luftströmungsgeschwindigkeit korrelieren.
Der Controller 38 ist außerdem ausgestaltet, um den Winkel θ der Spoilerachse Y bezüglich der Karosserie-Längsachse X während einer Kurvenfahrt des Fahrzeuges 10 in Ansprechen auf die von dem zweiten Sensor 46 detektierte Gierrate zu verändern. Des Weiteren kann der Controller 38 ausgestaltet sein, um den Winkel θ in Ansprechen auf die über den ersten Sensor 44 detektierten Umdrehungsgeschwindigkeiten der Straßenräder 42 und/oder die über den dritten Sensor 48 detektiere Geschwindigkeit der Umgebungsluftströmung 27 zu verändern. Demzufolge kann der Winkel θ der Spoilerachse Y bezüglich der Karosserie-Längsachse X proportional zu der während der Kurvenfahrt des Fahrzeuges 10 erzeugten Gierrate durch Verdrehen des flügelförmigen Körpers 30 der Spoileranordnung 28 gesteuert werden. Der Controller 38 kann mit einer Nachschlagetabelle 39 programmiert sein, die eine Übereinstimmung zwischen der Fahrzeug-Gierrate, der Fahrzeug-Straßengeschwindigkeit und/oder der Geschwindigkeit der Luftströmung und einem entsprechenden Winkel θ der Spoilerachse Y herstellt, um eine entsprechende Regelung des Mechanismus 36 zu bewirken. Die Nachschlagetabelle 39 kann empirisch während des Validierens und Testens des Fahrzeuges 10 entwickelt werden.
Wenn der Winkel θ des flügelförmigen Körpers 30 während des Kurvenfahrt-Vorganges verändert wird, ist die an dem vorderen Ende 16 positionierte Spoileranordnung 28 in der Lage, die Umgebungsluftströmung 27 wirksamer zu nutzen, um die Anpresskraft F_D1 an dem vorderen Ende der Fahrzeugkarosserie 14 zu maximieren. In ähnlicher Weise ist die an dem hinteren Ende 18 positionierte Spoileranordnung 28 in der Lage, die Umgebungsluftströmung 27 während des Kurvenfahrt-Vorganges wirksamer zu nutzen, um die Anpresskraft F_D2 an dem hinteren Ende der Fahrzeugkarosserie 14 zu maximieren. Außerdem können, wenn der flügelförmige Körper 30 verdreht wird, die erste und die zweite Rippe 32-1, 32-2 eine Kraft F_C1, F_C2 auf der Fahrzeugkarosserie 14 erzeugen, die einer Querkraft F_L, die durch eine Querbeschleunigung während des Kurvenfahrens des Fahrzeuges 10 erzeugt wird, direkt entgegenwirkt.
Der Controller 38 kann außerdem programmiert sein, um einen Schlupf des Fahrzeuges 10 bezüglich der Straßenoberfläche 12 zu bestimmen. Der Schlupf des Fahrzeuges 10 kann ein Maß dafür umfassen, wie hoch jedes der Straßenräder 42 in einer Richtung geschlupft ist, die allgemein rechtwinklig zu der Fahrzeug-Längsachse X steht, was anzeigt, dass das Fahrzeug von einer/m vorgesehenen Richtung oder Weg entlang der Straßenoberfläche 12 abgewichen ist. Die vorgesehene Richtung des Fahrzeuges 10 kann durch den Lenkradwinkel erkannt werden, der durch einen vierten Sensor 50 detektiert werden kann, welcher mit einem Lenkrad 52 (in 1 gezeigt) funktionell verbunden ist, und an den Controller 38 weitergeleitet werden. Des Weiteren kann der Controller 38 programmiert sein, um den bestimmten Lenkradwinkel und eine Gierrate zu vergleichen, um zu bestimmen, wie stark das Fahrzeug von seiner/m vorgesehenen Richtung oder Weg abgewichen ist.
Der Controller 38 kann auch programmiert sein, um den Schlupf des Fahrzeuges 10 bezüglich der Straßenoberfläche 12 durch Steuern der Drehung des flügelförmigen Körpers 30 über den Mechanismus 36 in Ansprechen darauf, wie stark das Fahrzeug von seinem vorgesehenen Weg abgewichen ist, zu steuern. Die eingesetzte Drehung des flügelförmigen Körpers 30 drängt dann das Fahrzeug 10 dazu, von [engl. to] dem tatsächlichen Fahrzeugkurs zu dem gewünschten Kurs zurückzukehren, der von einem Bediener des Fahrzeuges an dem Lenkrad 52 befohlen wird. Außerdem können zwei dritte Sensoren 48 auf dem flügelförmigen Körper 30 angeordnet sein, einer auf dem ersten Ende 30-1 und einer auf dem zweiten Ende 30-2 (nicht gezeigt). Der Controller 38 kann weiter ausgestaltet sein, um den Winkel θ der Spoilerachse Y bezüglich der Karosserie-Längsachse X in Ansprechen auf ein bestimmtes Differential zwischen Luftgeschwindigkeitsmessungen an jedem dritten Sensor 48 zu verändern, wenn das Fahrzeug 10 in eine Kurve eintritt und diese befährt, um die Anpresskraft F_D1 auf der Fahrzeugkarosserie 14 zu verändern.
Demzufolge kann eine Steuerung der Drehung des flügelförmigen Körpers 30 verwendet werden, um einen Kontakt des Fahrzeuges 10 mit der Straßenoberfläche 12 bei erhöhten Geschwindigkeiten aufrechtzuerhalten, indem dem aerodynamischen Auftrieb der Fahrzeugkarosserie 14 in Ansprechen auf die durch den dritten Sensor 48 detektierte Geschwindigkeit der Umgebungsluftströmung 27 entgegengewirkt wird. Außerdem kann die Steuerung der Drehung der Spoileranordnung 28 verwendet werden, um das Fahrverhalten des Fahrzeuges 10 zu unterstützen, um das Fahrzeug auf seinem vorgesehenen Weg zu halten, indem dem auf die Fahrzeugkarosserie 14 wirkenden Giermoment, wie durch den zweiten Sensor 46 bestimmt, entgegengewirkt wird.
Die detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen oder Fig. stützen und beschreiben die Offenbarung, aber der Schutzumfang der Offenbarung ist nur durch die Ansprüche definiert. Während einige der besten Arten und andere Ausführungsformen, um die beanspruchte Offenbarung auszuführen, im Detail beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Bauformen und Ausführungsformen, um die in den beigefügten Ansprüchen definierte Offenbarung praktisch anzuwenden. Des Weiteren sind die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen oder die Eigenschaften der in der vorliegenden Beschreibung erwähnten verschiedenen Ausführungsformen nicht als unbedingt voneinander unabhängige Ausführungsformen zu verstehen. Es ist vielmehr möglich, dass jede der in einem der Beispiele einer Ausführungsform beschriebenen Eigenschaften mit einer oder einer Vielzahl von anderen erwünschten Eigenschaften von anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, was andere Ausführungsformen zur Folge hat, die nicht in Worten oder durch Verweis auf die Zeichnungen beschrieben sind. Demzufolge fallen solche anderen Ausführungsformen in den Rahmen des Schutzumfanges der beigefügten Ansprüche.

Claims

Fahrzeug, umfassend: eine Fahrzeugkarosserie, die in einer Karosserieebene angeordnet ist und eine Karosserie-Längsachse und ein erstes Fahrzeugkarosserie-Ende aufweist, das ausgestaltet ist, um einer entgegenkommenden Umgebungsluftströmung zugewandt zu sein, wenn das Fahrzeug bezüglich einer Straßenoberfläche in Bewegung ist; und eine Spoileranordnung mit: einem flügelförmigen Körper, der entlang einer Spoilerachse angeordnet ist, die parallel zu der Karosserieebene steht, und ausgestaltet ist, um eine Bewegung der Umgebungsluftströmung entlang der Karosserie-Längsachse zu steuern; eine Stütze, die den flügelförmigen Körper mit der Fahrzeugkarosserie verbindet; und einen Mechanismus, der ausgestaltet ist, um den flügelförmigen Körper zu drehen, um dadurch einen Winkel der Spoilerachse bezüglich der Karosserie-Längsachse zu verändern.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend einen elektronischen Controller, der ausgestaltet ist, um den Mechanismus zu regeln.
Fahrzeug nach Anspruch 2, ferner umfassend ein Straßenrad und einen ersten Sensor, der ausgestaltet ist, um eine Umdrehungsgeschwindigkeit des Straßenrades zu detektieren und die detektierte Umdrehungsgeschwindigkeit des Straßenrades an den Controller weiterzuleiten.
Fahrzeug nach Anspruch 3, ferner umfassend einen zweiten Sensor, der ausgestaltet ist, um eine Gierrate der Fahrzeugkarosserie zu detektieren und die detektierte Gierrate an den Controller weiterzuleiten.
Fahrzeug nach Anspruch 4, ferner umfassend einen dritten Sensor, der ausgestaltet ist, um eine Geschwindigkeit einer Umgebungsluftströmung bezüglich des Fahrzeuges zu detektieren und die detektierte Geschwindigkeit der Umgebungsluftströmung an den Controller weiterzuleiten.
Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei der Controller ausgestaltet ist, um den Winkel der Spoilerachse bezüglich der Karosserie-Längsachse während einer Fahrzeug-Kurvenfahrt in Ansprechen auf die detektierte Gierrate und zumindest eine von der detektierten Umdrehungsgeschwindigkeit des Straßenrades und der Geschwindigkeit der Umgebungsluftströmung zu verändern, um dadurch die aerodynamische Anpresskraft auf der Fahrzeugkarosserie zu verändern und die detektierte Gierrate zu steuern.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Mechanismus zumindest eines von einem Linearaktor und einem Elektromotor umfasst.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei: der flügelförmige Körper durch ein erstes Ende und ein zweites Ende definiert ist; der flügelförmige Körper außerdem eine erste Rippe, die nahe dem ersten Ende angeordnet ist, und eine zweite Rippe, die nahe dem zweiten Ende angeordnet ist, umfasst; und jede von der ersten und der zweiten Rippe ausgestaltet ist, um eine Bewegung der Umgebungsluftströmung rechtwinklig zu der Karosserie-Längsachse zu steuern.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Stütze den flügelförmigen Körper mit der Fahrzeugkarosserie an dem ersten Fahrzeugkarosserie-Ende verbindet.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Fahrzeugkarosserie ein zweites Fahrzeugkarosserie-Ende dem ersten Ende entgegengesetzt umfasst, und wobei die Stütze den flügelförmigen Körper mit der Fahrzeugkarosserie an dem zweiten Fahrzeugkarosserie-Ende verbindet.