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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Unterboden, der zur Bildung eines Diffusors im Heckbereich des Fahrzeugs ansteigt, sowie mit einem im Bereich des Diffusors angeordneten Luftleitelement, das mittels einer karosseriefest gelagerten Verstellmechanik in unterschiedliche Stellungen schwenkbar ist.
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Mittels eines solchen Diffusors, der im Heckbereich des Fahrzeugs ansteigt, wird die zwischen dem Unterboden und der Fahrbahn strömende Luft nach oben beschleunigt und es wird aufgrund des hierdurch erzeugten geringeren Drucks die auf das Fahrzeug wirkende Abtriebskraft erhöht. Dies ist bei hohen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs von Vorteil. Allerdings erhöht sich hierdurch der Fahrwiderstand und in der Konsequenz der Kraftstoffverbrauch. Bei Fahrzuständen, bei denen diese Abtriebskraft nicht benötigt wird, wird das Luftleitelement aus einer eingeschwenkten Position in eine ausgeschwenkte Position überführt, womit die Abtriebskraft reduziert wird, demnach sich die Auftriebskraft erhöht, aber der Luftwiderstand gegenüber der Wirkstellung bei eingefahrenem Luftleitelement sinkt.
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Aus der
DE 10 2013 105 843 A1 ist ein Kraftfahrzeug bekannt, das die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist. Hierbei weist das Kraftfahrzeug unterhalb des entgegen der Fahrtrichtung diffusorartig ansteigenden Unterbodens ein von einer oberen Ruhestellung nach unten zur Fahrzeug-Aufstandsfläche ausfahrbares Luftleitelement auf. Dieses ist in einer ausgefahrenen Position mittels einer Verstellmechanik, konkret einer Halte- und Stelleinrichtung, um eine mittig des Luftleitelements angeordnete und quer verlaufende Drehachse in mehrere Stellungen mit unterschiedlichen Anstellungen verschwenkbar ist.
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In der
DE 36 13 301 A1 ist eine Seitenverkleidung für Personen- oder Kombinationskraftwagen beschrieben. Die Seitenverkleidung weist einen oberen, seitlichen, formstabilen Bereich auf, an den sich nach unten innen über Sollbiegestellen in Form von Filmscharnieren weitere Bereiche anschließen. Mittels eines Stellelements lässt sich die Seitenverkleidung ein- und ausfahren. Bei höheren Fahrgeschwindigkeiten ist die Seitenverkleidung ausgefahren, während sie bei stehendem Fahrzeug optisch häufig störend ist und demnach eingefahren wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass bei einfacher und robuster Lagerung sowie einfacher Gestaltung des Luftleitelements die aerodynamischen Eigenschaften des Fahrzeugs gesteuert werden können.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug, das gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ist vorgesehen, dass das Luftleitelement eine Luftabrisskante aufweist. Ferner ist das Luftleitelement mittels eines karosseriefest gelagerten Filmscharniers schwenkbar gelagert und es ist die Verstellmechanik mit dem Luftleitelement verbunden.
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Die Abrisskante des Luftleitelements bewirkt bei in ausgefahrener Stellung befindlichem Luftleitelement, dass Luft, die entlang des Unterbodens in den Bereich des Diffusors strömt, an der Abrisskante abreißt und somit verwirbelt, womit im Bereich des Diffusors eine der Wirkung des Diffusors entgegenstehende nichtlaminare, somit turbulente Strömung erzeugt wird. Dieser Effekt kann somit mittels eines sehr einfach gestalteten Luftleitelements erreicht werden.
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Die schwenkbare Lagerung des Luftleitelements mittels eines Filmscharniers karosserieseitig stellt einerseits eine baulich besonders einfache Art der Lagerung dar, andererseits auch eine robuste Lagerung. Zudem ist diese Gestaltung besonders kostengünstig. Aufgrund der Ausbildung der Lagerung als Filmscharnier ist keine Lagerung des Luftleitelements um eine exakte Drehachse gegeben, sondern es ergibt sich die Verschwenkbarkeit des Luftleitelements bezüglich der Karosserie aufgrund der flexiblen Eigenschaft des Filmscharniers. Das Filmscharnier stabilisiert das mit diesem verbundene Luftleitelement. Diese stabilisierte Lagerung des Luftleitelements über das Filmscharnier und das Angreifen der Verstellmechanik am Luftleitelement stellt eine hinreichende, funktionssichere Stabilität des Luftleitelements bezüglich der Karosserie bzw. des Unterbodens in allen Schwenkstellungen des Luftleitelements sicher, wobei unter Unterboden nicht nur der Unterboden als solcher verstanden wird, sondern durchaus auch eine Unterbodenabdeckung.
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Durch Verwendung des Filmscharniers ist einerseits eine toleranzbehaftete Lagerung des Luftleitelements bezüglich der Karosserie bzw. einer Ausnehmung im Unterboden möglich, andererseits eine gewisse Nachgiebigkeit der Lagerung des Luftleitelements. So kann dann, wenn das Fahrzeug aufsitzt oder ein Gegenstand, beispielsweise ein Stein, beim Fahren in den Bereich des Luftleitelements, insbesondere des ausgefahrenden Luftleitelements gelangt, das Filmscharnier Druckstöße absorbieren. Dies würde bei einer Lagerung des Luftleitelements über eine starre Achse zu Beschädigungen des Luftleitelements bzw. dessen Lager führen. Auch ist das Filmscharnier bezüglich einer Verschmutzung unkritisch, insbesondere bezüglich einer Verschmutzung durch Schnee, Eis, Wasser. Auch unterliegt das Filmscharnier keiner Korrosion.
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Gemäß einer besonderen Ausbildung des Leitelements ist vorgesehen, dass sich dieses in Breitenrichtung des Fahrzeugs erstreckt. Unter dieser Breitenrichtung wird im üblichen X-, Y-, Z-Koordinatensystem die Richtung Y verstanden, wobei X die Längsrichtung des Fahrzeugs und Z die Hochrichtung des Fahrzeugs ist. Insbesondere erstreckt sich das Luftleitelement über die Breite des Diffusors. Wird das Luftleitelement ausgefahren, bedingt dies, dass die Strömung im Diffusor über dessen gesamte Breite gestört wird. Das Filmscharnier erstreckt sich vorzugsweise über die Länge des Luftleitelements. Bei Anordnung des Luftleitelements in Y-Richtung erstreckt sich somit das Filmscharnier über die Länge des Luftleitelements in Y-Richtung. Insbesondere ist das Filmscharnier einteilig.
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Der besondere Vorteil der Erstreckung des Filmscharniers über die Länge des Luftleitelements und insbesondere der einteiligen Ausbildung des Filmscharniers ist darin zu sehen, dass über das Filmscharnier, insbesondere in der eingefahrenen Stellung des Luftleitelements, eine Abdichtung zwischen Luftleitelement und Unterboden gewährleistet ist. Dies verhindert nachhaltig das Eindringen von Schmutz in den Bereich der Karosserie, in dem das eingefahrene Luftleitelement platziert ist.
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In aller Regel besteht das Filmscharnier aus einem elastischen Material. Es handelt sich insbesondere um einen gummielastischen Stoff. Das Filmscharnier ist beispielsweise als Gummistreifen mit einer Stärke von 2 bis 3 mm ausgebildet, der karosseriefest verbunden ist, beispielsweise durch Verkleben oder Vernieten mit einem Karosseriebestandteil bzw. dem Unterboden oder durch Anspritzen an diese. Auf entsprechende Art und Weise kann das Filmscharnier mit dem Luftleitelement verbunden werden. Insbesondere ist das Filmscharnier, bezogen auf eine Luftströmung unterhalb des Unterbodens, vor dem Luftleitelement karosseriefest gelagert. Aufgrund dieser Lagerung können über das Filmscharnier Kräfte, die infolge Lufteinfluss auf das Luftleitelement übertragen werden, günstig in die Karosserie eingeleitet werden. Überdies kann auf diese Art und Weise ein Spalt zwischen ausgefahrenem Luftleitelement und Unterboden mittels des Filmscharniers überbrückt werden, sodass dies insbesondere unter dem Aspekt der Schmutzproblematik von Vorteil ist.
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Gemäß einer baulich besonders vorteilhaften Gestaltung ist vorgesehen, dass das Luftleitelement als stangenförmiger Hohlkörper ausgebildet ist. Es findet somit ein preiswertes Ausgangsbauteil Verwendung, das insbesondere durch Strangpressen erzeugt wird. Dieses Bauteil kann unkompliziert mit der Abrisskante gestaltet werden.
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Vorzugsweise ist das Luftleitelement in einer ersten Endstellung in eine Ausnehmung im Unterboden eingefahren und in einer zweiten Endstellung aus dieser Ausnehmung ausgefahren. In der zweiten Endstellung ist das Luftleitelement unterhalb des Unterbodens angeordnet; entsprechend der variablen Ausfahrstellung des Luftleitelements lässt sich eine mehr oder weniger verwirbelte Luftströmung erzeugen. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Luftleitelement in der zweiten Endstellung senkrecht zum Unterboden angeordnet ist. In dieser Stellung wird der größte Verwirbelungseffekt mittels des Luftleitelements erzeugt.
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Das Luftleitelement ist insbesondere unmittelbar vor dem Diffusor, somit unmittelbar stromaufwärts des Diffusors angeordnet.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Luftleitelement eine Leitfläche aufweist, die in der ersten Endstellung des Luftleitelements eine Unterseite des Luftleitelements bildet und unten mit dem Unterboden abschließt. Diese Leitfläche ist in der zweiten Endstellung des Luftleitelements senkrecht zum Unterboden angeordnet. Eine in dieser Stellung untere Kante der Leitfläche bildet die Abrisskante des Luftleitelements.
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Das Filmscharnier ist insbesondere mit dem Luftleitelement im Bereich der Leitfläche verbunden. Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Verstellung des Luftleitelements mittels einer einzigen in einem Bereich des Luftleitelements angreifenden Verstellmechanik erfolgt. So ist eine einzige Verstellmechanik ausreichend, weil aufgrund der Lagerung über das Filmscharnier dieses das Luftleitelement stabilisiert. Es ist somit nicht erforderlich, mehrere Verstellmechaniken in Abstand zueinander vorzusehen, die somit über die Länge des Luftleitelements an diesem angreifen und exakt bei dessen Verschwenkung führen.
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Baulich besonders einfach ist die Verstellmechanik gestaltet, wenn diese zwei gelenkig miteinander verbundene Hebel aufweist. Der eine Hebel ist mittels eines Aktuators, insbesondere eines elektrischen Aktuators schwenkbar und es ist der andere Hebel schwenkbar mit dem Luftleitelement verbunden. Insbesondere sind die Schwenkachsen der Hebel und die Schwenkachse des Filmscharniers parallel zueinander angeordnet. Da sich beim Filmscharnier keine exakte Schwenkachse ergibt, sind in der Realität die Schwenkachsen der Hebel parallel zueinander angeordnet und es ist die Schwenkachse des Filmscharniers annähernd parallel zu den Schwenkachsen der Hebel angeordnet.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung des in der Zeichnung wiedergegebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiels, ohne hierauf beschränkt zu sein.
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Es zeigt:
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1 ein Heckbereich eines teilweise dargestellten SUV-Personenkraftwagens, schräg von unten und hinten gesehen,
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2 einen Längsmittelschnitt (Schnitt in der Ebene X-Z) des in 1 gezeigten Fahrzeugs im Bereich dessen Diffusors und Luftleitelements,
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3 in einer räumlichen Ansicht, schräg von oben gesehen, Funktionsteile, die mit dem Luftleitelement zusammenwirken,
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4 eine modifizierte Ausführungsform der Erfindung in einer Schnittdarstellung gemäß der Ebene X-Z.
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Figurenbeschreibung
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Die 1 und 2 veranschaulichen einen Heckbereich 1 eines Fahrzeugs 2 mit einem nur für einen Teilbereich des Unterbodens dargestellten Unterboden 3. Veranschaulicht ist im Heckbereich 1 ein zwischen zwei Auspuffendrohrpaaren 4 angeordneter Diffusor 5, der entgegen der (Vorwärts) Fahrtrichtung des Fahrzeugs im Heckbereich des Fahrzeugs ansteigt. In Fahrtrichtung vor dem Diffusor 5 ist ein Luftleitelement 6 angeordnet. Dieses erstreckt sich in Breitenrichtung Y des Fahrzeugs 2, und zwar über die Breite des Diffusors 5, somit gleichfalls über die freie Länge zwischen den beiden Auspuff-Endrohrpaaren 4. Das Luftleitelement 6 weist eine Luftabrisskante, nachfolgend kurz als Abrisskante 7 bezeichnet, auf und ist mittels eines karosseriefest gelagerten Filmscharniers 8 schwenkbar gelagert. Das Luftleitelement 6 ist mittels einer einzigen, karosseriefest gelagerten Verstellmechanik 9 in unterschiedliche Stellungen schwenkbar. Hierbei ist die Verstellmechanik 9 mit dem Luftleitelement 6 verbunden.
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In den 1 und 2 ist das Luftleitelement 6 in seiner eingeschwenkten Stellung veranschaulicht. In dieser ist es in zwei karosseriefeste Aufnahmen 10 eingeschwenkt.
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3 veranschaulicht den detaillierten Aufbau der für das Verständnis der Erfindung relevanten Bauteile, gezeigt bei eingeschwenktem Luftleitelement 6. Die beiden Aufnahmen 10 sind über Halter 11 und 12 fest mit der Karosserie verbunden. Ferner sind die beiden Aufnahmen 10 und der eine Halter 12 fest mit einer Platte 13, insbesondere einem Blech verbunden, wobei die Platte 13 funktionell Bestandteil des Unterbodens 3 bildet. Die Platte 13 ist karosseriefest gelagert und insbesondere im Bereich von zwei Löchern 14 mit der Karosserie verschraubt.
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Das Luftleitelement 6 ist über das Filmscharnier 8 in der Platte 13 gelagert. Das Filmscharnier 8 ist als Gummiplatte mit einer Stärke von beispielsweise 2,5 mm ausgebildet, wobei das in Fahrtrichtung verlaufende Ende (in Richtung X) zwischen einer mit der Platte 13 verbundenen Klemmleiste 15 und der Platte 13 geklemmt ist.
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Zusätzlich kann das Filmscharnier 8 mit der Platte 13 verklebt sein. Zwischen der Klemmleiste 15 bzw. der Platte 13 und dem Luftleitelement 6 ist ein geringer Spalt gebildet, der vom Filmscharnier 8 überbrückt wird. Das Filmscharnier 8 ist in einen Rücksprung 16 des Luftleitelements 6 eingelegt und dort mit dem Luftleitelement 6 verklebt. Auf der dem Filmscharnier 8 abgewandten Seite des Luftleitelements 6 ist dieses mit einer Verstärkungsleiste 17 verbunden. Mit dieser ist im Bereich des Halters 12 ein Lagerelement 18 zur gelenkigen Aufnahme eines Hebels 19 der Verstellmechanik 9 verbunden. Bestandteil der Verstellmechanik 9 bildet ferner ein weiterer Hebel 20, der um eine Achse 21 relativ zum Hebel 19 verschwenkbar ist und fest mit einer in dem Halter 12 drehbar gelagerten Welle 22 verbunden ist. Diese Welle 22 ist mittels eines elektrischen Aktuators 23 antreibbar, der in dem Halter 12 gelagert ist. Die Achse, um die der Hebel 19 in der Lageraufnahme 18 schwenkbar ist, ist mit der Bezugsziffer 24 bezeichnet. Bei Betätigen des elektrischen Aktuators 23 wird somit die Welle 23 und damit entsprechend der Hebel 20 geschwenkt, wobei der Hebel 20 auf den Hebel 19 gelenkig einwirkt und über das Gelenk zwischen dem Hebel 19 und der Lageraufnahme 18 ein Verschwenken des Luftleitelements 6 herbeigeführt wird, dahingehend, dass in der einen Drehrichtung des elektrischen Aktuators 23 das Luftleitelement 6 ausgefahren wird und in der anderen Drehrichtung eingefahren wird.
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4 veranschaulicht in einem Schnitt in der Ebene X-Z eine modifizierte Gestaltung der Verstellmechanik 9 dahingehend, dass die Lageraufnahme 18 sowie die Hebel 19, 20 auf der anderen Seite des Halters 12 angeordnet sind und der elektrische Aktuator 23 auf der anderen Seite, bezogen auf dessen Position gemäß 3.
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Insbesondere aufgrund der Darstellung der 3 und 4 ergeben sich relevante Details: So ist das Filmscharnier 8 einteilig. Es ist, bezogen auf die Luftströmung unterhalb des Unterbodens, die entgegen der Richtung des Pfeils X erfolgt, vor dem Luftleitelement 6 karosseriefest gelagert, konkret über die Platte 13 karosseriefest gelagert. Das Luftleitelement 6 ist als stangenförmiger Hohlkörper ausgebildet. Wie insbesondere der Darstellung der 4 zu entnehmen ist, ist das Luftleitelement 6 in der ersten
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Endstellung in die Ausnehmung im Unterboden eingefahren und in der zweiten Endstellung aus dieser Ausnehmung ausgefahren, wobei das Luftleitelement 6 in der zweiten Endstellung unterhalb des Unterbodens 3 angeordnet ist. In dieser zweiten Endstellung ist das Luftleitelement 6 senkrecht zum Unterboden 3 angeordnet.
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Das Luftleitelement 6 weist eine Leitfläche 25 auf, die in der ersten Endstellung des Luftleitelements 6 eine Unterseite des Luftleitelements 6 bidet und mit dem Unterboden 3 abschließt. Hingegen ist die Leitfläche 25 in der zweiten Endstellung des Luftleitelements 6 senkrecht zum Unterboden 3 angeordnet. In dieser zweiten Endstellung bildet die untere Kante der Leitfläche 25 die Abrisskante 7. Das Filmscharnier 8 mit dem Luftleitelement 6 ist im Bereich der Leitfläche 25 verbunden.
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Zwei Anschläge 26 begrenzen den Schwenkwinkel des Hebels 20 und definieren somit die beiden Endstellungen des Luftleitelements 6.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013105843 A1 [0003]
- DE 102013105842 A1 [0004]
- DE 3613301 A1 [0005]
