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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem frontseitigen, zu einem Boden hin offenen Diffusor, sowie mit einer im Bereich des Diffusors angeordneten Einrichtung zum Verändern des Abtriebs des Kraftfahrzeugs im Bereich einer Vorderachse des Kraftfahrzeugs, wobei mittels der Einrichtung ein Strömungsabriss im Diffusor erzeugbar ist.
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Bei Sportwagen wird in aller Regel ein Diffusor im Frontbereich des Kraftfahrzeugs, insbesondere im Bereich einer vorderen Radhausschale eingesetzt. Dieser erhöht neben einem Abtrieb an einer Vorderachse des Kraftfahrzeugs, aufgrund des Achshebels, auch einen Auftrieb an der Hinterachse des Kraftfahrzeugs. Um den Auftrieb zu kompensieren, ist es erforderlich, einen Heckspoiler steiler, somit abtriebsfördernd einzustellen. Aus gesetzlichen Gründen, insbesondere der Sichtbarkeit einer hochgesetzten dritten Bremsleuchte, ist dies jedoch nur begrenzt möglich. Demzufolge ist es erforderlich, die Wirkung des Diffusors zu begrenzen.
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Um dem Fahrer den maximalen Abtrieb anbieten zu können, ist es bekannt, den Heckspoiler im Rennstreckenbetrieb über den gesetzlichen Wert hinaus zu verstellen. Um die aerodynamische Fahrzeugbalance wieder herzustellen, muss im gleichen Maße Abtrieb an der vorderen Achse generiert werden. Dies erfolgt bei einem aus der Praxis bekannten Sportwagen, der die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist, durch Demontage eines im Radhausschalendiffusor befindlichen L-Profils. Ist dieses L-Profil montiert, erzeugt es einen Strömungsabriss im Diffusor. Ist die L-Leiste demontiert, ist der Diffusor nicht gestört.
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Allerdings ist das Demontieren und Montieren des L-Profils aufgrund der Zugänglichkeit von Befestigungsschrauben durch eine geringe Bodenfreiheit des Kraftfahrzeugs deutlich eingeschränkt, sodass hierfür eine Hebebühne benötigt wird. Abgesehen hiervon ist das Montieren bzw. Demontieren des L-Profils mit einem erheblichen Aufwand verbunden und es muss ein demontiertes L-Profil sicher aufbewahrt werden.
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In der
DE 10 2012 102 668 A1 ist ein Frontdiffusor für ein Kraftfahrzeug beschrieben. Diese Frontdiffusor ist als solcher durch Veränderung des Anströmwinkels einer Leitwand im Strömungsverhalten und damit im vom Diffusor erzeugten Abtriebsdruck veränderbar. Hierbei ist zum Verändern der Kontur einer schwenkbaren Klappe des Diffusors ein mechanisch aufwendiges Hebelsystem erforderlich. In hochgeschwenkter Stellung der Klappe ergibt sich eine zwangsgeführte Luftführung durch den Diffusor in einen Radkasten hinein und somit ein Abtriebsdruck. Bei abgeschwenkter Klappe des Diffusors ergibt sich eine niveaugleiche Abströmfläche mit einer Unterbodenverkleidung und ein hieraus resultierender günstiger Luftwiderstandsbeiwert. Bei diesem Kraftfahrzeug erfolgt im Diffusor somit kein Strömungsabriss, sondern es wird die Strömungskontur des Diffusors verändert.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art derart weiter zu bilden, dass eine Herbeiführung eines Strömungsabrisses im Diffusor sowie ein Rückgängigmachen des Strömungsabrisses im Diffusor unkompliziert und schnell, bei einfacher Gestaltung des Kraftfahrzeugs im Bereich des Diffusors, möglich ist.
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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 die Einrichtung eine im Bereich des Diffusors angeordnete verstellbare Klappe aufweist, wobei die Klappe aus einer eingefahrenen Stellung, in der der Diffusor ungestört wirksam ist, in eine ausgefahrene Stellung, in der der Diffusor durch Strömungsabriss gestört ist, überführbar ist.
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Ist die Klappe ausgefahren, stört diese die Strömung im Diffusor, sodass die Strömung früher abreißt als in der eingefahrenen Stellung der Klappe. Bei ausgefahrener Klappe wirkt somit der Diffusor nicht mehr entsprechend, sodass im Bereich des Diffusors weniger Abtrieb erzeugt wird, mit der Konsequenz, dass sich der Abtrieb des Kraftfahrzeugs im Bereich der Vorderachse reduziert. Ist dieser reduzierte Abtrieb nicht erforderlich bzw. nicht erwünscht, ist es nur erforderlich, die Klappe wieder in deren eingefahrene Stellung zu überführen. In diesem Fall ist der Diffusor ungestört wirksam, bei höherem Abtrieb des Kraftfahrzeugs im Bereich der Vorderachse.
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Es ist ausreichend, wenn die Klappe in zwei Stellungen verfahrbar ist, nämlich die vollständig eingefahrene Stellung und die vollständig ausgefahrene Stellung. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist allerdings vorgesehen, dass die Klappe in mehr als zwei Stellungen verfahrbar ist. So ist zumindest zwischen den beiden Endstellungen eine weitere Zwischenstellung vorgesehen. Grundsätzlich kann die Klappe auch stufenlos verstellbar sein, um beliebige Zwischenstellungen einstellen zu können. Die Möglichkeit, Zwischenstellungen anzufahren, ist dann von Vorteil, wenn auch ein Heckspoiler des Kraftfahrzeugs in unterschiedlich steile Stellungen verstellbar ist, sodass die Wirkung von Diffusor und Heckspoiler optimal aufeinander abgestimmt werden kann.
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Es wird als baulich und strömungstechnisch besonders vorteilhaft angesehen, wenn der Diffusor in eine Radhausschale integriert ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ist der Diffusor zum Boden, auf dem das Kraftfahrzeug aufsteht, hin offen, somit weist der Diffusor eine offene Diffusorunterseite auf.
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Vorzugsweise ist der Diffusor mit einer oberen Leitwand versehen, über die der Abtrieb generiert wird. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Diffusor die obere Leitwand und seitliche Leitwandungen zum Führen des Diffusorluftstromes aufweist.
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Die Klappe kann in unterschiedlichen Bereichen des Diffusors angeordnet sein, sofern bei ausgefahrener Klappe das Ziel erreicht wird, einen Strömungsabriss im Diffusor zu erzielen und damit im Bereich des Diffusors weniger Abtrieb zu erzeugen bzw. bei eingefahrener Klappe Abtrieb an der Vorderachse zu generieren. Insbesondere ist hierbei vorgesehen, dass die Klappe im Bereich der oberen oder seitlichen Leitwand angeordnet ist. Die Klappe ist vorzugsweise im Bereich eines vorderen Drittels des Diffusors angeordnet, sodass, bezogen auf die Durchströmrichtung der Luft im Diffusor, möglichst früh ein Strömungsabriss erzeugt werden kann. Die Klappe kann aber durchaus auch im Bereich des hinteren Endes des Diffusors positioniert sein.
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Vorzugsweise erstreckt sich die Klappe über die gesamte Breite der oberen Leitwand oder der seitlichen Leitwand. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Klappe über die gesamte Breite bzw. Höhe des Diffusors einen Strömungsabriss erzeugen kann.
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Die Mittel zum Verstellen der Klappe sind vorzugsweise mechanisch wirksam. Baulich besonders einfach erfolgt die Lagerung und Verstellung der Klappe, wenn diese mit einer stationär gelagerten Welle verbunden ist und die Welle mittels eines Getriebes schwenkbar ist. Bei diesem Getriebe handelt es sich insbesondere um ein Schneckengetriebe. Die Mittel zum Verstellen der Klappe weisen vorzugsweise einen Elektroantrieb auf. Vorzugsweise ist das Getriebe mittels dieses Elektroantriebs betätigbar. Dies ermöglicht bei Verwendung einfachster Steuerungsmittel ein Ansteuern des Elektroantriebs zum Verschwenken der Klappe in die Endstellungen, gegebenenfalls ein oder mehrere Zwischenstellungen, oder es ist sogar ein stufenloses Verschwenken der Klappe möglich.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug einschließlich dessen Weiterbildungen ermöglicht es, baulich einfach und unkompliziert die Klappe in die gewünschten Stellungen zu verfahren. Es müssen keine separaten Werkzeuge bereitgehalten werden, um die unterschiedlichen Betriebszustände des Diffusors zu erzielen. Auch ist es nicht erforderlich, Teile zu demontieren, die dann separat aufbewahrt werden müssten.
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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:
- 1 eine räumliche Ansicht einer Karosserie eines Personenkraftwagens in einem linken Frontbereich, schräg von unten, somit schräg in Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs gesehen,
- 2 eine räumliche Ansicht gemäß 1, weiter von hinten gesehen, auf einen Teilbereich der Karosserie, konkret den Bereich eines Diffusors,
- 3 einen Getriebeantrieb für eine Klappe zum Erzeugen eines Strömungsabrisses im Diffusor.
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Figurenbeschreibung
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Gezeigt ist für ein Kraftfahrzeug 1, konkret einen Sportwagen, für dessen vorderen linken Karosseriebereich ein dort befindlicher Teilbereich einer Bugverkleidung 2, ein hinter dieser angeordneter Teilbereich einer Radhausschale 3, ein Kotflügel 4, sowie ein Teilbereich einer Fronthaube 5. Die Radhausschale 3 ist einem vorderen linken Rad des Kraftfahrzeuges 1 zugeordnet.
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Hierbei beziehen sich die Angaben vorne, hinten, links, rechts auf das vorwärts fahrende Kraftfahrzeug 1. Angaben oben und unten beziehen sich auf das auf einem horizontalen Boden fahrende Fahrzeug.
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Das Kraftfahrzeug 1 weist links zwischen der Bug- oder Frontverkleidung 2 und der Radhausschale 3, somit vor dem linken Vorderrad einen Strömungskanal 6 auf, der durch die Anordnung von Bugverkleidung 2 und Radhausschale 3 gebildet ist und sich im Wesentlichen von vorne nach hinten und vertikal erstreckt. Dieser Strömungskanal 6 ist somit hochkant angeordnet. Beim fahrenden Kraftfahrzeug 1 bildet sich im Bugbereich des Fahrzeugs, somit vorne, ein Luft-Überdruckgebiet. Luft wird über einen vorderen, schlitzförmigen, vertikal orientierten Einlass 7 in den Strömungskanal 6 geleitet und trifft hinten durch einen ähnlich gestalteten, somit vertikal orientierten schlitzförmigen Auslass 8 aus dem Strömungskanal 6 aus. Luft wird somit durch den Strömungskanal 6 in Art eines Air Curtain an dem Vorderrad vorbeigeleitet, mit der Konsequenz einer verbesserten Aerodynamik des Kraftfahrzeugs.
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An der Unterseite der Bugverkleidung 2 und der Radhausschale 3 ist ein Diffusor 9 ausgebildet, der sich von der vorderen Front, dort einem nicht veranschaulichten Einlass, bis zum hinteren Ende der Radhausschale 3 erstreckt, dort dem Auslass 10 des Diffusors 9. Eine untere Wand der Bugverkleidung 2 und eine untere Wandung der Radhausschale 3 bildet in einem jeweiligen Teilbereich eine obere Leitwand 11 des Diffusors 9. Links und rechts grenzen an die obere Leitwand 11 eine linke Leitwand 12 und eine rechte Leitwand 13 des Diffusors 9 an. Die beiden Leitwände 12 und 13 sind vorzugsweise parallel zueinander angeordnet und vertikal positioniert. Sie können sich durchaus in Strömungsrichtung verengen. Der Diffusor 9 ist nach unten, zum Boden hin offen, weist somit dort keine Leitwand auf. Der vertikal im Diffusor 9 wirksame Druck wirkt somit unmittelbar von der oberen Leitwand 11 in Richtung des Bodens und bedingt, je nach Größe des Drucks, einen mehr oder weniger großen Abtrieb des Kraftfahrzeugs 1 im Bereich einer dem Vorderrad zugeordneten Vorderachse des Kraftfahrzeugs 1.
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Im Bereich des, bezogen auf die Strömungsrichtung der Luft durch den Diffusor 9, hinteren Endes des Diffusors 9, ist eine Einrichtung 14 zum Erzeugen eines Strömungsabrisses im Diffusor 9 positioniert. Diese Einrichtung 14 weist eine verstellbare Klappe 15 auf. Diese Klappe 15 ist aus einer eingefahrenen Stellung, in der der Diffusor 9 ungestört wirksam ist, in eine ausgefahrene Stellung, in der der Diffusor 9 durch Strömungsabriss gestört ist, überführbar. 1 zeigt die in deren eine Endstellung ausgefahrene, vertikal nach unten verschwenkte Klappe 15, 2 die in der anderen Endstellung befindliche Klappe 15, in der diese sich in paralleler Position zur Leitwand 11 befindet.
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Im Detail ist in der Radhausschale 3 eine Welle 16 stationär gelagert. Diese ist horizontal und in Querrichtung des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Mit der Welle 16 ist die Klappe 15 verbunden, sodass die Klappe 15 entsprechend der Schwenkbewegung der Welle 16 schwenkt. In der in 1 gezeigten ausgeschwenkten Stellung der rechteckig ausgebildeten, länglichen Klappe 15 ist diese senkrecht zur oberen Trennwand 11 angeordnet, sodass der Durchströmquerschnitt des Diffusors 9 abrupt reduziert wird und in diesem Zustand ein Strömungsabriss im Diffusor 9 zu verzeichnen ist. In der anderen Endstellung, die in 2 gezeigt ist, ist die Klappe 15 parallel zur oberen Leitwand 11 angeordnet und dort in eine entsprechend der Gestalt der Klappe 15 ausgebildete Vertiefung in der oberen Leitwand 11 eingefahren, sodass eine optimale Durchströmung des Diffusors 9 im Bereich von oberer Leitwand 11 und eingefahrener Klappe 15 gewährleistet ist. In diesem Fall erfolgt im Bereich des Diffusors 9 kein Strömungsabriss.
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Die Klappe 15 erstreckt sich über die gesamte Breite der oberen Leitwand 11, sodass allenfalls ein geringer Spalt zwischen der Klappe und den Leitwänden 12, 13 verbleibt. Die Welle 16 durchsetzt die Klappe 15.
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Grundsätzlich kann die Klappe 15 auch in einem anderen Bereich des Diffusors 9 angeordnet sein, insbesondere in einem Bereich weiter stromaufwärts, beispielsweise am Ende des ersten Drittels des Diffusors 9. Hierdurch wird erreicht, dass möglichst früh, bei ausgefahrener Klappe 15, ein Strömungsabriss im Diffusor 9 erzeugt werden kann.
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Mittel 17 zum Verstellen der Klappe 15 sind mechanisch wirksam. Diese Mittel 17 weisen ein Schneckengetriebe 18 auf, das im Bereich der Karosserie zwischen Bugverkleidung 2 und Radhausschale 3 angeordnet ist. Das Schneckengetriebe 18 wird elektromotorisch betätigt. Mittels eines Elektromotors 21 wird eine schraubenförmige Schnecke 19 angetrieben, die mit einem Schneckenrad 20 kämmt. Dieses Schneckenrad ist drehfest mit der Welle 16 verbunden. - Ein Verstellen der Klappe 15 kann alternativ per Handkraft erfolgen, beispielsweise mittels eines Gegenstandes, wie einem Schraubendreher, einer Münze oder eines Knopfes.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Bugverkleidung
- 3
- Radhausschale
- 4
- Kotflügel
- 5
- Fronthaube
- 6
- Strömungskanal
- 7
- Einlass
- 8
- Auslass
- 9
- Diffusor
- 10
- Auslass
- 11
- obere Leitwand
- 12
- linke Leitwand
- 13
- rechte Leitwand
- 14
- Einrichtung
- 15
- Klappe
- 16
- Welle
- 17
- Mittel
- 18
- Schneckengetriebe
- 19
- Schnecke
- 20
- Schneckenrad
- 21
- Elektroantrieb
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012102668 A1 [0005]
