DE102017114291A1

DE102017114291A1 - Aktive diffusoren für ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102017114291A1
Application number: DE102017114291.6A
Authority: DE
Inventors: Joshua R. Auden; Jason D. Fahland; David Dominguez
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-07-12
Filing date: 2017-06-28
Publication date: 2018-01-18
Also published as: CN107600197A; CN107600197B; US20180015968A1; US9975585B2

Abstract

Ein Diffusorsystem für ein Fahrzeug beinhaltet erste und zweite Diffusoren. Das Fahrzeug beinhaltet eine Karosserie mit einem ersten Karosserieende, das dazu dient, der einströmenden Umgebungsluft zu begegnen, wenn sich das Fahrzeug bewegt, und eine erste und eine zweite Karosserieseite. Der erste Diffusor ist an der der ersten seitlichen Seite, unmittelbar am ersten Fahrzeugkarosserieende befestigt, um einen aerodynamischen Abtrieb auf das erste Fahrzeugkarosserieende an der ersten seitlichen Seite zu erzeugen. Der zweite Diffusor ist an der der zweiten seitlichen Seite, unmittelbar am ersten Fahrzeugkarosserieende befestigt, um einen aerodynamischen Abtrieb auf das erste Fahrzeugkarosserieende an der zweiten seitlichen Seite zu erzeugen. Das Diffusorsystem beinhaltet auch einen Mechanismus, der konfiguriert ist, um selektiv und individuell jeden der ersten und zweiten Diffusoren relativ zur Karosserie zu verstellen, um eine durch den jeweiligen Diffusor erzeugte Größe des aerodynamischen Abtriebs am ersten Fahrzeugkarosserieende einzustellen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Offenbarung bezieht sich auf einen aktiven Diffusor zur Verbesserung der Aerodynamik eines Kraftfahrzeugs.
HINTERGRUND
Aerodynamik ist ein wesentlicher Faktor bei der Konzeption von Fahrzeugen, einschließlich Automobilen. Automobile Aerodynamik untersucht die Aerodynamik von Straßenfahrzeugen. Die Hauptziele der Untersuchung sind die Reduktion von Luftwiderstand zur Minimierung von Geräuschemissionen sowie die Verhinderung von unerwünschten Auftriebskräften und anderen Ursachen für aerodynamische Instabilität bei hohen Geschwindigkeiten. Des Weiteren kann die Untersuchung der Aerodynamik dazu dienen, bei Hochleistungsfahrzeugen Abtrieb zu erzeugen, um Fahrzeugstabilität und Kurvenverhalten zu verbessern. Die Untersuchung wird normalerweise zur Formgestaltung der Fahrzeugkarosserie herangezogen, um einen gewünschten Kompromiss zwischen den oben erwähnten Eigenschaften für spezifische Fahrzeuganwendungen zu erzielen.
Ein Diffusor ist eine aerodynamische Vorrichtung, die mitunter zur Erhöhung der Stärke des Abtriebs an einer Fahrzeugfront verwendet wird. Diffusoren sind typischerweise an einem Fahrzeug direkt vor den Vorderrädern angebracht. Solche Diffusoren kommen am häufigsten bei Rennfahrzeugen vor und dienen zur Erzeugung eines zusätzlichen Abtriebs und der Lenkung des Luftstroms, um das Fahrzeug für Stabilität und bei der Kurvenfahrt auszubalancieren. Typischerweise, wird der Luftstrom an der Oberseite des Diffusors verlangsamt, wodurch sich ein Bereich mit einem hohen Druck bildet. Unter dem Diffusor wird der Luftstrom von der Karosserie weg geleitet und beschleunigt, wodurch der Druck sinkt. Der derart reduzierte Druck unter dem Diffusor erzeugt im Zusammenwirken mit dem hohen Druck über dem Diffusor einen Abtrieb (Bodenanpresskraft) an der Fahrzeugfront. Im Allgemeinen gilt: je breiter der Diffusor ist, desto mehr Abtrieb wird an der Fahrzeugfront erzeugt.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Diffusorsystem für ein Fahrzeug beinhaltet einen ersten Diffusor und einen zweiten Diffusor. Das Fahrzeug beinhaltet eine Fahrzeugkarosserie, angeordnet entlang einer Karosserielängsachse, und versehen mit einem ersten Fahrzeugkarosserieende, das konfiguriert ist, der anströmenden Umgebungsluft zu begegnen. Die Fahrzeugkarosserie hat auch erste und zweite seitliche Karosserieseiten. Der erste Diffusor ist an der ersten seitlichen Seite, unmittelbar am ersten Fahrzeugkarosserieende befestigt, um einen aerodynamischen Abtrieb auf das erste Fahrzeugkarosserieende an der ersten seitlichen Seite zu erzeugen, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist. Der zweite Diffusor ist an der der zweiten seitlichen Seite, unmittelbar am ersten Fahrzeugkarosserieende befestigt, um einen aerodynamischen Abtrieb auf das erste Fahrzeugkarosserieende an der zweiten seitlichen Seite zu erzeugen, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist. Das Diffusorsystem beinhaltet auch einen Mechanismus, der konfiguriert ist, um selektiv und individuell jeden der ersten und zweiten Diffusoren relativ zur Karosserie zu verstellen, um eine durch den jeweiligen Diffusor erzeugte Größe des aerodynamischen Abtriebs am ersten Fahrzeugkarosserieende einzustellen.
Die Vorrichtung kann so konfiguriert werden, dass jeder des ersten und des zweiten Diffusors selektiv in einer Richtung quer zur Karosserielängsachse verstellbar ist, d. h., der erste und zweite Diffusor kann selektiv ausgefahren und eingefahren werden.
Jeder des ersten und zweiten Diffusors kann entlang einer Diffusorachse angeordnet werden, die entlang einer Straßenoberfläche und quer zur Karosserielängsachse angeordnet ist. Ferner kann der Mechanismus konfiguriert werden, um selektiv und einzeln jeden des ersten und des zweiten Diffusors relativ zum ersten Fahrzeugkarosserieende um die Diffusorachse zu drehen, um dadurch die Größe des aerodynamischen Abtriebs einzustellen, die durch den jeweiligen ersten und zweiten Diffusor am Fahrzeugkarosserieende erzeugt wird.
Das Diffusorsystem kann des Weiteren eine elektronische Steuereinheit zur Regelung des Mechanismus beinhalten.
Das Fahrzeug kann zudem ein Fahrzeugrad beinhalten, während das Diffusorsystem des Weiteren einen ersten Sensor beinhalten kann, der dafür konfiguriert ist, eine Drehgeschwindigkeit des Fahrzeugrads zu erfassen und dieselbe an die Steuereinheit zu übermitteln.
Das Diffusorsystem kann zudem einen zweiten Sensor beinhalten, der dafür konfiguriert ist, eine Giergeschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie zu erfassen und dieselbe an die Steuereinheit zu übermitteln.
Das Diffusorsystem kann zudem einen dritten Sensor beinhalten, der dafür konfiguriert ist, eine Strömungsgeschwindigkeit der einströmenden Umgebungsluft relativ zum Fahrzeug zu erfassen und dieselbe an die Steuereinheit zu übermitteln.
Das Fahrzeug kann darüber hinaus ein Lenkrad beinhalten, während das Diffusorsystem einen vierten Sensor zum Erfassen des Lenkwinkels des Lenkrads beinhalten kann.
Die Steuereinheit kann zum selektiven Verstellen zumindest des ersten oder des zweiten Diffusors über den Mechanismus konfiguriert sein, in eine Richtung quer zur Karosserielängsachse während der Kurvenfahrt des Fahrzeugs, als Reaktion auf die erfasste Giergeschwindigkeit, den erfassten Lenkwinkel des Lenkrads, und mindestens eine der erfassten Drehzahlen des Laufrads und der Anströmgeschwindigkeit der Umgebungsluft, um dadurch den aerodynamischen Abtrieb am ersten Karosserieende des Fahrzeugs zu regeln und die erfasste Giergeschwindigkeit unter Kontrolle zu bringen.
Die Steuereinheit kann zusätzlich zum selektiven Verstellen zumindest des ersten oder des zweiten Diffusors über den Mechanismus programmiert sein, in eine Richtung quer zur Karosserielängsachse, gemäß einer Nachschlagetabelle, die ein Verhältnis zwischen dem Ausmaß der Verstellung des ersten Diffusors und des zweiten Diffusors und dem Ausmaß des aerodynamischen Abtriebs aufstellt, erzeugt vom Diffusorsystem am ersten Karosserieende des Fahrzeugs.
Der Mechanismus kann mindestens ein Linearstellglied, ein Drehstellglied und einen Elektromotor beinhalten.
Zudem wird ein Fahrzeug offenbart, das ein derartiges Diffusorsystem beinhaltet.
Die vorstehend aufgeführten Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsform(en) und der besten Art(en) zur Umsetzung der beschriebenen Offenbarung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen und hinzugefügten Ansprüchen ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug mit einer Fahrzeugkarosserie, angeordnet in einer Karosserieebene entlang einer Längsachse und mit einem offenbarungsgemäßen Diffusorsystem mit beweglichen Diffusoren versehen.
2 ist eine schematische Frontansicht des in 1 dargestellten offenbarungsgemäßen Fahrzeugs.
3 ist eine schematische Phantomdarstellung des in den 1–2 gezeigten Fahrzeugs, zusammen mit einer detaillierten Ansicht des offenbarungsgemäßen Diffusorsystems.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, worin in mehreren Ansichten gleiche Bezugszeichen auf gleiche Komponenten verweisen, stellt 1 eine schematische Ansicht eines Motorfahrzeugs 10 dar, das relativ zur Fahrbahnoberfläche 12 positioniert ist. Das Fahrzeug 10 beinhaltet eine in einer Karosserieebene P angeordnete Fahrzeugkarosserie 14, die im Wesentlichen parallel zur Fahrbahnoberfläche 12 angeordnet ist. Die Fahrzeugkarosserie 14 definiert sechs Karosserieseiten. Die sechs Karosserieseiten umfassen ein erstes Karosserieende oder ein Frontende 16, ein entgegengesetzt liegendes zweites Karosserieende oder Fahrzeugheck 18, eine erste laterale Karosserieseite oder linke Seitenwand 20 und eine zweite laterale Karosserieseite oder rechte Seitenwand 22, ein oberes Karosserieteil 24, das ein Fahrzeugdach umfassen kann und einen Unterbodenteil (nicht dargestellt).
Die linke Seite 20 und die rechte Seite 22 sind im Allgemeinen parallel zueinander und gegenüber einer virtuellen Längsachse X des Fahrzeugs 10 angeordnet und überbrücken den Abstand zwischen der Fahrzeugfront 16 und dem Fahrzeugheck 18. Die Karosserieebene P ist so definiert, dass Sie die Längsachse X umfasst. Ein Fahrgastraum (nicht dargestellt) des Fahrzeugs 10 wird im Allgemeinen von der Fahrzeugfront und dem Fahrzeugheck 16, 18 und den linken und rechten Seitenwänden der Karosserie 14 eingegrenzt. Wie ein technisch versierter Fachmann verstehen wird, ist die Fahrzeugfront 16 zum Begegnen der einströmenden Umgebungsluft 27 konfiguriert, wenn das Fahrzeug 10 im Verhältnis zur Fahrbahnoberfläche 12 in Bewegung ist. Wenn das Fahrzeug 10 in Bewegung ist, bewegt sich der einströmende Umgebungsluftstrom 27 im Wesentlichen parallel zur Karosserieebene P und entlang der Längsachse X.
Während sich das Fahrzeug 10 im Verhältnis zur Fahrbahnoberfläche 12 bewegt, strömt die Umgebungsluft 27 um die Fahrzeugkarosserie 14 herum und wird in jeweils einen ersten Luftstromteil 27-1, einen zweiten Luftstromteil 27-2, einen dritten Luftstromteil 27-3 und einen vierten Luftstromteil (nicht dargestellt) aufgeteilt (gesplittet), die sich am Ende in einem Nachlauf- oder Wiederumlauf-Luftstromgebiet 27-6 direkt hinter dem Fahrzeugheck 18 wieder vereinen. Insbesondere strömt, wie in 1 gezeigt, der erste Luftstromteil 27-1 über das Karosseriedach 24, ein zweiter Luftstromteil 27-2 an der linken Seitenwand vorbei 20, ein dritter Luftstromteil 27-3 an der rechten Seitenwand 22 vorbei und der vierte Luftstromteil, der hier nicht spezifisch dargestellt ist, strömt unter der Fahrzeugkarosserie 14 zwischen dem Unterbodenteil und der Fahrbahnoberfläche 12 vorbei. Wie ein technisch versierter Fachmann verstehen wird, entsteht das Wiederumlauf-Luftstromgebiet 27-6 im Allgemeinen bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten aus dem um die sechs Seiten der Karosserie 14 strömenden Luftstrom.
Wie in den 1 und 2 dargestellt, beinhaltet das Fahrzeug 10 zudem ein Diffusorsystem 28. Das Diffusorsystem 28 beinhaltet einen ersten oder linken Diffusor 30, konfiguriert, um beweglich an der linken Seite 20 der Karosserie 14 montiert zu sein. Wie dargestellt, ist der linke Diffusor 30 angeordnet nahe dem vorderen Ende 16 und konfiguriert zum Erzeugen eines aerodynamischen Abtriebs F_D1 am vorderen Ende an der linken Seite 20, wenn das Fahrzeug 10 in Bewegung ist. Das Diffusorsystem 28 beinhaltet auch einen zweiten oder rechten Diffusor 32, konfiguriert, um beweglich an der rechten Seite 22 der Karosserie 14 montiert zu sein. Wie dargestellt, ist der rechte Diffusor 32 ähnlich angeordnet nahe dem vorderen Ende 16 und konfiguriert zum Erzeugen eines aerodynamischen Abtriebs F_D2 am vorderen Ende an der rechten Seite 22, wenn das Fahrzeug 10 in Bewegung ist. Wie dargestellt sind die linksseitigen und rechtsseitigen Diffusoren 30, 32 entlang einer Diffusorachse Y angeordnet, die im Wesentlichen quer zur Longitudinalachse X der Fahrzeugkarosserie 14 verläuft und auch im Wesentlichen parallel zu der Straßenoberfläche 12. Jeder der Diffusoren 30, 32 kann als eine gekrümmte Rampe geformt sein und/oder mindestens einen Teil beinhalten, der als Tragfläche geformt ist. Weiterhin kann jeder der Diffusoren 30, 32 aus einem starren, bruchsicheren Material, wie Stahl, Aluminium, Kohlenstofffaser oder speziell geformtem Kunststoff konstruiert sein.
Das Diffusorensystem 28 beinhaltet zusätzlich einen Mechanismus 34, der konfiguriert ist, um selektiv und individuell den jeweils linken Diffusor 30 und den rechten Diffusor 32 relativ zur Karosserie 14 zu verstellen. Durch das individuelle Verstellen des linken und des rechten Diffusors 30, 32, stellt der Mechanismus 34 separat eine Größenordnung des jeweiligen aerodynamischen Abtriebs F_D1 F und F_D2 ein, der am vorderen Ende 16 erzeugt wird. Insbesondere kann der Mechanismus 34 konfiguriert sein, um selektiv den jeweils linken Diffusor 30 und rechten Diffusor 32 in einer Richtung entlang der Diffusorachse Y zu verstellen. Das Verstellen des linken und rechten Diffusors 30, 32 quer zur Longitudinalachse X kann verwendet werden, um selektiv jeden der Diffusoren in das jeweilige zweite Luftstromteil 27-2 und das dritte Luftstromteil 27-3 auszufahren, und die Diffusoren daraus in an die jeweilige linke und rechte Seite 20, 22 einzufahren. Ebenso kann das Verstellen des linksseitigen Diffusors 30 und des rechtsseitigen Diffusors 32 quer zur Karosserielongitudinalachse X verwendet werden, um die exponierten Bereiche der Diffusoren selektiv zu vergrößern und zu verkleinern, wodurch die Größe des jeweiligen aerodynamischen Abtriebs F_D1 und F_D2 am vorderen Ende 16 erhöht und erniedrigt wird. Der linksseitige Diffusor 30 und der rechtsseitige Diffusor 32 können jeweils so konfiguriert werden, um in die vorhergesehen Vertiefungen einzufahren (nicht gezeigt), die durch die jeweiligen linken und rechten Seiten 20, 22 definiert sind. Beispielsweise können der linke und rechte Diffusor 30, 32 jeweils so konfiguriert werden, dass sie in die jeweiligen Vertiefungen 20A, 22A hineingleiten.
Der Mechanismus 34 kann zusätzlich so konfiguriert sein, um selektiv und einzeln den jeweils linksseitigen Diffusor 30 und rechtsseitigen Diffusor 32 relativ zum ersten Fahrzeugkarosserieende 16 und um die Diffusorachse Y zu drehen. Diese Drehung des linken und rechten Diffusors 30, 32 soll dazu dienen, die Position der Diffusoren relativ zu den jeweiligen linken und rechten Karosserieseiten 20, 22 zu verändern. Dadurch kann die Drehung des linken Diffusors 30 und des rechten Diffusors 32 die Größenordnung des jeweiligen aerodynamischen Abtriebs F_D1 und F_D2 einstellen, die am vorderen Ende 16 erzeugt wird.
Der Mechanismus 34 kann einen Satz von einzelnen Vorrichtungen 36 zum Verstellen der linken und rechten Diffusoren 30, 32 zu und weg von den jeweiligen ersten und zweiten seitlichen Karosserieseiten 20, 22, sowie eine Drehung der entsprechenden Diffusoren relativ zur Fahrzeugkarosserie 14 beinhalten. Ein derartiger Satz von individuellen Vorrichtungen 36 kann aus einer spezifischen Vorrichtung 36 zum Verstellen des linken Diffusors 30 und einer anderen spezifischen Vorrichtung 36 zum Verstellen des rechten Diffusors 32 bestehen. Jede Vorrichtung 36 kann zwischen der Fahrzeugkarosserie 14 und dem entsprechenden linken und rechten Diffusor 30, 32 angeordnet sein, um eine Bewegung der jeweiligen Diffusoren zu generieren; es kann sich um ein Linearstellglied, ein Drehstellglied und/oder einen Elektromotor handeln (nicht im Detail dargestellt, jedoch für den technisch versierten Fachmann verständlich). Wie in 3 gezeigt, kann jede Vorrichtung 36 dazu konfiguriert sein, eine Kraft F1 zum Verstellen jeweils des linken und rechten Diffusors 30, 32 in einer Richtung auszuüben, und eine entgegengesetzte Kraft F2, um die entsprechenden Diffusoren in die entgegengesetzte Richtung zu verstellen. Zusätzlich kann jede Vorrichtung 36 konfiguriert sein, ein Drehmoment T1 zum Drehen jeweils des linken und rechten Diffusors 30, 32 in einer Richtung auszuüben, und ein entgegengesetztes Drehmoment T2, um die entsprechenden Diffusoren in die entgegengesetzte Richtung zu verstellen. Jeder der linken und rechten Diffusoren 30, 32 kann eine Hilfsverbindung 36-1 an der Fahrzeugkarosserie 14 beinhalten, zur Führung der jeweiligen Diffusoren während der Drehung über ihren Drehbereich in einer stabilen und sicheren Weise.
Wie in den 1–3 gezeigt, beinhaltet das Fahrzeug auch ein elektronisches Steuergerät 38, konfiguriert, d. h. konstruiert und programmiert, zum Einstellen des Mechanismus 34. Die Steuereinheit 38 kann als Zentraleinheit (CPU) ausgebildet sein, konfiguriert zur Betriebssteuerung des Verbrennungsmotors 40 (dargestellt in 1), eines Hybrid-Elektro-Antriebsstrangs (nicht dargestellt) oder weiterer alternativer Antriebsaggregattypen und Fahrzeugsysteme, oder als zweckbestimmte Steuereinheit. Um den Betrieb des Mechanismus 34 ordnungsgemäß zu steuern, beinhaltet die Steuereinheit 38 einen Speicher, von dem zumindest ein Teil physisch und nicht transitorisch ist. Der Speicher kann ein beliebiges beschreibbares Medium sein, das an der Bereitstellung computerlesbarer Daten oder Prozessinstruktionen beteiligt ist. Dieses Medium kann in einem beliebigen Format vorliegen, einschließlich, aber nicht einschränkt auf nichtflüchtige Medien und flüchtige Medien.
Nichtflüchtige Medien für die Steuerung 38 können beispielsweise optische oder magnetische Disks und andere persistente Speicher beinhalten. Flüchtige Medien können zum Beispiel dynamische Direktzugriffsspeicher (DRAM) beinhalten, die einen Hauptspeicher darstellen können. Derartige Anweisungen können von einem oder mehreren Übertragungsmedien einschließlich Koaxialkabel, Kupferdraht und Faseroptik übertragen werden einschließlich der Leiter, aus denen ein mit dem Prozessor gekoppelter Systembus besteht. Der Speicher der Steuerung 38 kann auch aus einer Floppy Disk, einer Diskette, einer Festplatte, einem Magnetband, einem beliebigen anderen magnetischen Medium, einer CD-ROM, einer DVD oder einem beliebigen anderen optischen Medium usw. bestehen. Die Steuerung 38 kann mit anderer erforderlicher Computer-Hardware ausgerüstet werden, wie etwa einem Hochgeschwindigkeitstakt, notwendigen Analog-zu-Digital (A/D) und/oder Digital-zu-Analog (D/A) Schaltungen, jeglichen erforderlichen Eingangs-/Ausgangsschaltungen und -geräten (I/O), sowie geeigneter Signalaufbereitungs- und/oder Pufferschaltung, oder er kann dementsprechend konfiguriert werden. Alle Algorithmen, die für die Steuerung 38 erforderlich oder zugänglich sind, können im Speicher abgelegt und automatisch ausgeführt werden, um die benötigte Funktionalität zu liefern.
Das Diffusorsystem 28 kann zusätzlich verschiedene Sensoren beinhalten, die am Fahrzeug 10 angeordnet sind und in Verbindung mit der Steuerung 38 stehen. Wie in 1 gezeigt, beinhaltet das Fahrzeug 10 auch Laufräder 42. Eine Vielzahl von ersten Sensoren 44 kann auf der Fahrzeugkarosserie 14 angeordnet sein, um die Drehzahl von jedem Laufrad zu erfassen 42. Jeder erste Sensor 44 kann auch dazu konfiguriert sein, die erfasste Drehzahl des jeweiligen Laufrads 42 an die Steuereinheit 38 zu übermitteln, während die Steuereinheit dazu konfiguriert sein kann, die von den jeweiligen ersten Sensoren empfangenen Daten in die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 10 umzurechnen. Das Fahrzeug 10 kann auch einen zweiten Sensor 46 beinhalten, konfiguriert zur Erfassung einer Gierkraft oder -geschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie 14 im Verhältnis zur Fahrbahnoberfläche 12 und zur Übermittlung der erfassten Giergeschwindigkeit an die Steuereinheit 38. Das Fahrzeug kann zusätzlich dazu einen dritten Sensor 48 beinhalten, konfiguriert zur Erfassung der Anströmgeschwindigkeit der Umgebungsluft 27 im Verhältnis zum Fahrzeug 10 und zur Übermittlung der erfassten Anströmgeschwindigkeit der anströmenden Umgebungsluft an die Steuereinheit 38. Der dritte Sensor 48 kann ein Staudruckrohr sein, konfiguriert zur Erfassung des Drucks der anströmenden Umgebungsluft 27 an einer bestimmten Stelle der Fahrzeugkarosserie 14, und die Steuereinheit 38 kann den gemessenen Druck in die Luftströmungsgeschwindigkeit umrechnen.
Die Steuereinheit 38 ist zusätzlich dazu konfiguriert, über den Mechanismus 34 selektiv den linken und rechten Diffusor 30, 32 entlang der Diffusorachse Y auf die jeweils erste und zweite laterale Karosserieseite 20, 22 zu bzw. von dieser weg zu verstellen und/oder zu drehen, während der Kurvenfahrt des Fahrzeugs 10, in Reaktion auf die vom zweiten Sensor 46 erfasste Giergeschwindigkeit. Wenn zum Beispiel das Fahrzeug 10 scharf in die Kurve geht, kann der linke und rechte Diffusor 30, 32 von den jeweiligen Karosserieseiten 20, 22 ausgefahren werden, zur Erhöhung des Abtriebs F_D1 und F_D2, die am vorderen Ende 16 wirken und die Fähigkeit des Fahrzeugs zur Aufrechterhaltung der ausgewählten Spur durch die Drehung erhöhen. Dementsprechend kann die Position des linken und rechten Diffusors 30, 32 über die Steuereinheit 38 relativ zu den jeweiligen Fahrzeugkarosserieseiten 20, 22 und proportional zur Giergeschwindigkeit, die während der Kurvenlage des Fahrzeugs 10 erzeugt wird, reguliert werden.
Weiterhin kann die Steuerung 38 konfiguriert werden, um gezielt über die Vorrichtung 34 den jeweils linken und rechten Diffusor 30, 32 in Richtung der jeweiligen ersten und zweiten Karosserieseiten 20, 22 einzustellen, entlang der Diffusorachse Y und/oder Drehen der entsprechenden Diffusoren in Reaktion auf die Drehzahlen der Laufräder 42, die über den ersten Sensor 44 und/oder die Strömungsgeschwindigkeit der Umgebungsluft 27 über den dritten Sensor 48 erfasst werden. Wenn zum Beispiel das Fahrzeug 10 mit einer erhöhten Fahrgeschwindigkeit fährt, kann der linke und rechte Diffusor 30, 32 von den jeweiligen Karosserieseiten 20, 22 ausgefahren werden, zur Erhöhung des Abtriebs F_D1 und F_D2, die am vorderen Ende 16 wirken, und dadurch die Stabilität und das Lenkverhalten des Fahrzeugs unter den besagten Bedingungen zu verbessern. Zum anderen kann der linke und rechte Diffusor 30, 32 zu den Karosserieseiten 20 eingefahren werden, 22, um den jeweiligen Abtrieb F_D1 und F_D2 zu verringern, und, als Ergebnis, den aerodynamischen Luftwiderstand des Fahrzeugs 10 zu verringern.
Die Steuereinheit 38 kann zudem darauf programmiert sein, einen Schlupf des Fahrzeugs 10 relativ zur Fahrbahnoberfläche 12 zu ermitteln. Der Schlupf des Fahrzeugs 10 kann ein Maß dessen beinhalten, um wie viel jedes der Laufräder 42 in einer Richtung gerutscht ist, die im Allgemeinen rechtwinklig zur Fahrzeug-X-Achse verläuft, wodurch festgestellt wird, dass das Fahrzeug von einer vorgesehenen Richtung oder Bahn entlang der Fahrbahnoberfläche 12 abgewichen ist. Die vorgesehene Richtung des Fahrzeugs 10 kann über den Lenkradwinkel definiert werden, der vom vierten, mit dem Lenkrad 52 wirkverbundenen (dargestellt in 1) Sensor 50 erfasst und an die Steuereinheit 38 übermittelt wird. Des Weiteren kann die Steuereinheit 38 zum Vergleich des erfassten Lenkradwinkels mit der Giergeschwindigkeit programmiert werden, um zu bestimmen, um wie viel das Fahrzeug von seiner vorgesehenen Richtung oder Bahn abgewichen ist.
Die Steuereinheit 38 kann auch dazu programmiert werden, den Schlupf des Fahrzeugs 10 im Verhältnis zur Fahrbahnoberfläche 12 zu steuern, indem die Stellung des linken und rechten Diffusors 30, 32 im Verhältnis zu den entsprechenden Karosserieseiten 20, 22 über den Mechanismus 34 gesteuert wird, in Reaktion darauf, um wie viel das Fahrzeug von seiner vorgesehenen Bahn abgewichen ist. Die angewendete Änderung der Position des linken und rechten Diffusors 30, 32 bringt das Fahrzeug 10 dann dazu, von der aktuellen Fahrtrichtung zur vorgesehenen Fahrtrichtung zurückzukehren, die vom Fahrzeugführer am Lenkrad 52 bestimmt wird. Zusätzlich dazu können zwei dritte Sensoren 48 an der Fahrzeugkarosserie 14 angebracht werden, unmittelbar am vorderen Ende 16, ein solcher dritter Sensor auf der linken Seite 20 und ein anderer dritter Sensor auf der rechten Seite 22 (nicht dargestellt). Die Steuereinheit 38 kann dann konfiguriert sein, die Stellung des ersten und des zweites Diffusors 30, 32 im Verhältnis zu den jeweiligen Karosserieseiten 20, 22 individuell zu verändern, in Reaktion auf eine festgestellte Differenz zwischen der an jedem dritten Sensor 48 gemessenen Luftanströmgeschwindigkeit, wenn das Fahrzeug 10 in eine Kurve eintritt und diese durchfährt, um den Abtrieb F_D1 und den Abtrieb F_D2 an der Fahrzeugkarosserie 14 zu ändern.
Die Steuereinheit 38 kann darüber hinaus mit einer Nachschlagetabelle 54 programmiert werden, die einen Bezug zwischen den zuvor beschriebenen Fahrzeugparametern – dem Schlupf, der Giergeschwindigkeit, der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, und/oder der Geschwindigkeit des Luftstroms und der entsprechenden Position des linken und rechten Diffusors 30, 32 herstellt, um die Regulierung des Mechanismus 34 ordnungsgemäß zu bewirken. Insbesondere kann die Nachschlagetabelle 54 einen Bezug zwischen dem Ausmaß der Verstellung des jeweiligen linken Diffusors 30 und des rechten Diffusors 32 und dem Ausmaß des aerodynamischen Abtriebs F_D1 und F_D2 herstellen, der vom Diffusorsystem 28 an der Fahrzeugfront 16 erzeugt wird. Die Nachschlagetabelle 54 kann empirisch in der Validierungs- und Testphase des Fahrzeugs 10 erstellt werden. Wenn die Position des linken und rechten Diffusors 30, 32 im Verhältnis den entsprechenden Karosserieseiten 20, 22 während der Kurvenfahrt oder bei erhöhten Fahrgeschwindigkeiten verändert wird, kann das Diffusorsystem 28 den Abtrieb F_D1 und F_D2 am Frontende der Fahrzeugkarosserie 14 regeln, um das dynamische Fahrverhalten des Fahrzeugs 10 zu beeinflussen.
Demzufolge kann die Regelung der Stellung des linken und rechten Diffusors 30, 32 benutzt werden, um den Kontakt des Fahrzeugs 10 mit der Fahrbahnoberfläche 12 bei hohen Geschwindigkeiten beizubehalten, indem das Fahrzeug als Reaktion auf die von den individuellen dritten Sensoren 48 erfasste Abströmgeschwindigkeit des zweiten Luftstromteils 27-2 und des dritten Luftstromteils 27-3 den aerodynamischen Auftrieb der Fahrzeugkarosserie 14 entgegenwirkt. Zusätzlich dazu kann die Regelung der Stellung des linken und rechten Diffusors 30, 32 benutzt werden, um das Handling des Fahrzeugs 10 zu unterstützen, indem das Fahrzeug dem auf die Fahrzeugkarosserie 14 einwirkenden, vom zweiten Sensor 46 erfassten Giermoment entgegenwirkt und dieses unter Kontrolle bringt und so in seiner vorgesehenen Bahn gehalten wird.
Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Offenbarung, während der Umfang der Offenbarung jedoch einzig und allein durch die Patentansprüche definiert wird. Während einige der besten Modi und weitere Ausführungsformen der beanspruchten Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Konzepte und Ausführungsformen zur Umsetzung der in den beigefügten Patentansprüchen definierten Offenbarung. Darüber hinaus sollen die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen oder die Merkmale von verschiedenen Ausführungsformen, die in der vorliegenden Beschreibung erwähnt sind, nicht unbedingt als voneinander unabhängige Ausführungsformen aufgefasst werden. Vielmehr ist es möglich, dass jedes der in einem der Beispiele einer Ausführungsform beschriebenen Merkmale mit einem oder einer Vielzahl von anderen gewünschten Merkmalen aus anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, was andere Ausführungsformen zur Folge hat, die nicht in Worten oder durch Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben sind. Dementsprechend fallen derartige andere Ausführungsformen in den Rahmen des Schutzumfangs der angehängten Ansprüche.

Claims

Diffusorsystem für ein Fahrzeug mit einer Fahrzeugkarosserie, angeordnet entlang einer longitudinalen Karosserieachse und mit einem ersten Fahrzeugkarosserieende, konfiguriert, um anströmender oder Umgebungsluft zu begegnen, wenn sich das Fahrzeug gegenüber einer Fahrbahnoberfläche fortbewegt, einem zweiten Karosserieende gegenüber dem ersten Karosserieende, und die erste und zweite Karosserieseite einen Abstand zwischen dem ersten und zweiten Karosserieende ergeben, wobei das Diffusorsystem Folgendes umfasst: einen ersten Diffusor, der an der ersten Karosserieseite, unmittelbar am ersten Fahrzeugkarosserieende befestigt ist, konfiguriert, um einen aerodynamischen Abtrieb auf das erste Fahrzeugkarosserieende an der ersten seitlichen Karosserieseite zu erzeugen, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist; einen zweiten Diffusor, der an der zweiten Karosserieseite, unmittelbar am ersten Fahrzeugkarosserieende befestigt ist, konfiguriert, um einen aerodynamischen Abtrieb auf das erste Fahrzeugkarosserieende an der zweiten seitlichen Karosserieseite zu erzeugen, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist; Mechanismus, der konfiguriert ist, um selektiv und individuell jeden der ersten und zweiten Diffusoren relativ zur Karosserie zu verstellen, um eine durch den jeweiligen Diffusor erzeugte Größe des aerodynamischen Abtriebs am ersten Fahrzeugkarosserieende einzustellen.
Diffusorsystem nach Anspruch 1, worin der Mechanismus konfiguriert ist, um selektiv jeden des ersten Diffusors und des zweiten Diffusors in einer Richtung quer zur longitudinalen Karosserieachse zu verstellen.
Diffusorsystem nach Anspruch 1, worin: jeder des ersten und zweiten Diffusors entlang einer Diffusorachse angeordnet ist, die entlang einer Straßenoberfläche und quer zur Karosserielängsachse angeordnet ist; und der Mechanismus konfiguriert ist, um selektiv und einzeln den jeweils ersten und zweiten Diffusor relativ zum ersten Fahrzeugkarosserieende um die Frontdiffusorachse zu drehen, um dadurch die Größe des aerodynamischen Abtriebs einzustellen, die durch den jeweiligen ersten und zweiten Diffusor am Fahrzeugkarosserieende erzeugt wird.
Diffusorsystem nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend eine elektronische Steuereinheit zur Regulierung des Mechanismus.
Diffusorsystem nach Anspruch 4, worin das Fahrzeug ein Fahrzeugrad und das Diffusorsystem des Weiteren einen ersten Sensor beinhaltet, der dafür konfiguriert ist, eine Drehgeschwindigkeit des Fahrzeugrads zu erfassen und diese an die Steuereinheit übermitteln.
Diffusorsystem nach Anspruch 5, des Weiteren umfassend einen zweiten Sensor, der dafür konfiguriert ist, eine Giergeschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie zu erfassen und dieselbe an die Steuereinheit zu übermitteln.
Diffusorsystem nach Anspruch 6, des Weiteren umfassend einen dritten Sensor, der dafür konfiguriert ist, eine Geschwindigkeit der einströmenden Umgebungsluft relativ zum Fahrzeug zu erfassen und dieselbe an die Steuereinheit zu übermitteln.
Diffusorsystem nach Anspruch 7, worin das Fahrzeug ein Lenkrad beinhaltet, und das Diffusorsystem des Weiteren einen vierten Sensor zur Erfassung des Lenkwinkels des Lenkrads umfasst.
Diffusorsystem nach Anspruch 8, worin die Steuereinheit zum selektiven Verstellen zumindest des ersten oder des zweiten Diffusors über den Mechanismus konfiguriert ist, während der Kurvenfahrt des Fahrzeugs, als Reaktion auf die erfasste Giergeschwindigkeit, den erfassten Lenkwinkel des Lenkrads, und mindestens eine der erfassten Drehzahlen des Laufrads und der Anströmgeschwindigkeit der Umgebungsluft, um dadurch den aerodynamischen Abtrieb am ersten Karosserieende des Fahrzeugs zu regeln und die erfasste Giergeschwindigkeit unter Kontrolle zu bringen.
Diffusorsystem nach Anspruch 9, worin die Steuereinheit zum selektiven Verstellen zumindest des ersten oder des zweiten Diffusors über den Mechanismus programmiert ist, gemäß einer Nachschlagetabelle, die ein Verhältnis zwischen dem Ausmaß der Verstellung des ersten Diffusors und des zweiten Diffusors und dem Ausmaß desaerodynamischen Abtriebs aufstellt, das vom Diffusorsystem am ersten Karosserieende des Fahrzeugs erzeugt wurde.