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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heckdiffusoreinheit mit einem Basiselement, welches ortsfest an einer Karosserie eines Fahrzeugs montierbar ist, einem beweglichen Diffusorelement, und einer Antriebsvorrichtung, mit der das Diffusorelement relativ zu dem Basiselement zwischen zwei Endstellungen bewegbar ist.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer solchen Heckdiffusoreinheit.
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Ein Heckdiffusor ist ein aerodynamisches Element an der Unterseite einer Fahrzeugkarosserie im Bereich eines Hecks eines Fahrzeugs. Der Heckdiffusor ist dabei üblicherweise derart beweglich, dass sein Winkel und/oder sein Abstand in Bezug auf eine Fahrbahnoberfläche änderbar ist. Dadurch wird eine Kraft auf das Fahrzeug durch einen Luftstrom, der an einer Fahrzeugunterseite fließt, ausübt. Durch den Heckdiffusor ist also eine Beeinflussung des Fahrverhaltens des Kraftfahrzeugs hinsichtlich des Fahrzeugabtriebs sowie des Luftwiderstands erzielbar.
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Aus
DE 10 2011 103 787 A1 ist ein Fahrzeug mit einer Luftleitvorrichtung bekannt. Das Fahrzeug umfasst an einem unterseitigen Heckbereich heckseitig hinter den Hinterrädern eine karosseriefeste Basis. Die Luftleitvorrichtung ist an der karosseriefesten Basis befestigt und umfasst ein sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckendes Leitelement, das mittels einer Betätigungsmechanik zwischen einer Ruhestellung und einer Betriebsstellung verstellbar ist.
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Weiterhin ist aus
DE 10 2013 105 842 A1 ein besonders vorteilhaftes Kraftfahrzeug mit einem Heckdiffusor bekannt. Am Heck des Kraftfahrzeugs ist im Bereich des Unterbodens ein Diffusor angeordnet, welcher ein vorderes festes Diffusorteil des Unterbodens und ein anschließendes abklappbares hinteres Diffusorendteil des Unterbodens aufweist. Das Diffusorendteil kann auch aus einem separaten Element bestehen und auf den Unterboden aufgesetzt sein. Durch Verstellung dieses Diffusorendteils in einer nach oben geklappten Stellung und in eine nach unten abgeklappte Stellung werden entsprechend Abtriebs-/Auftriebswirkungen und Luftwiderstandswirkungen erzielt.
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DE 10 2013 219 894 A1 offenbart eine Heckdiffusoreinheit mit einem Basiselement, welches ortsfest an einer Karosserie eines Fahrzeugs montierbar ist, mit einem beweglichen Diffusorelement und mit einer Antriebsvorrichtung, über die das Diffusorelement relativ zu dem Basiselement zwischen zwei Endstellungen bewegbar ist. Das Diffusorelement ist als Kastendiffusorelement ausgeführt, welches zwei feste Seitenwände, eine feste Vorderwand und einen festen Boden aufweist.
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Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, eine Heckdiffusoreinheit und ein Fahrzeug der oben genannten Art anzugeben, die eine vorteilhafte Aerodynamik und einen einfachen Aufbau ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Heckdiffusoreinheit nach Anspruch 1 weist ein Basiselement, welches ortsfest an einer Karosserie eines Fahrzeugs montierbar ist, ein bewegliches Diffusorelement, eine Antriebsvorrichtung, mit der das Diffusorelement relativ zu dem Basiselement zwischen zwei Endstellungen bewegbar ist, und ein ein strömungsleitendes Dichtelement aufweist, welches eine strömungstechnische Abdichtung zwischen dem Basiselement und dem Diffusorelement bildet.
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Durch das Kastendiffusorelement ist ein besonders stabiles Diffusorelement gebildet. Die Kastenform des Diffusorelements ist aerodynamisch vorteilhaft, da keine Leckageströmungen keine Rückströmung auftreten. Dadurch wird der Luftwiderstand des Fahrzeugs weiter verbessert. Außerdem weist das Kastendiffusorelement gegenüber anderen Diffusorelementen einen wesentlich einfacheren Aufbau auf. Aufwändige flexible Faltwände oder ähnliches können somit entfallen.
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Das strömungsleitenden Dichtelement ist zumindest teilweise als strömungsleitendes Scharnierelement ausgebildet ist und verbindet das Basiselement mit dem Diffusorelement verschwenkbar.
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Durch die Ausbildung des Dichtelements als Scharnierelement kann die Dichtfunktion integral mit einer Halterung des Diffusorelements in dem Dichtelement bereitgestellt werden. Auch eine nur teilweise Ausgestaltung des Dichtelements als Scharnierelement ist möglich. Weitere Bewegungsrichtungen des Diffusorelements relativ zu dem Basiselement sind dadurch nicht eingeschränkt.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Fahrzeug mit einer solchen Heckdiffusoreinheit angegeben.
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Bei der erfindungsgemäßen Heckdiffusoreinheit wird ein besonders guter strömungstechnischer Übergang zwischen dem Basiselement und dem verschwenkbar mit dem Basiselement verbundenen Diffusorelement bereitgestellt, indem ein sich zwischen dem Basiselement und dem Diffusorelement ergebener Spalt mit dem strömungsleitenden, als Scharnierelement ausgebildeten Dichtelement verschlossen wird. Dadurch wird im Bereich der Heckdiffusoreinheit eine verbesserte Luftleitung erreicht, was den Luftwiderstand des Fahrzeugs mit dieser Heckdiffusoreinheit verbessert. Im Ergebnis können die Fahreigenschaften des Fahrzeugs mit geringem Aufwand verbessert werden. Außerdem trägt ein verringerter Luftwiderstand zu einem reduzierten Energieverbrauch bei. Damit kann beispielsweise bei einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor der Kraftstoffverbrauch reduziert werden. Ausgehend von einem vorgegebenen Kraftstoffvorrat oder einer vorgegebenen Batteriekapazität kann auch ein Aktionsradius des Fahrzeugs verbessert werden.
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Die Heckdiffusoreinheit ist eine Baugruppe, die typischerweise in einem Heckbereich des Fahrzeugs an dessen Unterseite montiert wird. Das Basiselement ist dabei an dem Fahrzeug, d.h. an dessen Karosserie, angebracht. Ausgestaltung und Art der Anbringung des Basiselements können dabei prinzipiell frei gewählt werden. Das Basiselement kann dabei einen Teil der Karosserie des Fahrzeugs bilden. Auch wenn das Basisteil und das Diffusorelement vor einer Montage als einzelne Teile bereitgestellt werden, wird durch die Montage die Heckdiffusoreinheit als funktionale Einheit gebildet. Entsprechend kann auch das Dichtelement separat montiert werden. Eine Vormontage der Heckdiffusoreinheit vor der Montage am Fahrzeug ist nicht erforderlich.
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Das Diffusorelement ist relativ zu dem Basiselement und damit zu der Karosserie des Fahrzeugs beweglich, um Fahreigenschaften des Fahrzeugs wie oben angegeben durch ein Verstellen des Diffusorelements zu beeinflussen. Dies betrifft beispielsweise einerseits eine Vergrößerung einer Bodenfreiheit des Fahrzeugs, wie sie in der Stadt beim Fahren mit typischerweise geringen Geschwindigkeiten meist sinnvoll ist. Durch die Vergrößerung der Bodenfreiheit des Fahrzeugs können Beschädigungen durch Straßenschäden, beim Parken auf Bordsteinen oder ähnlichem oft vermieden werden. Das Diffusorelement befindet sich dabei in einem eingefahrenen Zustand. Andererseits kann das Diffusorelement in einen ausgefahrenen Zustand überführt werden. In dem ausgefahrenen Zustand ist ein Abstand zwischen dem Diffusorelement und einer Fahrbahnoberfläche gegenüber dem eingefahrenen Zustand reduziert. Dies reduziert die Luftreibung, was letztlich auch zu einer Reduktion des Verbrauchs führt. Außerdem kann ein Abtrieb am Heck des Fahrzeugs erzeugt werden, wodurch sich zusätzlich das Fahrverhalten beim Beschleunigen und in Kurven (Fahrdynamik bei hohen Geschwindigkeiten) verbessert. Auch Zwischenzustände zwischen dem eingefahrenen und dem ausgefahrenen Zustand sind prinzipiell möglich.
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Die Antriebsvorrichtung bewirkt ein Bewegen des Diffusorelements zwischen dem eingefahrenen und dem ausgefahrenen Zustand, die hier Endstellungen für die Bewegung des Diffusorelements definieren. Dazu ist die Antriebsvorrichtung einerseits an dem Diffusorelement und andererseits an dem Basisteil oder unmittelbar an der Karosserie des Fahrzeugs gehalten. Die Antriebsvorrichtung ist ausgeführt, das Diffusorelement relativ zu dem Basisteil zu verschwenken, wobei die Schwenkachse typischerweise quer zur Längsrichtung des Fahrzeugs und damit quer zu einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs verläuft.
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Das strömungsleitende Dichtelement kann unterschiedlich ausgeführt sein, wie nachstehend beispielhaft erläutert wird. Prinzipiell kann auch eine Mehrzahl Einzeldichtelemente derart angeordnet werden, dass sie gemeinsam das Dichtelement bilden. Durch das Dichtelement wird auch eine Abdichtung einer Unterseite der Karosserie des Fahrzeugs im Übergangsbereich zwischen dem Basisteil und dem Diffusorelement bewirkt. Diese Abdichtung verhindert neben der verbesserten Luftströmung, dass Feuchtigkeit und Schmutz in die Karosserie gelangen können.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Dichtelement als Filmscharnier ausgebildet. Das Filmscharnier ist leicht herzustellen, weist ein geringes Gewicht auf, und kann mit prinzipiell beliebigen Abmessungen, insbesondere mit einer prinzipiell beliebigen Breite, hergestellt werden. Das Filmscharnier bietet eine gute Beweglichkeit, wobei gleichzeitig die Abdichtung zwischen dem Basiselement und dem Diffusorelement gewährleistet wird.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich das Dichtelement über wenigstens 50% einer gesamten Breite des Diffusorelements, vorzugsweise über wenigstens 75% der gesamten Breite des Diffusorelements, weiter bevorzugt über wenigstens 85% der gesamten Breite des Diffusorelements und besonders bevorzugt über wenigstens 90% der gesamten Breite des Diffusorelements. Je breiter das Dichtelement ausgeführt ist, desto größer ist die Reduktion des Luftwiderstands, so dass prinzipiell eine möglichst große Breite des Dichtelements bevorzugt ist. Aus konstruktiven Gründen kann es jedoch sinnvoll sein, dass das Basiselement und das Diffusorelement beispielsweise an einem Übergang dazwischen eine Schwenkachse aufweise, die sich jedoch nicht über die gesamte Breite des Diffusorelements erstreckt. Somit kann der Bereich der gemeinsamen Schwenkachse mit dem Dichtelement abgedichtet sein.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das strömungsleitende Dichtelement als elastisch verformbares Dichtelement ausgeführt. Durch die Verformbarkeit kann das Dichtelement einen Spalt zwischen dem Basisteil und dem Diffusorelement besonders gut abdichten. Insbesondere kann so eine einfach zu realisierende Abdichtung zwischen dem Basisteil und dem Diffusorelement erzielt werden. Beispielsweise kann die Verformbarkeit des Dichtelements genutzt werden, um durch beim Fahren auftretende Kräfte auf das Dichtelement zu bewirken, dass sich das Dichtelement besonders gut in den Spalt zwischen dem Basiselement und dem Diffusorelement einpasst. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das strömungsleitende Dichtelement als Gummilippe ausgeführt. Die Gummilippe ist elastisch, weist ein geringes Gewicht auf, kann an unterschiedliche Konstruktionen angepasst werden und ist auch als Filmscharnier verwendbar.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das strömungsleitende Dichtelement einen mehrteiligen Aufbau auf mit wenigstens zwei elastisch verformbaren Elementen und wenigstens einem dazwischen angeordneten, nicht verformbaren Element. Die elastisch verformbaren Elemente und das wenigstens eine nicht verformbare Element sind in Längsrichtung des Fahrzeugs hintereinander angeordnet. Ein solcher Aufbau des Dichtelements ermöglicht eine weitgehende Anpassung an Fahrzeugdimensionen. Außerdem können die elastisch verformbaren Elemente eine beliebige Beweglichkeit des Dichtelements realisieren, wodurch sich viele Freiheitsgerade für die Ausgestaltung des Hecks des Fahrzeugs ergeben.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Diffusorelement eine U-förmige Grundform auf, und das Dichtelement ist an dem Diffusorelement an einer Innenseite eines Verbindungsbereichs zwischen seinen Seitenschenkeln angeordnet. Die U-förmige Grundform bezieht sich auf eine Form in einer Ebene im Wesentlichen parallel zu einer Fahrbahn. Eine solche Ausgestaltung kann beispielsweise vorteilhaft sein, um Platzbedürfnissen im Heckbereich des Fahrzeugs Rechnung zu tragen, und gleichzeitig einen möglichst großen Heckdiffusor bereitstellen zu können.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Diffusorelement entlang der Innenseite des Verbindungsbereichs zwischen den Seitenschenkeln verschwenkbar. Die Innenseite des Verbindungsbereichs zwischen den Seitenschenkeln bildet also eine Schwenkachse, entlang welcher das Diffusorelement an dem Basisteil verschwenkbar ist. Die Schwenkachse verläuft typischerweise quer zur Längsrichtung des Fahrzeugs und damit quer zu einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Es zeigen:
- 1: eine perspektivische Darstellung eines Hecks eines Fahrzeugs mit einer Heckdiffusoreinheit gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform mit eingefahrenem Diffusorelement in einer Ansicht von schräg unten,
- 2: eine perspektivische Darstellung des Hecks des Fahrzeugs mit der Heckdiffusoreinheit gemäß der ersten Ausführungsform mit ausgefahrenem Diffusorelement in einer Ansicht von schräg unten,
- 3: eine schematische seitliche Schnittansicht des Hecks des Fahrzeugs mit der Heckdiffusoreinheit gemäß der ersten Ausführungsform mit eingefahrenem Diffusorelement,
- 4: eine schematische seitliche Schnittansicht des Hecks des Fahrzeugs mit der Heckdiffusoreinheit gemäß der ersten Ausführungsform mit ausgefahrenem Diffusorelement,
- 5: eine schematische seitliche Detailansicht aus 5, welche die Heckdiffusoreinheit im Bereich eines Übergangs zwischen Basiselement und Diffusorelement mit Dichtelement zeigt,
- 6: eine perspektivische Darstellung eines Hecks eines Fahrzeugs mit einer Heckdiffusoreinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform mit eingefahrenem Diffusorelement in einer Ansicht von schräg unten,
- 7: eine perspektivische Darstellung des Hecks des Fahrzeugs mit der Heckdiffusoreinheit gemäß der zweiten Ausführungsform mit ausgefahrenem Diffusorelement in einer Ansicht von schräg unten,
- 8: eine schematische seitliche Schnittansicht des Hecks des Fahrzeugs mit der Heckdiffusoreinheit gemäß der zweiten Ausführungsform mit ausgefahrenem Diffusorelement,
- 9: ein Prinzipbild mit einer schematischen seitlichen Schnittansicht des Hecks des Fahrzeugs mit Heckdiffusoreinheit mit eingefahrenem Diffusorelement und beim Fahren auftretenden Kräften, und
- 10: ein Prinzipbild mit einer schematischen seitlichen Schnittansicht des Hecks des Fahrzeugs mit Heckdiffusoreinheit mit ausgefahrenem Diffusorelement und beim Fahren auftretenden Luftstrom.
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Die 1 bis 5 betreffen ein Fahrzeug 10, das in seinem Heck 12 eine erfindungsgemäße Heckdiffusoreinheit 14 aufweist.
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Die Heckdiffusoreinheit 14 umfasst ein Basiselement 16, welches ortsfest an einer Karosserie des Fahrzeugs 10 montiert ist, und ein bewegliches Diffusorelement 18. Das Basiselement 16 ist dabei an dem Fahrzeug 10, d.h. an dessen Karosserie, angebracht. Das Diffusorelement 18 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Kastendiffusorelement ausgeführt, welches einen festen Boden 20, eine feste Rückwand 22 und zwei feste Seitenwände 24 aufweist.
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Weiter umfasst die Heckdiffusoreinheit 14 ein strömungsleitendes Dichtelement 26, welches eine strömungstechnische Abdichtung zwischen dem Basiselement 16 und dem Diffusorelement 18 bildet. Das Dichtelement 26 der ersten Ausführungsform ist als elastisch verformbares Dichtelement 26 ausgebildet, welches ein Filmscharnier bildet und das Basiselement 16 mit dem Diffusorelement 18 verschwenkbar verbindet. Das Dichtelement 26 erstreckt sich im Wesentlichen über eine gesamte Breite des Diffusorelements 18 und dichtet einen Spalt zwischen dem Basiselement 16 und dem Diffusorelement 18 auf seiner gesamten Länge ab.
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Die Heckdiffusoreinheit 14 umfasst des Weiteren eine Antriebsvorrichtung 28, mit der das Diffusorelement 18 relativ zu dem Basiselement 16, und damit zu der Karosserie des Fahrzeugs 10, zwischen zwei Endstellungen verschwenkbar ist. Dazu ist die Antriebsvorrichtung 28 einerseits über ein Lagerelement 44 an dem Diffusorelement 18 und andererseits an der Karosserie des Fahrzeugs 10 gehalten. Die Lagerung ist im Detail in 5 dargestellt.
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Die 1 und 3 zeigen das Diffusorelement 18 in einem eingefahrenen Zustand, während die 2 und 4 das Diffusorelement 18 in einem ausgefahrenen Zustand zeigen. Wie sich aus der Prinzipdarstellung in 9 ergibt, bildet sich im eingefahrenen Zustand durch einen Luftstrom eine resultierende Gesamtkraft 42, die schräg nach hinten gerichtet ist. Dadurch ergibt sich eine Kraftkomponente nach unten, die einen Abtrieb am Heck des Fahrzeugs 10 erzeugt und eine Kraftkomponente nach hinten, die das Fahrzeug 10 somit verzögert.
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Wie sich aus der Prinzipdarstellung in 10 ergibt, ist im ausgefahrenen Zustand ein Abstand zwischen dem Diffusorelement 18 und einer Fahrbahnoberfläche gegenüber dem eingefahrenen Zustand reduziert. Ein Luftstrom fließt gerade an dem Diffusorelement 18 vorbei, so dass im wesentlichen (keine) Kraft mehr erzeugt wird und sich dadurch der Luftwiderstand des Fahrzeugs verringert.
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Die 6 bis 8 betreffen ein Fahrzeug 10 mit einer Heckdiffusoreinheit 14 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Das Fahrzeug 10 und die Heckdiffusoreinheit 14 sind in wesentlichen Aspekten identisch oder gleichartig ausgeführt, so dass hier nur auf Unterscheide zwischen den beiden Ausführungsformen eingegangen wird. Nicht explizit beschriebene Merkmale der zweiten Ausführungsform entsprechen denen der ersten Ausführungsform.
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Die Heckdiffusoreinheit 14 der zweiten Ausführungsform umfasst ebenfalls ein Basiselement 16, welches ortsfest an einer Karosserie des Fahrzeugs 10 montiert ist, und ein bewegliches Diffusorelement 18, das an einer Karosserie des Fahrzeugs 10 angebracht ist. Auch das Diffusorelement 18 der zweiten Ausführungsform ist als Kastendiffusorelement ausgeführt, welches einen festen Boden 20, eine feste Rückwand 22 und zwei feste Seitenwände 24 aufweist.
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Gemäß der zweiten Ausführungsform weist das Diffusorelement 18 eine U-förmige Grundform auf, und das Dichtelement ist an dem Diffusorelement an einer Innenseite eines Verbindungsbereichs zwischen seinen Seitenschenkeln angeordnet. Das Diffusorelement 18 ist entlang dieser Innenseite verschwenkbar, wie oben in Bezug auf die erste Ausführungsform ausgeführt wurde, wobei die Innenseite des Verbindungsbereichs eine Schwenkachse bildet, entlang welcher das Diffusorelement 18 an dem Basisteil 16 verschwenkbar ist.
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Außerdem umfasst die Heckdiffusoreinheit 14 der zweiten Ausführungsform ein mehrteiliges Dichtelement 30. Das Dichtelement 30 weist entsprechend einen mehrteiligen Aufbau auf mit einem ersten, zweiten und dritten elastisch verformbaren Element 32, 34, 36 und einem ersten und zweiten nicht verformbaren Element 38, 40. Die elastisch verformbaren Elemente 32, 34, 36 und das erste und zweite nicht verformbare Element 38, 40 sind in Längsrichtung des Fahrzeugs 10 abwechselnd hintereinander angeordnet. Die Funktion des Dichtelements 30 der zweiten Ausführungsform entspricht der des Dichtelements 26 der ersten Ausführungsform.
