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TECHNISCHES GEBIET
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Dieses Dokument betrifft allgemein das Gebiet der Kraftfahrzeugausrüstung und insbesondere ein aktives Radspoiler-System sowie ein Verfahren zum Steuern aktiver Radspoiler.
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STAND DER TECHNIK
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Alle Kraftfahrzeuge haben Räder und Reifen, die sich drehen, um eine Vorwärtsbewegung zu erzeugen. Die Reifen müssen rund sein, um zu funktionieren. Dir Form des runden Rads ist keine gute aerodynamische Form, durch die bei Vorwärtsbewegung ein Luftwiderstand verursacht wird. Diese Widerstandskraft wird mit der Steigerung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit exponentiell erhöht.
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Dieses Dokument betrifft ein neues und verbessertes aktives Radspoiler-System, dass den von den Vorderrädern eines Kraftfahrzeugs verursachten Luftwiderstand reduziert. Insbesondere werden bei oder über einer vorbestimmten Kraftfahrzeuggeschwindigkeit oder Drehzahl separate Radspoiler am Kraftfahrzeug vor den Vorderrädern ausgefahren und fungieren als rigide 3-D-Luftabweiser, um die von den Rädern und Reifen verursachte Widerstandskraft zu reduzieren.
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KURZDARSTELLUNG
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Gemäß den hierin beschrieben Zwecken und Vorzügen wird ein aktives Radspoiler-System bereitgestellt. Das aktive Radspoiler-System beinhaltet einen ersten Radspoiler, einen zweiten Radspoiler und ein Steuermodul. Das Steuermodul beinhaltet eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, den ersten Radspoiler und den zweiten Radspoiler zwischen einer eingefahrenen Position, aerodynamisch hinter einem Karosserieblechteil des Kraftfahrzeugs verborgen, und einer ausgefahrenen Position vor den Reifen und Rädern zu verschieben, um den Luftwiderstand zu reduzieren.
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Das Steuermodul kann einen ersten Aktuator beinhalten, der mit dem ersten Radspoiler verbunden ist, und einen zweiten Aktuator, der mit dem zweiten Radspoiler verbunden ist. Ferner kann ein erster Träger für den ersten Radspoiler bereitgestellt werden und ein zweiter Träger für den zweiten Radspoiler bereitgestellt werden. Der erste Träger kann eine erste Führungsspur beinhalten, und der zweite Träger kann eine zweite Führungsspur beinhalten.
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Ein erster Stößel für die erste Führungsspur kann auf dem ersten Radspoiler bereitgestellt sein. Ein zweiter Stößel für die zweite Führungsspur kann auf dem zweiten Radspoiler bereitgestellt sein.
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Der erste Aktuator kann einen ersten Drehantriebsmotor, eine erste, vom ersten Drehantriebsmotor gedrehte Hebeschraube und eine erste, mit der ersten Hebeschraube in Eingriff stehende und an dem ersten Radspoiler befestigte Mutter beinhalten. Ähnlich kann das aktive Radspoiler-System einen zweiten Aktuator mit einem zweiten Drehantriebsmotor, einer zweiten, vom ersten Drehantriebsmotor gedrehte Hebeschraube und eine zweite, mit der zweiten Hebeschraube in Eingriff stehende und an dem zweiten Radspoiler befestigte Mutter beinhalten.
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Der erste Drehantriebsmotor kann auf dem ersten Träger getragen werden. Der zweite Drehantriebsmotor kann auf dem zweiten Träger getragen werden. Die erste Führungsspur kann ein erster länglicher Kanal mit einem ersten T-förmigen Querschnitt sein. Die zweite Führungsspur kann ein zweiter länglicher Kanal mit einem zweiten T-förmigen Querschnitt sein.
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Die Steuerung kann dazu konfiguriert sein, (a) eine erste Dateneingabe für Kraftfahrzeuggeschwindigkeitsdaten zu beinhalten und (b) den ersten Radspoiler und den zweiten Radspoiler in die ausgefahrene Position zu verschieben, wenn die Kraftfahrzeuggeschwindigkeitsdaten eine vorbestimmte Geschwindigkeit übersteigen.
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Die Steuerung kann dazu konfiguriert sein, (a) eine zweite Dateneingabe für Umgebungstemperaturdaten zu beinhalten und (b) die Verschiebung des ersten Radspoilers und des zweiten Radspoilers in die ausgefahrene Position zu blockieren, wenn die Umgebungstemperaturdaten in einen vorbestimmten Temperaturbereich fallen. Zudem kann die Steuerung dazu konfiguriert sein, eine dritte Dateneingabe für Antriebsstrangmodus-Status-Daten zu beinhalten.
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Einem zusätzlichen Aspekt gemäß wird ein Verfahren zum Steuern aktiver Radspoiler für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt. Dieses Verfahren umfasst die Schritte des Überwachens, mithilfe einer Geschwindigkeitsüberwachungsvorrichtung, der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit, sowie des Steuerns, mithilfe eines Steuermoduls, der Verschiebung eines ersten Radspoilers und eines zweiten Radspoilers zwischen einer eingefahrenen Position und einer ausgefahrenen Position als Reaktion auf eine aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs.
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Das Verfahren kann ferner einen Schritt des Überwachens der Umgebungstemperatur mithilfe einer Temperaturüberwachungsvorrichtung beinhalten. Zudem kann das Verfahren den Schritt des Blockierens, mithilfe der Steuerung, der Verschiebung des ersten Radspoilers und des zweiten Radspoilers in die ausgefahrene Position beinhalten, als Reaktion darauf, dass eine aktuelle Temperatur in einen vorbestimmten Bereich fällt.
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Das Verfahren kann ferner den Schritt des Überwachens, mithilfe einer Antriebsstrangmodus-Status-Überwachungsvorrichtung, eines Antriebsstrangmodus-Status des Kraftfahrzeugs beinhalten. Ferner kann das Verfahren den Schritt des Blockierens, mithilfe der Steuerung, der Verschiebung des ersten Radspoilers und des zweiten Radspoilers in die ausgefahrene Position beinhalten, als Reaktion darauf, dass ein aktueller Antriebsstrangmodus-Status die Zuschaltung des Vierradantriebs im Kraftfahrzeug anzeigt.
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Überdies kann das Verfahren den Schritt des Konfigurierens der Steuerung dahingehend beinhalten, einen Timer zu beinhalten. Zudem kann das Verfahren den Schritt des Konfigurierens der Steuerung dahingehend beinhalten, den ersten Radspoiler und den zweiten Radspoiler in die eingefahrene Position zu verschieben, als Reaktion darauf, dass das Kraftfahrzeug mit einer Geschwindigkeit unter einer vorbestimmten Geschwindigkeit für einen vorbestimmten Zeitraum betrieben wird. Ferner kann das Verfahren den Schritt des Konfigurierens der Steuerung dahingehend beinhalten, den ersten Radspoiler und den zweiten Radspoiler in die ausgefahrene Position zu verschieben, als Reaktion darauf, dass das Kraftfahrzeug mit einer Geschwindigkeit über einer vorbestimmten Geschwindigkeit für einen vorbestimmten Zeitraum betrieben wird.
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In der folgenden Beschreibung werden mehrere bevorzugte Ausführungsformen des aktiven Radspoiler-Systems beschrieben. Es sollte klar sein, dass das System und das Verfahren andere, verschiedene Ausführungsformen bieten kann und ihre mehreren Details in verschiedenen, ersichtlichen Aspekten abgeändert werden können, ohne von dem System und dem Verfahren abzuweichen, wie letztere in den folgenden Ansprüchen festgelegt und beschrieben sind. Dementsprechend sollten die Zeichnungen und Beschreibungen als veranschaulichend und nicht als einschränkend betrachtet werden.
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Figurenliste
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Die begleitenden Zeichnungen, die hierin eingegliedert werden und einen Teil der Patentschrift bilden, veranschaulichen mehrere Aspekte der Vorrichtung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, bestimmte Prinzipien der Vorrichtung zu erklären. In den Zeichnungen gilt Folgendes:
- 1 ist ein schematisches Blockdiagramm des aktiven Radspoiler-Systems.
- 2a ist eine fragmentarische vordere Stirnansicht eines Kraftfahrzeugs, das mit einem aktiven Radspoiler-System ausgerüstet ist, die das aktive Radspoiler-System in der ausgefahrenen Position darstellt.
- 2b ist eine detailliertere Ansicht eines der Radspoilers, der in der eingefahrenen Position dargestellt ist, wobei die Unterseite des Radspoilers bündig auf der glatten aerodynamischen Außenfläche der mindestens teilweise umliegenden Frontschürze aufliegt.
- 3a ist eine detaillierte seitliche Stirnansicht des ersten Radspoilers in der angehobenen oder eingefahrenen Position.
- 3b ist eine ähnliche Ansicht wie 3a und zeigt den ersten Radspoiler in der ausgefahrenen Position.
- 3c ist eine detaillierte perspektivische Draufsicht des ersten Spoilers, welche die erste Führungsspur veranschaulicht.
- 3d ist eine Perspektivansicht des Inneren des ersten Radspoilers, der ein dreidimensionaler Luftabweiser ist.
- 3e ist eine Draufsicht von unten des ersten Spoilers.
- 4a ist eine detaillierte seitliche Stirnansicht des zweiten Radspoilers in der angehobenen oder eingefahrenen Position.
- 4b ist eine detaillierte perspektivische Draufsicht des zweiten Radspoilers, welche die zweite Führungsspur zeigt.
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Es wird im Folgenden detailliert Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen des aktiven Radspoiler-Systems und des entsprechenden Verfahrens zum Steuern aktiver Radspoiler eines Kraftfahrzeugs genommen. Beispiele dafür werden in den begleitenden Zeichnungen dargestellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es wird Bezug genommen auf 1, die das aktive Radspoiler-System 10 schematisch darstellt. Das aktive Radspoiler-System 10 beinhaltet einen ersten Radspoiler 12 und einen zweiten Radspoiler 14. Das aktive Radspoiler-System 10 beinhaltet auch ein Steuermodul 16. Das Steuermodul 16 beinhaltet einen ersten Aktuator 18, einen zweiten Aktuator 20 und eine Steuerung 22. Die Steuerung 22 kann eine Rechenvorrichtung umfassen, wie zum Beispiel einen dedizierten Mikroprozessor oder eine elektronische Steuereinheit (ECU), die gemäß den Anweisungen einer geeigneten Steuerungssoftware betrieben wird.
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Die Steuerung 22 ist dazu konfiguriert, den ersten Radspoiler 12 und den zweiten Radspoiler 14 zwischen einer in 2a dargestellten ausgezogenen oder ausgefahrenen Position und einer in 2b eingezogenen oder eingefahrenen Position zu verschieben. Wenn der erste Radspoiler 12 und der zweite Radspoiler 14 sich in der in 2a dargestellten ausgefahrenen Position befinden, sind der erste Radspoiler 12 und der zweite Radspoiler 14 am Kraftfahrzeug vor dem jeweiligen ersten Rad und Reifen 24 und dem zweiten Rad und Reifen 26 positioniert. In dieser Position agieren der erste Radspoiler 12 und der zweite Radspoiler 14 als fungieren als rigide 3 dreidimensionale Luftabweiser, die Luft um das erste und zweite Rad und bzw. den ersten und zweiten Reifen 24, 26 umzuleiten, wodurch der Luftwiderstand reduziert und der kraftstoffeffiziente Betrieb des Kraftfahrzeugs verbessert wird.
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Im Gegensatz dazu, wenn der erste und zweite Aktuator 18, 20 sich in der eingefahrenen Position befinden, wie in Bezug auf den zweiten Radspoiler 14 in 2b dargestellt, sind die Aktuatoren hinter der Frontschürze 28 verborgen, wo sie vor Straßenrändern und anderen Fahrbahnhindernissen geschützt sind. 2b veranschaulicht klar, wie die Unterseite 30 des zweiten Radspoilers 14 bündig mit der Oberfläche der umliegenden Frontschürze 28 gehalten ist, um das ästhetische Erscheinungsbild des Kraftfahrzeugs zu verbessern, wenn sich der Spoiler in der eingefahrenen Position befindet.
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Es wird nun Bezug genommen auf 3a-3e, bei denen es sich um detaillierte Seitenansichten des ersten Radspoilers 12 handelt. Wie abgebildet, wird ein erster Träger 32 für den ersten Radspoiler 12 bereitgestellt. Der erste Träger 32 beinhaltet eine erste Führungsspur, die, in der abgebildeten Ausführungsform, zwei längliche Kanäle 34 mit ersten T-förmigen Querschnitten umfasst. Die erste Spoiler 12 beinhaltet zwei zusammenwirkende erste Stößel 36, von denen jeder einen zweiten T-förmigen Querschnitt aufweist, dazu konfiguriert, von einer der ersten Führungsspuren/einem der ersten länglichen Kanäle 34 aufgenommen zu werden und reibungslos in diese/diesen hineinzugleiten. Wie in 3d veranschaulicht, beinhaltet der erste Radspoiler 12 auch zwei Führungsmerkmale oder Rippen 37 am Ende, im Wesentlichen den ersten beiden Stößeln 36 gegenüberliegend. Diese Rippen 37 grenzen an den ersten Träger 32 an und helfen dabei, eine freie Gleitbewegung des ersten Spoilers 12 in Bezug auf den ersten Träger 32 zu fördern.
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Wie ferner in 3a veranschaulicht ist, beinhaltet der erste Aktuator 18 einen ersten Drehantriebsmotor 38, der auf dem ersten Träger 32 montiert sein kann. Zudem beinhaltet der erste Aktuator 18 eine erste Hebeschraube 40, die von dem ersten Drehantriebsmotor 38 gedreht wird, und eine erste Mutter 42, die mit der ersten Hebeschraube in Eingriff steht und an dem ersten Radspoiler 12 befestigt ist. Der erste Drehantriebsmotor 38 des ersten Aktuators 18 wird angetrieben, um den ersten Radspoiler 12 zwischen der in 2b und 3b dargestellten eingefahrenen Position und der in 2a und 3a dargestellten ausgefahrenen Position zu heben und zu senken. Wie in 3c und 3d veranschaulicht, ist der erste Spoiler 12 ein dreidimensionaler Luftabweiser, der eine Form aufweist, die im Wesentlichen einem Frontabschnitt eines Flügelprofils entspricht.
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Wie in 4a und 4b veranschaulicht, beinhaltet das aktive Radspoiler-System 10 auch einen zweiten Träger 44, der eine zweite Führungsspur trägt, die, in der abgebildeten Ausführungsform, aus zwei zweiten länglichen Kanälen 46 besteht, die integral in dem zweiten Träger geformt sind und jeweils einen zweiten T-förmigen Querschnitt aufweisen. Zwei zusammenwirkende zweite Stößel 48 werden auf dem zweiten Radspoiler 14 bereitgestellt. Jeder der zweiten Stößel 48 weist einen zweiten T-förmigen Querschnitt auf, der so bemessen und geformt ist, dass er in eine der beiden zweiten Führungsspuren/einen der zweiten länglichen Kanäle 46 eingreifen und entlang dieser/diesem gleiten kann.
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Wie am besten in 4a veranschaulicht wird, beinhaltet der zweite Aktuator 20 einen zweiten Drehantriebsmotor 50, der auf einem zweiten Träger 44 montiert oder befestigt sein kann. Der zweite Aktuator 20 beinhaltet auch eine zweite Hebeschraube 52, die von dem zweiten Drehantriebsmotor 50 gedreht wird, und eine zweite 54, die mit der zweiten Hebeschraube in Eingriff steht und an dem zweiten Radspoiler 14 befestigt ist.
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Die Steuerung 22 kann dazu konfiguriert sein, (a) eine erste Dateneingabe 56 zu beinhalten, um Kraftfahrzeuggeschwindigkeitsdaten von einer Kraftfahrzeuggeschwindigkeit-Überwachungsvorrichtung 58 zu empfangen, die ein beliebiger im Stand der Technik bekannter Typ sein kann. Ferner kann die Steuerung 22 dazu konfiguriert sein, den ersten Radspoiler 12 und den zweiten Radspoiler 14 in die in 2a abgebildete ausgefahrene Position zu verschieben, wenn die Kraftfahrzeuggeschwindigkeitsdaten eine vorbestimmte Geschwindigkeit übersteigen, wie zum Beispiel 55 Meilen pro Stunde.
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Wie ferner in 1 veranschaulicht wird, kann die Steuerung 22 dazu konfiguriert sein, eine zweite Dateneingabe 60 zu beinhalten, um Umgebungstemperaturdaten von einer Umgebungstemperatur-Überwachungsvorrichtung zu empfangen, die ein beliebiger im Stand der Technik bekannter Typ sein kann. Ferner kann die Steuerung 22 dazu konfiguriert sein, die Verschiebung des ersten Radspoilers 12 und des zweiten Radspoilers 14 in die ausgefahrene Position zu blockieren, wenn die Umgebungstemperatur in einen vorbestimmten Temperaturbereich fällt. Demnach hält die Steuerung 22 den ersten Radspoiler 12 und den zweiten Radspoiler 14 in der in 2b, 3a und 4a abgebildeten eingefahrenen Position, um ein potenzielles Einfrieren des ersten und zweiten Radspoilers in einer nach unten ausgezogenen oder ausgefahrenen Position zu verhindern, wenn das Kraftfahrzeug rauen Winterwetterverhältnissen ausgesetzt ist. Beispielsweise kann der vorbestimmte Temperaturbereich eine Temperatur unter 34 Grad Fahrenheit, eine Temperatur zwischen 28 und 34 Grad Fahrenheit oder eine andere geeignete Einstellung sein.
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Wie ferner in 1 veranschaulicht wird, kann die Steuerung 22 dazu konfiguriert sein, eine dritte Dateneingabe 64 zu beinhalten, um Antriebsstrangmodus-Status-Daten von einer Antriebsstrangmodus-Status-Überwachungsvorrichtung 66 zu empfangen, die ein beliebiger im Stand der Technik bekannter Typ sein kann. Demnach kann beispielsweise, wenn der Betreiber des Kraftfahrzeugs den Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs in einen Vierradantriebmodus zum Geländebetrieb platziert, die Steuerung 22 dazu konfiguriert sein, die Verschiebung des ersten Radspoilers 12 und des zweiten Radspoilers 14 in die ausgefahrene Position zu verhindern, unabhängig von der Geschwindigkeit, mit der das Kraftfahrzeug betrieben wird.
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Es versteht sich ferner, dass die Steuerung 22 auch dazu konfiguriert sein kann, einen Timer 68 zu beinhalten. Der Timer 68 kann von der Steuerung 22 dazu benutzt werden, zu bestimmen, wann der erste Radspoiler 12 und der zweite Radspoiler 14 aus der ausgefahrenen Position in die eingefahrene Position oder von der eingefahrenen Position in die ausgefahrene Position verschoben werden soll. Beispielsweise kann, wenn von der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit-Überwachungsvorrichtung 58 bei der ersten Dateneingabe 56 empfangene Daten anzeigen, dass das Kraftfahrzeug mit einer Geschwindigkeit von weniger als 72 km/h für eine Dauer von 15 Sekunden oder mehr gefahren wird, wie vom Timer 68 angezeigt, die Steuerung dazu konfiguriert sein, den ersten Radspoiler 12 und den zweiten Radspoiler 14 in die eingefahrene Position zu verschieben. Dagegen kann, wenn die überwachte Kraftfahrzeuggeschwindigkeit für einen Zeitraum von 15 Sekunden oder mehr höher als 88 km/h ist, die Steuerung dazu konfiguriert sein, den ersten Radspoiler 12 und den zweiten Radspoiler 14 von der eingefahrenen Position in die ausgefahrene Position zu verschieben.
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In Übereinstimmung mit der obigen Beschreibung wird ein Verfahren zum Steuern aktiver Radspoiler 12, 14 eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Das Verfahren kann grob als die folgenden Schritte umfassend beschrieben werden: (a) Überwachen, mithilfe einer Geschwindigkeitsüberwachungsvorrichtung 58, der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit und (b) Steuern, mithilfe eines Steuermoduls 16, der Verschiebung eines ersten Radspoilers 12 und eines zweiten Radspoilers 14 zwischen einer eingefahrenen Position und einer ausgefahrenen Position als Reaktion auf eine aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs.
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Das Verfahren kann ferner den Schritt des Überwachens der Umgebungstemperatur mithilfe einer Temperaturüberwachungsvorrichtung 62 beinhalten. Zudem kann das Verfahren den Schritt des Blockierens, mithilfe der Steuerung 22, der Verschiebung des ersten Radspoilers 12 und des zweiten Radspoilers 14 in die ausgefahrene Position beinhalten, als Reaktion darauf, dass eine aktuelle Temperatur in einen vorbestimmten Bereich oder unter einen vorbestimmten Wert fällt.
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Ferner kann das Verfahren den Schritt des Überwachens, mithilfe einer Antriebsstrangmodus-Status-Überwachungsvorrichtung 66, eines Antriebsstrangmodus-Status des Kraftfahrzeugs beinhalten. Ferner kann das Verfahren den Schritt des Blockierens, mithilfe der Steuerung 22, der Verschiebung des ersten Radspoilers 12 und des zweiten Radspoilers 14 in die ausgefahrene Position beinhalten, als Reaktion darauf, dass ein aktueller Antriebsstrangmodus-Status die Zuschaltung des Antriebsstrangs im Vierradmodus anzeigt.
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Überdies kann das Verfahren den Schritt des Konfigurierens der Steuerung 22 dahingehend beinhalten, einen Timer 68 zu beinhalten. Ferner kann das Verfahren das Konfigurieren der Steuerung 22 dahingehend beinhalten, den ersten Radspoiler 12 und den zweiten Radspoiler 14 in die eingefahrene Position zu verschieben, als Reaktion darauf, dass das Kraftfahrzeug mit einer Geschwindigkeit unter einer vorbestimmten Geschwindigkeit für einen vorbestimmten Zeitraum betrieben wird. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Verfahren den Schritt des Konfigurierens der Steuerung 22 dahingehend beinhalten, den ersten Radspoiler 12 und den zweiten Radspoiler 14 in die ausgefahrene Position zu verschieben, als Reaktion darauf, dass das Kraftfahrzeug mit einer Geschwindigkeit über einer vorbestimmten Geschwindigkeit für einen vorbestimmten Zeitraum betrieben wird.
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Das Vorangehende wurde zum Zweck der Veranschaulichung und Beschreibung präsentiert. Es ist weder erschöpfend, noch soll es die Ausführungsformen auf die genaue Form beschränken, die offenbart wurde. Ersichtliche Modifikationen und Variationen sind in Anbetracht der obigen Lehren möglich. Beispielsweise kann die oben beschriebene vorbestimmte Temperatur bzw. der vorbestimmte Temperaturbereich, die vorbestimmte Geschwindigkeit und der vorbestimmte Zeitraum nach Wunsch für ein beliebiges bestimmtes Kraftfahrzeug geändert werden, das mit dem aktiven Radspoiler-System 10 ausgerüstet ist. Sämtliche derartige Modifikationen und Variationen fallen in den Anwendungsbereich der angehängten Ansprüche, und zwar in dem Umfang, zu dem sie gerechterweise, rechtlich und billigkeitsrechtlich berechtigt sind.
