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Die Erfindung betrifft ein Luftleitmittel für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik sind solche Luftleitmittel auch als Flügel oder Spoiler bekannt. Die
JP 5303598 B2 offenbart einen Spoiler im Heckbereich eines Kraftfahrzeugs mit einem konkaven Profil. In Querrichtung des Kraftfahrzeugs ändert sich außerdem die Höhe des Spoilers.
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Spoiler oder Flügel können eine von der Fahrtgeschwindigkeit abhängige Geräuschquelle sein. Der Grund hierfür sind regelmäßig pulsierende Strömungsablösungen, die sich am Spoiler oder Flügel ausbilden können. Häufig entstehen an der Hinterkante des Spoilers oder des Flügels Wirbel. Durch Wechselwirkung mit der Fahrzeugstruktur werden die dabei entstehenden Geräusche in die Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs übertragen.
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Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Maßnahmen bekannt, um diese Störgeräusche zu verringern. Die
DE 100 28 178 A1 und die
EP 0 273 850 B1 offenbaren Verwirbelungselemente in Form mehrerer düsenartiger Kanäle. Außerdem ist es bekannt, die Höhe des Spoilers über seine Länge zu verändern. Den bereits bekannten Möglichkeiten zur Verringerung der Geräusche sind durch Herstellbarkeit, Design und Gesetzgebung Grenzen gesetzt.
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Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, weitere Möglichkeiten zur Reduzierung von bei Luftleitmitteln im Betrieb des Kraftfahrzeugs auftretenden Störgeräuschen zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Luftleitmittel gemäß Anspruch 1 und durch ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 10 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das Luftleitmittel umfasst einen Grundkörper, der dazu ausgebildet ist, eine beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Kraftfahrzeugs auftretende Luftströmung zu leiten. Unter dem bestimmungsgemäßen Betrieb des Kraftfahrzeugs wird dabei im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere eine Fahrt in der Vorwärtsrichtung des Kraftfahrzeugs verstanden.
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Im am Kraftfahrzeug befestigten Zustand der Vorrichtung weist der Grundkörper eine sich in Querrichtung des Kraftfahrzeugs kontinuierlich ändernde Höhe auf. Unter der Höhe des Grundkörpers wird dabei im Rahmen dieser Beschreibung die Dimension des Grundkörpers in der Höhenrichtung des Kraftfahrzeugs verstanden.
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Durch diese Konstruktion des Grundkörpers wird die Regelmäßigkeit der Strömungsablösung am Grundkörper verringert oder vermieden, wodurch weniger Störgeräusche entstehen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Luftleitmittel, vorzugsweise am Grundkörper angeordnete, Verwirbelungselemente umfassen. Diese können dazu ausgebildet sein, Verwirbelungen in der vom Grundkörper geleiteten Luftströmung zu verursachen. Die Verwirbelungselemente können im am Kraftfahrzeug befestigten Zustand der Vorrichtung in der Querrichtung des Kraftfahrzeugs voneinander beabstandet angeordnet sein. Zwischen den Verwirbelungselementen sind Zwischenräume angeordnet, die sich in der Anströmrichtung der Luftströmung stromabwärts aufweiten oder verengen. Beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Kraftfahrzeugs verläuft die Anströmrichtung entlang der Längsachse des Kraftfahrzeugs in Richtung des Hecks des Kraftfahrzeugs.
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Unter der Aufweitung der Zwischenräume wird im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere verstanden, dass die Zwischenräume in der Querrichtung des Kraftfahrzeugs größer werden. Unter der Verengung der Zwischenräume wird im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere verstanden, dass die Zwischenräume in der Querrichtung des Kraftfahrzeugs kleiner werden.
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Die Verwirbelungselemente mit den sich aufweitenden Zwischenräumen sind besonders wirkungsvoll, da - in der Strömungsrichtung der Luftströmung betrachtet - am Anfang der Zwischenräume an den Seitenkanten der Zwischenräume eine Strömungsablösung generiert wird, sodass in jedem der Zwischenräume durch Randwirbel ein zusätzlicher Unterdruck generiert wird. Durch die Randwirbel werden die Luftströmungen durch die Zwischenräume eskortiert. Daher haben die Randwirbel einen störenden Einfluss auf die regelmäßig pulsierende Strömungsablösung am Grundkörper, wodurch Störgeräusche verringert werden.
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Die Verwirbelungselemente mit den sich verengenden Zwischenräumen sind besonders wirkungsvoll, da die Strömung durch die sich verengenden Zwischenräume lokal beschleunigt wird, sodass hinter diesen Zwischenräumen ein schnellerer Luftstrahl als in den Bereichen normaler Abströmung vorliegt. Diese Störströmungen haben einen störenden Einfluss auf die regelmäßig pulsierende Strömungsablösung am Grundkörper, wodurch Störgeräusche verringert werden.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Verwirbelungselemente in einem Bereich am Grundkörper angeordnet sind, in dem der Grundkörper im Längsschnitt einen relativ geringen Gradienten der Höhenänderung aufweist.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Verwirbelungselemente in einem im am Kraftfahrzeug befestigten Zustand des Luftleitmittels hinteren Bereich des Grundkörpers angeordnet sein. Der hintere Bereich kann dabei insbesondere die in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs hintere Hälfte des Grundkörpers sein. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der hintere Bereich nur das hintere Drittel oder das hintere Viertel des Grundkörpers umfasst. Dies verringert weiter die Störgeräusche, da die regelmäßig pulsierende Strömungsablösung am Grundkörper effektiver gestört wird.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Verwirbelungselemente an einer im am Kraftfahrzeug befestigten Zustand des Luftleitmittels nach oben gerichteten Oberfläche des Luftleitmittels angeordnet sein.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Verwirbelungselemente an einer im am Kraftfahrzeug befestigten Zustand des Luftleitmittels nach unten gerichteten Oberfläche des Luftleitmittels angeordnet sein. Diese Anordnung ist insbesondere aus optischen Gründen vorteilhaft, da diese Oberfläche üblicherweise weniger gut sichtbar ist.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung können sich die Zwischenräume in einem ersten Bereich kontinuierlich aufweiten und in einem zweiten Bereich eine konstante Breite aufweisen. Der zweite Bereich ist dabei in der Anströmrichtung der Luftströmung vom ersten Bereich aus stromabwärts angeordnet. Auf diese Weise wird eine besonders gute Wirkung der Zwischenräume zur Verringerung der Störgeräusche erreicht. Vorzugsweise erstreckt sich der erste Bereich über mehr als die Hälfte der Länge der Verwirbelungselemente.
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Es ist auch möglich, dass der erste Bereich zwei Teilbereiche umfasst. Dabei können sich die Zwischenräume im ersten Teilbereich weniger stark als im zweiten Teilbereich aufweiten. Unter der Stärke der Aufweitung wird dabei im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere die Aufweitung der Zwischenräume pro Längeneinheit verstanden.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Verwirbelungselemente jeweils eine Höhe aufweisen, die zumindest ein Viertel der Höhe des Grundkörpers beträgt. Versuche haben gezeigt, dass dies besonders vorteilhaft ist, um unerwünschte Störgeräusche zu verringern.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Verwirbelungselemente jeweils eine Länge aufweisen, die das 1,5-fache bis 2,5-fache der Höhe des Grundkörpers beträgt. Versuche haben gezeigt, dass dies besonders vorteilhaft ist, um unerwünschte Störgeräusche zu verringern. Unter der Länge wird dabei im am Kraftfahrzeug befestigten Zustand der Vorrichtung die Ausdehnung der Verwirbelungselemente in der Längsrichtung des Kraftfahrzeugs verstanden.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung können sich die Zwischenräume von einer Breite zwischen einem Fünftel und einem Drittel der Höhe des Grundkörpers bis auf eine Breite zwischen dem 1,5-fachen und dem doppelten der Höhe des Grundkörpers aufweiten. Versuche haben gezeigt, dass dies besonders vorteilhaft ist, um unerwünschte Störgeräusche zu verringern.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Verwirbelungselemente jeweils eine Breite zwischen dem 1,5-fachen und dem 2,5-fachen der Höhe des Grundkörpers aufweisen. Versuche haben gezeigt, dass dies besonders vorteilhaft ist, um unerwünschte Störgeräusche zu verringern.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Verwirbelungselemente unterschiedliche Abstände voneinander, unterschiedliche Höhen, unterschiedliche Längen und/oder unterschiedliche Breiten aufweisen. Versuche haben gezeigt, dass dies besonders vorteilhaft ist, um unerwünschte Störgeräusche zu verringern.
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Das Luftleitmittel kann dazu ausgebildet sein, die Luftströmung so zu leiten, dass eine nach unten gerichtete Kraft auf das Luftleitmittel wirkt. Diese Kraft kann das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs, insbesondere bei Kurvenfahrten, verbessern.
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Das Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 10 umfasst ein Luftleitmittel nach einer Ausführungsform der Erfindung, bei dem die Verwirbelungselemente außerhalb des Grundkörpers des Flügels bzw. Spoilers am Kraftfahrzeug in einem Projektionsbereich angeordnet sind. Dieser Projektionsbereich ist durch eine vertikale geometrische Projektion von Verwirbelungselementen auf eine Karosserie des Kraftfahrzeugs definiert.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Dabei werden für gleiche oder ähnliche Bauteile und für Bauteile mit gleichen oder ähnlichen Funktionen dieselben Bezugszeichen verwendet.
- 1 zeigt eine schematische Vorderansicht eines Grundkörpers mit einer sich in Querrichtung des Kraftfahrzeugs kontinuierlich verändernden Höhe.
- 2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Unterseite eines Grundkörpers mit daran angeordneten Verwirbelungselementen.
- 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Verwirbelungselemente aus 2.
- 4 zeigt eine schematische Seitenansicht des Grundkörpers aus 2.
- 5 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Unterseite eines Grundkörpers mit daran angeordneten Verwirbelungselementen.
- 6 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Verwirbelungselemente aus 5.
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Der in 1 dargestellte Grundkörper 100 weist eine sich über seine Breite bG verändernde Höhe R auf. Die Breite bG ist dabei die Dimension, die sich im am Kraftfahrzeug befestigten Zustand in der Querrichtung des Kraftfahrzeugs erstreckt. Die Höhe R verändert sich über die gesamte Breite bG kontinuierlich. In der Mitte weist der Grundkörper 100 dabei die geringste Höhe R und an seinen äußeren Enden die größte Höhe R auf. Diese Form hat sich in Versuchen als besonders vorteilhaft herausgestellt, um Störgeräusche zu verringern.
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Der in den 2 bis 4 dargestellte Grundkörper 200 weist an seiner Unterseite Verwirbelungselemente 201 mit dazwischen angeordneten Zwischenräumen 202 auf. Die Zwischenräume 202 sind in der Querrichtung des Kraftfahrzeugs zwischen den Verwirbelungselementen 201 angeordnet.
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In der Anströmrichtung A der beim bestimmungsgemäßen Betrieb des Kraftfahrzeugs auftretenden Luftströmung weisen die Verwirbelungselemente 201 in ihrer Breite bv eine sich verjüngende Form auf. Die Zwischenräume 202 zwischen den Verwirbelungselementen 201 weiten sich somit in der Anströmrichtung A stromabwärts auf.
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Durch derartige Verwirbelungselemente 201 und Zwischenräume 202 entstehen in der Anströmrichtung A stromabwärts am Anfang der Zwischenräume 202 an den Seitenkanten der Zwischenräume 202 Strömungsablösungen, sodass in jedem der Zwischenräume 202 durch Randwirbel ein zusätzlicher Unterdruck generiert wird. Durch die Randwirbel wird die Luftströmung durch die Zwischenräume 202 eskortiert. Die Randwirbel haben einen störenden Einfluss auf die regelmäßig pulsierende Strömungsablösung am Grundkörper 200, wodurch Störgeräusche verringert werden.
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Die Veränderung der Breite bv der Verwirbelungselemente 201 und der Zwischenräume 202 erfolgt in einem ersten, im am Kraftfahrzeug befestigten Zustand vorderen, Bereich kontinuierlich. In einem zweiten, im am Kraftfahrzeug befestigten Zustand hinteren, Bereich bleibt die Breite bv der Verwirbelungselemente 201 und der Zwischenräume 202 konstant.
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Im ersten Bereich ist die Verringerung der Breite bv der Verwirbelungselemente 201 in der Anströmrichtung A in einem ersten Teilbereich stärker als in einem sich daran anschließenden zweiten Teilbereich. Der erste Teilbereich umfasst dabei das vordere Ende der Verwirbelungselemente 201. Der zweite Teilbereich schließt sich an den ersten Teilbereich an. An den zweiten Teilbereich schließt sich der zweite Bereich an.
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Die in den 2 bis 4 dargestellte Form der Verwirbelungselemente 201 hat sich in Versuchen als besonders gut geeignet herausgestellt, um Störgeräusche im Kraftfahrzeug zu verringern. Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Verwirbelungselemente 201 mit der in 1 dargestellten Veränderung der Höhe des Grundkörpers 100 kombiniert werden.
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In den 5 und 6 ist eine weitere Ausführungsform der Verwirbelungselemente 201 dargestellt. Auch diese können, wie in 4 dargestellt, an der Unterseite des Grundkörpers 200 angeordnet sein.
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Die Verwirbelungselemente 201 aus den 5 und 6 unterscheiden sich im Wesentlichen von denen aus den 2 bis 4 dadurch, dass sich der Zwischenraum 202 zwischen den Verwirbelungselementen 201 in der Anströmrichtung A verengt. Durch derartige Verwirbelungselemente 201 und Zwischenräume 202 wird die Strömung lokal beschleunigt, sodass hinter diesen Zwischenräumen 202 ein schnellerer Luftstrahl als in den Bereichen normaler Abströmung vorliegt. Diese Störströmungen haben einen störenden Einfluss auf die regelmäßig pulsierende Strömungsablösung am Grundkörper 200, wodurch Störgeräusche verringert werden. Diese Form hat sich in Versuchen als besonders vorteilhaft für eine Verringerung der Störgeräusche im Kraftfahrzeug herausgestellt. Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Verwirbelungselemente 201 mit der in 1 dargestellten Veränderung der Höhe des Grundkörpers 100 kombiniert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 5303598 B2 [0002]
- DE 10028178 A1 [0004]
- EP 0273850 B1 [0004]
