DE102017130043A1

DE102017130043A1 - Anpresskrafterzeugungskanal für ein fahrzeug

Info

Publication number: DE102017130043A1
Application number: DE102017130043.0A
Authority: DE
Inventors: Jason D. Fahland; Joshua R. Auden
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2018-06-21
Also published as: US20180170457A1; CN108216393B; US10029746B2; CN108216393A

Abstract

Ein Strömungskanal ist für ein Fahrzeug mit einer Fahrzeugkarosserie konfiguriert, die entlang einer Karosserielängsachse angeordnet ist. Die Fahrzeugkarosserie beinhaltet ein erstes Fahrzeugkarosserieende, das so konfiguriert ist, um der einströmenden Umgebungsluft zu begegnen, wenn sich das Fahrzeug bewegt sowie ein dem ersten Fahrzeugkarosserieende entgegengesetztes zweites Fahrzeugkarosserieende. Der Strömungskanal weist eine vollständig geschlossene Struktur in einer Querschnittsansicht auf, die senkrecht zur Karosserielängsachse angeordnet ist. Der Strömungskanal weist auch einen ersten Anschluss auf, der positioniert ist, um einen Anteil des ankommenden Luftstroms aufzunehmen, und einen zweiten Anschluss, der so positioniert ist, um den Anteil des ankommenden Luftstroms aus dem Strömungskanal auszustoßen. Der erste und der zweite Anschluss zusammen mit der vollständig geschlossenen Struktur sind so konfiguriert, um eine aerodynamische Anpresskraft an der Fahrzeugkarosserie zu erzeugen, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Offenbarung betrifft einen Anpresskrafterzeugungskanal für ein Fahrzeug.
HINTERGRUND
Aerodynamik ist die Untersuchung von Objekten, die sich durch Luft bewegen und ein wesentlicher Faktor im Fahrzeugentwurf, einschließlich dem von Automobilen. Automobile Aerodynamik untersucht die Aerodynamik von Straßenfahrzeugen. Die Hauptziele der Untersuchung sind die Reduktion von Luftwiderstand und Windgeräuschen, die Minimierung von Geräuschemissionen sowie die Verhinderung von unerwünschten Auftriebskräften und anderen Ursachen für aerodynamische Instabilität während der Kurvenfahrt bei hohen Geschwindigkeiten durch Luftstromführung. Die Untersuchung wird normalerweise zur Formgestaltung der Karosserie und zusätzlichen aerodynamischen Vorrichtungen herangezogen, um einen gewünschten Kompromiss zwischen den oben erwähnten Eigenschaften für spezifische Fahrzeuganwendungen zu erzielen.
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. Die Anpresskraft ist eine nach unten gerichtete Kraft, die durch die aerodynamischen Eigenschaften eines Fahrzeugs entsteht. Der Zweck der Anpresskraft ist es, die vertikale Kraft auf die Reifen zu erhöhen, um mehr Bodenhaftung zu erzeugen, damit ein Auto schneller um eine Ecke fahren kann. Straßen-PKWs, sowie Rennwagen, können von der erhöhten Anpresskraft profitieren. Die Anpresskraft an einer Karosserie wird häufig mithilfe von Vorrichtungen, wie etwa Frontspoilern und Diffusoren, erreicht.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Strömungskanal ist für ein Fahrzeug mit einer Fahrzeugkarosserie konfiguriert, die entlang einer Karosserielängsachse angeordnet ist. Die Fahrzeugkarosserie beinhaltet ein erstes Fahrzeugkarosserieende, das so konfiguriert ist, um der einströmenden Umgebungsluft zu begegnen, wenn sich das Fahrzeug bewegt, sowie ein dem ersten Fahrzeugkarosserieende entgegengesetztes zweites Fahrzeugkarosserieende. Die Fahrzeugkarosserie beinhaltet auch einen oberen Fahrzeugkarosserieabschnitt und einen Fahrzeugunterbodenabschnitt. Der Strömungskanal definiert eine vollständig geschlossene Struktur in einer Querschnittsansicht, die senkrecht zur Karosserielängsachse angeordnet ist. Der Strömungskanal beinhaltet auch einen ersten oder Eintrittsanschluss, der positioniert ist, um einen Anteil der ankommenden Umgebungsluft zu empfangen, sowie einen zweiten oder Austrittsanschluss, der positioniert ist, um den Anteil der ankommenden Umgebungsluft aus dem Strömungskanal auszustoßen. Der erste und der zweite Anschluss zusammen mit der vollständig geschlossenen Struktur sind so konfiguriert, um eine aerodynamische Anpresskraft an der Fahrzeugkarosserie zu erzeugen, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist.
Der Strömungskanal kann auch eine Mischkammer beinhalten, die so konfiguriert ist, um den Anteil der ankommenden Umgebungsluft zu beschleunigen, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist. Die Mischkammer kann am Strömungskanal zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss zwischen dem ersten und zweiten Fahrzeugkarosserieende angeordnet sein. Die Mischkammer kann durch einen schmalen Abschnitt in mindestens einer Höhen- und einer Breitenabmessung des Kanals definiert sein.
Der Strömungskanal kann so konfiguriert sein, um an der Fahrzeugkarosserie über mehrere Befestigungselemente befestigt zu sein. Zu diesem Zweck definiert der Strömungskanal mindestens eine Öffnung, die so konfiguriert ist, um ein entsprechendes Befestigungselement aufzunehmen.
Der Strömungskanal kann mehrere parallele Kanäle definieren, die so konfiguriert sind, um sich in Längsrichtung relativ zur Fahrzeugkarosserie zu erstrecken. Jeder der Vielzahl von parallelen Kanälen kann möglicherweise einzelne erste und zweite Anschlüsse aufweisen. Zusätzlich kann jeder Kanal eine vollständig geschlossene Struktur in einer Querschnittsansicht aufweisen.
Der Strömungskanal kann am Fahrzeugunterbodenabschnitt angeordnet und so konfiguriert sein, um den Anteil des ankommenden Luftstroms entlang des Fahrzeugunterbodenabschnitts zur Umgebung am zweiten Fahrzeugkarosserieende zu leiten.
Das Fahrzeug kann auch einen Verbrennungsmotor beinhalten, der mit einem Abgassystem so konfiguriert ist, um einen Abgasstrom vom Motor zur Umgebung zu leiten. In einem solchen Fall kann der Strömungskanal so konfiguriert sein, um das Abgassystem aufzunehmen, sodass sich das Abgassystem entlang der Karosserielängsachse durch den Strömungskanal erstreckt.
Der erste Anschluss kann so konfiguriert sein, dass er nahe dem ersten Fahrzeugkarosserieende positioniert ist, und der zweite Anschluss kann so konfiguriert sein, dass er nahe dem zweiten Fahrzeugkarosserieende positioniert ist.
Der Strömungskanal kann am oberen Fahrzeugkarosserieabschnitt angeordnet und so konfiguriert sein, um den Anteil des ankommenden Luftstroms entlang des oberen Fahrzeugkarosserieabschnitts zur Umgebung am zweiten Fahrzeugkarosserieende zu leiten.
Jeder der ersten und zweiten Anschlüsse kann eine längliche, wie etwa ovale oder rechteckige, Form aufweisen. In einem solchen Fall kann eine Breite des Kanals größer sein als die Höhe des Kanals.
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.
Figurenliste

1 ist eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugs mit einem gestrichelt dargestellten Strömungskanal, der an einem oberen Fahrzeugkarosserieabschnitt, gemäß der Offenbarung, entlang einer Fahrzeuglängsachse angeordnet ist.
2 ist eine schematische Bodenansicht des Fahrzeugs mit einem gestrichelt dargestellten Strömungskanal, der an einem Fahrzeugunterbodenabschnitt, gemäß der Offenbarung, entlang der Fahrzeuglängsachse angeordnet ist.
3 ist eine schematische Nahaufnahme der Frontansicht des in 1 und 2 dargestellten Kanals, gemäß der Offenbarung.
4 ist eine schematische Querschnitt-Frontansicht einer Ausführungsform eines Kanals gemäß der Offenbarung.
5 ist eine schematische Nahaufnahme einer Teilquerschnitt-Explosionsseitenansicht einer Ausführungsform des Kanals, gemäß der Offenbarung.

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 umfasst eine Karosserie 14 mit einer längsverlaufenden Y-Achse. Die Fahrzeugkarosserie 14 definiert sechs Karosserieseiten. Die sechs Karosserieseiten umfassen ein erstes Karosserieende oder ein erstes Frontende 16, ein entgegengesetztes zweites Karosserieende oder Fahrzeugheck 18, eine linke Karosserieseite 20 und eine rechte Karosserieseite 22, eine oberen Karosserieabschnitt 24, der häufig ein Fahrzeugdach und einen Unterbodenabschnitt 26 umfasst (wie in 2 dargestellt). Wie dargestellt, ist der obere Karosserieabschnitt 24 so konfiguriert, um einen Abstand 28 zwischen den vorderen und hinteren Enden 16, 18 der Karosserie 14 zu überbrücken. Wie Fachleute verstehen werden, ist das Frontende 16 so konfiguriert, um dem einströmenden oder entgegenkommenden Umgebungsluftstrom 25 zu begegnen, wenn sich das Fahrzeug relativ zur Fahrbahnoberfläche 12 fortbewegt.
Wie in 2 dargestellt, und ähnlich dem oberen Karosserieabschnitt 24, ist der Unterbodenabschnitt 26 so konfiguriert, um den Abstand 28 zwischen den vorderen und hinteren Enden 16, 18 der Karosserie 14 zu überbrücken. Der Unterbodenabschnitt 26 kann eine im Wesentlichen ebene Oberfläche und Komponenten der verschiedenen Subsysteme, wie etwa ein Motorabgassystem und eine in speziell ausgebildeten Fugen verstaute Fahrzeugfederung (nicht dargestellt) aufweisen, sodass ein erster Luftstromabschnitt 25-1 an der Fahrzeugkarosserie 14 mit geringer Beeinträchtigung vorbeiströmen kann. Der Unterbodenabschnitt 26 definiert zudem einen Hohlraum 30 zwischen der Karosserie 14 und der Fahrbahnoberfläche 12 (wie in 3 dargestellt). Dementsprechend ermöglicht der Zwischenraum 30, dass der erste Unterboden-Luftstromabschnitt 25-1 unter der Fahrzeugkarosserie 14 zwischen der Fahrzeugkarosserie 14 und der Fahrbahnoberfläche 12 vorbeiströmt, während ein zweiter oder oberer Luftstromabschnitt 25-2 über dem oberen Karosserieabschnitt 24 vorbeiströmt. Weiterhin strömt ein dritter Luftstromabschnitt 25-3 an der linken Seite 20 und ein vierter Luftstromabschnitt 25-4 an der rechten Seite 22 vorbei. Sämtliche Luftstromabschnitte 25-1, 25-2, 25-3 und 25-4 treffen hinter dem Fahrzeugheck 18 in einem Heckwellenbereich 25-5 oder Wiederumlauf-Luftstrombereich unmittelbar hinter dem Fahrzeugheck 18 des fahrenden Fahrzeugs wieder aufeinander. Wie Fachleute auf dem Gebiet verstehen werden, entsteht der Wiederumlauf-Luftstrombereich 25-5 im Allgemeinen bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten aus dem um die sechs Karosserieseiten 18, 20, 22, 24 und 26 strömenden Luftstrom.
Wie in 2 und 3 dargestellt, beinhaltet das Fahrzeug 10 mehrere Laufräder 32 sowie einen Antriebsstrang 34 mit einem Verbrennungsmotor 36 zur Erzeugung von Motordrehmoment. Der Antriebsstrang 34 kann auch ein Getriebe (nicht dargestellt) beinhalten, das den Motor 36 mit mindestens einigen der Laufräder 32 wirksam verbindet, um das Motordrehmoment auf dieselben zu übertragen. Der Motor 36 erzeugt einen Abgasstrom 40 als Nebenprodukt der Verbrennung und gibt denselben über ein Abgassystem 42 ab, das sich entlang dem Unterbodenabschnitt 26 erstreckt (in 2 und 5 dargestellt). Das Abgassystem 42 ist wiederum so konfiguriert, um den Abgasstrom 40 an die Umgebung zu leiten. Das Abgassystem 42 beinhaltet einen Einlass 42-1, der so konfiguriert ist, um den Abgasstrom 40 vom Motor 36 aufzunehmen, sowie einen Auslass 42-2, der so konfiguriert ist, um den Abgasstrom an die Umgebungsatmosphäre abzugeben.
Das Fahrzeug 10 beinhaltet auch einen Strömungskanal 44. Der Strömungskanal 44 ist an der Fahrzeugkarosserie 14 entlang der Karosserielängsachse Y angeordnet. Der Strömungskanal 44 ist so konfiguriert, um eine aerodynamische Anpresskraft F_D an der Fahrzeugkarosserie 14 zu erzeugen, wenn das Fahrzeug 10 in Bewegung ist. Der Strömungskanal 44 kann durch die Fahrzeugkarosserie 14 als ein Bestandteil der Fahrzeugkarosseriestruktur definiert oder als eine Unteranordnung zur Befestigung daran konfiguriert sein. In der Ausführungsform des Kanals 44, der als eine Unteranordnung konfiguriert ist, kann der Strömungskanal Öffnungen 45 (in 5 dargestellt) definieren, die zum Aufnehmen von geeigneten Befestigungselementen 46 zum Befestigen des Kanals an der Fahrzeugkarosserie 14 konfiguriert sind oder über ein Klebemittel oder eine Schweißnaht (nicht dargestellt) an der Fahrzeugkarosserie befestigt sind. Der Strömungskanal 44 kann auf dem oberen Karosserieabschnitt 24 (in 1 dargestellt) angeordnet sein. Alternativ kann der Strömungskanal 44 am Unterbodenabschnitt 26 (in 2 dargestellt) angeordnet sein. Der Strömungskanal 44, der an dem Unterbodenabschnitt 26 angeordnet ist, ist so konfiguriert, um den entsprechenden Unterboden-Luftstromabschnitt 25-1 entlang des Unterbodenabschnitts zu leiten, während der am oberen Karosserieabschnitt 24 angeordnete Strömungskanal so konfiguriert ist, um den entsprechenden oberen Luftstromabschnitt 25-2 entlang des oberen Karosserieabschnitts zu leiten. Der Strömungskanal 44 weist eine Strömungskanallänge L (in 1, 2 und 5 dargestellt) auf, die so konfiguriert werden kann, um einen Teil entweder des oberen Karosserieabschnitts 24 oder des Unterbodenabschnitts 26 zu überbrücken oder im Wesentlichen den gesamten Abstand 28 zwischen den vorderen und hinteren Enden 16, 18 der Karosserie 14 zu überbrücken. Wie in 2 dargestellt, kann der Strömungskanal 44 so konfiguriert sein, um das Abgassystem 42 aufzunehmen, sodass sich das Abgassystem entlang der Karosserielängsachse Y durch den Strömungskanal erstreckt.
4 zeigt eine Vorderansicht eines Querschnitts des Kanals 44. Der Querschnitt des Kanals 44 ist durch eine vollständig geschlossene Struktur 48 in einer Querschnittsansicht senkrecht zu der Karosserielängsachse Y gekennzeichnet. Eine solche vollständig geschlossene Struktur 48 des Kanals 44 ist so konfiguriert, um die gesamte Strömungskanallänge L zu überbrücken. Wie in 1 und 2 dargestellt, beinhaltet jede Ausführungsform des Kanals 44 einen ersten Eintrittsanschluss oder Luftstromeintrittsanschluss 50 und einen zweiten Austrittsanschluss oder Luftstromaustrittsanschluss 52. In den zwei getrennten Ausführungsformen des Kanals 44 ist der Eintrittsanschluss 50 so konfiguriert, um entweder den Unterboden-Luftstromabschnitt 25-1 oder den oberen Luftstromabschnitt 25-2 der anströmenden Umgebungsluft 25 aufzunehmen, und der Austrittsanschluss 52 ist so konfiguriert, um den entsprechenden Luftstromabschnitt an die Umgebung im Wiederumlauf-Luftstrombereich 25-5 abzugeben. Der Luftstromeintrittsanschluss 50 kann in der Nähe des vorderen Endes 16 positioniert sein, während die Luftstromaustrittsanschluss 52 in der Nähe des hinteren Endes 18 positioniert sein kann. Jede der Luftstromeintritts- und Luftaustrittsanschlüsse 50, 52 kann eine längliche, wie etwa eine ovale oder eine rechteckige Form aufweisen, wobei eine Breite W des Kanals 44 größer ist als seine Höhe H, um die Eigenschaften des Luftstroms durch den Strömungskanal für eine bestimmte Fahrzeuganwendung wie gewünscht anzupassen.
Gemäß der Offenbarung sind die Luftstromeintritts- und Luftaustrittsanschlüsse 50, 52 und die vollständig geschlossene Struktur 48 zusammen so konfiguriert, um die aerodynamische Anpresskraft F_D an der Fahrzeugkarosserie 14 zu erzeugen, wenn das Fahrzeug 10 in Bewegung ist. Wie in 2 dargestellt, kann entweder die Oberseite der Karosserie 24 oder die Ausführungsform des Unterbodens 26 des Kanals 44 auch mehrere einzelne parallele Kanäle definieren, die in Längsrichtung relativ zur Fahrzeugkarosserie 14 angeordnet sind. Obwohl die mehreren einzelnen parallelen Kanäle speziell als zwei Kanäle 44A und 44B dargestellt ist, kann die Anzahl der Kanäle größer sein. Ferner kann jede der mehreren parallelen Kanäle, wie etwa die Kanäle 44A und 44B, individuelle Eintritts- und Austrittsanschlüsse 50 und 52 beinhalten.
Im Allgemeinen funktioniert der Strömungskanal 44, indem er die Geschwindigkeit des Unterboden-Luftstromabschnitts 25-1 relativ zur Karosserie 14 erhöht. Der Strömungskanal 44 verwendet das Bernoulli-Prinzip entsprechend welcher Fluiddruck abnimmt, während die Strömungsgeschwindigkeit zunimmt. Daher bewirkt der Strömungskanal 44, dass der Druck unterhalb des Fahrzeugs 10, d. h. im Zwischenraum 30 zwischen der Karosserie 14 und der Fahrbahnoberfläche 12, niedriger ist als an den linken, rechten oberen Karosserieabschnitten 20, 22, und 24 der Karosserie 14, wodurch ein Maß der Anpresskraft F_D auf der Fahrzeugkarosserie erzeugt wird. Da die Anpresskraft F_D im Allgemeinen vom Luftstrom oberhalb und unterhalb des Fahrzeugs 10, d. h. jeweils vom zweiten Luftstromabschnitt 25-2 und dem Unterboden-Luftstromabschnitt 25-1 abhängig ist und da die aerodynamischen Kräfte mit der Quadratzahl der Geschwindigkeit zunehmen, steigt die Anpresskraft mit der Quadratzahl der Fahrzeuggeschwindigkeit und erfordert eine bestimmte Mindestgeschwindigkeit, um eine deutliche Wirkung zu erzielen.
Insbesondere wird der Strömungskanal 44, der am Unterbodenabschnitt 26 angeordnet ist, einen Teil des Unterbodenluftstroms 25-1 umlenken, wie etwa einen Abschnitt 25-1A (in 2 und 5 dargestellt), während der am oberen Karosserieabschnitt 24 angeordnete Strömungskanal einen Teil des Luftstroms des oberen Fahrzeugkarosserieabschnitts 25-2 umgeleitet wird, wie etwa ein Abschnitt 25-2A (in 1 und 5 dargestellt). Ob im Fall des Kanals 44, der am Unterbodenabschnitt 26 oder am oberen Karosserieabschnitt 24 angeordnet ist, soll der Strömungskanal somit den Druck im Zwischenraum 30 zwischen der Fahrzeugkarosserie 14 und der Fahrbahnoberfläche 12 reduzieren. Eine solche Druckreduzierung unter der Fahrzeugkarosserie 14 erhöht wiederum die Druckdifferenz zugunsten des auf die Fahrzeugkarosserie wirkenden Drucks, d. h., die aerodynamische Anpresskraft F_D zu erhöhen. In beiden Ausführungsformen des Kanals 44 wird auch die Geschwindigkeit des Unterbodenluftstroms 25-1, der durch den Zwischenraum 30 zwischen der Fahrzeugkarosserie 14 und der Fahrbahnoberfläche 12 durchläuft, erhöht, da ein Austrittsweg für den Luftstrom im Vergleich mit dem üblichen Weg durch den Zwischenraum 30 und/oder aus den Seiten 20, 22 zum Wiederumlauf-Luftstrombereich 25-5 effizienter wird. Daher wird auch die Anpresskraft F_D, insbesondere am vorderen Ende 16, auf diese Weise erhöht. Wenn die Anpresskraft F_D an der Fahrzeugkarosserie 14 erhöht wird, erhöht sich typischerweise auch der Luftwiderstand am Fahrzeug. Der aus dem Strömungskanal 44 austretende Luftstrom verringert jedoch den Bereich des Wiederumlauf-Luftstrombereichs 25-5, d. h. den Nachlaufbereich unmittelbar hinter dem Fahrzeug 10, wodurch der Widerstand verringert wird. Daher verbessert, d. h. erhöht die Verwendung des Kanals 44 die Anpresskraft F_D/ den Widerstandswert aufgrund der verbesserten aerodynamischen Effizienz der Fahrzeugkarosserie 14.
Wie in einer teilweise auseinander gezogenen Querschnittsseitenansicht des Kanals 44 in 5 dargestellt, kann der Strömungskanal 44 zusätzlich eine Mischkammer 54 beinhalten, die zwischen dem Luftstromeintrittsanschluss 50 und dem Luftstromaustrittsanschluss 52 angeordnet ist. Wie Fachleuten bekannt ist, ist eine Mischkammer bzw. eine Venturi-Düse eine Vorrichtung gemäß den Prinzipien des „Venturi-Effekts“. Der Venturi-Effekt ist die Fluiddrucksenkung, die sich ergibt, wenn ein Fluid durch einen verengten Abschnitt eines Rohres strömt. Bei der Fluiddynamik muss die Strömungsgeschwindigkeit eines Fluids steigen, wenn es nach dem Stetigkeitsprinzip eine Verengung durchläuft, während sein statischer Druck gemäß dem Prinzip der Erhaltung der mechanischen Energie abnehmen muss. Somit kann jede Zunahme an kinetischer Energie eines Fluids aufgrund ihrer erhöhten Geschwindigkeit durch eine Verengung durch einen Druckabfall ausgeglichen werden.
Die Mischkammer 54, die innerhalb des Kanals 44 angeordnet ist, soll den entsprechenden oberen Luftstromabschnitt 25-2 oder Unterbodenluftstromabschnitt 25-1 des anströmenden Umgebungsluftstroms 25 beschleunigen, wenn sich das Fahrzeug 10 in Bewegung befindet. Die Struktur des Kanals 44 kann die Mischkammer 54 definieren oder eine separate Unteranordnung sein, die innerhalb des Kanals positioniert und befestigt ist. Die Mischkammer 54 kann durch einen verengten Abschnitt 54A entweder in Abmessung einer Höhe H oder in einer Breite W des Kanals 44 definiert sein, oder der verengte Abschnitt 54A kann sowohl in der Höhe als auch in der Breite definiert sein (wie in 5 dargestellt). In der Ausführungsform, in der der Strömungskanal 44 mehrere einzelne parallele Kanäle beinhaltet, wie etwa 44A und 44B, in 2 dargestellt, kann jeder dieser parallelen Kanäle eine entsprechende Mischkammer 54 beinhalten.
Wie zusätzlich in 5 dargestellt, kann das Fahrzeug 10 zusätzlich ein Ventil 56 beinhalten, das entweder am Luftstromeintrittsanschluss 50, am Luftstromaustrittsanschluss 52 oder innerhalb des Strömungskanals 44 zwischen den Eintritts- und Austrittsanschlüssen angeordnet ist. Das Ventil 56 ist so konfiguriert, um den Durchlass des entsprechenden oberen Luftstromabschnitts 25-2 oder Unterboden-Luftstromabschnitts 25-1 durch den Kanal 44 zu steuern. Das Ventil 56 kann ein binärer Ein-Aus-Verschluss für den Kanal 44 oder eine progressiv gesteuerte Vorrichtung sein, die so konfiguriert ist, um den Kanal graduell zu begrenzen oder zu öffnen, um den entsprechenden oberen Luftstromabschnitt 25-2 oder Unterboden-Luftstromabschnitt 25-1 zuzulassen. Das Ventil 56 kann durch einen geeigneten Mechanismus 58 betätigt werden, der so konfiguriert ist, um eine Position für das Ventil 56 zwischen und einschließlich vollständig geöffnet und vollständig geschlossen auszuwählen. Der Mechanismus 58 kann beispielsweise ein lineares Stellglied und/oder einen Elektromotor (in 5 dargestellt) beinhalten. Obwohl er nicht dargestellt ist, kann der Mechanismus 58 auch einen Zahnradantrieb, wie etwa einen Untersetzungsgetriebe, beinhalten, um eine gewünschte Bewegung des Ventils 56 zu bewirken.
Insbesondere kann der Mechanismus 58 so konfiguriert sein, um das Ventil 56 selektiv zu begrenzen oder zu öffnen, um eine Größe der durch den Strömungskanal 44 erzeugten Anpresskraft F_Dzu variieren. Dementsprechend lässt das Ventil 56 in einem stärker eingeschränkten Zustand zu, dass weniger des entsprechenden oberen Luftstromabschnitts 25-2 oder Unterboden-Luftstromabschnitts 25-1 durch den Strömungskanal 44 hindurchtritt, um die Größe der durch den Strömungskanal erzeugten Anpresskraft F_D zu verringern. Umgekehrt lässt ein weniger eingeschränkter Zustand eines Ventils 56 zu, dass mehr des entsprechenden oberen Luftstromabschnitts 25-2 oder Unterboden-Luftstromabschnitts 25-1 durch den Strömungskanal 44 hindurchtritt, um die Größe der durch den Strömungskanal erzeugten Anpresskraft F_D zu erhöhen. In der Ausführungsform, in der der Strömungskanal 44 mehrere einzelne parallele Kanäle beinhaltet, als 44A und 44B in 2 dargestellt, kann jeder dieser parallelen Kanäle ein entsprechendes Ventil 56 und einen dazugehörigen Mechanismus 58 für jedes der Ventile beinhalten. Die mehreren einzelnen parallelen Kanäle 44A und 44B, die Mischkammer 54 und/oder das Ventil 56 können entweder in der Oberseite der Karosserie 24 oder der Ausführungsform des Unterbodens 26 des Strömungskanals 44 verwendet werden.
Wie in den 1-3 und 5 dargestellt, kann das Fahrzeug 10 auch eine elektronisches Steuerung 60 beinhalten, konfiguriert, d. h. konstruiert und programmiert, um den Mechanismus 58 einzustellen. Die Steuerung 60 kann als eine Zentraleinheit (CPU) konfiguriert sein, die zum Einstellen des Betriebs des Verbrennungsmotors 36 und weiterer Fahrzeugsysteme oder einer dedizierten Steuerung ausgelegt ist. Um einen entsprechenden Steuerungsvorgang des Mechanismus 58 zu gewährleisten, kann die Steuerung 60 einen Speicher beinhalten, der mindestens teilweise konkret und nicht-flüchtig 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 60 können beispielsweise optische oder magnetische Disketten und andere persistente Speicher sein. 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 60 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 60 kann mit anderer erforderlicher Computer-Hardware ausgerüstet oder konfiguriert werden, wie etwa einem Hochgeschwindigkeitstakt, notwendigen Analog-Digital (A/D)- und/oder Digital-Analog (D/A)-Schaltungen, jeglichen erforderlichen Eingabe-/Ausgabeschaltungen und -geräten (I/O) sowie geeigneter Signalaufbereitungs- und/oder Pufferschaltung. Alle Algorithmen, die für die Steuerung 60 erforderlich oder zugänglich sind, können im Speicher abgelegt und automatisch ausgeführt werden, um die benötigte Funktionalität zu liefern.
Bei erneuter Bezugnahme auf 1 kann das Fahrzeug 10 auch mindestens einen an der Fahrzeugkarosserie 14 angeordneten Sensor 62 beinhalten, der zur Erfassung der zuvor beschriebenen Fahrzeug-Dynamikparameter konfiguriert ist und mit der Steuerung 60 kommuniziert. Ein Beispiel solcher Fahrzeug-Dynamikparameter kann eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 sein. Der/die erster(n) Sensor(en) 62 kann/können konfiguriert sein, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 zu erfassen und diese erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit zur Steuerung 60 übertragen. Der erste Sensor 62 kann tatsächlich mehrere solcher an der Fahrzeugkarosserie 14 angeordneten Sensoren zur Erfassung der Drehzahlen von jedem Laufrad 32 (in 1 dargestellt) beinhalten. Jeder dieser ersten Sensoren 62 kann auch so konfiguriert sein, um die erfasste Drehzahl des entsprechenden Laufrads 32 an die Steuerung 60 zu übermitteln, während die Steuerung dazu konfiguriert sein kann, um die von den entsprechenden ersten Sensoren empfangenen Daten mit der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 10 zu korrelieren. Alternativ kann der erste Sensor 62 ein Staurohr sein, der so konfiguriert ist, um die Geschwindigkeit des auftreffenden Umgebungsluftstroms 25 an einer bestimmten Stelle relativ zu der Fahrzeugkarosserie 14 zu erfassen, und die Steuerung 60 kann die ermittelte Geschwindigkeit des Umgebungsluftstroms mit der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 10 korrelieren.
Gleichermaßen kann ein zweiter Sensor 64 vorgesehen sein, um einen weiteren Fahrzeug-Dynamikparameter zu erfassen, wie etwa die Giergeschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie 14, und um die erfasste Giergeschwindigkeit an die Steuerung 60 zu übertragen. Zusätzlich können andere Sensoren 66, wie beispielsweise ein Beschleunigungsmesser, verwendet werden, um Längskräfte zu erfassen, wie etwa die die beim Beschleunigen oder Bremsen auftreten, und/oder ein Beschleunigungsmesser, der so konfiguriert ist, um seitliche auf das Fahrzeug 10 wirkende g-Kräfte zu erfassen, und können dazu verwendet werden, um solche Feedback-Parameter zur Steuerung 60 zum Einstellen des Ventils 56 über den Mechanismus 58 zu übermitteln. Die Steuerung 60 kann beispielsweise so konfiguriert sein, um die Position des Ventils 56 zu variieren, um die Größe der durch den Strömungskanal 44 während der Kurvenfahrt des Fahrzeugs 10 als Reaktion auf die vom zweiten Sensor 64 erfasste Gierrate erzeugte Anpresskraft F_D und/oder die lateralen und longitudinalen g-Kräfte zu beeinflussen, die von dem/den dritten Sensor(en) 66 erfasst werden. Weiterhin kann die Steuerung 60 so konfiguriert sein, um die Position der Ventile 56 als Reaktion auf die Drehgeschwindigkeiten der Laufräder 32 und/oder die Geschwindigkeit des Umgebungsluftstroms 27 zu variieren, die über die spezielle Ausführungsform des ersten Sensors 62 erfasst 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 hinzugefügten Ansprüchen 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

Fahrzeug, umfassend: eine Fahrzeugkarosserie, die entlang einer Karosserielängsachse angeordnet ist und ein erstes Fahrzeugkarosserieende beinhaltet, das so konfiguriert ist, um der einströmenden Umgebungsluft zu begegnen und ein dem ersten Fahrzeugkarosserieende entgegengesetztes zweites Fahrzeugkarosserieende; und einen Strömungskanal, der an der Fahrzeugkarosserie entlang der Karosserielängsachse angeordnet und konfiguriert ist, um eine aerodynamische Anpresskraft an der Fahrzeugkarosserie zu erzeugen, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist, der Strömungskanal umfassend: eine vollständig geschlossene Struktur in einer Querschnittsansicht, die senkrecht zur Karosserielängsachse angeordnet ist; einen ersten Anschluss, der so positioniert ist, um einen Anteil der ankommenden Umgebungsluft aufzunehmen; und einen zweiten Anschluss, der so positioniert ist, um einen Anteil der ankommenden Umgebungsluft aus dem Strömungskanal auszustoßen; worin der erste und die zweite Anschluss und die vollständig geschlossene Struktur zusammen so konfiguriert sind, um die aerodynamische Anpresskraft an der Fahrzeugkarosserie zu erzeugen, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, worin der Strömungskanal zusätzlich eine Mischkammer beinhaltet, die zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss angeordnet und so konfiguriert ist, um den Anteil der ankommenden Umgebungsluft zu beschleunigen, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Ventil, das so konfiguriert ist, um den Durchlass des Anteils der ankommenden Umgebungsluft durch den Strömungskanal zu steuern.
Fahrzeug nach Anspruch 1, worin der Strömungskanal durch die Fahrzeugkarosserie definiert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, worin der Strömungskanal eine Öffnung definiert, die so konfiguriert ist, um ein Befestigungselement zum Befestigen des Kanals an der Fahrzeugkarosserie aufzunehmen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, worin der Strömungskanal mehrere parallele Kanäle definiert, die in Längsrichtung relativ zur Fahrzeugkarosserie angeordnet sind.
Fahrzeug nach Anspruch 1, worin die Fahrzeugkarosserie einen Fahrzeugunterbodenabschnitt beinhaltet und worin der Strömungskanal am Fahrzeugunterbodenabschnitt angeordnet und so konfiguriert ist, um den Anteil des ankommenden Luftstroms entlang des Fahrzeugunterbodenabschnitts zur Umgebung am zweiten Fahrzeugkarosserieende zu leiten.
Fahrzeug nach Anspruch 7, ferner umfassend einen Verbrennungsmotor, der mit einem Abgassystem verbunden ist, das zum Leiten eines Abgasstroms vom Motor zur Umgebung konfiguriert ist, und worin der Strömungskanal so konfiguriert ist, um das Abgassystem aufzunehmen, sodass sich das Abgassystem entlang der Karosserielängsachse durch den Strömungskanal erstreckt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, worin der erste Anschluss nahe dem ersten Fahrzeugkarosserieende positioniert ist und der zweite Anschluss nahe dem zweiten Fahrzeugkarosserieende positioniert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, worin die Fahrzeugkarosserie einen oberen Fahrzeugkarosserieabschnitt beinhaltet und wobei der Strömungskanal am oberen Fahrzeugkarosserieabschnitt angeordnet und so konfiguriert ist, um den Anteil des ankommenden Luftstroms entlang dem oberen Fahrzeugkarosserieabschnitt zur Umgebung am zweiten Fahrzeugkarosserieende zu leiten.