DE102018107945A1

DE102018107945A1 - Aktive seitenschweller für ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018107945A1
Application number: DE102018107945.1A
Authority: DE
Inventors: Anthony V. Marmo; Vijaya Sirangu
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-04-12
Filing date: 2018-04-04
Publication date: 2018-10-18
Also published as: CN108820058A; US9994267B1

Abstract

Ein Seitenschwellersystem für ein Fahrzeug beinhaltet erste und zweite Seitenschweller. Das Fahrzeug beinhaltet eine Fahrzeugkarosserie mit einem ersten Karosserieende, das während der Fahrt dem einströmenden Umgebungsluftstrom zugewandt ist, einem gegenüberliegenden zweiten Karosserieende und einer ersten und einer zweiten seitlichen Karosserieseite, die einen Abstand zwischen den beiden Karosserieenden überspannen. Das Fahrzeug beinhaltet auch mindestens ein erstes Straßenrad nahe dem ersten Karosserieende und mindestens ein zweites Straßenrad nahe dem zweiten Karosserieende. Die ersten und zweiten Seitenschweller sind an der jeweiligen ersten und zweiten seitlichen Karosserieseite zwischen den jeweiligen ersten und zweiten Straßenrädern montiert und konfiguriert, um die jeweiligen Größen der aerodynamischen Störungen an den seitlichen Karosserieseiten während der Bewegung des Fahrzeugs anzupassen. Das System beinhaltet auch einen Mechanismus, der die ersten und zweiten Seitenschweller in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie verschiebt und die jeweiligen Größen der aerodynamischen Störungen anpasst.

Description

EINLEITUNG
Die Offenbarung bezieht sich auf einen aktiven Seitenschweller zur Verbesserung der Aerodynamik eines Kraftfahrzeugs.
Aerodynamik ist ein wesentlicher Faktor bei der Konzeption von Fahrzeugen, einschließlich Automobilen. Automobile Aerodynamik untersucht die Aerodynamik von Straßenfahrzeugen. Die Hauptziele der Untersuchung sind die Reduktion von Luftwiderstand zur Minimierung von Geräuschemissionen sowie die Verhinderung von unerwünschten Auftriebskräften und anderen Ursachen für aerodynamische Instabilität bei hohen Geschwindigkeiten. Des Weiteren kann die Untersuchung der Aerodynamik dazu dienen, bei Hochleistungsfahrzeugen Abtrieb zu erzeugen, um Fahrzeugstabilität und Kurvenverhalten zu verbessern. Die Untersuchung wird normalerweise zur Formgestaltung der Fahrzeugkarosserie herangezogen, um einen gewünschten Kompromiss zwischen den oben erwähnten Eigenschaften für spezifische Fahrzeuganwendungen zu erzielen.
Ein Seitenschweller ist eine aerodynamische Vorrichtung, die typischerweise an einer Karosserieseite zwischen den Vorder- und Hinterrädern des Fahrzeugs angebracht ist. Derartige Seitenschweller sind im Allgemeinen so angeordnet, dass sie sich von der Karosserieseite aus erstrecken und den Umgebungsluftstrom um ein gleichseitiges Hinterrad des Fahrzeugs straffen. Diese Positionierung der Seitenschweller und die Straffung der Umgebungsluftströmung reduziert folglich den Luftwiderstand des Fahrzeugs an der betreffenden Karosserieseite. Diese Seitenschweller finden sich häufig bei Rennwagen, wobei sie zur Steigerung der Gesamtwirksamkeit des Fahrzeugs und der Höchstgeschwindigkeit eingesetzt werden. Im Allgemeinen gilt, je größer die Fläche der Seitenschweller, desto geringer ist der Luftwiderstand der Fahrzeugkarosserie.
KURZDARSTELLUNG
Ein Seitenschwellersystem für ein Fahrzeug mit einer Fahrzeugkarosserie, angeordnet entlang einer longitudinalen Karosserieachse und mit einem ersten Fahrzeugkarosserieende, ist konfiguriert, um anströmender oder Umgebungsluft entgegen zu wirken, wenn sich das Fahrzeug gegenüber einer Fahrbahnoberfläche fortbewegt, und einem zweiten Karosserieende gegenüber dem ersten Karosserieende, und die erste und zweite Karosserieseite einen Abstand zwischen dem ersten und zweiten Karosserieende des Fahrzeugs ergeben. Das Fahrzeug verfügt zudem über mindestens ein erstes Straßenrad, das in der Nähe des ersten Karosserieendes angeordnet ist, und mindestens ein zweites Straßenrad, das in der Nähe des zweiten Karosserieendes angeordnet ist. Das Seitenschwellersystem beinhaltet einen ersten Seitenschweller, der so konfiguriert ist, dass er an der ersten seitlichen Karosserieseite zwischen dem mindestens einen ersten Straßenrad und dem mindestens einen zweiten Straßenrad montiert werden kann. Der erste Seitenschweller ist so konfiguriert, dass er eine aerodynamische Störung an der ersten seitlichen Karosserieseite während der Fahrzeugbewegung ausgleicht.
Das Seitenschwellersystem beinhaltet auch einen zweiten Seitenschweller, der so konfiguriert ist, dass er an der zweiten seitlichen Karosserieseite zwischen dem mindestens einen ersten Straßenrad und dem mindestens einen zweiten Straßenrad montiert werden kann. Der zweite Seitenschweller ist so konfiguriert, dass er eine aerodynamische Störung an der zweiten seitlichen Karosserieseite während der Fahrzeugbewegung ausgleicht. Das Seitenschwellersystem beinhaltet zusätzlich einen Mechanismus, der dazu konfiguriert ist, jeden der ersten Seitenschweller und den zweiten Seitenschweller gegenüber der Fahrzeugkarosserie selektiv zu verschieben, um dadurch die Größe der aerodynamischen Störungen, die von jedem der ersten und zweiten Seitenschweller an der Fahrzeugkarosserie erzeugt werden, anzupassen.
Der Mechanismus kann konfiguriert werden, um den ersten Seitenschweller und den zweiten Seitenschweller selektiv, d. h. in Bezug auf die Fahrbahnoberfläche und von dieser weg, ein- und auszufahren.
Der Mechanismus kann ein erstes Stellglied beinhalten, das so konfiguriert ist, dass es den ersten Seitenschweller selektiv in Richtung der Fahrbahnoberfläche aus- und einfährt, und ein zweites Stellglied, das so konfiguriert ist, dass es den zweiten Seitenschweller selektiv in Richtung der Fahrbahnoberfläche aus- und einfährt.
Das erste Stellglied kann so konfiguriert sein, dass es den ersten Seitenschweller selektiv aus- und einfährt, während das zweite Stellglied so konfiguriert sein kann, dass es den zweiten Seitenschweller selektiv aus- und wieder einfährt und aus der zweiten seitlichen Karosserieseite ausschwenkt.
In einer alternativen Ausführungsform kann das erste Stellglied konfiguriert sein, um den ersten Seitenschweller gegenüber der ersten seitlichen Karosserieseite selektiv zu schwenken, während das zweite Stellglied konfiguriert sein kann, um den zweiten Seitenschweller gegenüber der zweiten seitlichen Karosserieseite selektiv zu schwenken.
Das erste Stellglied kann so konfiguriert sein, dass es den ersten Seitenschweller unter bzw. neben der ersten seitlichen Karosserieseite aus- und einfährt, während das zweite Stellglied so konfiguriert sein kann, dass es den zweiten Seitenschweller selektiv unter bzw. neben der zweiten seitlichen Karosserieseite aus- und einfährt.
Das Seitenschwellersystem kann des Weiteren eine elektronische Steuerung zur Regelung des Mechanismus beinhalten.
Das Seitenschwellersystem kann des Weiteren einen Sensor beinhalten, der dazu konfiguriert ist, eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs gegenüber der Fahrbahnoberfläche zu erfassen und die erfasste Geschwindigkeit an die Steuerung zu übermitteln.
Der Sensor kann dazu konfiguriert sein, eine Drehgeschwindigkeit des mindestens einen ersten oder zweiten Straßenrades und eine Geschwindigkeit der Umgebungsluftströmung gegenüber dem Fahrzeug zu erfassen.
Die Steuerung kann so programmiert werden, dass sie über den Mechanismus jeden der ersten Seitenschweller und zweiten Seitenschweller gemäß einer Nachschlagetabelle, die eine Übereinstimmung zwischen einer Größe der Verschiebung der ersten und zweiten Seitenschweller und einer Größe der erfassten Geschwindigkeit des Fahrzeugs gegenüber der Fahrbahnoberfläche herstellt, selektiv verschiebt.
Zudem wird ein Fahrzeug offenbart, das ein derartiges Seitenschwellersystem einsetzt.
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/den besten Art(en) zur Umsetzung der beschriebenen Offenbarung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen und hinzugefügten Ansprüchen ersichtlich.
Figurenliste

1 ist eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug mit einer Fahrzeugkarosserie, die in einer Karosserieebene entlang einer Längsachse angeordnet ist, und mit einem im Phantom dargestellten Seitenschwellensystem gemäß der Offenbarung dargestellt ist.
2 ist eine schematische Bodenansicht des Fahrzeugs mit einer Ausgestaltung des in 1 dargestellten Seitenschwellersystems, angeordnet auf einem Fahrzeugunterbodenabschnitt entlang der Fahrzeuglängsachse, gemäß der Offenbarung.
3 ist eine schematische Seitenansicht des Fahrzeugs, die eine weitere Ausführungsform des Seitenschwellersystems darstellt.
4 ist eine schematische perspektivische Rückansicht des Fahrzeugs, die eine weitere Ausführungsform des Seitenschwellersystems darstellt

GENAUE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, worin gleiche Bezugszahlen auf gleiche Komponenten verweisen, stellt 1 eine schematische Ansicht eines Motorfahrzeugs 10 dar, das relativ zur Fahrbahnoberfläche 12 positioniert ist. Das Fahrzeug 10 beinhaltet eine in einer Karosserieebene P angeordnete Fahrzeugkarosserie 14, die im Wesentlichen parallel zur Fahrbahnoberfläche 12 angeordnet ist. Die Fahrzeugkarosserie 14 definiert sechs Karosserieseiten. Die sechs Karosserieseiten beinhalten ein erstes Karosserieende oder eine Fahrzeugfront 16, ein entgegengesetzt liegendes zweites Karosserieende oder Fahrzeugheck 18, eine erste laterale Karosserieseite oder linke Seite 20, und eine zweite laterale Karosserieseite oder rechte Seite 22, einen oberen Karosserieteil 24, der ein Fahrzeugdach beinhalten kann, und einen Unterbodenteil 26.
Die linke Seite 20 und die rechte Seite 22 sind im Allgemeinen parallel zueinander und gegenüber einer virtuellen Längsachse X des Fahrzeugs 10 angeordnet und überbrücken den Abstand zwischen der Fahrzeugfront 16 und dem Fahrzeugheck 18. Die Karosserieebene P ist so definiert, dass Sie die Längsachse X beinhaltet. Ein Fahrgastraum (nicht dargestellt) des Fahrzeugs 10 wird im Allgemeinen von der Fahrzeugfront und dem Fahrzeugheck 16, 18 und den linken und rechten Seitenwänden der Karosserie 14 eingegrenzt. Wie ein technisch versierter Fachmann verstehen wird, ist die Fahrzeugfront 16 zum Begegnen der einströmenden Umgebungsluft 27 konfiguriert, wenn das Fahrzeug 10 im Verhältnis zur Fahrbahnoberfläche 12 in Bewegung ist. Wenn das Fahrzeug 10 in Bewegung ist, bewegt sich der einströmende Umgebungsluftstrom 27 im Wesentlichen parallel zur Karosserieebene P und entlang der Längsachse X.
Während sich das Fahrzeug 10 relativ zur Fahrbahnoberfläche 12 fortbewegt, strömt die Umgebungsluft 27 um die Fahrzeugkarosserie 14 herum und wird in einen ersten Luftstromteil 27-1, einen zweiten Luftstromteil 27-2, einen dritten Luftstromteil 27-3 und einen vierten Luftstromteil 27-4 aufgeteilt, welche sich in einem Nachlauf- oder Wiederumlauf-Luftstrombereich 27-6 direkt hinter dem hinteren Ende 18 letztendlich wieder vereinen. Insbesondere strömt, wie in 1 gezeigt, der erste Luftstromteil 27-1 über das Karosseriedach 24, ein zweiter Luftstromteil 27-2 an der linken Seitenwand vorbei 20, ein dritter Luftstromteil 27-3 an der rechten Seitenwand 22 vorbei und der vierte Luftstromteil 27-4, der hier nicht spezifisch dargestellt ist, strömt unter der Fahrzeugkarosserie 14 zwischen dem Unterbodenabschnitt 26 und der Fahrbahnoberfläche 12 vorbei. Der Rezirkulationsluftstrombereich 27-6 entsteht im Allgemeinen bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten aus dem um die sechs Seiten der Fahrzeugkarosserie 14 strömenden Luftstrom.
Wie in 1 dargestellt, beinhaltet das Fahrzeug 10 auch mindestens ein erstes Straßenrad und mindestens ein zweites Straßenrad. Das mindestens eine erste Straßenrad ist speziell als linkes vorderes Straßenrad 28-1 und rechtes vorderes Straßenrad 28-2 dargestellt, während das mindestens eine zweite Straßenrad speziell als linkes hinteres Straßenrad 28-3 und rechtes hinteres Straßenrad 28-4 dargestellt ist. Das linke vordere Straßenrad 28-1 und das rechte vordere Straßenrad 28-2 sind nahe dem vorderen Ende 16 angeordnet, während das linke hintere Straßenrad 28-3 und das rechte hintere Straßenrad 28-4 nahe dem hinteren Ende 18 angeordnet sind. Obwohl zwei Vorderräder, 28-1 und 28-2, und zwei Hinterräder, 28-3 und 28-4, dargestellt sind, schließt nichts aus, dass das Fahrzeug 10 nur ein Vorderrad und ein Hinterrad oder so viele Vorder- und Hinterräder aufweist, wie aufgrund einer spezifischen Konstruktion des Fahrzeugs gewünscht.
Wie in den 1 und 2 dargestellt, beinhaltet das Fahrzeug 10 zudem ein Seitenschwellersystem 30. Das Seitenschwellersystem 30 beinhaltet eine erste oder linke Tauchebene 32, konfiguriert, um beweglich an der linken Karosserieseite 20 der Fahrzeugkarosserie 14 montiert zu sein. Wie dargestellt, wird der linke Seitenschweller 32 zwischen dem linken Vorderrad 28-1 und dem linken Hinterrad 28-3 montiert. Der linke Seitenschweller 32 ist so konfiguriert, dass er den zweiten Luftstromabschnitt 27-2 um das linke Hinterrad 28-3 strömen lässt und dadurch eine Größe der aerodynamischen Störung F_D1 auf der linken Seite 20 der Fahrzeugkarosserie 14 bei Bewegung des Fahrzeugs 10 ausgleicht. Das Seitenschwellersystem 30 beinhaltet eine zweite oder rechte Tauchebene 34, konfiguriert, um beweglich an der zweiten oder rechten Karosserieseite 22 der Fahrzeugkarosserie 14 montiert zu sein. Wie dargestellt, wird der rechte Seitenschweller 34 zwischen dem rechten Vorderrad 28-2 und dem rechten Hinterrad 28-4 montiert. Der rechte Seitenschweller 34 ist so konfiguriert, dass er den dritten Luftstromabschnitt 27-3 um das rechte Hinterrad 28-4 strömen lässt und dadurch eine Größe der aerodynamischen Störung F_D2 auf der rechten Seite 22 der Fahrzeugkarosserie 14 bei Bewegung des Fahrzeugs 10 ausgleicht. Wie dargestellt, sind die linken und rechten Seitenschweller 32, 34 entlang und in der dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen parallel zur Karosserielängsachse X sowie im Wesentlichen parallel zur Straßenoberfläche 12 angeordnet. Jeder der Seitenschweller 32, 34 kann aus einem starren, bruchsicheren Material, wie Stahl, Aluminium, Kohlenstofffaser oder speziell geformtem Kunststoff konstruiert sein.
Wie in 2 dargestellt, beinhaltet das Tauchebenensystem 28 zusätzlich einen Mechanismus 36, der dazu konfiguriert ist, selektiv den jeweils linken Seitenschweller 32 und den rechten Seitenschweller 34 relativ zur Karosserie 14 zu verstellen. Im Allgemeinen kann der Mechanismus 36 konfiguriert werden, um den ersten Seitenschweller 32 und den zweiten Seitenschweller 34 selektiv, d. h. in Bezug auf die Straßenoberfläche 12 und von dieser weg, ein- und auszufahren. Der Mechanismus 36 kann konfiguriert werden, um den ersten Seitenschweller 32 und den zweiten Seitenschweller 34 wahlweise einzeln oder beide Seitenschweller gleichzeitig ein- und auszufahren. Durch individuelles Verschieben der linken und rechten Seitenschweller 32, 34 kann der Mechanismus 36 eine Größe der jeweiligen aerodynamischen Störung F_D1 und der Störung F_D2, die von jedem der ersten und zweiten Seitenschweller an der Fahrzeugkarosserie 14 erzeugt wird, separat verstellen.
Insbesondere kann der Mechanismus 36 konfiguriert werden, um jeden der linken Seitenschweller 32 und der rechten Seitenschweller 34 selektiv in den Raum zwischen der Fahrzeugkarosserie 14 und der Straßenoberfläche 12 zu verschieben. Eine derartige Verschiebung des linken Seitenschwellers 32 und des rechten Seitenschwellers 34 kann verwendet werden, um jeden der Seitenschweller selektiv in den jeweiligen zweiten Luftstromabschnitt 27-2 und den dritten Luftstromabschnitt 27-3 einzusetzen und die Seitenschweller daraus und gegen oder in die jeweiligen linken und rechten Seiten 20, 22 einzuziehen. Ebenso kann das Verstellen des linken Seitenschwellers 32 und des rechten Seitenschwellers 34 entlang der Karosserielongitudinalachse X verwendet werden, um die exponierten Bereiche der Seitenschweller selektiv zu vergrößern und zu verkleinern, wodurch die Größe der jeweiligen aerodynamischen Störung F_D1 und F_D2 an der Fahrzeugkarosserie 14 erhöht und erniedrigt wird. Jeder der linken Seitenschweller 32 und der rechte Seitenschweller 34 können konfiguriert sein, um sich in spezielle Aussparungen 20A, 22A (dargestellt in 2) einzuziehen, die durch die jeweiligen linken und rechten Seiten 20, 22 definiert sind. Somit können der linke und rechte Seitenschweller 32, 34 jeweils so konfiguriert werden, dass sie in die jeweiligen Aussparungen 20A, 22A hineingleiten.
Der Mechanismus 36 kann alternativ konfiguriert werden, um selektiv und entweder gleichzeitig oder einzeln den linken Seitenschweller 32 und den rechten Seitenschweller 34 (dargestellt in 4) bezüglich des ersten Karosserieendes 16 um eine linke Seitenschwellerachse X_L und eine rechte Seitenschwellerachse X_R zu drehen oder zu schwenken. In der Ausführungsform des in 1 dargestellten Fahrzeugs 10 sind die linken und rechten Seitenschwellerachsen X_L, X_R im Allgemeinen entlang der Körperlängsachse X angeordnet. Eine derartige Drehung der linken und rechten Seite der Seitenschweller 32, 34 soll die Position der Seitenschweller in Bezug auf die jeweiligen linken und rechten Karosserieseiten 20, 22 verändern. Infolgedessen kann die Drehung des linken Seitenschwellers 32 und des rechten Seitenschwellers 34 die Größe der jeweiligen aerodynamischen Störung F_D1 und der aerodynamischen Störung F_D2, die an den jeweiligen linken und rechten Karosserieseiten 20, 22 erzeugt wird, anpassen.
Der Mechanismus 36 kann ein erstes Stellglied 38 beinhalten, das mit dem ersten Seitenschweller 32 wirksam verbunden und dazu konfiguriert ist, den ersten Seitenschweller selektiv in Richtung der Straßenoberfläche 12 zu verlängern und von dieser wegzuziehen. Des Weiteren kann der Mechanismus 36 ein zweites Stellglied 40 beinhalten, das mit dem zweiten Seitenschweller 34 verbunden und dazu konfiguriert ist, den zweiten Seitenschweller entsprechend zur Straßenoberfläche 12 hin und von dieser zurückzuziehen. Jedes der ersten und zweiten Stellglieder 38, 40 kann als jede geeignete Vorrichtung konfiguriert werden, um die jeweiligen ersten und zweiten Seitenschweller 32, 34, wie beispielsweise einen Linearantrieb, einen Drehantrieb und/oder einen Elektromotor zu betreiben (nicht dargestellt). Wie in 2 dargestellt, kann das erste Stellglied 38 konfiguriert sein, um den ersten Seitenschweller 32 selektiv aus der und in die erste oder linke seitliche Karosserieseite 20 ein- und auszufahren, während das zweite Stellglied 40 konfiguriert sein kann, um den zweiten Seitenschweller 34 selektiv aus der und in die zweite oder rechte seitliche Karosserieseite 22 ein- und auszufahren. Das erste Stellglied 38 kann so konfiguriert sein, dass es den ersten Seitenschweller 32 unter bzw. neben der ersten seitlichen Karosserieseite 20 (nicht dargestellt) aus- und einfährt, während das zweite Stellglied 40 so konfiguriert sein kann, dass es den zweiten Seitenschweller 34 selektiv unter bzw. neben der zweiten seitlichen Karosserieseite 22, wie in 3 dargestellt, aus- und einfährt.
Alternativ kann, wie in 4 dargestellt, das erste Stellglied 38 konfiguriert sein, um den ersten Seitenschweller 32 in Bezug auf die linke Seite 20 und das zweite Stellglied 40 kann konfiguriert sein, um den zweiten Seitenschweller 34 in Bezug auf die rechte Seite 22 selektiv zu schwenken. Dementsprechend kann, wie in 3 gezeigt, in den entsprechenden vorgenannten Ausführungsformen jedes der Stellglieder 38, 40 konfiguriert werden, um eine Kraft F1 zum Verschieben der jeweiligen ersten und zweiten Seitenschweller 32, 34 in eine Richtung und eine entgegengesetzte Kraft F2 zum Verschieben der betreffenden Seitenschweller in die entgegengesetzte Richtung auszuüben. Wie in 4 gezeigt, kann jedes der Stellglieder 38, 40 alternativ konfiguriert sein, um ein Drehmoment T1 zum Drehen der jeweiligen ersten und zweiten Seitenschweller 32, 34 in eine Richtung und ein entgegengesetztes Drehmoment T2 zum Verschieben der betreffenden Seitenschweller in die entgegengesetzte Richtung aufzubringen.
In einer alternativen Konfiguration kann der Mechanismus 36 ein einzelnes Stellglied beinhalten, das mit jedem der ersten und zweiten Seitenschweller 32, 34 durch ein entsprechendes Kraftübertragungsgestänge (nicht dargestellt) verbunden und so konfiguriert ist, dass es gleichzeitig den ersten und zweiten Seitenschweller selektiv in Richtung der Straßenoberfläche 12 bzw. von dieser weg aus- und einfährt. In einer derartigen alternativen Konfiguration kann das einzelne Stellglied entweder zum Ein- und Ausfahren der ersten und zweiten Seitenschweller 32, 34 aus und in die jeweilige linke und rechte Karosserieseite 20, 22 oder zum selektiven Schwenken der ersten und zweiten Seitenschweller 32, 34 gegenüber den jeweiligen linken und rechten Seiten 20, 22 eingesetzt werden. Dementsprechend kann in einer derartigen alternativen Konfiguration das einzelne Stellglied konfiguriert sein, um eine Kraft zum Verschieben der jeweiligen ersten und zweiten Seitenschweller 32, 34 in eine Richtung und eine entgegengesetzte Kraft zum Verschieben der betreffenden Seitenschweller in die entgegengesetzte Richtung auszuüben. Alternativ kann jedes einzelne Stellglied konfiguriert sein, um ein Drehmoment zum Drehen der jeweiligen ersten und zweiten Seitenschweller 32, 34 in eine Richtung und ein entgegengesetztes Drehmoment zum Verschieben der betreffenden Seitenschweller in die entgegengesetzte Richtung aufzubringen.
Wie in den 1-4 dargestellt, beinhaltet das Fahrzeug 10 auch eine elektronische Steuerung 42, die konfiguriert ist, d. h. dazu konstruiert und darauf programmiert, den Mechanismus 36 zu regulieren. Die Steuerung 42 kann als Zentraleinheit (CPU) ausgebildet sein, konfiguriert, um unter anderem den Betrieb eines Verbrennungsmotors 43 (siehe 1 und 2), eines hybridelektrischen Antriebsstrangs (nicht dargestellt) oder anderer alternativer Antriebsarten sowie anderer Fahrzeugsysteme, einschließlich des Seitenschwellersystems 30, zu regeln. Die Steuerung 42 kann auch als dedizierte Karosseriesteuerung zur Regelung des Seitenschwellersystems 30 und speziell des Mechanismus 36 konfiguriert sein. Um den Betrieb des Mechanismus 36 ordnungsgemäß zu steuern, beinhaltet die Steuerung 42 einen Speicher, von dem zumindest ein Teil physisch und nicht transitorisch ist. Der Speicher kann ein beliebiges beschreibbares Medium sein, das an der Bereitstellung computerlesbarer Daten oder Prozessinstruktionen beteiligt ist. Dieses Medium kann in einem beliebigen Format vorliegen, einschließlich, aber nicht einschränkt auf nichtflüchtige Medien und flüchtige Medien.
Nichtflüchtige Medien für die Steuereinheit 42 können beispielsweise optische oder magnetische Platten und andere persistente Speicher beinhalten. Flüchtige Medien können zum Beispiel dynamische Direktzugriffsspeicher (DRAM) beinhalten, die einen Hauptspeicher darstellen können. Derartige Anweisungen können von einem oder mehreren Übertragungsmedien einschließlich Koaxialkabel, Kupferdraht und Faseroptik übertragen werden einschließlich der Leiter, aus denen ein mit dem Prozessor gekoppelter Systembus besteht. Der Speicher der Steuerung 42 kann auch eine separate Disk, Festplatte, ein beliebiges anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, DVD, jedes beliebige andere optische Medium usw. beinhalten. Die Steuerung 42 kann mit anderer geeigneter Computer-Hardware ausgerüstet und für dieselbe konfiguriert sein, wie etwa mit einem Hochgeschwindigkeitstakt, erforderlichen Analog-zu-Digital (A/D) und/oder Digital-zu-Analog (D/A) Schaltkreisen, allen erforderlichen Eingangs-/Ausgangsschaltungen und - geräten (I/O), sowie geeigneten Signalaufbereitungs- und/oder Pufferschaltkreisen. Sämtliche Algorithmen, die für die Steuereinheit 42 erforderlich oder durch dieselbe zugänglich sind, können im Speicher gespeichert und automatisch ausgeführt werden, um die benötigte Funktionalität bereitzustellen.
Wie in den 1 und 2 dargestellt, kann das Seitenschwellersystem 30 zusätzlich einen am Fahrzeug 10 angeordneten Sensor 44 beinhalten, konfiguriert zum Erfassen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 in Bezug auf die Straßenoberfläche 12, und in funktionsfähiger Verbindung mit der Steuerung 42. Der Sensor 44 kann konfiguriert sein, um eine Drehgeschwindigkeit von mindestens einem der Straßenräder 28-1, 28-2, 28-3 und 28-4 zu erfassen, und die erfasste Drehgeschwindigkeit des Straßenrades an die Steuerung 42 zu übermitteln. Der Sensor 44 kann konfiguriert sein, um eine Geschwindigkeit der Umgebungsluftströmung 27 in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie 14 zu erfassen und die erfasste Umgebungsluftgeschwindigkeit an die Steuerung 42 zu übermitteln. So kann beispielsweise der Sensor 44 ein Staurohr sein, das zum Erfassen eines Drucks des Umgebungsluftstroms 27 an einer bestimmten Stelle in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie 14 konfiguriert ist, und die Steuerung 42 kann den gemessenen Druck mit der Strömungsgeschwindigkeit korrelieren. Die Steuerung 42 kann zusätzlich konfiguriert sein, um die vom jeweiligen Sensor 44 empfangenen Daten mit der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 10 zu korrelieren.
Die Steuerung 42 kann zusätzlich mit einer Nachschlagetabelle 46 (dargestellt in 1) programmiert werden, welche die Übereinstimmung zwischen einer Größe der Verschiebung der ersten und zweiten Seitenschweller 32, 34 und einer Größe der erfassten Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 in Bezug auf die Straßenoberfläche 12 herstellt, um eine entsprechende Regelung des Mechanismus 36 zu beeinflussen. Die Nachschlagetabelle 46 kann empirisch während der Validierungs- und Testphase des Fahrzeugs 10 erstellt werden. Da die Position der ersten und zweiten Seitenschweller 32, 34 während des Betriebs des Fahrzeugs 10 infolge unterschiedlicher Fahrgeschwindigkeiten bezüglich der jeweiligen Karosserieseiten 20, 22 variiert wird, kann das Seitenschwellersystem 30 die jeweilige Störung F_D1 und Störung F_D2 an den jeweiligen Karosserieseiten 20, 22 auf die aerodynamische Wirksamkeit, d. h. den Luftwiderstandsbeiwert der Fahrzeugkarosserie 14, anpassen.
Während sich das Fahrzeug 10 in Bezug auf die Straßenoberfläche 12 und durch die entgegenkommende Umgebungsluftströmung 27 bewegt, verläuft der zweite Luftstromabschnitt 27-2 über die linke Seite 20 und einen verlängerten ersten Seitenschweller 32, während der dritte Luftstromabschnitt 27-3 über die rechte Seite 22 und einen verlängerten zweiten Seitenschweller 34 verläuft. In dieser ausgefahrenen Position reduzieren die ersten und zweiten Seitenschweller 32, 34 die Wechselwirkung der zweiten und dritten Luftstromabschnitte 27-2, 27-3 mit dem vierten Luftstromabschnitt 27-4, der unter der Fahrzeugkarosserie 14 verläuft, und minimieren dadurch die durch eine derartige Wechselwirkung entstehenden Turbulenzen. Außerdem unterstützt die ausgefahrene Position der ersten und zweiten Seitenschweller 32, 34 den vierten Luftstromabschnitt 27-4 von den Hinterrädern 28-3, 28-4 abzuleiten. Dadurch ermöglichen die verlängerten ersten und zweiten Seitenschweller 32, 34 bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten einen Anstieg des Luftdrucks im Rezirkulationsluftstrombereich 27-6 und reduzieren damit den aerodynamischen Widerstand der Fahrzeugkarosserie 14. Die vorstehend beschriebene Verlängerung der ersten und zweiten Seitenschweller 32, 34 in Richtung der Straßenoberfläche 12 ist daher so ausgelegt, dass der aerodynamische Widerstand an der Fahrzeugkarosserie 14 bei hohen Fahrgeschwindigkeiten reduziert wird, was den Gesamtwirkungsgrad des Fahrzeugs 10 verbessert, z. B. den Kraftstoffverbrauch des Motors 43 verringert und die Beschleunigung des Fahrzeugs bei hohen Geschwindigkeiten verbessert.
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

Seitenschwellersystem für ein Fahrzeug mit einer Fahrzeugkarosserie, angeordnet entlang einer longitudinalen Karosserieachse und mit einem ersten Fahrzeugkarosserieende, dazu konfiguriert, anströmender oder Umgebungsluft entgegenzuwirken, wenn sich das Fahrzeug gegenüber einer Straßenoberfläche fortbewegt, einem zweiten Karosserieende gegenüber dem ersten Karosserieende, und die erste und zweite Karosserieseite einen Abstand zwischen dem ersten und zweiten Karosserieende ergeben, das Seitenschwellersystem umfassend: einen ersten Seitenschweller, konfiguriert zum Befestigen an der ersten Karosserieseite zwischen dem mindestens einen ersten Straßenrad und dem mindestens einen zweiten Straßenrad und konfiguriert zum Anpassen einer Größe einer aerodynamischen Störung an der ersten seitlichen Karosserieseite, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist; einen zweiten Seitenschweller, konfiguriert zur Befestigung an der zweiten Karosserieseite zwischen dem mindestens einen ersten Straßenrad und dem mindestens einen zweiten Straßenrad und konfiguriert zum Anpassen einer Größe einer aerodynamischen Störung an der zweiten seitlichen Karosserieseite, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist; und einen Mechanismus, der dazu konfiguriert ist, jeden der ersten Seitenschweller und den zweiten Seitenschweller gegenüber der Fahrzeugkarosserie selektiv zu verschieben, um dadurch die Größe der aerodynamischen Störungen, die von jedem der ersten und zweiten Seitenschweller an der Fahrzeugkarosserie erzeugt werden, anzupassen.
Seitenschwellersystem nach Anspruch 1, worin der Mechanismus dazu konfiguriert ist, jeden der ersten Seitenschweller und zweiten Seitenschweller selektiv in Richtung der Straßenoberfläche aus- und einzuziehen.
Seitenschwellersystem nach Anspruch 2, worin der Mechanismus ein erstes Stellglied beinhaltet, das dazu konfiguriert ist, den ersten Seitenschweller selektiv in Richtung der Straßenoberfläche aus- und einzufahren, und ein zweites Stellglied, das dazu konfiguriert ist, den zweiten Seitenschweller selektiv in Richtung der Straßenoberfläche aus- und einzufahren.
Seitenschwellersystem nach Anspruch 3, worin das erste Stellglied dazu konfiguriert ist, den ersten Seitenschweller selektiv aus- und einzufahren, und das zweite Stellglied dazu konfiguriert ist, den zweiten Seitenschweller selektiv aus- und wieder einzufahren und aus der zweiten seitlichen Karosserieseite ausschwenkt.
Seitenschwellersystem nach Anspruch 3, worin das erste Stellglied dazu konfiguriert ist, den ersten Seitenschweller in Bezug auf die erste seitliche Karosserieseite selektiv zu schwenken, und das zweite Stellglied ist konfiguriert, um den zweiten Seitenschweller in Bezug auf die zweite seitliche Karosserieseite selektiv zu schwenken.
Seitenschwellersystem nach Anspruch 3, worin das erste Stellglied dazu konfiguriert ist, den ersten Seitenschweller jeweils unterhalb und entlang der ersten seitlichen Karosserieseite ein- und auszufahren, und das zweite Stellglied dazu konfiguriert ist, den zweiten Seitenschweller jeweils unterhalb und entlang der zweiten seitlichen Karosserieseite ein- und auszufahren.
Seitenschwellersystem nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend eine elektronische Steuerung zum Regulieren des Mechanismus.
Seitenschwellersystem nach Anspruch 7, des Weiteren umfassend einen Sensor, der dazu konfiguriert ist, eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs gegenüber der Straßenoberfläche zu erfassen und die erfasste Geschwindigkeit an die Steuerung zu übermitteln.
Seitenschwellersystem nach Anspruch 8, worin der Sensor dazu konfiguriert ist, eine Drehgeschwindigkeit des mindestens einen ersten oder zweiten Straßenrades und eine Geschwindigkeit der Umgebungsluftströmung gegenüber dem Fahrzeug zu erfassen.
Seitenschwellersystem nach Anspruch 8, worin die Steuerung darauf programmiert ist, über den Mechanismus jeden der ersten Seitenschweller und zweiten Seitenschweller gemäß einer Nachschlagetabelle, die eine Übereinstimmung zwischen einer Größe der Verschiebung der ersten und zweiten Seitenschweller und einer Größe der erfassten Geschwindigkeit des Fahrzeugs gegenüber der Fahrbahnoberfläche herstellt, selektiv zu verschieben.