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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Kraftfahrzeuge und insbesondere aerodynamische Merkmale von Kraftfahrzeugen.
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EINLEITUNG
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Wenn ein Kraftfahrzeug fährt, stört es die Luft, durch die es fährt. Diese Luftstörung hat unter anderem Einfluss auf den Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs. Die Überwindung von Windwiderstand und Turbulenz, die durch die Durchfahrt des Fahrzeugs erzeugt werden, verbraucht Energie, die aus Kraftstoff, Elektrizität oder anderer gespeicherter Energie des Fahrzeugs gewonnen werden muss. Je größer der Windwiderstand und die Turbulenzen sind, desto größer ist der Kraftstoffverbrauch und desto geringer ist die Kraftstoffeinsparung.
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KURZDARSTELLUNG
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Ein Kraftfahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine Karosserie mit einem Frontabschnitt und einem Heckabschnitt. Der Heckabschnitt hat eine obere Fläche und eine hintere Fläche. Die obere Fläche und die hintere Fläche definieren zumindest teilweise einen Innenraum. Das Fahrzeug enthält zusätzlich einen Kanal, der in dem Innenraum angeordnet ist. Der Kanal erstreckt sich zwischen einem Kanaleinlass und einem Kanalauslass. Der Kanaleinlass koppelt den Kanal durch die hintere Fläche fluidisch mit einem Außenbereich des Fahrzeugs und der Kanalauslass koppelt den Kanal durch die obere Fläche fluidisch mit dem Außenbereich des Fahrzeugs, um dadurch einen Teil der Luft von der hinteren Fläche zu der oberen Fläche zu leiten.
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In einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet das Fahrzeug zusätzlich ein erstes Gitter und ein zweites Gitter. Das erste Gitter ist mit der oberen Fläche verbunden und deckt den Kanalauslass ab, und das zweite Gitter ist mit der hinteren Fläche verbunden und deckt den Kanaleinlass ab.
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In einer exemplarischen Ausführungsform hat die Karosserie eine zentrale Achse, die sich von dem Frontabschnitt zu dem Heckabschnitt erstreckt, und der Kanalauslass hat eine lange Achse, die sich im Allgemeinen senkrecht zu der zentralen Achse erstreckt.
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In einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet der Innenraum einen Kofferraum und der Kanal ist zwischen dem Kofferraum und mindestens einem Abschnitt der hinteren Fläche geführt.
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Eine Baugruppe für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält mindestens ein Karosserieteil, das einen Kofferraumdeckel bildet. Der Kofferraumdeckel hat eine erste Fläche und eine zweite Fläche. Die zweite Fläche ist gegenüber der ersten Fläche mit einer dazwischenliegenden Schnittfläche abgeschrägt. Das mindestens eine Karosserieteil definiert mindestens teilweise einen Innenraum. Die Anordnung beinhaltet auch einen Kanal. Der Kanal hat einen Einlassabschnitt, der an der ersten Fläche angeordnet ist, einen Auslassabschnitt, der an der Schnittfläche angeordnet ist, und einen zentralen Abschnitt, der sich zwischen dem Einlassabschnitt und dem Auslassabschnitt erstreckt und zumindest teilweise durch den Innenraum verläuft. Die Anordnung enthält zusätzlich ein zweites Gitter, das mit der ersten Fläche verbunden ist und den Einlassabschnitt abdeckt. Das Fahrzeug beinhaltet ferner ein erstes Gitter, das mit der ersten Fläche und der zweiten Fläche gekoppelt ist und den Auslassabschnitt abdeckt.
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In einer exemplarischen Ausführungsform definiert die erste Fläche zumindest teilweise eine hintere Fläche des Fahrzeugs.
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In einer exemplarischen Ausführungsform hat die Karosserie eine Längsachse, die sich von dem Frontabschnitt zu dem Heckabschnitt erstreckt, und der Kanalauslass hat eine lange Achse, die sich im Allgemeinen senkrecht zu der Längsachse erstreckt.
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In einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet der Innenraum einen Kofferraum, wobei der Kanal zwischen dem Kofferraum und mindestens einem Abschnitt der oberen Fläche geführt ist.
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Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung stellen eine Reihe von Vorteilen bereit. Zum Beispiel stellt die vorliegende Offenbarung ein System zum Verringern des Strömungswiderstands bei einem Kraftfahrzeug bereit, und zwar über ein passives System, das keine beweglichen Teile oder einen erhöhten Energieverbrauch erfordert.
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Die vorstehenden und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen ersichtlich.
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Figurenliste
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- 1 veranschaulicht ein Kraftfahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung;
- 2 zeigt einen Teilquerschnitt entlang 2-2 von 1;
- 3 veranschaulicht eine Luftströmung durch einen Kanal in einem Fahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung; und
- 4A und 4B veranschaulichen die statische Druckverteilung an einem Fahrzeug ohne einen Kanal gemäß der vorliegenden Offenbarung bzw. an einem Fahrzeug mit einem Kanal gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind hierin beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgerecht; einige Merkmale können größer oder kleiner dargestellt sein, um die Einzelheiten bestimmter Komponenten zu veranschaulichen. Daher sind die hierin offenbarten spezifischen strukturellen und funktionellen Details nicht als Einschränkung zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage. Die verschiedenen Merkmale, die mit Bezug auf beliebige der Figuren dargestellt und beschrieben werden, können mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die dargestellten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Beliebige Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen und Implementierungen unerwünscht sein.
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Unter nunmehriger Bezugnahme auf 1 wird ein Kraftfahrzeug 10, gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Das Kraftfahrzeug 10 erstreckt sich von einem Frontabschnitt zu einem Heckabschnitt. Der Heckabschnitt beinhaltet eine obere Fläche 12 und eine hintere Fläche 14. Die obere Fläche 12 ist allgemein hinter einer Heckscheibe 16 positioniert. In einigen Ausführungsformen kann der Heckabschnitt einen Speicherbereich beinhalten. In solchen Ausführungsformen können die obere Fläche 12 und/oder die hintere Fläche 14 einen Verschluss umfassen, der als Kofferraumdeckel oder Heckklappe bezeichnet wird. Die hintere Fläche erstreckt sich in einem Winkel relativ zu der oberen Fläche 12. In einigen Ausführungsformen ist die hintere Fläche 14 als eine allgemein vertikale Ebene ausgerichtet.
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Auf der oberen Fläche 12 ist ein erstes Gitter 18 vorgesehen. Das erste Gitter ist vorzugsweise an einer hinteren Kante der oberen Fläche 12 angeordnet, z. B. an oder nahe der Schnittfläche zwischen der oberen Fläche 12 und der hinteren Fläche 14. Das erste Gitter 18 stellt eine Abdeckung für einen Kanalauslass bereit, wie nachstehend ausführlicher erörtert wird. Das erste Gitter 18 beinhaltet eine Vielzahl von Elementen, wie z. B. Lamellen oder Luftschlitze, die ermöglichen, dass Luft durch das erste Gitter 18 hindurchtritt, während das Eindringen von Schmutz durch das erste Gitter 18 verhindert wird. Das erste Gitter 18 hat eine lange Achse, die sich allgemein seitlich über das Fahrzeug erstreckt, d. h. im Allgemeinen senkrecht zu einer Längsrichtung.
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Ein zweites Gitter 20 ist an der hinteren Fläche 14 vorgesehen. Das zweite Gitter 20 stellt eine Abdeckung für einen Kanaleinlass bereit, wie nachstehend ausführlicher erläutert wird. Das zweite Gitter 20 beinhaltet eine Vielzahl von Elementen, wie z. B. Lamellen oder Luftschlitze, die ermöglichen, dass Luft durch das zweite Gitter 20 strömt, während das Eindringen von Schmutz durch das zweite Gitter 20 verhindert wird.
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Unter jetziger Bezugnahme auf 2 ist ein Teilquerschnitt entlang 2-2 von 1 dargestellt. Wie zu sehen ist, ist ein Innenraum 22 teilweise durch die obere Fläche 12 und die hintere Fläche 14 definiert. Der Innenraum 22 kann in verschiedenen Ausführungsformen einen Kofferraum oder Laderaum oder in Fahrzeugen mit Heckmotor einen Motorraum beinhalten.
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Ein Kanal 24 erstreckt sich zwischen dem zweiten Gitter 20 und dem ersten Gitter 18. Der Kanal 24 ist fest mit der hinteren Fläche 14 verbunden, sodass, wenn die hintere Fläche 14 einen Teil eines Verschlusses bildet, sich der Kanal 24 mit der hinteren Fläche 14 bewegt. Der Kanal 24 weist einen Einlassabschnitt 26 nahe dem zweiten Gitter 20 und einen Auslassabschnitt 28 nahe dem ersten Gitter 18 auf. Der Kanal 24 koppelt dadurch fluidmäßig den Außenbereich des Fahrzeugs in der Nähe des zweiten Gitters 20 mit dem Außenbereich des Fahrzeugs in der Nähe des ersten Gitters 18.
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Wenn das Fahrzeug 10 in Bewegung ist, erfährt Luft, die über das Fahrzeug strömt, aufgrund des Coandä-Effekts eine Beschleunigung, wenn sie von der oberen Fläche 12 zu der hinteren Fläche 14 strömt. Aufgrund der erhöhten Geschwindigkeit wird ein Unterdruckbereich an der Schnittfläche zwischen der oberen Fläche 12 und der hinteren Fläche 14 relativ zu dem Druck auf der hinteren Fläche 14 gebildet. Wenn dieser nicht gemildert wird, kann der Unterdruckbereich zu einem erhöhten Widerstand führen. Wie in 3 dargestellt, leitet der Kanal 24 aufgrund der statischen Druckdifferenz zwischen der hinteren Fläche 14 und dem Bereich verringerten Drucks auf natürliche Weise einen Luftstrahl von dem Einlassabschnitt 26 zu dem Auslassabschnitt 28. Luftströmung durch den Auslassabschnitt 28 wirkt mit der Luftströmung von der Heckscheibe 16 zusammen, wodurch die Beschleunigung verringert und der statische Druck an der Schnittfläche zwischen der oberen Fläche 12 und der hinteren Fläche 14 erhöht wird.
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In dieser Ausführungsform wird der Luftstrahl durch den Kanal als passiver Luftstrahl bezeichnet, wie er auf natürliche Weise aufgrund von inhärenten Druckunterschieden auftritt, die durch die Bewegung des Fahrzeugs verursacht werden. In anderen Ausführungsformen kann jedoch ein Ventilator oder eine ähnliche Luftpumpe verwendet werden, um den Luftstrom durch den Kanal aktiv zu erhöhen.
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Unter Bezugnahme auf die 4A und 4B ist der Einfluss der Druckverteilung einer Kanalbaugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Wie in 4A zu sehen ist, ist ein Unterdruckbereich 30 an der Schnittfläche zwischen der oberen Fläche und der hinteren Fläche in Abwesenheit einer hier beschriebenen Kanalanordnung ausgebildet. Wie in 4B zu sehen ist, wird der Unterdruckbereich durch Verwendung einer Kanalanordnung gemildert, wodurch der Widerstand verringert wird.
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Wie zu sehen ist, stellt die vorliegende Offenbarung ein System zum Verringern des Strömungswiderstands eines Kraftfahrzeugs bereit und kann dies außerdem über ein passives System tun, das keine beweglichen Teile oder einen erhöhten Energieverbrauch erfordert.
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Während exemplarische Ausführungsformen vorstehend beschrieben sind, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen beinhaltet sind. Vielmehr dienen die in der Spezifikation verwendeten Worte der Beschreibung und nicht der Beschränkung und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere exemplarische Aspekte der vorliegenden Offenbarung auszubilden, die nicht explizit beschrieben oder veranschaulicht werden. Während verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden sein könnten, um Vorteile zu bieten oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Standes der Technik in Bezug auf eine oder mehrere gewünschte Merkmale bevorzugt zu sein, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass ein oder mehrere oder Eigenschaften beeinträchtigt werden können, um gewünschte Gesamtsystemattribute zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Implementierung abhängen. Diese Attribute können Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Gebrauchstauglichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt. Daher sind Ausführungsformen, die nach dem Stand der Technik, in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen beschrieben sind, nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
