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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es der Art nach im Wesentlichen aus der
WO 2006 / 054 916 A1 bekannt ist.
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Bezüglich des weitergehenden Standes der Technik sei an dieser Stelle auf die Druckschriften
US 7 226 119 B1 und
US 9 399 493 B1 verwiesen.
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EINLEITUNG
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Wenn ein Kraftfahrzeug fährt, stört es die Luft, durch die es fährt. Wenn die Luft über das Fahrzeug strömt, kann die Luft eine Kraft auf das Fahrzeug ausüben. Kraft, die durch Luft in einer Richtung entgegen der Fahrzeugbewegung ausgeübt wird, kann als Luftwiderstandskraft bezeichnet werden, während die in einer vertikalen Richtung ausgeübte Kraft als Auftriebskraft bezeichnet wird, wenn sie nach oben gerichtet ist, oder als Abtriebskraft, wenn sie nach unten gerichtet ist. Fahrzeugdesigner entwerfen daher die Fahrzeugkarosserien unter Berücksichtigung von Luftwiderstand, Auftrieb und Abtrieb, um die gewünschten Leistungsmerkmale zu unterstützen.
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KURZDARSTELLUNG
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Erfindungsgemäß wird ein Kraftfahrzeug vorgestellt, das sich durch die Merkmale des Anspruchs 1 auszeichnet.
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In mindestens einer Ausführungsform ist das zweite Ende in der verstauten Position allgemein bündig mit der oberen Fläche.
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In mindestens einer Ausführungsform erstreckt sich der Abweiser im Allgemeinen parallel zur Querachse.
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In mindestens einer Ausführungsform entspricht die erste Betriebsbedingung einer Bremsanforderung, die einen vordefinierten Bremsschwellenwert überschreitet oder einer Lenkanforderung, die einen vordefinierten Lenkschwellenwert überschreitet. In einer solchen Ausführungsform kann die Steuerung konfiguriert sein, um das Stellglied so zu steuern, dass es den Abweiser von der verstauten Position in die ausgefahrene Position bewegt, und zwar in Reaktion darauf, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vordefinierten Geschwindigkeitsschwellenwert überschreitet. In diesen Ausführungsformen kann die Steuerung ferner konfiguriert sein, um das Stellglied so zu steuern, dass es den Abweiser in Reaktion auf die Erfüllung eines zweiten Betriebszustandes von der ausgefahrenen Position in die verstaute Position bewegt.
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Ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Bereitstellen einer Frontverkleidung, die konfiguriert ist, um sich mit einem Frontabschnitt eines Fahrzeugs vor einer Motorhaube zu verbinden, wobei die Frontverkleidung und die Motorhaube zusammenwirken, um eine obere Fläche zu definieren. Das Verfahren beinhaltet zusätzlich das Bereitstellen eines mit der oberen Fläche gekoppelten Abweisers, wobei der Abweiser ein distales Ende aufweist, das zwischen einer verstauten Position und einer ausgefahrenen Position bewegbar ist. In der verstauten Position ist das distale Ende mit der oberen Fläche im Allgemeinen bündig und in der ausgefahrenen Position steht das distale Ende um einen Abstand von der oberen Fläche vor, um dadurch einen Luftstrom über die obere Fläche zu unterbrechen. Das Verfahren beinhaltet auch das Bereitstellen eines Stellglieds, das mit dem Abweiser betrieblich verbunden und konfiguriert ist, um den Abweiser von der verstauten Position in die ausgefahrene Position zu bewegen. Das Verfahren beinhaltet ferner das Bereitstellen einer Steuerung, die mit dem Stellglied in Verbindung steht. Das Verfahren umfasst des Weiteren, als Reaktion auf die Erfüllung einer ersten Betriebsbedingung, das automatische Steuern des Stellgliedes über die Steuerung, um den Abweiser von der verstauten Position in die ausgefahrene Position zu bewegen.
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Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung stellen eine Reihe von Vorteilen bereit. Die vorliegende Erfindung stellt beispielsweise ein System zur Erhöhung des Abtriebs für die Traktion bereit, wenn gewünscht, und dies auch, ohne den Widerstand übermäßig zu erhöhen oder Fahrzeugdesignüberlegungen nachteilig zu beeinflussen.
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Die vorstehenden und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen ersichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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- 1 veranschaulicht ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 2 veranschaulicht schematisch einen Teilquerschnitt einer Motorhaubenanordnung gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform;
- 3 veranschaulicht schematisch einen Teilquerschnitt einer Motorhaubenanordnung gemäß einer weiteren nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform;
- 4 veranschaulicht schematisch einen Teilquerschnitt einer Motorhaubenanordnung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
- 5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Das Fahrzeugdesign basiert auf einer Vielzahl von Überlegungen, einschließlich aerodynamische Leistung und wünschenswertem Design. Bei einigen Fahrzeugkarosseriedesigns kann Luft beschleunigen, wenn sie entlang der Motorhaube des Fahrzeugs strömt, wodurch ein Druckunterschied zwischen der Motorhaube und dem Unterboden des Fahrzeugs erzeugt wird, der dem Druckunterschied zwischen Ansaug- und Druckflächen eines Strömungsprofils ähnlich ist.
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Diese Druckdifferenz kann einen unerwünschten Einfluss auf die Traktion zwischen Fahrzeugrädern und der Fahrfläche aufweisen.
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Nun mit Bezug auf die 1 und 2 wird ein Kraftfahrzeug 10 veranschaulicht. Das Fahrzeug 10 weist eine Karosserie 12 auf, die eine Fahrgastzelle umschließen kann. Im Allgemeinen kann ein/können mehrere Insassen in der Fahrgastzelle angeordnet sein. Die Fahrgastzelle kann eine oder mehrere Türen aufweisen, die sich öffnen und schließen, um es den Insassen zu ermöglichen, in das Fahrzeug 10 einzusteigen und dieses zu verlassen. Die Karosserie 12 umfasst einen Frontabschnitt 14 und einen Heckabschnitt 16 mit einer Vielzahl von Verkleidungsteilen oder -blenden, von denen einige oder alle von der Außenseite der Fahrgastzelle des Fahrzeugs 10 sichtbar sind. Die Front- und Heckabschnitte 14, 16 sind voneinander entlang einer Längsrichtung x des Fahrzeugs 10 beabstandet. Die Seiten des Fahrzeugs 10 sind voneinander in einer Querfahrzeugrichtung y beabstandet. Die Querrichtung y ist quer oder senkrecht zur Längsrichtung x des Fahrzeugs 10 ausgerichtet. Die Oberseite und die Unterseite des Fahrzeugs 10 sind in einer vertikalen Richtung z. voneinander beabstandet. Die Querrichtung z ist quer oder senkrecht zur Längsrichtung x und der Querrichtung y des Fahrzeugs 10 ausgerichtet.
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Im Allgemeinen umgeben die Verkleidungsteile oder -blenden das Fahrzeug 10. Die Verkleidungsteile oder -blenden beinhalten eine Frontverkleidung 20, die einen Kühlergrill 18 umgibt, und kann auch eine hintere Blende beinhalten, die eine hintere Verkleidung beinhaltet, und Seitenverkleidung(en), die vordere Kotflügel und hintere Kotflügel umfassen können. Im Allgemeinen ist die Frontverkleidung 20 entlang des Frontabschnitts 14 des Fahrzeugs 10 angeordnet, und die hintere Verkleidung ist entlang des Heckabschnitts 16 des Fahrzeugs 10 angeordnet. Die vorderen Kotflügel können angrenzend zur vorderen Verkleidung und die hinteren Kotflügel angrenzend an die hintere Verkleidungen angeordnet sein.
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Der Frontabschnitt 14 ist mit einer Motorhaube 22 vorgesehen. Die Motorhaube 22 ist eine bewegliche Platte, die konfiguriert ist, um einen wahlweisen Zugang zu einem Innenraum des Frontabschnitts 14, z. B. einen Motorraum, zu ermöglichen. Im geschlossenen Zustand ist die Motorhaube 22 im Allgemeinen mit der Frontverkleidung 20 bündig, um eine obere Fläche 24 des Frontabschnitts 14 zu definieren.
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An der oberen Fläche 24 ist ein Windabweiser 26 vorgesehen. Der Windabweiser 26 ist zwischen einer verstauten Position und einer ausgefahrenen Position beweglich, wie in 2 dargestellt. In der verstauten Position ist der Windabweiser 26 im Allgemeinen mit der oberen Fläche 24 bündig, wodurch Luft im Allgemeinen frei über die obere Fläche 24 strömen kann und sich dem gewünschten Design anpasst. In der ausgefahrenen Position steht der Windabweiser 26 von der oberen Fläche 24 vor, um den Luftstrom entlang der oberen Fläche 24 zu unterbrechen. Jede Druckdifferenz zwischen der oberen Fläche 24 und dem Unterboden des Fahrzeugs kann dadurch gemindert werden, wodurch der Auftrieb an der Vorderseite des Fahrzeugs verringert und die Traktion erhöht wird.
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In der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsform beinhaltet der Windabweiser 26 eine längliche Platte, die sich im Wesentlichen parallel zur Querachse für im Wesentlichen die gesamte Breite des Fahrzeugs 10 erstreckt. Die längliche Platte weist eine Vorderkante auf, die entgegen der Erfindung schwenkbar mit der Frontverkleidung 20 vor der Motorhaube 22 gekoppelt ist. Die längliche Platte kann somit relativ zur Frontverkleidung 20 geschwenkt werden, sodass die hintere Kante von der Frontverkleidung 20 wegsteht. Wie nachfolgend ausführlicher erörtert wird, kann der Windabweiser in anderen Ausführungsformen innerhalb des Geltungsbereichs der vorliegenden Erfindung andere Konfigurationen annehmen.
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Ein Stellglied 28 ist mit dem Windabweiser 26 gekoppelt und konfiguriert, um den Windabweiser 26 zwischen einer verstauten Position und einer ausgefahrenen Position zu bewegen. Das Stellglied 28 kann einen oder mehrere eines Elektromotors, hydraulischen Stellglieds, elektromechanischen Stellglieds wie ein Magnetventil, eines beliebigen anderen geeignetes Stellglieds oder eine Kombination davon beinhalten. Das Stellglied 28 kann direkt mit dem Windabweiser 26 gekoppelt sein oder kann indirekt über ein Getriebe oder ein anderes Gestänge gekoppelt sein.
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Das Stellglied 28 wird von einer Steuerung 30 gesteuert. Während als eine einzelne Einheit abgebildet, kann die Steuerung 30 eine oder mehrere zusätzliche Steuerungen beinhalten, die gemeinsam als „Steuerung“ bezeichnet werden. Die Steuerung 30 kann einen Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) beinhalten, die mit verschiedenen Arten von computerlesbaren Speichervorrichtungen oder Medien in Verbindung steht. Computerlesbare Speichergeräte oder Medien können flüchtige und nicht-flüchtige Speicher in einem Nur-Lese-Speicher (ROM), einem Speicher mit direktem Zugriff (RAM) und einem Aufrechterhaltungsspeicher („Keep-Alive-Memory, KAM“) beinhalten. KAM ist ein persistenter oder nichtflüchtiger Speicher, der verwendet werden kann, um verschiedene Betriebsvariablen zu speichern, während die CPU ausgeschaltet ist. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder Medien können unter Verwendung einer beliebigen einer Anzahl von bekannten Speichervorrichtungen, wie etwa PROMs (programmierbare Nur-Lese-Speicher), EPROMs (elektrische PROM), EEPROMs (elektrisch löschbare PROM), Flash-Speicher oder beliebigen anderen elektrischen, magnetischen, optischen oder kombinierten Speichervorrichtungen, implementiert werden, die Daten speichern können, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die von der Steuerung beim Steuern des Motors oder Fahrzeugs verwendet werden.
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Die Steuerung 30 ist konfiguriert, um das Stellglied 28 zumindest teilweise basierend auf Signalen von einem oder mehreren Sensoren 32 zu steuern. Der eine oder die mehreren Sensoren 32 können zum Beispiel beinhalten: mindestens einen Sensor, der zum Erfassen einer Fahrzeugbremsbedingung konfiguriert ist, die angewandte Fahrzeugbremsen anzeigt, z. B. ein Bremspedalsensor oder ein Beschleunigungsmesser; mindestens einen Sensor, der zum Erfassen einer Fahrzeuglenkbedingung konfiguriert ist, die Querbeschleunigung des Fahrzeugs anzeigt, z. B. einen Lenkradpositionssensor oder einen lateralen Beschleunigungsmesser; mindestens einen Sensor, der konfiguriert ist, um Fahrzeuggeschwindigkeit zu erfassen, z. B. einen Raddrehzahlsensor; mindestens einen Sensor, der konfiguriert ist, um eine aktuelle Position des Fahrzeugs zu erfassen, z. B. ein GPS oder ein anderes Geolokalisierungsmodul; zusätzliche Sensortypen; oder eine Kombination der oben genannten. Ein Steuerschema gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend in Bezug auf 5 erörtert.
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Unter nunmehriger Bezugnahme auf 3 ist eine weitere nicht erfindungsgemäße Ausführungsform veranschaulicht. Bei dieser Ausgestaltung wird ein Fahrzeug 10' mit einer Frontverkleidung 20' und einer Motorhaube 22' bereitgestellt, die zusammenwirken, um eine obere Fläche 24' in einer im Allgemeinen ähnlichen Art und Weise definieren, wie oben mit Bezug auf die 1 und 2 erörtert. An der oberen Fläche 24' ist ein Windabweiser 26' vorgesehen. In dieser Ausgestaltung weist der Windabweiser 26' eine Vorderkante auf, die entgegen der Erfindung schwenkbar mit der Motorhaube 22' an einer Stelle hinter der Frontverkleidung 20' gekoppelt ist. Das Stellglied 28' ist unter der Steuerung einer Steuerung 30' vorgesehen. Das Stellglied 28' ist dazu konfiguriert, in Reaktion auf einen Befehl von der Steuerung 30' den Windabweiser 26' relativ zur Motorhaube 22' zu drehen, sodass eine hintere Kante des Windabweisers 26' von der Motorhaube 22' weg vorsteht.
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Unter nunmehriger Bezugnahme auf 4 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform veranschaulicht. Bei dieser Ausführungsform wird ein Fahrzeug 10" mit einer Frontverkleidung 22" und einer Motorhaube 22" bereitgestellt, die zusammenwirken, um eine obere Fläche 24" in einer im Allgemeinen ähnlichen Art und Weise zu definieren, wie oben mit Bezug auf die 1 und 2 erörtert. An der oberen Fläche 24" ist ein Windabweiser 26" vorgesehen. In dieser Ausführungsform ist der Windabweiser 26" beweglich mit der Frontverkleidung 20" gekoppelt und konfiguriert, um relativ zur Frontverkleidung 20" in einer allgemein vertikalen Richtung zu verschieben. In dieser Ausführungsform ist der Windabweiser 26" an einer Schnittlinie zwischen der Frontverkleidung 20" und der Motorhaube 22" angeordnet; jedoch kann in anderen Ausführungsformen der Windabweiser 26" an anderen Stellen auf der oberen Fläche 24" angeordnet sein. Das Stellglied 28" ist unter der Steuerung einer Steuerung 30" vorgesehen. Das Stellglied 28" ist konfiguriert, um als Reaktion auf einen Befehl von der Steuerung 30" den Windabweiser 26" zu betätigen, um sich von der oberen Fläche 24" nach außen zu verschieben, um von der oberen Fläche 24" hervorzustehen.
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In anderen alternativen Ausführungsformen können Windabweiser andere Konfigurationen annehmen. Als ein Beispiel können mehrere Windabweiser anstelle eines einzigen zusammenhängenden Windabweisers bereitgestellt werden, der sich über die Breite des Fahrzeugs erstreckt. Als weiteres Beispiel kann ein beweglicher Windabweiser in der Nähe einer Fahrzeugdachplatte vorgesehen sein, um den Luftstrom über dem Fahrzeugdach zu unterbrechen. Andere Positionen und Konfigurationen sind selbstverständlich möglich.
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Unter nunmehriger Bezugnahme auf 5 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Ablaufdiagramm dargestellt. In einer exemplarischen Ausführungsform wird der Algorithmus durch eine Steuerung ausgeführt, die ähnlich angeordnet ist wie die Steuerung 30, die in 2 dargestellt ist. Der Algorithmus beginnt bei Block 100, z. B. zu Beginn eines Fahrzyklus als Reaktion auf einen erfassten aktuellen Fahrzeugstandort, der sich in einer bekannten Rennstrecke wie einer Rennbahn befindet.
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Der Abweiser wird zu Beginn in die verstaute Position gesteuert, wie bei Block 102 veranschaulicht.
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Es wird bestimmt, ob eine Wendebedingung erfüllt ist, wie in Operation 104 dargestellt. Die Wendebedingung zeigt an, dass die Querbeschleunigung einen vordefinierten Schwellenwert überschreitet. In einer exemplarischen Ausführungsform basiert diese Bestimmung zumindest teilweise auf einer Lenkradwinkelmessung von einem Lenkradsensor, z. B. einem in 2 dargestellten Sensor 32. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die Wendebedingung als Reaktion auf eine Lenkradwinkelmessung erfüllt werden, die um mindestens 10 Grad von einer Sollposition abweicht. In anderen Ausführungsformen kann die Bestimmung auf anderen Eingaben basieren, beispielsweise einer Querbeschleunigung, die über mindestens einen Beschleunigungsmesser gemessen wird.
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Wenn die Bestimmung der Operation 104 negativ ist, d.h. die Wendebedingung nicht erfüllt ist, wird bestimmt, ob eine Bremsbedingung vorliegt, wie bei Operation 106 veranschaulicht. Die Bremsbedingung zeigt an, dass eine Längsverzögerung einen vordefinierten Schwellenwert überschreitet. In einer exemplarischen Ausführungsform beruht diese Bestimmung mindestens teilweise auf einem Bremspedalpositionssignal von einem Bremspedalsensor, z. B. dem in 2 veranschaulichten Sensor 32. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die Bremsbedingung als Reaktion auf ein Bremspedal erfüllt werden, das mindestens 20 % der vollen Pedalverschiebung aufwendet. In anderen Ausführungsformen kann die Bestimmung auf anderen Eingaben basieren, beispielsweise einer Längsbeschleunigung, die über mindestens einen Beschleunigungsmesser gemessen wird.
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Falls die Bestimmung der Operation 106 negativ ist, d. h. die Bremsbedingung nicht erfüllt ist, kehrt die Steuerung zu Block 102 zurück. Der Abweiser wird dadurch in der verstauten Position gehalten, sofern und bis die Wendebedingung oder die Bremsbedingung erfüllt ist.
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Wenn die Bestimmung der Operation 104 oder Operation 106 positiv ist, d.h. die Wendebedingung oder die Bremsbedingung erfüllt ist, wird bestimmt, ob eine aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit einen vordefinierten Schwellenwert überschreitet, wie bei Operation 108 dargestellt. In einer exemplarischen Ausführungsform beruht diese Bestimmung auf einem Geschwindigkeitssignal, das von einem Raddrehzahlsensor empfangen wird, z. B. einem in 2 veranschaulichten Sensor 32. In einer exemplarischen Ausführungsform entspricht der vorgegebene Schwellenwert Highway-Geschwindigkeit, z. B. ungefähr 50 mph (80 km/h). In anderen Ausführungsformen, die innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung erwogen werden, können gleichwohl andere Schwellenwerte verwendet werden.
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Wenn die Bestimmung der Operation 108 negativ ist, d. h. die ermittelte Fahrzeuggeschwindigkeit den ersten Schwellwert nicht überschreitet, kehrt die Steuerung zu Block 102 zurück. Das bewegliche Element wird dadurch in der verstauten Position gehalten, sofern und bis die Fahrzeuggeschwindigkeit den Schwellenwert überschreitet.
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Wenn die Bestimmung der Operation 108 positiv ist, wird der Abweiser in die ausgefahrene Position bewegt, wie bei Block 110 dargestellt. Dies kann durch einen Befehl an ein Stellglied, z. B. des in 2 veranschaulichte Stellglied 28, erfolgen, um den Abweiser in die ausgefahrene Position zu bewegen. Eine Hochgeschwindigkeitsluftströmung über dem oberen Abschnitt der Vorderseite des Fahrzeugs kann dadurch unterbrochen werden, um die Fahrzeugtraktion zu erhöhen, um Brems- oder Wendeanforderungen zu unterstützen.
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Die Steuerung geht dann zu Operation 104 über. Der Abweiser wird dadurch in der ausgefahrenen Position gehalten, bis die Wendebedingung und die Bremsbedingung nicht mehr erfüllt sind, die Fahrzeuggeschwindigkeit den Schwellenwert unterschreitet oder beides.
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Wie zu sehen ist, stellt die vorliegende Erfindung ein System zur Erhöhung des Abtriebs für die Traktion bereit, wenn gewünscht, und dies auch, ohne den Widerstand übermäßig zu erhöhen oder Fahrzeugdesignüberlegungen nachteilig zu beeinflussen.
