DE102018207365A1 - Luftleitvorrichtung - Google Patents

Abstract

Es wird eine Luftleitvorrichtung (2) für ein Kraftfahrzeug (18) angegeben, die ein in einem Anstellwinkel (a) einstellbares Luftleitelement (6), einen Stellmotor (14) zur Einstellung des Anstellwinkels (a) des Luftleitelements (6) und eine Steuereinheit (16) zur Ansteuerung des Stellmotors (14) aufweist. Die Steuereinheit (16) ist dazu eingerichtet, eine Sensorik und/oder Rechenleistung eines mobilen Endgeräts (22) zu nutzen.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Luftleitvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach dem Obergriff des Anspruchs 1. Eine solche Luftleitvorrichtung ist aus der US 6,575,522 B2 bekannt. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Luftleitvorrichtung.
• Luftleitelemente, umgangssprachlich auch als Spoiler bezeichnet, werden üblicherweise in der Automobilindustrie, insbesondere im Motorsport eingesetzt. Sie dienen typischerweise zu einer Beeinflussung von aerodynamischen Eigenschaften des Kraftfahrzeuges, insbesondere zur Erhöhung des Anpressdrucks des Kraftfahrzeugs auf einer Fahrbahn. Dies führt zu einem besseren Traktionsverhalten des Kraftfahrzeugs beim Beschleunigen und/oder zu einem besseren Handling, insbesondere bei höheren Kurvengeschwindigkeiten. Luftleitvorrichtungen und insbesondere ihre Vorteile hinsichtlich der Aerodynamik eines Kraftfahrzeuges sind speziell im Motorsport oftmals gewinnentscheidend und ein wichtiger Aspekt bei der Fahrzeugentwicklung und/oder -konstruktion.
• Auch im Bereich der straßenzugelassenen Kraftfahrzeuge haben sich Luftleitelemente bereits etabliert, insbesondere bei Sport- und Supersportwagen.
• Oftmals sind derartige Luftleitelemente, sowohl bei Motorsportfahrzeugen als auch bei Straßenfahrzeugen einmalig vorkonfiguriert, starr montiert und somit auf eine entsprechende Anwendung (z.B. Straßenfahrt, Rundkursrennen, Drag-Rennen, etc.) abgestimmt.
• Die aus US 6,575,522 B2 bekannte Luftleitvorrichtung umfasst ein verstellbares Luftleitelement für ein Kraftfahrzeug. Dieses wird während der Fahrt des Kraftfahrzeugs zur Beeinflussung der durch das Luftleitelement erzeugten Anpresskraft in Abhängigkeit eines geschwindigkeitsabhängigen Sensorsignals hinsichtlich eines Anstellwinkels verstellt.
• Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einstellbare Luftleitvorrichtung anzugeben, die besonders einfach realisierbar und handhabbar ist.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Luftleitvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Die Luftleitvorrichtung weist ein hinsichtlich eines Anstellwinkels einstellbares Luftleitelement auf. Der Anstellwinkel gibt an, wie steil oder wie flach das Luftleitelement in Bezug auf eine Referenzposition angestellt ist. Hierzu ist das Luftleitelement beispielsweise an einem Ende um eine Drehachse drehbar gelagert, sodass es unter Änderung des Anstellwinkels um die Drehachse bewegbar ist. Im Folgenden werden die Begriffe Einstellen, Anstellen sowie Verstellen bezüglich des Luftleitelements synonym verwendet und beschreiben gleichermaßen die Einstellbarkeit des Luftleitelements.
• Zur Einstellung des Luftleitelements, genauer zur Einstellung des Anstellwinkels des Luftleitelements, weist die Luftleitvorrichtung einen Stellmotor auf. Bei dem Stellmotor handelt es sich beispielsweise um einen handelsüblichen Kleinelektromotor, insbesondere mit einer elektrischen Spannungsversorgung im einstelligen oder zweistelligen Volt-Bereich. Unter der Einstellung des Luftleitelements und insbesondere des Anstellwinkels des Luftleitelements wird vorliegend verstanden, dass mittels einer Stellbewegung des Stellmotors das Luftleitelement aus einer aktuellen Position „steiler“ oder „flacher“ gestellt wird.
• Zudem weist die Luftleitvorrichtung eine Steuereinheit auf, die dazu eingerichtet ist, den Stellmotor in Abhängigkeit eines Sensorsignals anzusteuern. Zur Ansteuerung des Stellmotors wird beispielsweise ein seitens der Steuereinheit auf Basis des Sensorsignals bereitgestelltes Steuersignal an den Stellmotor übertragen.
• Erfindungsgemäß ist die Luftleitvorrichtung dazu eingerichtet, mit einem mobilen Endgerät, insbesondere einem mobilen Kleinrechner wie z.B. einem Smartphone, Tablet oder - speziell im Bereich des Motorsports - einem mobilen Runden(zeit)zähler, zusammenzuarbeiten und Funktionalitäten des mobilen Endgeräts, nämlich Sensorik und/oder Rechenleistung des mobilen Endgerätes, mitzunutzen. Das mobile Endgerät ist dabei vorzugsweise selbst kein Teil der Luftleitvorrichtung. Insbesondere wird die Luftleitvorrichtung auch ohne und unabhängig von einem bestimmten mobilen Endgerät hergestellt und vertrieben. Vielmehr wird das mobile Endgerät von der Luftleitvorrichtung nur als externe Ressource herangezogen.
• Die Luftleitvorrichtung dient allgemein einer Beeinflussung eines Anpressdruckes auf das Kraftfahrzeug, sodass dieses stärker oder schwächer auf die Fahrbahn „gedrückt“ wird. Die Beeinflussung des Anpressdruckes durch die Luftleitvorrichtung beruht darauf, dass während der Fahrt entgegen der Fahrtrichtung strömende Fahrtluft entlang einer Kontor (Bauform) des Luftleitelements geleitet wird. Aufgrund der Kontur des Luftleitelements wird - analog zu einer Flugzeugtragfläche - ein Druckunterschied zwischen einer Oberseite und einer Unterseite des Luftleitelements erreicht, dessen resultierende Kraftwirkung das Kraftfahrzeug in Richtung der Fahrbahn drückt. Das Luftleitelement ist hierbei beispielsweise in einem Heckbereich, insbesondere auf einer Kofferraumklappe oder am Unterboden nach Art eines Diffusors angeordnet. Alternativ hier ist das Luftleitelement in einem Frontbereich, insbesondere an der Frontstoßstange des Kraftfahrzeuges angeordnet. Im Rahmen der Erfindung kann die Luftleitvorrichtung zudem auch mehrere unterschiedliche Luftleitelemente aufweisen.
• Eine datenübertragungstechnische Verbindung zwischen dem mobilen Endgerät und der Luftleitvorrichtung kann im Rahmen der Erfindung drahtgebunden oder drahtlos erfolgen. Hierbei wird vorzugsweise auf eine standardisierte Verbindungstechnologie, z.B. Bluetooth, zurückgegriffen, was eine Handhabung und eine technische Umsetzung der Luftleitvorrichtung vereinfacht.
• Eine Einstellung des Anstellwinkels des Luftleitelements erfolgt beispielsweise derart, dass der Stellmotor (z.B. ein Schrittmotor) unmittelbar zur Einstellung von Anstellwinkelmaßen ausgebildet ist, indem er mittels konkreten Anstellwinkelmaßen angesteuert wird, die der Stellmotor dann selbständig durch entsprechende Bewegung des Luftleitelements einstellt. In diesem Fall „weiß“ der Stellmotor also selbst, wie ein vorgegebener Anstellwinkel des Luftleitelements (z.B. 40° gegenüber einer Referenzposition) einzustellen ist. Alternativ wird der Stellmotor durch die Steuereinheit zeitabhängig oder drehstellungsabhängig angesteuert. In diesem Fall ist die Information, für welche Zeitdauer oder um welchen Drehwinkel (d.h. welche Umdrehungszahl) der Rotorwelle der Stellmotor betrieben werden muss, um das Luftleitelement in einen vorgegebenen Anstellwinkel einzustellen, extern des Motors in der Steuereinheit implementiert. Der Stellmotor wird in diesem Fall durch die Steuereinheit für die entsprechende Zeitdauer bzw. um den entsprechenden Drehwinkel angesteuert.
• Durch die Einstellbarkeit des Luftleitelements wird eine Einstellbarkeit des Anpressdruckes erreicht. Wird der Anstellwinkel des Luftleitelements beispielsweise vergrößert, also das Luftleitelement steiler angestellt, so vergrößert sich der erzeugte Anpressdruck. Wird dagegen der Anstellwinkel des Luftleitelements verkleinert, also das Luftleitelement flacher angestellt, so verringert sich der erzeugte Anpressdruck.
• Die Einstellbarkeit des Luftleitelements wird im Rahmen der Erfindung vorzugsweise weiterhin auch genutzt, um gezielt den aerodynamischen Widerstand des Kraftfahrzeuges zu variieren. So wird in vorteilhafter Ausführung der Luftleitvorrichtung ein Bremsvorgang des Kraftfahrzeuges aktiv von der Luftleitvorrichtung unterstützt, indem das Luftleitelement in eine Position („Bremsstellung“) gestellt wird, in der es einen besonders hohen aerodynamischen Widerstand erzeugt.
• Hierzu wird das Luftleitelement insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Fahrbahn angestellt.
• Allgemein ist somit durch die Verstellmöglichkeit die Möglichkeit geschaffen, den Anpressdruck und/oder den aerodynamischen Widerstand des Kraftfahrzeugs bedarfsgerecht zu variieren.
• Gemäß einer ersten Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist eine Sensoreinheit zur Erfassung des Sensorsignals an dem mobilen Endgerät angeordnet. Die Steuereinheit der Luftleitvorrichtung ist dabei dazu eingerichtet, das Sensorsignal dieser Sensoreinheit heranzuziehen. Die Sensoreinheit ist dabei vorzugsweise in dem mobilen Endgerät integriert und somit ebenfalls kein Teil der Luftleitvorrichtung. Alternativ kann die Sensoreinheit aber auch als separates Gerät vorliegen, das mit dem mobilen Endgerät über eine Datenschnittstelle (z.B. einem USB-Port) verbunden ist.
• Ein Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass eine fest im Kraftfahrzeug verbaute Sensorik für die Luftleitvorrichtung eingespart werden kann und daher bevorzugt im Rahmen der Luftleitvorrichtung auch nicht vorgesehen ist. Vielmehr wird in vorteilhafter Ausführung der Luftleitvorrichtung die Sensorik der bei den meisten Nutzern ohnehin zur Verfügung stehenden mobilen Endgeräten (insbesondere GPS-Sensoren und/oder Beschleunigungssensoren in Smartphones) ohne zusätzlichen Hardware-Aufwand mitgenutzt. Dies ermöglicht eine besonders flexible und unaufwändige Herstellung der Luftleitvorrichtung.
• Gemäß einer zweiten Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist zumindest ein Teil der Steuereinheit an dem mobilen Endgerät angeordnet oder zur Anordnung an dem mobilen Endgerät eingerichtet. Hierbei wird von der Steuereinheit ein Teil der Rechenkapazität des mobilen Endgerätes genutzt, insbesondere um aus dem von der Sensoreinheit erfassten Sensorsignal das Steuersignal zu ermitteln. Bei der Steuereinheit oder dem an dem mobilen Endgerät angeordneten Teil derselben handelt es sich hierbei insbesondere um ein Steuerprogramm (insbesondere in Form einer sogenannten App), das als rein softwaretechnischer Bestandteil der Luftleitvorrichtung bestimmungsgemäß in dem mobilen Endgerät installiert wird. Alternativ kann die Steuereinheit oder deren an dem mobilen Endgerät anzuordnender Teil auch durch einen Hardwarebaustein (z.B. einen Speicher mit einem darin abgelegten Steuerprogramm, z.B. in Form eines US-Sticks oder einer Steckkarte) gebildet sein, der mit dem mobilen Endgerät bestimmungsgemäß über eine Datenschnittstelle, z.B. einen USB-Port, verbunden wird.
• In besonders bevorzugter Ausbildung der Erfindung nutzt die Luftleitvorrichtung sowohl Sensorik als auch Rechenleistung des mobilen Endgeräts. Die Steuereinheit oder ein Teil derselben ist hierbei insbesondere durch ein auf dem mobilen Endgerät installiertes oder installierbares Steuerprogramm (z.B. eine App) gebildet, das zur Ermittlung des Steuersignals auf das Sensorsignal mindestens eines integrierten Sensors des mobilen Endgeräts zugreift.
• Bevorzugt ist die Sensoreinheit dazu eingerichtet, das Sensorsignal beschleunigungsabhängig bereitzustellen, so dass der Wert des Sensorsignals mit sich ändernder Beschleunigung des Kraftfahrzeugs variiert. Die Erfassung des Sensorsignals erfolgt hierzu insbesondere mittels eines Beschleunigungssensors, der vorzugsweise an dem mobilen Endgerät angeordnet, insbesondere in dem Endgerät integriert, ist.
• In Abhängigkeit dieses Sensorsignals stellt die Steuereinheit vorzugsweise das Luftleitelement derart ein, dass der auf das Fahrzeug wirkende Anpressdruck beschleunigungsabhängig beeinflusst wird. Die Steuereinheit berücksichtigt hierbei vorzugsweise zusätzlich die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Wird das Kraftfahrzeug beispielsweise aus dem Stand heraus positiv beschleunigt, so übermittelt die Steuereinheit an den Stellmotor in zweckmäßiger Ausführung nach Maßgabe des Sensorsignals ein Steuersignal, aufgrund dessen der Stellmotor den Anstellwinkel des Luftleitelements derart einstellt, dass das Luftleitelement einen hohen Anpressdruck erzeugt (Unter „hohem Anpressdruck“ wird beispielsweise ein Wert in der oberen Hälfte des mittels der Luftleitvorrichtung einstellbaren Anpressdruckbereichs verstanden).
• Somit wird die Traktion des Kraftfahrzeugs beim Beschleunigen erhöht. Bei Erfassung einer negativen Beschleunigung des Kraftfahrzeugs, also bei einem Bremsvorgang, wird das Luftleitelement nach Maßgabe des Sensorsignals zur aktiven Bremsunterstützung in die zuvor bereits erwähnte Bremsstellung (also insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Fahrbahn) verfahren.
• Durch die vorstehend beschriebenen Maßnahmen wird somit mittels der Luftleitvorrichtung vorzugsweise eine positive und/oder negative Beschleunigung entlang einer Längsachse des Kraftfahrzeugs („Längsbeschleunigung“) unterstützt.
• Gemäß einer weiteren zweckdienlichen Ausbildung der Erfindung ist die Sensoreinheit dazu eingerichtet, das Sensorsignal positionsabhängig bereitzugestellen. Das Sensorsignal hat somit an verschiedenen Positionen entlang einer (vorgegebenen) Strecke einen jeweils unterschiedlichen, für die jeweilige Position charakteristischen Wert. Bei dem positionsabhängig ermittelten Sensorsignal handelt es sich insbesondere um GPS-Daten oder einer daraus abgeleiteten Ortsinformation.
• In einer typischen Anwendung der Luftleitvorrichtung sind beispielsweise für verschiedene Positionen entlang einer vorgegebenen, zu fahrenden Strecke unterschiedliche Werte für den einzustellenden Anpressdruck (optional zusätzlich variierend in Abhängigkeit der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung) hinterlegt. In diesem Fall stellt die Steuereinheit anhand des Sensorsignals das Luftleitelement derart ein, dass sich beim Abfahren der vorgegebenen Strecke an den jeweiligen Positionen der jeweils vorgesehene Anpressdruck einstellt.
• Zweckdienlicherweise ist die Steuereinheit weiterhin dazu eingerichtet, eine Anstellgeschwindigkeit des zumindest einen Luftleitelements zu variieren. Unter der Anstellgeschwindigkeit wird die Geschwindigkeit verstanden, mit der der Anstellwinkel des Luftleitelementes eingestellt wird, also die Trägheit des Luftleitelements. Hierdurch wird ermöglicht, das dynamische Verhalten der Luftleitvorrichtung besonders gut an unterschiedliche Fahrsituationen anzupassen.
• In einer weiteren Ausführung der Erfindung sind eine maximale Anstellposition und/oder eine minimale Anstellposition, zwischen denen das zumindest eine Luftleitelement verstellbar ist, variierbar, wodurch der Einfluss, den die Luftleitvorrichtung auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs ausübt, besonders gut an unterschiedliche Fahrsituationen anpassbar ist.
• Vorzugsweise sind in der Steuereinheit mehrere Betriebsmodi implementiert, von denen jeder einen oder mehrere das Verhalten der Luftleitvorrichtung charakterisierende Größen, insbesondere die qualitative und quantitative Reaktion der Luftleitvorrichtung auf bestimmte Werte des gegebenenfalls beschleunigungsabhängigen Sensorsignals, die Anstellgeschwindigkeit oder die maximale und/oder minimale Anstellposition, jeweils individuell für eine bestimmte Fahrsituation vordefiniert. Jeweils eigene Betriebsmodi sind vorzugsweise hinterlegt für Straßenfahrten (also das Fahren auf öffentlichen Straßen) im Allgemeinen oder für verschiedene Straßentypen (Stadtfahrt, Landstraße, Autobahn) sowie für Rennen im Allgemeinen oder bestimmte Renntypen (Rundkursrennen, Drag-Rennen, etc.). Alternativ können im Rahmen der Erfindung verschiedene Betriebsmodi für unterschiedliche Komfortklassen (z.B. Komfortfahrt, sportliche Fahrt, Rennen) hinterlegt sein. Optional stellt die Steuereinheit zusätzlich oder alternativ eine Nutzerschnittstelle bereit, über die ein Nutzer eigene Betriebsmodi individuell erstellen (programmieren) kann.
• Die Luftleitvorrichtung ist dabei vorzugsweise dazu eingerichtet, einem Nutzer (beispielsweise über eine Nutzerschnittstelle einer auf dem mobilen Endgerät ablaufenden App) die Auswahl eines der hinterlegten Betriebsmodi und den Wechsel zwischen den Betriebsmodi zu ermöglichen.
• Zusätzlich oder alternativ hierzu kann im Rahmen der Erfindung der Erfindung aber auch vorgesehen sein, dass die Steuereinheit den jeweils zu aktivierenden Betriebsmodus automatisch anhand des (z.B. positionsabhängigen) Sensorsignals auswählt. Beispielsweise schaltet die Steuereinheit automatisch in einen Autobahn-Betriebsmodus, wenn sie oder die Sensoreinheit durch Auswertung des positionsabhängigen Sensorsignals ermittelt, dass das Fahrzeug auf einer Autobahn fährt. In diesem Autobahn-Betriebsmodus stellt die Steuereinheit das mindestens eine Luftleitelement beispielsweise derart ein, dass (ggf. in zusätzlicher Abhängigkeit von weiteren Größen wie z.B. der Geschwindigkeit) ein konstanter Anpressdruck erzeugt wird.
• Ein anderer Betriebsmodus der Luftleitvorrichtung, der insbesondere manuell von einem Benutzer programmierbar und/oder einstellbar ist, ist beispielsweise für den Betrieb der Luftleitvorrichtung während eines Drag-Rennens (Beschleunigungsrennens) ausgelegt. Hierbei beschleunigen die Rennfahrzeuge typischerweise aus dem Stand entlang einer vorgegebenen, meist geraden Strecke. Beim Start eines derartigen Rennens ist ein möglichst hoher Anpressdruck sinnvoll, um größtmögliche Traktion zu gewährleisten. Im Laufe des Rennens ist es jedoch zweckmäßig, den Anpressdruck kontrolliert und vorzugsweise langsam zu verringern, um einen geringen aerodynamischen Widerstand und damit eine größtmögliche Endgeschwindigkeit zu erreichen, ohne jedoch abrupt an Traktion zu verlieren. In dem hierfür ausgelegten Drag-Betriebsmodus wird der der Anstellwinkel des Luftleitelements daher vorzugsweise im Verlauf des Rennens (beispielsweise nach Maßgabe eines positionsabhängigen Sensorsignals, der zurückgelegten Strecke und/oder der Geschwindigkeit) reduziert. Dabei ist vorzugsweise eine im Vergleich zu anderen Betriebsmodi niedrige Verstellgeschwindigkeit vorgegeben, um abrupte Traktionsänderungen zu vermeiden.
• Ein wieder anderer Betriebsmodus der Luftleitvorrichtung, der insbesondere ebenfalls manuell von einem Benutzer programmierbar und/oder einstellbar ist, ist beispielsweise für den Betrieb der Luftleitvorrichtung während eines Rundkursrennens ausgelegt. Im Rahmen dieses Rundkurs-Betriebsmodus sind beispielsweise für verschiedene Positionen entlang einer vorgegebenen) insbesondere von dem Nutzer vorgegebenen) Rundkursstrecke Werte für einen dort erforderlichen jeweils Anpressdruck hinterlegt. In diesem Betriebsmodus stellt die Steuereinheit somit den Anstellwinkel und dadurch den Anpressdruck positionsabhängig entlang der Rundkursstrecke ein. Beispielsweise stellt die Steuereinrichtung das mindestens eine Luftleitelement an Kurveneingängen der Rundkursstrecke in die bereits erwähnte Bremsstellung. Da bei Rundkursrennen durch kurvige Streckenführung die Fahrzeuggeschwindigkeit und die auf das Fahrzeug wirkende Beschleunigung typischerweise schnellen Wechseln unterliegen, ist in diesem Betriebsmodus vorzugsweise eine vergleichsweise hohe Verstellgeschwindigkeit vorgegeben.
• Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die Luftleitvorrichtung zumindest zwei Luftleitelemente mit jeweils (mindestens) einem Stellmotor. Die Steuereinheit ist dabei dazu eingerichtet, die zumindest zwei Luftleitelemente unabhängig voneinander anzusteuern. Dabei wird unter unabhängig voneinander verstanden, dass die beiden Luftleitelemente sowohl unterschiedliche Anstellwinkel als auch den gleichen Anstellwinkel aufweisen können.
• Beispielsweise ist jeweils ein Luftleitelement fahrerseitig und beifahrerseitig an den bereits beschriebenen Stellen des Kraftfahrzeugs (also z.B. im Heck- oder Frontbereich) angeordnet, z.B. in Form eines mittig geteilten Heckspoilers. Hierdurch ist insbesondere in Kurvenfahrten eine für die beiden Fahrzeugseiten verschiedene Einstellung eines Anstellwinkels der Luftleitelemente und somit des Anpressdruckes ermöglicht. Fährt das Kraftfahrzeug beispielsweise durch eine Rechtskurve, neigt sich das Kraftfahrzeug aufgrund der wirkenden Fliehkräfte in Fahrtrichtung betrachtet nach links. Um dieser Neigung entgegenzuwirken, sind die zwei Luftleitelemente bei der Durchfahrt der Kurve beispielsweise derart angesteuert, dass das rechtsseitige Luftleitelement einen größeren Anstellwinkel aufweist als das linksseitige Luftleitelement. Aufgrund dessen erfährt die rechte Fahrzeugseite einen höheren Anpressdruck als die linke Fahrzeugseite, was der Linksneigung entgegenwirkt. Hierdurch ist eine stabilere Kurvenlage des Kraftfahrzeuges und somit eine höhere Kurvengeschwindigkeit erreichbar. Zur Einstellung links- und rechtsseitiger Luftleitelemente wertet die Steuereinheit vorzugsweise anhand des Sensorsignals auch die auf das Fahrzeug wirkende Querbeschleunigung oder Kurvenradien einer gefahrenen Strecke aus.
• Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, die Verstellung des Luftleitelements und/oder die Anstellgeschwindigkeit des Luftleitelements und/oder Veränderungen an der Einstellung der Luftleitvorrichtung aufzuzeichnen (also zeitaufgelöst zu speichern). Hierdurch ist es ermöglicht, beispielsweise nach einer Fahrt, insbesondere im Rennsport nach einem Rennen, die Parameter des Luftleitelements auszuwerten. Hierdurch kann auf Grundlage der erfassten Parameter eine Optimierung der Eigenschaften der Luftleitvorrichtung vorgenommen werden.
• Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist die Steuereinheit mit mindestens einem Assistenzsystem des Kraftfahrzeuges, beispielsweise mit einem Staupiloten verbindbar.
• Bevorzugt ist der Stellmotor der Luftleitvorrichtung als Servomotor ausgebildet. Hierdurch ist eine einfache und insbesondere in Bezug auf die Einstellung des Anstellwinkels präzise Ansteuerung des Luftleitelements realisiert. Um eine Ausfallsicherheit zu gewährleisten, sind bevorzugt mehrere als Servomotoren ausgebildete Stellmotoren zur Einstellung des Luftleitelements vorgesehen.
• Eine weitere Verkörperung der Erfindung ist durch ein Kraftfahrzeug gegeben, das gemäß den Merkmalen des Anspruchs 11 mit der erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung, insbesondere in einer vorstehend beschriebenen Ausgestaltungsformen, ausgestattet ist.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen teilweise in stark vereinfachten Darstellungen:
• 1 eine Seitenansicht eines an einem Kraftfahrzeug angeordneten Luftleitelements,
• 2 ein Blockschaltbild einer zwei solche Luftleitelemente umfassenden Luftleitvorrichtung sowie,
• 3 in Darstellung gemäß 2 eine alternative Ausgestaltungsvariante der Luftleitvorrichtung.
• In den Figuren sind gleichwirkende Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen dargestellt.
• In 1 ist eine Luftleitvorrichtung 2 dargestellt, die an einer Kofferraumklappe 4 eines nur angedeuteten Kraftfahrzeuges 18 (vgl. 2+3) angeordnet ist. Die Luftleitvorrichtung 2 weist ein in einem Anstellwinkel a einstellbares Luftleitelement 6 auf, welches im Ausführungsbeispiel nach Art eines Heckspoilers ausgebildet ist. Der Anstellwinkel a beschreibt eine Auslenkung des Luftleitelements 6 aus einer definierten Referenzposition, im Ausführungsbeispiel aus einer waagerecht zur Kofferraumklappe 4 orientierten Position verstanden. Das Luftleitelement 6 ist hierzu mit einem (in Fahrtrichtung R_F des Kraftfahrzeugs 18) vorderen Ende 8 drehbar an einem Trägerelement 10 angeordnet. Während einer Fahrt strömt Luft 12 entgegen der Fahrtrichtung R_F über das Luftleitelement 6 und wird von diesem nach oben (von der Kofferraumklappe 4 weg) hin abgelenkt. Im Gegenzug resultiert aus dieser Ablenkung eine in Richtung der Kofferraumklappe 4 gerichtete Kraft F_D , auch als Anpresskraft oder Anpressdruck bezeichnet, die die Kofferraumklappe 4 und somit das gesamte Kraftfahrzeug nach unten, also in Richtung der Fahrbahn drückt.
• Zur Verstellung des Luftleitelements 6 weist die Luftleitvorrichtung 2 im Ausführungsbeispiel einen am Trägerelement 10 angeordneten Stellmotor 14 auf. Der Stellmotor 14 ist mittels einer in 1 nicht gezeigten Steuereinheit 16 (vgl. 2+3) ansteuerbar.
• Als Ganzes ist die Luftleitvorrichtung 2 in 2 in einer ersten Ausführungsform gezeigt. Die Luftleitvorrichtung 2 für das - hier lediglich als ein schematisch als Rechteck dargestellte - Kraftfahrzeug 18 weist hier zwei Luftleitelemente 6 auf, die unabhängig voneinander verstellbar sind, im Betrieb der Luftleitvorrichtung 2 aber nach gleichen Regeln angesteuert werden.
• Zur Ansteuerung eines jeden der Luftleitelemente 6 dient jeweils ein Steuersignal S_C , das dem jeweiligen Stellmotor 14 von der Steuereinheit 16 zugeführt wird. Das Steuersignal S_C enthält die Information, in welche Richtung und/oder auf welchen Wert der Anstellwinkel a eingestellt werden soll. Mit anderen Worten gibt das Steuersignal S_C an, wie steil oder wie flach sich das jeweilige Luftleitelement 6 einstellen soll. Die Einstellung wird nach Maßgabe des Steuersignals Sc von dem jeweiligen Stellmotor 14 übernommen.
• Den Luftleitelementen 6 sind jeweils eine maximale Anstellposition Amax (1) und eine minimale Anstellposition Amin (1) zugeordnet, zwischen denen der Stellmotor 14 im Wesentlichen jeden Wert des Anstellwinkels a stufenlos einstellen kann. Die maximale Anstellposition Amax und eine minimale Anstellposition Amin können dabei wiederum eingestellt, und somit im Betrieb der Luftleitvorrichtung 2 für jedes der beiden Luftleitelemente 6 variiert werden.
• Die Steuersignale S_C werden von der Steuereinheit 16 in Abhängigkeit eines Sensorsignals S ermittelt, das wiederum von einer Sensoreinheit 20 erfasst und der Steuereinheit 16 zur Verfügung gestellt wird. Bei der Sensoreinheit 20 handelt es sich insbesondere um einen Beschleunigungssensor, einen Gyrosensor, einen G-Kraftsensor oder eine Kombination aus mehreren dieser Sensortypen. Allgemein ist die Sensoreinheit 20 dazu eingerichtet, insbesondere translatorische und rotatorische Bewegungen und derartige Bewegungsänderungen (Beschleunigungen) zu erfassen.
• Die Sensoreinheit 20 ist im Ausführungsbeispiel in einem mobilen Endgerät 22, beispielsweise einem Smartphone integriert und ist somit insbesondere selbst kein Teil der Luftleitvorrichtung 2 Der Fahrer trägt das mobile Endgerät 22 beispielsweise während der Fahrt bei sich oder deponiert es während der Fahrt in oder an dem Kraftfahrzeug.
• Die Steuereinheit 16 ist im Ausführungsbeispiel gemäß 2 zweiteilig ausgeführt. Ein erster Teil 16a der Steuereinheit 16 ist durch eine App gebildet, die in dem mobilen Endgerät 22 installiert ist und im Betrieb der Luftleitvorrichtung 2 auf dem mobilen Endgerät 22 abläuft. Ein zweiter Teil 16b der Steuereinheit 16 ist im Kraftfahrzeug 18 angeordnet.
• In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 greift der in dem Endgerät 22 installierte Teil 16a auf das Sensorsignal S der im Endgerät 22 integrierten Sensoreinheit 20 zu und berechnet hieraus laufend gemäß hinterlegten Regeln den jeweiligen Anstellwinkel a für die beiden Luftleitelemente 6. Der Teil 16a umfasst zudem eine graphische Benutzerschnittstelle, über die der Teil 16a mit dem Nutzer interagiert, d.h. Befehle des Nutzers erhält und Rückmeldungen über vorgenommene Handlungen, Einstellungen, Fehler, etc. an den Nutzer ausgibt. In dem Teil 16a sind hier, wie vorstehend beschrieben, unterschiedliche Betriebsmodi für verschiedene Fahrsituationen implementiert, insbesondere ein Autobahn-Betriebsmodus, ein Drag-Betriebsmodus und ein Rundkurs-Betriebsmodus. Die „Intelligenz“ der Steuereinheit 16 ist somit größtenteils im ersten Teil 16a der Steuereinheit 16 lokalisiert.
• Die Hauptaufgabe des zweiten Teils 16b der Steuereinheit 16 besteht darin, die datentechnische Kommunikation zwischen dem Teil 16a und den beiden Stellmotoren 14 zu vermitteln und dabei insbesondere die Information über die einzustellenden Anstellwinkel a in die Steuersignale Sc für die Stellmotoren 14 umzusetzen, so dass die Stellmotoren 14 das jeweils zugeordnete Luftleitelement 6 auf den jeweiligen Anstellwinkel a einstellen. Die beiden Teile 16a und 16b der Steuereinheit 16 kommunizieren insbesondere drahtlos über eine Funkverbindung nach dem Bluetooth-Standard. In diesem Fall umfasst der Teil 16b einen Bluetooth-Transceiver, der eine Verbindung mit einem Bluetooth-Transceiver des mobilen Endgeräts 22 aufnimmt.
• Die Steuersignale S_C können unterschiedliche Anweisungen für die beiden Luftleitelement 6 enthalten, sodass die beiden Luftleitelemente 6, insbesondere in Reaktion auf auftretende Querbeschleunigungen bei einer Kurvenfahrt, unterschiedlich eingestellt werden.
• Zusätzlich ist die zweite Steuereinheit 16b im Ausführungsbeispiel gemäß 2 mit einem fahrzeuginternen Assistenzsystem 24, hier beispielsweise einem Staupiloten des Kraftfahrzeuges 18 verbunden. Das Assistenzsystem 24, das selbst kein Bestandteil der Luftleitvorrichtung 2 ist, stellt beispielsweise einen oder mehrere weitere Parameter zur Einstellung der Luftleitelemente 6 zur Verfügung, die bei der Erzeugung der Steuersignale S_C im Teil 16b der Steuereinheit 16 berücksichtigt werden. In dem dargestellten Beispiel meldet das Assistenzsystem 24 ein Bremssignal S_A , das das Assistenzsystem 24 bei Erfassung einer kritischen Annäherung des Fahrzeugs an ein stehendes oder langsam fahrendes Hindernis erzeugt, an den Teil 16b der Steuereinheit 16, die darauf durch Abgabe entsprechender Steuersignale S_C zur Unterstützung des Bremsvorgangs beide Luftleitelemente 6 in eine exakt oder näherungsweise senkrechte Bremsstellung verfährt. Gegebenenfalls abweichende Anweisungen des Teils 16a werden in diesem Fall durch den Teil 16b überschrieben.
• In 3 ist die Luftleitvorrichtung 2 in einer zweiten Ausgestaltungsvariante gezeigt. Da diese Ausgestaltungsvariante in weiten Teilen mit der ersten Ausgestaltungsvariante gemäß 2 übereinstimmt, wird im Folgenden lediglich auf die Unterschiede eingegangen.
• Die Steuereinheit 16 der Luftleitvorrichtung 2 ist gemäß 3 einteilig ausgebildet. Die Steuereinheit 16 ist hierbei im Kraftfahrzeug 18 angeordnet und übernimmt die Funktionen der in 2 abgebildeten Teile 16a und 16b. Das Sensorsignal S der Sensoreinheit 20 des mobilen Endgerätes 22 wird mittels einer drahtlosen oder drahtgebundenen Verbindung an die Steuereinheit 16 übertragen, die anschließend das Steuersignal S_C an die beiden Stellmotoren 14 der Luftleitelemente 6 überträgt.
• Sowohl die Steuereinheit 16 gemäß 2 als auch die Steuereinheit 16 gemäß 3 weisen eine Verbindung zu einem Speichermedium 26 auf. Die Verbindung ist als Datenübertragungsverbindung, beispielsweise als USB-Verbindung ausgebildet. Das Speichermedium 26 dient einer insbesondere zeitaufgelösten Aufzeichnung und Speicherung der bereitgestellten Signale S,Sc, um diese einem Nutzer zur mechanischen Einstellung und Optimierung der Luftleitvorrichtung 2 zur Verfügung zu stellen. Aus motorsportlicher Sicht wird die Aufzeichnung der bereitgestellten Signale S,S_C insbesondere ergänzend zu einer üblicherweise stattfindenden Rennauswertung herangezogen.
• Das Speichermedium 26 ist im Ausführungsbeispiel innerhalb des Kraftfahrzeuges 18 angeordnet und hierzu beispielsweise als ein Speicherstick oder eine Festplatte ausgebildet. Alternativ erfolgt die Speicherung und Aufzeichnung innerhalb des mobilen Endgerätes 22, insbesondere mittels der App, sodass mit dem mobilen Endgerät 22 die gespeicherten Daten abgerufen werden können.
• Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
• Bezugszeichenliste

2

Luftleitvorrichtung

4

Kofferraum klappe

6

Luftleitelement

8

vorderes Ende

10

Trägerelement

12

Luft

14

Stellmotor

16

Steuereinheit

18

Kraftfahrzeug

20

Sensoreinheit

22

mobiles Endgerät

24

Assistenzsystem

26

Speichermedium

α

Anstellwinkel

A_max

maximale Anstellposition

A_min

minimale Anstellposition

R_F

Fahrtrichtung

F_D

Anpresskraft

S_A

Signal des Assistenzsystems

S_C

Steuersignal

S

Sensorsignal

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• US 6575522 B2 [0001, 0005]

Claims (13)

1. Luftleitvorrichtung (2) für ein Kraftfahrzeug (18), die aufweist: - ein in einem Anstellwinkel (a) einstellbares Luftleitelement (6), - einen Stellmotor (14) zur Einstellung des Anstellwinkels (a) des Luftleitelements (6), - eine Steuereinheit (16), die dazu eingerichtet ist, den Stellmotor (14) in Abhängigkeit eines Sensorsignals (S) anzusteuern, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (16) dazu eingerichtet ist, eine Sensorik und/oder Rechenleistung eines mobilen Endgeräts (22) zu nutzen.
2. Luftleitvorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (16) dazu eingerichtet ist, ein Signal einer an dem mobilen Endgerät (22) angeordneten Sensoreinheit (20) als Sensorsignal (S) heranzuziehen.
3. Luftleitvorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Steuereinheit (16) an dem mobilen Endgerät (22) angeordnet ist oder zur Anordnung an dem mobilen Endgerät (22) eingerichtet ist.
4. Luftleitvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (20) dazu eingerichtet ist, das Sensorsignal (S) beschleunigungsabhängig bereitzustellen.
5. Luftleitvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (20) dazu eingerichtet ist, das Sensorsignal (S) positionsabhängig bereitzustellen.
6. Luftleitvorrichtung (2) nach einem Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Luftleitelemente (6) mit jeweils einem Stellmotor (14) vorgesehen sind und die Steuereinheit (16) dazu eingerichtet ist, die zwei Luftleitelemente (6) unabhängig voneinander mittels jeweils einem Steuersignal (S) anzusteuern.
7. Luftleitvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (16) dazu eingerichtet ist, eine Anstellgeschwindigkeit des zumindest einen Luftleitelements (6) zu variieren.
8. Luftleitvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale Anstellposition (A_max) und/oder eine minimale Anstellposition (A_min) des zumindest einen Luftleitelements (6) variierbar ist.
9. Luftleitvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinheit (16) mehrere Betriebsmodi für jeweils unterschiedliche Fahrsituationen hinterlegt sind, die nutzerseitig auswählbar sind oder automatisch von der Steuereinheit (16) ausgewählt werden.
10. Luftleitvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (16) dazu eingerichtet ist, die Einstellung des Luftleitelements (6) und/oder die Anstellgeschwindigkeit des Luftleitelements (6) zu speichern.
11. Luftleitvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (16) mit mindestens einem Assistenzsystem (24) des Kraftfahrzeugs (18) verbindbar ist.
12. Luftleitvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellmotor (14) als Servomotor ausgebildet ist.
13. Kraftfahrzeug (18) mit einer Luftleitvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.

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