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Beschrieben werden ein Spoiler eines Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug. Spoiler und Kraftfahrzeuge mit Spoilern der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik bekannt. Spoiler dienen zur Beeinflussung der Luftumströmung eines Kraftfahrzeugs und werden häufig zur Erhöhung des Anpressdrucks auf das Kraftfahrzeug bei höheren Geschwindigkeiten verwendet. Dadurch lässt sich mehr Fahrstabilität und ein sicheres Fahrverhalten sowie, insbesondere im Motorsport, höhere Kurvengeschwindigkeiten erreichen. Im Hinblick auf den Energie- oder Kraftstoffverbrauch sind Spoiler jedoch in aller Regel ungünstig, da sie den Luftwiderstand erhöhen und damit den notwendigen Energiebedarf.
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Um einen Kompromiss zwischen Effizienz und Sicherheit zu finden, sind variable Spoiler bekannt, die während der Fahrt in ihrer Position und/oder ihrem Winkel verstellt werden können. Viele Kraftfahrzeuge weisen ausfahrbare Spoiler auf, die bei höheren Geschwindigkeiten manuell oder automatisch herausgefahren werden, um den Spoiler direkter in den Luftstrom zu bringen und damit eine stärkere Wirkung des Spoilers zu bewirken. Des Weiteren ist es bekannt, Spoiler beispielsweise zu Bremszwecken in ihrem Anstellwinkel dynamisch zu verändern (Luftbremse). Zur Unterstützung von Kurvenfahrten sind außerdem Sportwagen mit aufstellbaren Klappenspoilern bekannt.
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Die bekannten Systeme sind jedoch entweder nicht besonders flexibel oder sehr aufwendig und teuer.
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Somit stellt sich die Aufgabe, Spoiler und Kraftfahrzeuge der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass eine kostengünstigere Bereitstellung eines verstellbaren Spoiler möglich ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch einen Spoiler gemäß Anspruch 1 sowie ein Kraftfahrzeug gemäß dem nebengeordneten Anspruch 10. Weiterbildungen und weiterführende Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Beschrieben wird ein Spoiler eines Kraftfahrzeugs mit einem einstellbaren Luftleitelement, wobei das Luftleitelement ein Skelett aus mehreren relativ zueinander beweglich angeordneten Körpern aufweist, die mittels wenigstens einem Aktuator in ihrer relativen Lage zueinander verstellbar sind, wobei das Skelett mit einer elastischen Hülle ummantelt ist, wobei eine Kontur der Hülle von der Konfiguration des Skeletts abhängt.
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Dadurch, dass der Spoiler ein Skelett aus mehreren relativ zueinander beweglich angeordneten Körpern aufweist, kann das Skelett in viele verschiedene Konfigurationen überführt werden. Die Form des Skeletts bestimmt die Form der elastischen Hülle, die sich um das Skelett herum formt bzw. schmiegt. Somit kann das Skelett so eingestellt werden, dass eine zum jeweiligen Fahrzustand aerodynamisch geeignete Kontur des Spoilers erreicht wird. Wird zum Beispiel wenig Anpressdruck benötigt, kann der Spoiler relativ flach sein. Wird hingegen viel Anpressdruck benötigt, kann das Skelett so eingestellt werden, dass der Spoiler als effektive Luftbremse wirkt.
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Die elastische Hülle kann auf mehrere Arten und Weisen gebildet werden, beispielsweise durch eine elastische Vollkörperkonstruktion, durch eine Folie, durch ein Gewebe oder durch einen andersartigen elastischen Festkörper, beispielsweise ein elastisch verformbarer Kunststoff.
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Der Spoiler kann sowohl im Front- als auch im Heckbereich eines Kraftfahrzeugs Anwendung finden. Die Verstellung kann stufenlos erfolgen.
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In einer ersten weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Körper mittels Kugelgelenken untereinander verbunden sind.
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So sind die Körper relativ zueinander und damit das Skelett in wenigstens zwei Ebenen beweglich, was vielfältige Konturen erlaubt. Die Körper können so ausgestaltet werden, dass sie miteinander verrastet werden können, was die Montage und ggf. Wartung und Reparatur vereinfacht.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Körper Fortsätze aufweisen, wobei der Aktuator mittels wenigstens einem Verbindungselement an den Fortsätzen angreift.
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Mithilfe eines entsprechenden Verbindungselements können mit einem Aktuator eine Mehrzahl, zum Beispiel eine Reihe von Skelettkörpern betätigt und gegeneinander verstellt werden.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Skelett aus einer Matrix von Körpern gebildet ist.
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Hierdurch lassen sich vielfältige Verstellmöglichkeiten realisieren, die nicht nur in einer, sondern in mehreren Ebenen eine Variabilität zulassen. So kann zum Beispiel zur Kurvenfahrt die kurveninnere Seite des Spoilers aufgestellt werden. Des Weiteren kann die aktive Aerodynamik bei der Fahrt so eingestellt werden, dass ein möglichst präziser Geradeauslauf, z.B. ähnlich einer Mittelfinne resultiert. Bei Bremsvorgängen kann die Aerodynamik so eingestellt werden, dass die Kraft entweder nur Bremsvorgänge verstärkt oder auch aktiv das Bremsverhalten stabilisiert.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass mehrere Akuatoren vorhanden sind, die unabhängig voneinander ansteuerbar sind, um den Spoiler asymmetrisch verstellen zu können.
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Hierdurch lässt sich die Variabilität der Formgestaltung des Spoilers erhöhen.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Hülle aus einem Elastomer besteht.
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Ein entsprechendes Elastomer kann so gestaltet sein, dass es eine glatte Oberfläche unabhängig von der Konfiguration des Skeletts aufweist.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Elastomer um das Skelett gespritzt ist.
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Dies ist ein relativ einfacher Weg, das Skelett mit einem Elastomer zu versehen.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Aktuator ein hydraulischer, pneumatischer oder elektrischer Aktuator ist.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Aktuator zur Betätigung wenigstens eines Seilzugs dient, der mit den Fortsätzen der Körper verbunden ist.
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Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Spoiler nach einem der vorangegangenen Ansprüche.
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In einer ersten weiterführenden Ausgestaltung kann das Kraftfahrzeug mittels Beschleunigungs- und Winkelsensoren ausgestattet sein, mithilfe derer der Spoiler eingestellt werden kann, sodass in Echtzeit Bewegungsänderungen der Aerodynamik-Einrichtungen erzielt werden können, um so ein an die Fahrsituation bestmögliches Fahrverhalten zu erzielen. Somit kann die Spoiler-Einrichtung je nach Fahrsituation aktiv die Aerodynamik beeinflussen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen schematisch:
- 1 eine Schnittansicht durch einen Spoiler in einer ersten räumlichen Konfiguration;
- 2 eine Schnittansicht durch den Spanner aus 1 in einer zweiten räumlichen Konfiguration;
- 3 eine Ansicht auf ein Kraftfahrzeug mit einem Spoiler von hinten, sowie
- 4 eine Draufsicht auf eine Skelettmatrix des Sportlers aus 1.
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1 zeigt eine Schnittansicht durch einen Spoiler 2 in einer ersten räumlichen Konfiguration.
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Der Spoiler 2 weist ein Skelett 4 auf, das Skelettkörper 6.1.1, 6.1.2, 6.1.3 aufweist. Die Skelettkörper 6.1.1, 6.1.2, 6.1.3 weisen jeweils Fortsätze auf, die entweder mit Kugelgelenkschalen 8.1.1, 8.1.2 oder mit Kugelgelenkkugeln 10.1.1, 10.1.2, 10.1.3 ausgestattet sind, wobei zwei aneinander angrenzende Skelettkörper 6.1.1 und 6.1.2, oder 6.1.2 und 6.1.3 jeweils über die Kugelgelenkschalen 8.1.1 8.1.2 und Kugelgelenkkugeln 10.1.2, 10.1.3 miteinander verbunden sind.
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An den Skelettkörper an 6.1.1, 6.1.2, 6.1.3 sind des Weiteren Fortsätze 12.1.1, 12.1.2, 12. 2.1, 12.2.2, 12.3.1, 12.3.2 angeordnet, die mit Seilen 14.1, 14.2 gekoppelt sind, mithilfe derer die relative Ausrichtung der Skelettkörper 6.1.1, 6.1.2, 6.1.3 zueinander verändert werden kann.
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Die Seile 14.1, 14.2 sind mit elektrischen Aktuatoren 16.1, 16.2 verbunden, um die Seile 14.1, 14.2 spannen oder entspannen zu können.
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Die Skelettkörper 6.1.1, 6.1.2, 6.1.3 sind mit einer Elastomerhülle 18 umspritzt, die die Oberfläche für den Spoiler 2 darstellt.
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2 zeigt eine Schnittansicht durch den Spoiler 2 in einer zweiten räumlichen Konfiguration.
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Dieser Konfiguration ist das Seil 14.1 durch den Aktuator 16.1 angezogen und verkürzt, was dazu führt, dass die Skelettkörper 6.1.1, 6.1.2, 6.1.3 nach oben hin gezogen sind, wodurch sich eine stärkere Spoilerwirkung durch den stärkeren Luftbremseffekt und damit ein höherer Anpressdruck erzeugen lässt.
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Die Konfigurationen aus 1 und 2 sind ineinander überführbar durch Betätigung der Aktuatoren 16.1 und 16.2.
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3 zeigt eine Heckansicht eines Kraftfahrzeugs 20 mit dem Spoiler 2.
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Das Kraftfahrzeug 20 befindet sich in einer Kurvenfahrt nach rechts. Um an den kurveninneren Rädern den Anpressdruck zu erhöhen, ist der Spoiler 2 auf der rechten Seite hochgestellt, auf der linken Seite jedoch nicht, wodurch der Spoiler asymmetrisch nur auf der rechten Seite wirkt und damit eine erhöhte Fahrstabilität des Kraftfahrzeugs 20, insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten erreichen kann, unter anderem durch Reduzierung von Wankbewegungen und eine Stabilisierung des Giermoments des Kraftfahrzeugs 2.
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4 zeigt eine Ansicht auf das Skelett 4.
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Durch die Ausgestaltung der Skelettkörper 6.1.1 bis 6.3.3 können die Skelettkörper 6.1.1 bis 6.3.3 ineinander verrastet werden und damit ein matrixartiges Skelett 4 bilden, das als Gerüst für die Elastomerhülle 18 dient. Jeder Skelettkörper 6.1.1 weist jeweils zwei Kugelgelenkschalen und jeweils zwei Kugelgelenkkugeln auf, die mit entsprechend identisch konfigurierten anderen Skelettkörpern verrastet werden können.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
