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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftleitvorrichtung für eine Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Luftleitvorrichtungen umfassend Luftleitelemente für Kraftfahrzeugkarosserien von Kraftfahrzeugen sind bekannt. Es handelt sich bei den Luftleitelementen insbesondere um so genannte Heckflügel, die bewegbar an der Kraftfahrzeugkarosserie aufgenommen sind, damit sie relativ zur Kraftfahrzeugkarosserie unterschiedliche Positionen einnehmen können. Mit Hilfe des Heckflügels ist insbesondere ein Abtrieb des die Kraftfahrzeugkarosserie aufweisenden Kraftfahrzeugs im Betrieb variierbar.
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Der bewegbare Heckflügel ist mit einer Verstellvorrichtung der Luftleitvorrichtung verbunden, die den Heckflügel in seine entsprechend einzunehmende Position bewegt und ihn in dieser hält. Ein Nachteil des Heckflügels ist die Erhöhung eines Luftwiderstandsbeiwertes der Kraftfahrzeugkarosserie ohne Heckflügel, welcher jedoch durch die Verstellung des Heckflügels reduziert werden kann. So ist es beispielsweise nicht notwendig den Heckflügel, welcher der Herbeiführung eines hinreichenden Abtriebs dient, bei niedrigen Geschwindigkeiten auszufahren.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Möglichkeiten zur Minimierung der Erhöhung des Luftwiderstandes, resp. des Luftwiderstandsbeiwertes bekannt.
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So ist aus der Offenlegungsschrift
WO 2017/046518 A1 4 eine Luftleitvorrichtung für eine Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei in Verlängerung eines Daches der Kraftfahrzeugkarosserie ein Luftleitelement der Luftleitvorrichtung ausgebildet ist, welches starr an der Kraftfahrzeugkarosserie aufgenommen ist. Das Luftleitelement weist eine Öffnung auf, in die ein weiteres Luftleitelement hineinragbar an der Kraftfahrzeugkarosserie angeordnet ist, wobei das weitere Luftleitelement entlang einer Querachse der Kraftfahrzeugkarosserie verschwenkbar ausgebildet ist. Das weitere Luftleitelement ist in verschieden Positionen verstellbar, wobei sich ein zwischen dem Luftleitelement und dem weiteren Luftleitelement ausgebildeten Strömungskanal in einer der Positionen herbeiführen lässt. In der ersten Position ist das Luftleitelement hochgeklappt und dient als Spoiler. In der zweiten Position ist das Luftleitelement herunter geklappt, wodurch sich eine Anströmung des Dachbereichs stromab des weiteren Luftleitelements verändern lässt.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2011 011 102 A1 offenbart eine Luftleitvorrichtung für eine Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs, wobei die Luftleitvorrichtung ein Luftleitelement und ein weiteres Luftleitelement aufweist. Das Luftleitelement ist in Richtung einer Hochachse der Kraftfahrzeugkarosserie verstellbar ausgeführt. Das weitere Luftleitelement ist in Richtung der Hochachse unter dem Luftleitelement angeordnet und um eine in Richtung einer Querachse der Kraftfahrzeugkarosserie ausgebildeten Achse verschwenkbar. Somit kann ein zwischen dem Luftleitelement und dem weiteren Luftleitelement ausgebildeter Strömungskanal verändert werden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, zur Realisierung eines geringen Luftwiderstandsbeiwertes bei gleichzeitig hohem Abtrieb eine verbesserte Luftleitvorrichtung für eine Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Luftleitvorrichtung für eine Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung für eine Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs weist ein Luftleitelement in Form eines Heckflügels und ein weiteres Luftleitelement auf, welches bewegbar in oder an der Kraftfahrzeugkarosserie aufgenommen ist. Es ist in zumindest eine Position und eine weitere Position bringbar. Die Kraftfahrzeugkarosserie weist eine Längsachse, eine Querachse und eine Hochachse auf. Erfindungsgemäß ist zur Veränderung einer Anströmung des Luftleitelementes das weitere Luftleitelement in Richtung der Längsachse vor dem Luftleitelement angeordnet. Der Vorteil ist darin zu sehen, dass durch die Anordnung des weiteren Luftleitelementes vor dem Luftleitelement eine über die Kraftfahrzeugkarosserie strömende Luft vor dem Luftleitelement mit Hilfe des weiteren Luftleitelementes ausgerichtet werden kann. Somit können mit Hilfe des weiteren Luftleitelementes unterschiedliche Anströmungen des Luftleitelementes herbeigeführt werden. So kann durch eine Verstellung des weiteren Luftleitelementes - das weitere Luftleitelement weist dadurch die Funktion eines Zuströmregulators auf - und damit der veränderbaren Anströmung des Luftleitelementes unterschiedlichen Betriebsmodi des Kraftfahrzeugs insbesondere bezogen auf einen zusätzlichen Abtrieb und einen für den entsprechenden Betriebspunkt des Kraftfahrzeugs möglichst geringen Luftwiderstandsbeiwert Rechnung getragen werden.
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In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung ist das Luftleitelement bewegbar ausgebildet. Der Vorteil des bewegbaren Luftleitelementes, d.h. des Heckflügels, ist darin zu sehen, dass weitere Varianten einer relativen Positionierung der Luftleitelemente zueinander realisiert werden können, wodurch weitere zahlreiche Betriebspunkte im Hinblick auf einen gesteigerten Abtrieb oder einen geringen Luftwiderstandsbeiwert optimiert werden können.
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Insbesondere ist das Luftleitelement an der Kraftfahrzeugkarosserie um eine sich entlang der Querachse erstreckenden Drehachse verschwenkbar aufgenommen, wodurch sich der Vorteil einer einfachen Positionierung ergibt.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung ist das weitere Luftleitelement an der Kraftfahrzeugkarosserie um eine sich entlang der Querachse erstreckenden Drehachse verschwenkbar aufgenommen. Der Vorteil der drehbaren Ausbildung ist, wie auch beim Luftleitelement, in einer einfachen Positionierung und Bewegung des weiteren Luftleitelements zu sehen, da die Positionierung in seine Wirkposition mit einer einzigen Bewegung erfolgen kann.
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Zur Herbeiführung einer vorteilhaften Umströmung ist das Luftleitelement ein tragflügelartiges Profil aufweisend ausgebildet. So kann sowohl bei einer vollständigen Umströmung, das heißt bei geöffnetem Strömungskanal, sowie bei einem geschlossenen Strömungskanal ein Strömungsabriss vermieden werden, insbesondere sofern die Profilspitze des Luftleitelementes vom weiteren Luftleitelement abgewandt angeordnet ist.
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Sofern das Luftleitelement und/oder das Leitelement in Leichtbauweise, insbesondere aus einem Kohlenstoffverbundwerkstoff ausgeführt sind, kann die Kraftfahrzeugkarosserie insgesamt gewichtsreduziert ausgebildet werden und es ist die Möglichkeit einer Verbrauchsreduktion eines Antriebaggregates des Kraftfahrzeugs oder einer weitere Verbrauchreduktion und demgemäß einer Emissionsreduktion gegeben.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung ist zur Herbeiführung eines für den entsprechenden Betriebspunkt möglichst kleinen Luftwiderstandsbeiwertes der Kraftfahrzeugkarosserie zwischen dem Luftleitelement und dem weiteren Luftleitelement ein Strömungsspalt ausgebildet und das Luftleitelement wird in seiner in eine Fahrzeuggeometrie der Kraftfahrzeugkarosserie integrierten Position angeordnet. Der Vorteil besteht in der Möglichkeit eines weiter kraftstoffreduzierten Betriebs des Antriebsaggregates aufgrund eines möglichst geringen Luftwiderstandsbeiwertes des kraftfahrzeugs.
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Zur Herbeiführung eines zusätzlichen Abtriebes ist der Strömungsspalt geschlossen und/oder das Luftleitelement ist in einer von seiner in die Fahrzeuggeometrie integrierten Position abweichend angeordnet. So kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung ein kraftstoffreduzierter Betrieb oder ein weiterer Abtrieb des Kraftfahrzeugs herbeigeführt werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist es möglich, dass die Elemente nicht in allen Figuren mit ihrem Bezugszeichen versehen sind, ohne jedoch ihre Zuordnung zu verlieren. Es zeigen:
- 1 in einer perspektivischen Prinzipdarstellung eine Kraftfahrzeugkarosserie mit einer Luftleitvorrichtung gemäß dem Stand der Technik,
- 2 in einer Draufsicht die Kraftfahrzeugkarosserie gem. 1,
- 3 in einer perspektivischen Darstellung eine erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung in einer Draufsicht,
- 4 in einem Schnitt IV - IV die erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung,
- 5 in einer Seitenansicht ein Kraftfahrzeug aufweisend die erfindungsgemäße Leitvorrichtung für seine Kraftfahrzeugkarosserie in einer Position, und
- 6 in einer Seitenansicht das Kraftfahrzeug aufweisend die erfindungsgemäße Leitvorrichtung in einer weiteren Position.
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Eine gemäß den 1 und 2 ausgebildete Kraftfahrzeugkarosserie 1 eines Kraftfahrzeugs 26 umfasst eine in einem Heckbereich 2 der Kraftfahrzeugkarosserie 1 angeordnete Luftleitvorrichtung 3 gemäß einem Stand der Technik. Die Luftleitvorrichtung 3 ist aus einer ersten Betriebsstellung in eine zweite Betriebsstellung verstellbar. Mit Hilfe der Luftleitvorrichtung 3 können insbesondere ein Luftwiderstandsbeiwert sowie ein Abtrieb des Kraftfahrzeugs 26 variiert werden. Die Luftleitvorrichtung 3 umfasst zumindest ein Luftleitelement 4 zur Strömungsführung, welches mit einer in der Kraftfahrzeugkarosserie 1 aufgenommenen Verstellvorrichtung 5 verbunden ist. Das Luftleitelement 4 ist in Form eines Heckflügels ausgebildet und im Weiteren als Flügel bezeichnet. Insbesondere eine der Umgebung 6 zugewandt ausgebildete Flügeloberfläche 7 des Flügels 4 ist aerodynamisch ausgestaltet.
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Im Heckbereich 2 weist die Kraftfahrzeugkarosserie 1 eine Heckscheibe 8 und eine Heckhaube 9 auf, die zwischen Seitenwänden 10 der Kraftfahrzeugkarosserie 1 angeordnet sind. Die Heckhaube 9 des Kraftfahrzeugs 1 ist mit einer Öffnung 11 ausgestaltet, in der die Flügeloberfläche 7 in einer ersten Endposition bündig mit einer Karosserieoberfläche 12 der Kraftfahrzeugkarosserie 1 angeordnet ist.
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Die Kraftfahrzeugkarosserie 1 weist eine Längsachse x, eine Querachse y und eine Hochachse z auf, wie sie symbolisch in einem kartesischen Achsensystem dargestellt sind.
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In den 3 bis 6 ist eine erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung 3 in unterschiedlichen Ansichten und im Zusammenbau und Zusammenwirken mit der Kraftfahrzeugkarosserie 1 illustriert.
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Die Luftleitvorrichtung 3 umfasst das in Form des Heckflügels ausgebildete Luftleitelement 4 und ein weiteres Luftleitelement 13, welche zwischen Seitenelementen 14 der Kraftfahrzeugkarosserie 1 bewegbar angeordnet sind. Das weitere Luftleitelement 13 ist plattenartig ausgebildet und um eine erste Drehachse 15, welche sich in Richtung der Querachse y erstreckt, verschwenkbar. Zur Änderung der Position des weiteren Luftleitelementes 13 relativ zur Kraftfahrzeugkarosserie 1 ist dieses bewegbar an der Kraftfahrzeugkarosserie 1 aufgenommen.
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An von der ersten Drehachse 15 abgewandten Elementenden 16 der Seitenelemente 14 ist das Luftleitelement 4 zwischen den beiden Seitenelementen 14 sich ausgehend von den Elementenden 16 in Richtung einer Karosseriefront 17 erstreckend ausgebildet. Das Luftleitelement 4 weist ein tragflügelähnliches Profil auf und ist um eine zweite Drehachse 18 verdrehbar.
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Zwischen dem Luftleitelement 4 und dem weiteren Luftleitelement 13 ist ein Strömungsspalt 19 ausbildbar. Sofern das weitere Luftleitelement 13 in seiner, in 4 strichpunktiert dargestellten Position angeordnet ist, ist der Strömungsspalt 19 geschlossen und die Luftströmung strömt über eine Elementoberfläche 20 des weiteren Luftleitelementes 13 und weiter über die Flügeloberfläche 7 des Luftleitelementes 4. In Abhängigkeit des Fahrbetriebes kann das weitere Luftleitelement 13 in Richtung des Bewegungspfeiles 21 angestellt werden, wodurch bspw. eine verbesserte Bremsverzögerung erzielbar ist.
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Sofern der Strömungsspalt 19 vorliegt, wie bspw. in 3 oder in 4 illustriert, wird die Luftströmung zumindest teilweise entlang einer Unterfläche 22 des Luftleitelementes 4 geführt. Der Strömungsspalt 19 kann in Abhängigkeit eines Winkels y des weiteren Luftleitelementes 13 unterschiedliche Strömungsquerschnitte SQ aufweisen.
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Die erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung 3 kann zahlreiche unterschiedliche Einstellungen der Luftleitelemente 4, 13 aufweisen, wobei unterschiedlichen Betriebspunkten des Kraftfahrzeugs 26 Rechnung getragen werden kann. Das heißt mit anderen Worten, dass die Stellungen der Luftleitelemente 4, 13 zahlreich sind. Verbleibt bspw. eines der beiden Luftleitelemente 4; 13 in einer Position, so können mit Hilfe der zahlreichen unterschiedlichen Positionierungen des anderen der beiden Luftleitelement 13; 4 bereits zahlreiche unterschiedliche Kombinationen der beiden Luftleitelemente 4, 13 herbeigeführt werden. Somit kann ein aktueller Betrieb des Kraftfahrzeugs 26 bspw. bezogen auf einen Kraftstoffverbrauch eines Antriebsaggregates des Kraftfahrzeugs 26 oder bezogen die Leistung des Kraftfahrzeugs 26 optimiert werden.
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Grundsätzlich können zwei Grundpositionen der beiden Luftleitelemente 4, 13 zueinander unterschieden werden. Die erste Grundposition dient der Reduzierung des Luftwiderstandsbeiwertes, wobei zwischen dem Luftleitelement 4 und dem weiteren Luftleitelement 13 der Strömungsspalt 19 ausgebildet ist und das Luftleitelement 4 in seiner in eine Fahrzeuggeometrie 23 der Kraftfahrzeugkarosserie 1 integrierte Position angeordnet ist. Das bedeutet, dass in Abhängigkeit des Betriebes des Kraftfahrzeugs 26 zur Reduzierung des Luftwiderstandsbeiwertes das Luftleitelement 4 in seiner in die Fahrzeuggeometrie 23 integrierten Position verbleibt und das weitere Luftleitelement 13 zur Anpassung des Strömungsquerschnitts SQ des Strömungsspaltes 19 entsprechend verstellt wird.
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Die zweite Grundposition dient der Herbeiführung eines zusätzlichen Abtriebes, wobei der Strömungsspalt 19 geschlossen ist und/oder das Luftleitelement 4 in einer von seiner in die Fahrzeuggeometrie 23 integrierten Position abweichend angeordnet ist. Das bedeutet, dass in Abhängigkeit des Betriebes des Kraftfahrzeugs 26 zur Herbeiführung eines zusätzlichen Abtriebes entweder der Strömungsspalt 19 geschlossen ist und das Luftleitelement 4 zu Optimierung entsprechend eingestellt wird oder dass zur Optimierung das weitere Luftleitelement 13 zur Einstellung des Strömungsquerschnitts SQ sowie das Luftleitelement 4 in Abhängigkeit voneinander eingestellt werden. Hier können bspw. die unterschiedlichen optimierten Einstellungen im Versuch oder mit Hilfe einer Simulation ermittelt und in bspw. ein nicht näher dargestelltes Steuerelement zur elektronischen Einstellung der Luftleitvorrichtung 3 integriert werden.
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Eine Bewegung der Luftleitelemente 4, 13 erfolgt mit Hilfe der Verstellvorrichtung 5.
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Die Luftleitelement 4 besitzt ein tragflügelartiges Profil mit einer Profilspitze 24, welche vom weiteren Luftleitelement 13 abgewandt angeordnet ist. Dadurch besteht die Möglichkeit einen Strömungsabriss der sich entlang der Flügeloberfläche 7 ausgebildeten Strömungslinien 24 zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren.
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Sofern der Strömungsspalt 19 ausgebildet ist, wobei das weitere Luftleitelement 13 um den Winkel γ um die erste Drehachse 15 verdreht positioniert ist, ist ein so genannter Spaltflügel ausgebildet.
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Beispielhaft sind in den 5 und 6 die Luftleitelemente 4, 13 in unterschiedlichen Einstellungen illustriert, wobei die Luftleitelemente 4, 13 in ihrer Positionierung gemäß 5 zur Herbeiführung eines geringen Luftwiderstandes und in ihrer Positionierung gemäß 6 zur Herbeiführung eines zusätzlichen Abtriebes eingestellt sind.
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Die Luftleitelemente 4, 13 können aus verschiedenen Werkstoffen ausgebildet sein. Sofern sie in Leichtbauweise auszubilden sind, sind sie bevorzugt aus einem Kohlenstoffverbundwerkstoff ausgeführt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeugkarosserie
- 2
- Heckbereich
- 3
- Luftleitvorrichtung
- 4
- Luftleitelement
- 5
- Verstellvorrichtung
- 6
- Umgebung
- 7
- Flügeloberfläche
- 8
- Heckscheibe
- 9
- Heckhaube
- 10
- Seitenwand
- 11
- Öffnung
- 12
- Karosserieoberfläche
- 13
- Weiteres Luftleitelement
- 14
- Seitenelement
- 15
- Erste Drehachse
- 16
- Elementende
- 17
- Karosseriefront
- 18
- Zweite Drehachse
- 19
- Strömungsspalt
- 20
- Elementoberfläche
- 21
- Bewegungspfeil
- 22
- Unterfläche
- 23
- Fahrzeuggeometrie
- 24
- Profilspitze
- 25
- Strömungsfaden
- 26
- Kraftfahrzeug
- x
- Längsachse
- y
- Querachse
- z
- Hochachse
- γ
- Winkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2017/046518 A1 [0005]
- DE 102011011102 A1 [0006]
