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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Diffusorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen sich längs einer virtuellen Kanalbahn erstreckenden, in einer Strömungsrichtung durchströmbaren Diffusorkanal mit wenigstens einer um eine Diffusor-Krümmungsachse gekrümmten Kanalbegrenzungsfläche, wobei die Krümmungsachse mit der Kanalbahn einen Winkel einschließt, und umfassend einen Abtriebskörper, welcher um eine Schwenkachse, welche mit der Kanalbahn einen Winkel einschließt, vorzugsweise einen rechten Winkel, zwischen zwei Betriebsstellungen verschwenkbar ist, wobei der Abtriebskörper in einer zur Schwenkachse orthogonalen Schnittebene eine bei Anströmung Abtrieb erzeugende Gestalt aufweist, wobei in einer Aktivierungs-Betriebsstellung eine näher beim stromaufwärtigen Längsende des Diffusorkanals gelegene Vorderkante des Abtriebskörpers einen größeren Abstand von der gekrümmten Kanalbegrenzungsfläche hat als in einer von der Aktivierungs-Betriebsstellung verschiedenen Inaktivierungs-Betriebsstellung.
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Eine solche Diffusorvorrichtung ist aus der
DE 10 2013 105 843 A1 bekannt. Die bekannte, im Heckbereich eines Kraftfahrzeugs angeordnete Diffusorvorrichtung weist einen mit Tragflächenprofil-Gestalt ausgestalteten Profilkörper als den Abtriebskörper auf, welcher zunächst translatorisch vom Fahrzeugboden weg und zu diesem hin bewegbar ist, und welcher in der vom Fahrzeugboden weg bewegten, ausgefahrenen Stellung um eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Rotationsachse drehbar ist. Das Tragflächenprofil erzeugt bei Anströmung aerodynamisch Abtrieb. Auf diese Weise kann durch translatorisches Annähern an den Fahrzeugboden und Entfernen von diesem der Abtriebskörper in seiner Wirkung deaktiviert bzw. aktiviert werden. In der ausgefahrenen Stellung kann die aerodynamische Wirkung der Diffusorvorrichtung durch Drehen des Abtriebskörpers um seine Rotationsachse verändert werden. Dabei wird die Diffusorvorrichtung zusammen mit dem Abtriebskörper zwischen einer Stellung maximalen Abtriebs und einer Stellung minimalen Luftwiderstands im Bereich der Diffusorvorrichtung verstellt.
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Es sind außerdem Diffusorvorrichtungen bekannt, bei denen die Krümmung der für die gewünschte Abtriebswirkung einer Diffusorvorrichtung maßgeblich verantwortlichen gekrümmten Kanalbegrenzungsfläche veränderlich ist, bis hin zur Umformung der Kanalbegrenzungsfläche als ebene Kanalbegrenzungsfläche. Eine solche Diffusorvorrichtung mit veränderlich gekrümmter Kanalbegrenzungsfläche ist beispielsweise an dem Fahrzeug Typ 918 des Herstellers Porsche als Front-Diffusorvorrichtung bekannt. Durch die beschriebene Änderung der Krümmung der gekrümmten Kanalbegrenzungsfläche kann die Diffusorvorrichtung gleichsam ein- und ausgeschaltet werden.
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Nachteilig an der aus der
DE 10 2013 105 843 A1 bekannten Lösung ist die aufwändige Kinematik, die eine translatorische und eine rotatorische Antriebsvorrichtung erfordert. Aufgrund dieser aufwändigen Kinematik ist die bekannte Diffusorvorrichtung nur, wie in der
DE 10 2013 105 843 A1 beschrieben, im Heckbereich eines Fahrzeugs einsetzbar, wo zur Unterbringung der erforderlichen Antriebsvorrichtungen ausreichend Bauraum zur Verfügung steht.
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Nachteilig an der vom Porsche 918 bekannten Lösung der schaltbaren Front-Diffusorvorrichtung sind die betragsmäßig hohen Kräfte für das Einschalten und Ausschalten der bekannten Diffusorvorrichtung, da die Veränderung der Krümmung der gekrümmten Kanalbegrenzungsfläche in wenigstens einer Richtung entgegen der durch die Diffusorvorrichtung erzeugte Abtriebskraft erfolgt, sodass der Bewegungsantrieb für die Veränderung der Krümmung zusätzlich zur Materialelastizität des die gekrümmte Kanalbegrenzungsfläche aufweisenden Bauteils die Abtriebskraft überwinden können muss.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die eingangs genannte Diffusorvorrichtung derart weiterzubilden, dass sie an beliebigen Orten eines Kraftfahrzeugs einsetzbar ist.
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Diese Aufgabe löst die vorliegende Erfindung mit der eingangs genannten Diffusorvorrichtung, bei welcher zusätzlich die Schwenkachse außerhalb des Abtriebskörpers verläuft.
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Durch Anordnung der Schwenkachse außerhalb des Abtriebskörpers verlagert sich nicht nur der Abtriebskörper rotatorisch im Diffusorkanal, sondern wird auch translatorisch längs einer durch den Abstand der Schwenkachse vom Abtriebskörper definierten Kreisbahn bewegt. Somit kann der Abtriebskörper nicht nur hinsichtlich seines Anstellwinkels zur Luftströmung in Diffusorkanal verändert werden, sondern es kann auch der Ort seiner Anordnung im Diffusorkanal in gewissen Grenzen stromaufwärts und stromabwärts verändert werden. Um sicherzustellen, dass der Abtriebskörper in jeder seiner beiden genannten Betriebsstellungen im Diffusorkanal angeordnet ist, ist die Schwenkachse bevorzugt orthogonal zur Kanalbahn orientiert.
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Es reicht somit ein einziger Antrieb für die Verstellung des Abtriebskörpers zwischen den genannten Betriebsstellungen aus, die vorzugsweise Endstellungen des Abtriebskörpers sind. Die Verlagerung des Abtriebskörpers zwischen den genannten Betriebsstellungen erfolgt außerdem nicht entgegen der durch die Diffusorvorrichtung erzeugten Abtriebskraft, sodass die Antriebskräfte und -momente, welche zur Verlagerung des Abtriebskörpers im Diffusorkanal erforderlich sind, einen klein dimensionierten Antrieb ausreichen lassen.
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Üblicherweise verläuft die Diffusor-Krümmungsachse bei Betrachtung der Diffusorvorrichtung in einem betriebsbereit in einem Fahrzeug angeordneten Zustand parallel zur Nickachse des Fahrzeugs, d. h. parallel zu einem ebenen und horizontalen Bezugsuntergrund, auf welchem das Fahrzeug aufsteht. Die gekrümmte Kanalbegrenzungsfläche verläuft dabei an ihrem stromaufwärtigen Längsende im Wesentlichen parallel zu dem sie umgebenden Fahrzeugboden und krümmt sich in Strömungsrichtung vom Bezugsuntergrund weg. Durch die vorliegend vorgeschlagene Lösung kann der Abtriebskörper in der Inaktivierungs-Betriebsstellung näher am stromaufwärtigen Längsende des Diffusorkanals angeordnet sein und so möglichst frühzeitig eine Luftströmung entlang des sich vom Bezugsuntergrund weg krümmenden Abschnitts der Kanalbegrenzungsfläche verhindern.
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Ebenso kann der Abtriebskörper in der Aktivierungs-Betriebsstellung in einem gekrümmten Abschnitt der Kanalbegrenzungsfläche angeordnet sein, wo er eine stärkere Wirkung entfalten kann, als in einem weniger stark gekrümmten Bereich oder in einem zum Bezugsuntergrund nahezu parallelen Bereich nahe des stromaufwärtigen Endes des Diffusorkanals.
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Bevorzugt befindet sich daher der Abtriebskörper in der Inaktivierungs-Betriebsstellung näher am stromaufwärtigen Ende des Diffusorkanals als in der Aktivierungs-Betriebsstellung. Ebenso bevorzugt befindet sich der Abtriebskörper in der Aktivierungs-Betriebsstellung näher am stromabwärtigen Ende des Diffusorkanals als an dessen stromaufwärtigem Ende.
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In der Aktivierungs-Betriebsstellung ist die Abtriebswirkung der Diffusorvorrichtung betragsmäßig größer als in der Inaktivierungs-Betriebsstellung, in welcher der Abtriebskörper bevorzugt die Abtriebswirkung der Diffusorvorrichtung nahezu neutralisiert.
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Die Wahl der Lage der Schwenkachse ist ein Kompromiss zwischen maximaler rotatorischer Stellungsänderung des Abtriebskörpers bei durch den Abtriebskörper hindurch verlaufender Schwenkachse und maximaler translatorischer Verlagerung des Abtriebskörpers bei unendlich weit vom Abtriebskörper entfernter Schwenkachse. Beide Fälle sind lediglich theoretische Grenzfälle, die von der vorliegenden Anmeldung nicht umfasst sind.
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Selbst wenn es grundsätzlich ausreichen kann, dass die Schwenkachse einen so geringen Abstand vom Abtriebskörper aufweist, dass die Schwenkachse den Diffusorkanal durchsetzt, kann eine vorteilhaft große translatorische Verlagerung des Abtriebskörpers innerhalb des Diffusorkanals bei immer noch ausreichender rotatorischer Stellungsänderung dadurch erreicht werden, dass die Schwenkachse außerhalb des Diffusorkanals verläuft. Eine solche Konstruktion erleichtert außerdem die Anbringung des Schwenkantriebs des Abtriebskörpers, der dann bequem außerhalb des Diffusorkanals mit Abstand vom Fahrzeugboden und damit mit Abstand von der gekrümmten Kanalbegrenzungsfläche angeordnet werden kann.
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Es sei an dieser Stelle klargestellt, dass der Abtriebskörper in beiden genannten Betriebsstellungen im Diffusorkanal angeordnet ist, also bei fahrendem Fahrzeug von einem Luftstrom angeströmt wird.
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Grundsätzlich kann eine Verstellung des Abtriebskörpers zwischen seinen genannten Betriebsstellungen mit nur einem Antrieb auch entlang einer komplizierten Bewegungsbahn erfolgen, etwa unter Vermittlung eines Getriebes sowie unter Bewegungsführung durch eine Kulissenbahn. Eine bevorzugt einfache und damit kostengünstige Lösung, welche ein Schalten der Diffusorvorrichtung zwischen einer neutralisierten oder wenigstens minimalen Abtriebswirkung und einer maximalen Abtriebswirkung ermöglicht, kann dadurch erreicht werden, dass die Schwenkbeweglichkeit des Abtriebskörpers um die Schwenkachse die einzige Relativbeweglichkeit des Abtriebskörpers relativ zum Diffusorkanal ist.
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Um die Abtriebswirkung der Diffusorvorrichtung in der Inaktivierungs-Betriebsstellung in möglichst großem Umfang neutralisieren zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Abtriebskörper mit seinem dem stromaufwärtigen Längsende des Diffusorkanals näher gelegenen Längsendbereich möglichst nahe an die gekrümmte Kanalbegrenzungsfläche angenähert wird, etwa auf ein Spaltmaß von unter 3 mm. Besonders bevorzugt liegt der Abtriebskörper in der Inaktivierungs-Betriebsstellung mit seinem dem stromaufwärtigen Längsende des Diffusorkanals näher gelegenen Längsendbereich an der gekrümmten Kanalbegrenzungsfläche an. Dies sorgt nicht nur für geringere Haltekräfte als bei Vorhandensein eines Spalts und damit einer Umströmung des Abtriebskörpers mit Strömungsluft Es sorgt überdies ohne zusätzliche Bauteile auch für eine durch einen mechanischen Anschlag definierte Inaktivierungs-Betriebsstellung, was die Steuerung des Antriebs erleichtert oder wenigstens einen gesonderten mechanischen Bewegungsanschlag entbehrlich macht.
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Grundsätzlich sind unterschiedliche Ausgestaltungen denkbar, aufgrund von welchen der Abtriebskörper bei Anströmung aerodynamisch Abtrieb erzeugt. Beispielsweise kann bereits ein Abtriebskörper mit einer ebenen Anströmfläche, welche relativ zur Anströmung um eine zur Anströmrichtung orthogonale Anstellachse angestellt ist, aerodynamisch einen Abtrieb erzeugen. Ebenso kann ein Abtriebskörper mit einer im Betrieb angeströmten Anströmfläche, welche um eine zur Anströmrichtung orthogonale Krümmungsachse gekrümmt ist, aerodynamisch einen Abtrieb erzeugen. Bevorzugt ist der Anströmkörper ein Profilkörper mit einem aerodynamisch Abtrieb erzeugenden Tragflächenprofil als der eingangs genannten Gestalt. Zur Erzielung einer bei vorgegebener Anströmung möglichst großen Abtriebswirkung ist der bevorzugt als Profilkörper mit Tragflächenprofil ausgestaltete Abtriebskörper in der Aktivierungs-Betriebsstellung von einem anströmenden Luftstrom umströmt.
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Der Abtriebskörper weist aufgrund seiner bei Anströmung aerodynamisch Abtrieb erzeugenden Gestalt, bevorzugt einer Tragflächenprofil-Gestalt, vorzugsweise zwischen seiner dem stromaufwärtigen Längsende des Diffusorkanals nähergelegenen Vorderkante und seiner dem stromabwärtigen Längsende des Diffusorkanals nähergelegenen Hinterkante eine Überdruckseite mit in Strömungsrichtung kürzerer Überdruck-Flächenwand und eine der Überdruckseite entgegengesetzte Unterdruckseite mit in Strömungsrichtung längerer Unterdruck-Flächenwand auf. Nach einer strömungsdynamischen Theorie strömt Luft entlang der längeren Unterdruckseite mit höherer Geschwindigkeit als entlang der kürzeren Überdruckseite, weshalb der statische Luftdruck auf der Überdruckseite höher ist als auf der Unterdruckseite. Zur Erzielung eines betragsmäßig möglichst großen Abtriebs durch den Abtriebskörper im Zusammenspiel mit der Diffusorvorrichtung, ist bevorzugt dessen Überdruckseite der gekrümmten Kanalbegrenzungsfläche zugewandt.
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Strömungsmechanisch und strömungsdynamisch vorteilhaft verläuft in der Aktivierungs-Betriebsstellung wenigstens ein Großteil der Überdruck-Flächenwand parallel zu dem der Überdruck-Flächenwand mit Abstand gegenüberliegenden Abschnitt der gekrümmten Kanalbegrenzungsfläche. Somit wird zwischen dem Abtriebskörper und der Kanalbegrenzungsfläche ein Kanalabschnitt mit im Wesentlichen konstantem Strömungsquerschnitt definiert, was zu einer besonders wirbelarmen Strömung im Bereich des Abtriebskörpers beitragen kann.
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Vorteilhafterweise ist die Diffusorvorrichtung nicht nur dazu ausgebildet, Abtrieb zu erzeugen, sondern die die Diffusorvorrichtung durchströmende Luft austrittsseitig, also am stromabwärtigen Längsende der Diffusorvorrichtung, in eine gewünschte Richtung zu lenken, etwa um die zuvor zur Erzeugung eines Abtriebs genutzte Luftströmung nach dem Austritt aus der Diffusorvorrichtung zur konvektiven Kühlung von Fahrzeugteilen zu nutzen. Hierzu können gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Diffusorvorrichtung von der gekrümmten Kanalbegrenzungsfläche mit Abstand voneinander zwei Seitenbegrenzungsflächen abstehen, wobei wenigstens eine Seitenbegrenzungsfläche um eine Seitenkrümmungsachse gekrümmt ist, wobei die Seitenkrümmungsachse mit der Diffusor-Krümmungsachse einen Winkel einschließt. Bevorzugt schließt die Seitenkrümmungsachse mit der Diffusor-Krümmungsachse einen rechten Winkel ein. Die Diffusor-Krümmungsachse und die Seitenkrümmungsachse müssen sich dabei nicht schneiden, sondern können windschief sein.
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Es sei außerdem darauf hingewiesen, dass jede Krümmungsachse aus Diffusor-Krümmungsachse und Seitenkrümmungsachse für unterschiedliche Abschnitte der Kanalbegrenzungsfläche bzw. der Seitenbegrenzungsfläche an unterschiedlichen Orten gelegen sein kann, etwa wenn sich die Krümmung einer Fläche längs ihres Verlaufs in Strömungsrichtung ändert.
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Für eine möglichst effiziente Änderung von Ort und Lage des Abtriebskörpers relativ zur Kanalbegrenzungsfläche ist es vorteilhaft, wenn die Schwenkachse mit der Diffusor-Krümmungsachse einen Winkel von weniger als 10° einschließt. Bevorzugt ist die Schwenkachse zur Diffusor-Krümmungsachse parallel. Bevorzugt ist daher auch das dem stromaufwärtigen Längsende des Diffusorkanals näher gelegene Längsende des Abtriebskörpers parallel zur Kanalbegrenzungsfläche, sodass es längs seiner gesamten parallel zur Schwenkachse zu messenden Länge an der Kanalbegrenzungsfläche körperlich anliegen kann.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ebenso ein Kraftfahrzeug mit einer Diffusorvorrichtung, wie sie oben beschrieben und weitergebildet ist, wobei zur Erzeugung eines möglichst großen Abtriebs die Strömungsrichtung durch den Diffusorkanal überwiegend in Fahrzeug-Längsrichtung verläuft. Wegen des gekrümmten Verlaufs wenigstens der Kanalbegrenzungsfläche wird die Strömungsrichtung lokal auch Richtungskomponenten aufweisen, welche von der Fahrzeuglängsrichtung verschieden sind. Dennoch wird die Diffusorvorrichtung zunächst in Fahrzeuglängsrichtung angeströmt und diese Strömung in Fahrzeuglängsrichtung ist für die Wirkung der Diffusorvorrichtung über einen Großteil ihrer Erstreckung bestimmend. Bevorzugt ist die Diffusorvorrichtung als Front-Diffusorvorrichtung in einem vor und neben einem Vorderrad gelegenen Bereich des Fahrzeugunterbodens angeordnet. Die Anordnung als Front-Diffusorvorrichtung ist durch das Erfordernis nur eines einzigen Antriebs und durch verhältnismäßig geringe benötigte Antriebskräfte möglich.
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Bei der oben genannten bevorzugten Ausführungsform mit einer gekrümmten Seitenbegrenzungsfläche kann in vorteilhafter Ausnutzung der die Diffusorvorrichtung im Betrieb durchströmenden Luftströmung ein Strömungsaustritt aus der Diffusorvorrichtung zu dem Vorderrad hin, insbesondere zu einer am Vorderrad angeordneten Bremsanlage erfolgen. So kann die Luftströmung nach Erzeugung eines gewünschten Abtriebs eine Bremsscheibe konvektiv kühlen.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es stellt dar:
- 1 eine grobschematische Unteransicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Diffusorvorrichtung, wobei sich der Abtriebskörper in der Inaktivierungs-Betriebsstellung befindet,
- 2 die grobschematische Unteransicht von 1, wobei sich der Abtriebskörper in der Aktivierungs-Betriebsstellung befindet,
- 3 eine grobschematische Seitenansicht der Diffusorvorrichtung der 1 in der Inaktivierungs-Betriebsstellung, und
- 4 eine grobschematische Seitenansicht der Diffusorvorrichtung der 2 in der Aktivierungs-Betriebsstellung.
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In 1 ist eine grobschematische Unteransicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 10 dargestellt, welche eine ebenso erfindungsgemäße Diffusorvorrichtung 12 aufweist. Genauer weist das Fahrzeug 10 zwei Diffusorvorrichtungen 12 auf, von welchen jede je einem Vorderrad 14 zugeordnet ist.
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Ein übliches Fahrzeug-Koordinatensystem aus einer parallel zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Rollachse Ro, einer parallel zur Fahrzeughöhenrichtung verlaufenden Gierachse Gi und einer in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Nickachse Ni ist in den 1 bis 4 dargestellt.
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Die Anordnung der Diffusorvorrichtungen 12 ist spiegelbildlich bezüglich einer die Rollachse Ro und die Gierachse Gi enthaltenden Symmetrieebene, die eine vertikale Längsmittelebene des Fahrzeugs 10 ist. Jede der Diffusorvorrichtungen 12 ist in einem Bereich 16 relativ zu dem ihm nächstgelegenen Vorderrad 14 angeordnet, welcher vor dem Vorderrad 14 als auch wenigstens teilweise näher bei der Längsmittelebene des Fahrzeugs 10 als das Vorderrad 14 gelegen ist.
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Wegen der oben beschriebenen Spiegelsymmetriebedingung reicht es nachfolgend aus, nur eine der Diffusorvorrichtungen 12 ausführlich zu beschreiben. Deren Beschreibung gilt unter der genannten Spiegelsymmetriebedingung auch für die jeweils andere Diffusorvorrichtung 12.
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Das Fahrzeug 10 steht auf einem ebenen, in den 1 und 2 nicht dargestellten Aufstandsuntergrund BU auf, der Bezugsuntergrund ist (s. 3 und 4), welcher parallel zum Fahrzeugboden 18 verläuft, jedoch tangential an den vom Fahrzeugboden 18 am weitesten vom Fahrzeugkörper 20 auskragenden Orten 22 der Vorderräder 14 anliegt.
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Die Diffusorvorrichtung 12 definiert einen im Wesentlichen längs der Rollachse Ro verlaufenden Diffusorkanal 24, welcher längs der Gierachse Gi zum Fahrzeugkörper 20 durch eine gekrümmte Kanalbegrenzungsfläche 26 begrenzt ist. Die Kanalbegrenzungsfläche 26 ist um eine parallel zur Nickachse Ni verlaufende Diffusor-Krümmungsachse D gekrümmt, und zwar derart, dass sie sich längs der Strömungsrichtung S, längs welcher der Diffusorkanal 24 durchströmt wird, vom Bezugsuntergrund weg krümmt.
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Der Diffusorkanal 24 ist in Richtung der Nickachse Ni zur Längsmittelebene hin durch eine innere Seitenbegrenzungsfläche 28 begrenzt und von der Längsmittelebene weg durch eine der inneren gegenüberliegende äußere Seitenbegrenzungsfläche 30. Zur besseren Übersicht sind die Seitenbegrenzungsflächen 28 und 30 nur an jenen Diffusorvorrichtungen 12 mit Bezugszeichen versehen, an welchem sie auch tatsächlich zu erkennen sind. Die innere Seitenbegrenzungsfläche 28 ist um eine zur Diffusor-Krümmungsachse D orthogonale und zur Gierachse Gi parallele Seitenkrümmungsachse B gekrümmt, um am stromaufwärtigen Längsende 31 in den Diffusorkanal 24 einströmende und durch den Diffusorkanal 24 hindurchströmende Luft am stromabwärtigen Längsende 32 zum zugeordneten Vorderrad 14 hin ausströmen zu lassen. Auf diese Weise kann der den Diffusorkanal 24 verlassende Luftstrom das Vorderrad 14 oder/und eine darin aufgenommene Bremsanlage wenigstens abschnittsweise konvektiv kühlen.
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Im Diffusorkanal 24 ist ein Abtriebskörper 34 relativ zum Diffusorkanal 24 schwenkbeweglich aufgenommen.
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In 1 ist der Abtriebskörper 34 in seiner Inaktivierungs-Betriebsstellung gezeigt, in 2 dagegen in seiner Aktivierungs-Betriebsstellung. Die beiden Betriebsstellungen sind Endstellungen des Abtriebskörpers 34, über welche hinaus er im bestimmungsgemäßen Diffusorbetrieb nicht bewegbar ist.
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In 3 ist die Diffusorvorrichtung von 1 in seitlicher Ansicht längs der Nickachse Ni mit Blick auf die innere Seitenbegrenzungsfläche 28 dargestellt. Die Diffusor-Krümmungsachse D ist orthogonal zur Zeichenebene von 3. Sie ist in 3 näher bei der Kanalbegrenzungsfläche 26 dargestellt als dies durch die Krümmung der Kanalbegrenzungsfläche 26 angezeigt wäre. Ebenso ist in 3 strichliniert der Bezugsuntergrund als zur Zeichenebene der 3 orthogonale Ebene dargestellt und mit den Bezugszeichen BU versehen. Der Bezugsuntergrund BU ist ebenfalls näher an der Diffusorvorrichtung 12 gezeichnet als dies dem tatsächlichen Abstand entspricht.
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Der Abtriebskörper 34 ist um eine zur Nickachse Ni parallele Schwenkachse P zwischen den genannten Betriebsstellungen schwenkbar. Die Schwenkbarkeit um die Schwenkachse P ist die einzige Relativbeweglichkeit des Abtriebskörpers 34 relativ zur Kanalbegrenzungsfläche 26 im bestimmungsgemäßen Diffusorbetrieb.
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Der Abtriebskörper 34 wird durch einen Drehantrieb 46 zur Schwenkbewegung um die Schwenkachse P angetrieben. Der Drehantrieb 46 befindet sich vorteilhaft auf der vom Bezugsuntergrund BU abgewandten Seite der Kanalbegrenzungsfläche 26 bzw. des die Kanalbegrenzungsfläche 26 aufweisenden Bauteils. Der Drehantrieb 46 ist damit durch das die Kanalbegrenzungsfläche 26 aufweisende Bauteil bzw. durch den Fahrzeugboden 18 gegenüber dem Bezugsuntergrund BU abgeschirmt. Ein Steg 48 verbindet den Abtriebskörper 34 mit einer Ausgangswelle 50 des Drehantriebs 46. Zur Erzielung größerer Stabilität ist an beiden Längsenden des Abtriebskörpers 34 je ein Steg 48 ausgebildet, sodass der Abtriebskörper 34 schaukelartig mit der Ausgangswelle 50 des Drehantriebs 46 verbunden ist.
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Der Abtriebskörper 34 weist eine dem stromaufwärtigen Längsende 31 des Diffusorkanals 24 näher gelegene Vorderkante 52 und eine dem stromabwärtigen Längsende 32 näher gelegene Hinterkante 54 auf. Der Abtriebskörper 34 weist in zur Schwenkachse P orthogonalen Schnittebenen eine bei Anströmung aerodynamisch Abtrieb erzeugende Profilgestalt auf. Diese ist im Ausführungsbeispiel exemplarisch als Tragflächen-Gestalt auf mit einer Überdruckseite 56 und einer entgegengesetzten Unterdruckseite 58 dargestellt. Die Überdruckseite 56 ist durch eine Verbindungsfläche 60 gebildet, welche die Vorderkante 52 mit der Hinterkante 54 verbindet. Die Unterdruckseite 58 ist durch eine entgegengesetzte Verbindungsfläche 62 gebildet, welche ebenfalls die Vorderkante 52 mit der Hinterkante 54 verbindet, welche jedoch in Strömungsrichtung S eine größere länge aufweist. Die größere Länge ist durch eine ausgeprägte konvexe Wölbung der Verbindungsfläche 62 erzielt. Die Verbindungsfläche 60 der Überdruckseite 56 ist bevorzugt geringfügig konkav ausgebildet.
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In der in 3 gezeigten Inaktivierungs-Betriebsstellung liegt der Abtriebskörper 34 mit seiner Vorderkante 52 an der gekrümmten Kanalbegrenzungsfläche 26 an, sodass längs der Kanalbegrenzungsfläche 26 anströmende Luft den Diffusorkanal 24 nicht vollständig durchströmt, sondern die Unterdruckseite 58 des Abtriebskörpers 34 erreicht und von dieser abgelenkt wird. Die anströmende Luft strömt entlang des Abtriebskörpers 34 zur Hinterkante 54 und reißt dort ab. Sie strömt dann im freien Strahl weiter im Wesentlichen parallel zur Rollachse Ro. Ein beispielhafter strichliniert dargestellter Strömungsfaden 64 zeigt einen ungefähren Verlauf der Luftströmung längs der Diffusorvorrichtung 12 dann, wenn sich der Abtriebskörper 34, wie in 3 dargestellt, in der Inaktivierungs-Betriebsstellung befindet. Die Diffusorvorrichtung 12 erzeugt dann zwar keinen nennenswerten Abtrieb, was ihr eigentlicher Zweck ist, erzeugt jedoch auch keinen nennenswerten Luftwiderstand, was ansonsten Folge bzw. Nebenwirkung des durch die Diffusorvorrichtung 12 erzeugten Abtriebs ist.
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In Fahrsituationen, in denen Abtrieb oder zusätzlicher Abtrieb durch die Diffusorvorrichtung 12 nicht benötigt wird, wird der Abtriebskörper 34 in die Inaktivierung-Betriebsstellung verstellt, in welcher das Fahrzeug 10 ohne durch die Diffusorvorrichtung 12 verursachten zusätzlichen Luftwiderstand bewegt werden kann.
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Dann jedoch, wenn die Diffusorvorrichtung 12 möglichst großen Abtrieb erzeugen soll, etwa bei sportlicher Fahrweise mit hoher Geschwindigkeit, zum Beispiel auf einer Rennstrecke, wird der Abtriebskörper 34 durch den Drehantrieb 46 in die in 2 und 4 gezeigte Aktivierungs-Betriebsstellung bewegt, in welche die Diffusorvorrichtung 12 zur Erzeugung eines Abtriebs aktiviert ist.
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Der Abtriebskörper 34 befindet sich dann unter Bildung eines Spalts 66 von der konvexen Seite der gekrümmten Kanalbegrenzungsfläche 26 entfernt. Die Verbindungswand 60 auf der Überdruckseite 56 des Abtriebskörpers 34 verläuft in der Aktivierungs-Betriebsstellung parallel zu dem ihr über den Spalt 66 hinweg gegenüberliegenden Abschnitt der Kanalbegrenzungsfläche 26.
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In der Aktivierungs-Betriebsstellung kann Luft entlang der gekrümmten Kanalbegrenzungsfläche 26 strömen, wodurch die Diffusorvorrichtung 12 bestimmungsgemäß eine Abtriebskraft erzeugen kann. Der Strömungsfaden 64 in 4 zeigt dies an.
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Zusätzlich wird der Abtriebskörper 34 in der Aktivierungs-Betriebsstellung von Luft um strömt, weshalb dieser eine von der Überdruckseite 56 zur Unterdruckseite 58 hin gerichtete Kraft ausbildet, welche, über die Stege 48 zum Fahrzeug 10 übertragen, die von der Diffusorvorrichtung 12 erzeugte Abtriebskraft betragsmäßig erhöht. Der Strömungsfaden 68 in 4 deutet zusammen mit dem Strömungsfaden 64 die beidseitige Umströmung des Abtriebskörpers 34 an.
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Der Strömungsfaden 64 in 4 verläuft längs einer virtuellen Kanalbahn KB, längs welcher sich der Diffusorkanal 24 erstreckt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013105843 A1 [0002, 0004]
