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Die Erfindung betrifft einen Heckdiffusor eines Kraftfahrzeugs und ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Heckdiffusor.
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Kraftfahrzeuge weisen einen Unterboden auf, welcher typischerweise zerklüftet ist und einen nicht unerheblichen Beitrag zum Luftwiderstand ausbildet. Auch sind Heckdiffusoren bekannt, welche am Heck des Kraftfahrzeugs ausgebildet sind und einen Luftkanal ausbilden, dessen Querschnitt sich entgegen der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs, also zum Heck des Kraftfahrzeugs hin, nach oben erweitert, um der Luftströmung durch den Luftkanal mehr Querschnittsfläche zuzuschreiben, was die Luftgeschwindigkeit im Luftkanal reduziert und so einen Unterdruck im Bereich des Unterbodens gegenüber der Fahrbahn erzeugt, was einen vergrößerten Abtrieb des Kraftfahrzeugs bedeutet. Solche Heckdiffusoren sind bei Kraftfahrzeugen für den Rennsport in der Zwischenzeit häufig anzutreffen, weil damit bei höherem Abtrieb höhere Kurvengeschwindigkeiten erreichbar sind. Allerdings bedeutet ein solcher Heckdiffusor auch immer einen erhöhten Luftwiderstand, welcher bei hohen Fahrgeschwindigkeiten, beispielsweise auf einer Geraden auf der Rennstrecke auch nachteilig sein kann. Die Auslegung des Heckdiffusors bei einem Kraftfahrzeug für den Rennsport hängt daher auch von dem Profil der Rennstrecke ab, auf welcher das Kraftfahrzeug bewegt werden soll, insbesondere von dem Anteil der Kurven an der Gesamtrennstrecke gegenüber dem Anteil der Bereiche, die mit hoher Geschwindigkeit oder mit Höchstgeschwindigkeit fahrbar sind.
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Bei Kraftfahrzeugen für den Alltagsbetrieb ist ein bekannter Heckdiffusor nicht verstellbar ausgelegt und dient meist dem Abtrieb des Kraftfahrzeugs und wird auch nach optischen Maßstäben bewertet. So zeigt es sich, dass der Heckdiffusor an einem Kraftfahrzeug für den Alltagsbetrieb zwar einen Beitrag für den Abtrieb leistet, er jedoch auch den Luftwiderstand erhöht, insbesondere auch, wenn der erhöhte Abtrieb nicht benötigt oder erwünscht ist, was auch einen negativen Einfluss auf den Kraftstoffverbrauch hat.
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Aus der
DE 10 2013 105 842 A1 ist ein klappbarer Heckdiffusor bekannt, bei welchem sich zeigt, dass durch den Klappvorgang mittels eines Scharniers die Luftströmung der abgewinkelt klappenden Fläche nicht gut folgt, so dass der Effekt auf die Luftwiderstandsreduzierung nur gering ist.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Heckdiffusor zu schaffen, welcher bei Bedarf einen verbesserten Abtrieb des Kraftfahrzeugs erlaubt und ebenso bedarfsweise einen verbesserten reduzierten Luftwiderstand verursacht. Auch ist es die Aufgabe, ein Kraftfahrzeug mit einem Heckdiffusor zu schaffen, welcher bei Bedarf einen verbesserten Abtrieb des Kraftfahrzeugs erlaubt und ebenso bedarfsweise einen verbesserten reduzierten Luftwiderstand verursacht.
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Die Aufgabe zu dem Heckdiffusor wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen Heckdiffusor am Unterboden eines Kraftfahrzeugs, mit einem Luftkanal, welcher sich am Heck des Kraftfahrzeugs entgegen der Fahrzeuglängsrichtung hin zum Heckabschluss des Kraftfahrzeugs erstreckt, wobei der Luftkanal zumindest eine obere Wandung aufweist, welche den Luftkanal nach oben begrenzt, wobei die obere Wandung einen ersten Bereich aufweist, welcher unverstellbar an dem Kraftfahrzeug und/oder an dem Unterboden angelenkt ist und wobei die obere Wandung einen zweiten Bereich aufweist, welcher relativ zu dem Kraftfahrzeug und/oder zu dem Unterboden verlagerbar ist, wobei der zweite Bereich an dem ersten Bereich mittels zumindest eines scharnierartigen Bereichs verlagerbar angelenkt ist. Dabei ist es vorteilhaft, dass die Verlagerbarkeit erlaubt, dass der Heckdiffusor in eine erste Betriebsstellung mit hohem Abtrieb und in eine zweite Betriebsstellung mit geringem Luftwiderstand einstellbar ist, um den verschiedenen Fahrbetriebsbedingungen und dem Kraftstoffverbrauch gerecht werden zu können.
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Dabei kann der Luftkanal optional seitlich durch im Wesentlichen vertikal verlaufende Wände begrenzt sein, um eine definierte Durchströmung des Luftkanals in der Breite zu bewirken. Der zweite Bereich ist dabei vorteilhaft innerhalb des Luftkanals zwischen den Wänden angeordnet. Solche vertikal verlaufenden Wände sind aber auch nicht notwendig, wobei dann der Luftkanal unter dem Kraftfahrzeug zwischen der oberen Wandung und der Fahrbahn gebildet ist.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der zweite Bereich hin zum Heckabschluss, also des heckseitigen Abschlusses der Karosserie, des Kraftfahrzeugs reicht und zumindest ein flächiges Element aufweist. Das flächige Element dient der oberen starren Begrenzung des Luftkanals und dient der Bestimmung der Höhe des Luftkanals und der Luftleitung innerhalb des Luftkanals.
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Auch ist es bei einem Ausführungsbeispiel vorteilhaft, wenn der zweite Bereich weiterhin eine von dem flächigen Element abragende Wandung aufweist, welche von dem flächigen Element nach oben vorsteht. Damit wird sowohl in der ersten Betriebsstellung mit hohem Abtrieb als auch in der zweiten Betriebsstellung mit geringem Luftwiderstand ein geschlossener Abschluss des zweiten Bereichs gegenüber der Karosserie bzw. den Stoßfängerüberzug erreicht.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn der zweite Bereich weiterhin eine von dem flächigen Element und/oder von der abragenden Wandung vorstehende Spoilerlippe aufweist, welche im Wesentlichen entgegen der Fahrtrichtung vorsteht. Damit wird weiterhin eine günstige Luftströmung nach dem Kraftfahrzeug bewirkt, welche insbesondere eine günstige Verwirbelung der Luft hinter dem Kraftfahrzeug bewirkt.
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Auch ist es bei einem weiteren Ausführungsbeispiel zweckmäßig, wenn der scharnierartige Bereich durch ein flexibles Flächenelement ausgebildet ist, welches den ersten Bereich mit dem zweiten Bereich verbindet, insbesondere ein starr ausgebildetes flächiges Element des ersten Bereichs mit einem starr ausgebildeten flächigen Element des zweiten Bereichs verbindet. So wird durch das flexible Flächenelement eine gewünschte Wölbung zwischen den eher starren flächigen Bereichen erzeugt, um eine vordefinierte Krümmung zu erzeugen, welche besonders günstig für die Luftströmung im Bereich des scharnierartigen Bereichs ist. Dies ist insbesondere gegenüber Scharnieren mit einer einzigen Scharnierachse vorteilhaft, weil diese bekannten einzelnen Scharniere nur ein Abwinkeln zweier damit verbundener Bereiche erlaubt. Einem solchen Winkel kann eine Luftströmung nicht ideal folgen, was zu einem erhöhten Luftwiderstand führt.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das flexible Flächenelement aus einem Gummimaterial oder aus einem Elastomermaterial als Folien oder Matte ausgebildet ist. Damit ist es gleichzeitig als Scharnierelement und als Luftführungsbereich verwendbar, welcher sich einer vordefinierten Krümmung anpassen kann und so die Luftströmung günstig leiten kann.
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Alternativ ist es auch vorteilhaft, wenn der scharnierartige Bereich durch eine Mehrzahl von Scharnieren ausgebildet ist, welche unter Zwischenanordnung von jeweiligen Zwischenelementen den ersten Bereich mit dem zweiten Bereich verbinden, wobei die Scharniere in einer Kettenanordnung zueinander angeordnet sind. Dadurch wird ebenso erlaubt, dass sich der scharnierartige Bereich flächig erstreckt und sich an eine vordefinierte Krümmung anpassen kann, um die Leitung der Luft günstig zu gestalten.
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So ist es vorteilhaft, wenn ein erstes Zwischenelement mit dem ersten Bereich mittels eines ersten Scharniers gelenkig verbunden ist und der zweite Bereich mit dem ersten Zwischenelement oder mit einem zweiten Zwischenelement mittels eines zweiten Scharniers gelenkig verbunden ist, wobei optional zwischen dem ersten Zwischenbereich und dem zweiten Zwischenbereich zumindest ein drittes Scharnier und/oder zumindest ein drittes Scharnier, zumindest ein dritter Zwischenbereich und zumindest ein viertes Scharnier angeordnet sind. Damit kann ein flächiger Bereich des scharnierartigen Elements geschaffen werden, der dennoch über eine stabile Gestaltung verfügt und eine definierte Verformbarkeit aufweist.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn der zweite Bereich mit seinem flächigen Element mittels eines Aktuators zwischen einer eingefahrenen, hochgestellten Betriebsposition und einer ausgefahrenen, niedergelegten Betriebsposition verstellbar ist. Dadurch kann automatisiert und/oder manuell der Heckdiffusor verstellt werden, so dass er an die aktuelle Fahrsituation des Kraftfahrzeugs anpassbar ist.
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Die Aufgabe zu dem Kraftfahrzeug wird mit den Merkmalen von Anspruch 10 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Heckdiffusor.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines Heckbereichs eines Kraftfahrzeugs mit einem Heckdiffusor in einer ausgefahrenen zweiten Betriebsstellung,
- 2 eine schematische Seitenansicht des Heckbereichs des Kraftfahrzeugs mit dem Heckdiffusor in der ausgefahrenen zweiten Betriebsstellung,
- 3 eine weitere schematische Seitenansicht des Heckbereichs des Kraftfahrzeugs mit dem Heckdiffusor in der ausgefahrenen zweiten Betriebsstellung,
- 4 eine schematische Heckansicht des Heckbereichs des Kraftfahrzeugs mit dem Heckdiffusor in der ausgefahrenen zweiten Betriebsstellung,
- 5 eine schematische Ansicht des Heckbereichs des Kraftfahrzeugs mit dem Heckdiffusor in einer eingefahrenen ersten Betriebsstellung,
- 6 eine schematische Seitenansicht des Heckbereichs des Kraftfahrzeugs mit dem Heckdiffusor in der eingefahrenen ersten Betriebsstellung,
- 7 eine weitere schematische Seitenansicht des Heckbereichs des Kraftfahrzeugs mit dem Heckdiffusor in der eingefahrenen ersten Betriebsstellung,
- 8 eine schematische Heckansicht des Heckbereichs des Kraftfahrzeugs mit dem Heckdiffusor in der eingefahrenen ersten Betriebsstellung,
- 9 eine schematische Schnittansicht des Heckdiffusors zur Demonstration einer der beiden Betriebsstellungen,
- 10 eine schematische Schnittansicht des Heckdiffusors zur Demonstration der anderen der beiden Betriebsstellungen,
- 11 eine Detailansicht eines Ausführungsbeispiels eines scharnierartigen Bereichs des Heckdiffusors,
- 12 eine Detailansicht eines Ausführungsbeispiels eines scharnierartigen Bereichs des Heckdiffusors in der eingefahrenen ersten Betriebsstellung,
- 13 eine Detailansicht des Ausführungsbeispiels der 12 des scharnierartigen Bereichs des Heckdiffusors in der ausgefahrenen zweiten Betriebsstellung,
- 14 eine Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines scharnierartigen Bereichs des Heckdiffusors in der eingefahrenen ersten Betriebsstellung, und
- 15 eine Detailansicht des Ausführungsbeispiels der 14 des scharnierartigen Bereichs des Heckdiffusors in der ausgefahrenen zweiten Betriebsstellung.
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Die 1 bis 8 zeigen in verschiedenen Ansichten einen Heckbereich 2 eines Kraftfahrzeugs 1. Das Kraftfahrzeug 1 weist einen Unterboden 3 auf, welcher sich an der Unterseite des Kraftfahrzeugs 1 erstreckt.
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An dem Unterboden 3 ist ein Heckdiffusor 4, vorgesehen, wobei der Unterboden 3 mit dem Heckdiffusor 4 einen Luftkanal 5 definiert, entlang welchem Luft unterhalb des Kraftfahrzeugs 1 strömen kann, wenn sich das Kraftfahrzeug 1 durch die Luftmasse der Atmosphäre bewegt. Dabei ist für diese Luftströmung im Wesentlichen lediglich die Relativkomponente der Geschwindigkeit zwischen der Luft und dem Kraftfahrzeug 1 relevant, also die Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn man die typischerweise eher geringen windbedingten Luftgeschwindigkeiten vernachlässigt.
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Der Luftkanal 5 erstreckt sich am Heck des Kraftfahrzeugs 1 entgegen der Fahrzeuglängsrichtung 6 hin zum Heckabschluss 7 des Kraftfahrzeugs 1.
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Der Luftkanal 5 weist zumindest eine obere Wandung 8 und optional auch seitliche Wände auf, welche die Luft zwischen der Fahrbahn, auf welcher das Kraftfahrzeug fährt und dem Kraftfahrzeug 1 selbst leitet bzw. leiten. Dabei kann der Luftkanal 5 entsprechend optional auch seitlich durch im Wesentlichen vertikal verlaufende Wände begrenzt sein, um eine definierte Durchströmung des Luftkanals auch in der Breite zu bewirken. Die obere Wandung 8 des Luftkanals 5 begrenzt den Luftkanal 5 nach oben. Typischerweise wird der Luftkanal 5 an seiner Unterseite durch die Fahrbahn begrenzt, auf welcher das Fahrzeug fährt.
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Die obere Wandung 8 weist einen ersten Bereich 9 auf, welcher unverstellbar an dem Kraftfahrzeug 1 und/oder an dem Unterboden 3 angelenkt bzw. befestigt ist.
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Die obere Wandung 8 dient der Leitung der Luft entlang des Luftkanals 5. Weiterhin weist die obere Wandung 8 einen zweiten Bereich 10 auf, welcher relativ zu dem Kraftfahrzeug 1 und/oder zu dem Unterboden 3 verlagerbar ist, also beispielsweise verschwenkbar. Der zweite Bereich 10 reicht hin bis zum Heckabschluss 7 des Kraftfahrzeugs 1. Vorteilhaft und optional ist der zweite Bereich 10 in seiner Verlagerbarkeit geführt, insbesondere durch nicht dargestellte Führungsmittel.
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Der zweite Bereich 10 ist an dem ersten Bereich 9 mittels zumindest eines scharnierartigen Bereichs 11 flexibel angelenkt, siehe auch die 9 bis 14.
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Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 bis 8 weist der zweite Bereich 10 zumindest ein flächiges Element 12 auf. Dieses flächige Element 12 ist bevorzugt ein ebenes oder gekrümmtes Element, welches der Luftleitung entlang des Luftkanals 5 dient.
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Aus 3 ist auch erkennbar, dass der zweite Bereich 10 weiterhin eine von dem flächigen Element 12 abragende Wandung 13 aufweist, welche von dem flächigen Element 12 nach oben vorsteht, insbesondere optional in einem Winkel von etwa 90°.
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Auch ist zu erkennen, dass der zweite Bereich 10 weiterhin eine von dem flächigen Element 12 und/oder von der abragenden Wandung 13 vorstehende Spoilerlippe 14 aufweist, welche im Wesentlichen entgegen der Fahrtrichtung vorsteht.
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Die 1 bis 4 zeigen die Einstellung des Heckdiffusors 4 in einer zweiten Betriebsstellung, in welcher der Heckdiffusor 4 in der ausgefahrenen zweiten Betriebsstellung eingestellt ist. Dies optimiert den Luftwiderstand.
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Die 5 bis 8 zeigen die Einstellung des Heckdiffusors 4 in einer ersten Betriebsstellung, in welcher der Heckdiffusor 4 in der eingefahrenen ersten Betriebsstellung eingestellt ist. Dies optimiert den Abrieb.
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Der Heckdiffusor 4 ist zwischen der ersten Betriebsstellung und der zweiten Betriebsstellung verstellbar, insbesondere ist er auch in zumindest eine Zwischenstellung zwischen der ersten Betriebsstellung und der zweiten Betriebsstellung einstellbar.
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Die 9 und 10 zeigen jeweils einen Schnitt durch das Heck das Kraftfahrzeugs 1, wobei der Heckdiffusor 4 jeweils in einer der beiden Betriebsstellungen gezeigt ist. Das flächige Element 12 ist einmal in der unteren, ausgeklappten zweiten Betriebsstellung, siehe 10, und in der oberen, eingeklappten ersten Betriebsstellung, siehe 9, gezeigt.
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Dabei ist der scharnierartige Bereich 11 gezeigt, welcher sich über einen definierten flächigen Bereich erstreckt und nicht lediglich als Scharnier mit einer einzelnen Drehachse bzw. Scharnierachse ausgebildet ist, siehe auch den Ausschnitt in 11. So wird erreicht, dass der Übergang von dem ersten Bereich 9 hin zu dem zweiten Bereich 10 über einen flächigen gekrümmten oder geraden Bereich erfolgt, je nach Einstellung des zweiten Bereichs 10 relativ zum ersten Bereich 9.
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Die 9 und 10 zeigen auch, dass der zweite Bereich 10 mit seinem flächigen Element 12 mittels eines Aktuators 24 zwischen einer eingefahrenen, hochgestellten ersten Betriebsstellung und einer ausgefahrenen, niedergelegten zweiten Betriebsstellung verstellbar ist. Der Aktuator 24 kann elektromotorisch, pneumatisch oder anderweitig angetrieben sein.
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Die 12 und 13 zeigen ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel für einen scharnierartigen Bereich 11, welcher zwischen dem ersten Bereich 9 und dem zweiten Bereich 10 angeordnet und ausgebildet ist. Dabei ist in 12 die erste Betriebsstellung des Heckdiffusors 4 gezeigt und in 13 ist die zweite Betriebsstellung des Heckdiffusors 4 gezeigt.
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In den 12 und 13 ist der scharnierartige Bereich 11 durch ein flexibles Flächenelement 20 ausgebildet, welches den ersten Bereich 9 mit dem zweiten Bereich 10 verbindet. Dabei ist ein starr ausgebildetes flächiges Element 21 des ersten Bereichs 9 mit einem starr ausgebildeten flächigen Element 22 des zweiten Bereichs 10 mittels des flexiblen Flächenelements 20 verbunden.
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Bevorzugt ist das flexible Flächenelement 20 beispielhaft aus einem Gummimaterial oder aus einem Elastomermaterial als Folien oder Matte ausgebildet. Bei einem Ausführungsbeispiel kann auch eine Verstärkung, beispielsweise aus Kunststoff und/oder Metall vorliegen, welche mit dem Gummimaterial oder dem Elastomermaterial verbunden ist oder darin eingebettet ist.
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In den 14 und 15 ist der scharnierartige Bereich 11 durch eine Mehrzahl von Scharnieren 25 ausgebildet, welche unter Zwischenanordnung von jeweiligen Zwischenelementen 26 den ersten Bereich 9 mit dem zweiten Bereich 10 verbindet, wobei die Scharniere 25 in einer Kettenanordnung mit den Zwischenelementen 26 zueinander angeordnet sind. Dabei ist ein starr ausgebildetes flächiges Element 21 des ersten Bereichs 9 mit einem starr ausgebildeten flächigen Element 22 des zweiten Bereichs 10 über die Anordnung der Scharniere 25 und der Zwischenelemente 26 verbunden.
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Dabei ist bei einem Ausführungsbeispiel ein erstes Zwischenelement 26 mit dem ersten Bereich 9 mittels eines ersten Scharniers 25 gelenkig verbunden und der zweite Bereich 10 ist mit dem ersten Zwischenelement 26 oder mit einem zweiten Zwischenelement 26 mittels eines zweiten Scharniers 25 gelenkig verbunden, wobei optional zwischen dem ersten Zwischenelement 26 und dem zweiten Zwischenelement 26 zumindest ein drittes Scharnier 25 und/oder zumindest ein drittes Scharnier 25, zumindest ein drittes Zwischenelement 26 und zumindest ein viertes Scharnier 25 angeordnet sind. Dadurch kann eine Kette von Zwischenelementen 26 mit Scharnieren 25 gebildet werden. Die Zwischenelemente 26 sind starre Körper, insbesondere starre flächige Körper.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind vier Scharniere 25 mit drei Zwischenelementen 26 gezeigt, um den scharnierartigen Bereich 11 auszubilden. Alternativ können auch nur zwei Scharniere 25 mit einem Zwischenelement 26 zwischen dem ersten Bereich 9 und dem zweiten Bereich 10 vorgesehen sein oder es kann eine andere Anzahl n von Zwischenelementen 26 mit einer Anzahl n+1 von Scharnieren vorgesehen sein, welche den ersten Bereich 9 mit dem zweiten Bereich 10 verbinden, wobei n ein Element der natürlichen Zahlen ist, also insbesondere n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 8, 9 oder 10 oder mehr.
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Die gezeigten Zwischenelemente 26 sind beispielhaft langgestreckte flächige Elemente, welche sich quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 1 erstrecken und einen etwa trapezförmigen Schnitt aufzeigen.
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Der scharnierartige Bereich 11 ist also ein scharnierartiger flächiger Bereich, wie es die Ausführungsbeispiele zeigen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Heckbereich
- 3
- Unterboden
- 4
- Heckdiffusor
- 5
- Luftkanal
- 6
- Fahrzeuglängsrichtung
- 7
- Heckabschluss
- 8
- obere Wandung
- 9
- erster Bereich
- 10
- zweiter Bereich
- 11
- scharnierartiger Bereich
- 12
- flächiges Element
- 13
- Wandung
- 14
- Spoilerlippe
- 20
- flexibles Flächenelement
- 21
- flächiges Element
- 22
- flächiges Element
- 24
- Aktuator
- 25
- Scharnier
- 26
- Zwischenelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013105842 A1 [0004]
