DE102020116846A1 - Kraftfahrzeug mit einer Schubgeneriereinrichtung und Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einer Schubgeneriereinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Schubgeneriereinrichtung, umfassend eine Kraftfahrzeugkarosserie (3) mit einem Frontbereich (7) und einem Heckbereich (6), mit einem Antriebstrang (5), welcher ein Antriebsaggregat (4) zum Betreiben des Kraftfahrzeugs (1) umfasst. Erfindungsgemäß ist die Schubgeneriereinrichtung (2) zur ergänzenden Beschleunigung oder Verzögerung des Kraftfahrzeugs (1) ausgebildet ist, wobei sie unabhängig vom Antriebsstrang (5) ausgestaltet. Des Weiteren ist ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einer Schubgeneriereinrichtung angegeben.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Schubgeneriereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einer Schubgeneriereinrichtung gemäß Patentanspruch 13.
• Kraftfahrzeuge mit Luftleitvorrichtungen zur Beeinflussung eines Luftwiderstandes und/oder eines Abtriebs sind bekannt, wobei die Luftleitvorrichtung bevorzugt in Form eines Spoilers ausgebildet sind. Ebenso sind Kraftfahrzeuge bekannt, die einen Propeller zur Beeinflussung des Luftwiderstands aufweisen.
• So geht aus der Offenlegungsschrift DE 10 2015 102 741 A1 ein Kraftfahrzeug hervor, welches eine Mehrzahl von Propeller zusätzlich zu einem in seinem Heckbereich angebrachten Luftleitelement in Form eines Spoilers aufweist. Die Mehrzahl der Propeller ist in Richtung einer Karosseriehochachse unterhalb des Luftleitelementes positioniert und mit diesem zumindest in eine Betriebsposition bringbar. Mit Hilfe der Mehrzahl der Propeller ist ein Hinterachsabtrieb variierbar.
• Der Offenlegungsschrift US 2008/0150321 A1 ist ein Propeller zur Reduzierung von Turbulenzen hinter dem Kraftfahrzeug entnehmbar, welcher im Heckbereich der Karosserie angeordnet ist, und welcher vom Fahrtwind angetrieben wird. Er ist bewegbar an der Karosserie angeordnet und kann in Abhängigkeit verschiedener Fahrzeug- und oder Betriebsparameter in seiner Durchströmrichtung eingestellt werden.
• Der Offenlegungsschrift US 2006/0170246 A1 kann ein Kraftfahrzeug mit einem Propeller entnommen werden, wobei der Propeller zur Beeinflussung des Luftwiderstandes vorgesehen ist und das Kraftfahrzeug umströmende Strömungsluft von einem Bereich mit einem höheren Druck in einen Bereich mit einem geringeren Druck leitet.
• Aus den Offenlegungsschriften FR 2 8481 74 A1 , CN 205220835 U und DE 10 2009 012 511 A1 gehen jeweils Kraftfahrzeuge hervor, welche einen Propeller zur Beeinflussung des Luftwiderstandes aufweisen
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug mit einer Schubgeneriereinrichtung bereitzustellen, die ein Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs unterstützend ausgebildet ist. Die weitere Aufgabe ist die Angabe eines Verfahrens zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einer Schubgeneriereinrichtung.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kraftfahrzeug mit einer Schubgeneriereinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die weitere Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einer Schubgeneriereinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
• Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug ist mit einer Schubgeneriereinrichtung ausgebildet und umfasst eine Kraftfahrzeugkarosserie mit einem Frontbereich und einem Heckbereich, sowie einen Antriebstrang, welcher ein Antriebsaggregat zum Betreiben des Kraftfahrzeugs umfasst. Erfindungsgemäß ist die Schubgeneriereinrichtung zur ergänzenden Beschleunigung oder Verzögerung des Kraftfahrzeugs ausgebildet, wobei sie unabhängig vom Antriebsstrang ausgestaltet ist. Das heißt mit anderen Worten, dass die Schubgeneriereinrichtung nicht mechanisch an einer Antriebswelle des Antriebstrangs angeordnet ist und zur ergänzenden, oder mit anderen Worten unterstützenden Beschleunigung oder Verzögerung des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist.
• Der Vorteil der Schubgeneriereinrichtung ist eine Unterstützung eines Verhaltens des Kraftfahrzeugs. Wird beispielsweise beim Verzögern ein Schub entgegen einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs erzeugt, kann eine Reduzierung eines Bremsen- und/oder Reifenverschleißes herbeigeführt werden. Oder die Schubgeneriereinrichtung ist zur Unterstützung während einer Geradeausfahrt vorgesehen, wobei durch die Unterstützung bspw. eine Druckwiderstandsminimierung in einem Heckbereich der Kraftfahrzeugkarosserie und somit eine Steigerung einer Energieeffizienz realisiert werden kann. Ebenso wirkt die Schubgeneriereinrichtung vorteilhaft zur Unterstützung in Kurvenfahrten, da in Abhängigkeit einer Ausrichtung der Schubgeneriereinrichtung ein Schub in Richtung einer Karosseriequerachse erzeugt werden kann und somit eine Regelung von Unter- und/oder Übersteuern und eine Reduzierung von Reifenlasten durch den Schub in Richtung der Karosseriequerachse herbeigeführt werden kann.
• In einer kostengünstigen Ausgestaltung umfasst die Schubgeneriereinrichtung einen Propeller und einen Antrieb, wobei der Propeller in einem Gehäuse der Schubgeneriereinrichtung aufgenommen ist. Das heißt mit anderen Worten, dass die Schubgeneriereinrichtung einen antreibbaren Propeller, welcher in einem Gehäuse aufgenommen ist, umfasst, wobei der Antrieb ebenfalls im Gehäuse angeordnet sein kann. So ist eine Montage der Schubgeneriereinrichtung in der Kraftfahrzeugkarosserie kostengünstig, da die Schubgeneriereinrichtung als Modul bzw. in Modulbauweise der Kraftfahrzeugkarosserie hinzugefügt werden kann.
• In einer weiteren Ausgestaltung weist die Schubgeneriereinrichtung eine Düse auf, wodurch eine Druckerhöhung und somit eine Schubkraftsteigerung am Austritt der Düse und somit am Austritt der Schubgeneriereinrichtung herbeigeführt werden kann. Sofern die Schubgeneriereinrichtung die Düse aufweist, kann bspw. der Propeller in seiner radialen und axialen Ausdehnung kleiner ausgebildet werden bei gleicher Leistung der Schubgeneriereinrichtung ohne Düse.
• Die Düse weist eine Düseneintrittsfläche und eine Düsenaustrittsfläche auf. Sofern ein Flächenverhältnis der Düseneintrittsfläche zur Düsenaustrittsfläche variabel ausgebildet ist besteht der wesentliche Vorteil mit Hilfe einer Änderung des Flächenverhältnisses einen für einen bestimmten Betriebspunkt des Kraftfahrzeugs optimalen Schub herbeizuführen. Das heißt mit anderen Worten, dass ein Betriebsbereich der Schubgeneriereinrichtung mit variablem Flächenverhältnis wesentlich breiter ist als ein Betriebsbereich der Schubgeneriereinrichtung mit einem konstanten Flächenverhältnis.
• Der Betriebsbereich oder ein wirtschaftlich effizienter Betriebsbereich der Schubgeneriereinrichtung kann auch mit Hilfe eines im Gehäuse bewegbar aufgenommenen Propellers realisiert werden. Ein weiterer Vorteil des im Gehäuse bewegbaren Propellers ist eine variable Ausrichtung des erzeugten Schubs. Dies kann bspw. bei Kurvenfahrten genutzt werden.
• In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs ist der Antrieb steuerbar, wodurch die Schubgeneriereinrichtung bspw. auf Wunsch des Fahrers eingesetzt werden kann. Oder sie kann bspw. mit Hilfe eines Steuergerätes des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit einer Straßenlage und/oder einer aktuellen Geschwindigkeit und/oder einer bspw. Geradeausfahrt oder Kurvenfahrt und/oder einer aktuellen Leistung des Antriebsaggregates automatisiert in Betrieb oder außer Betrieb genommen werden. Vorteilhaft ist der Antrieb elektrisch und/oder mechanisch ausgebildet.
• In einer weiteren Ausgestaltung ist der Antrieb vorteilhaft mit Hilfe einer Batterie und/oder eines Verbrennungsmotors bzw. des Antriebsaggregats betreibbar.
• Ein besonders effizientes Kraftfahrzeug ist realisiert, sofern die im Heckbereich ausgebildete Schubgeneriereinrichtung in Richtung einer Karosseriehochachse der Kraftfahrzeugkarosserie unter einem Luftleitelement der Kraftfahrzeugkarosserie angeordnet ist. So besteht die Möglichkeit zusätzlich zur Herbeiführung eines erhöhten Abtriebs bei Anstellung des Luftleitelementes die Schubgeneriereinrichtung mit Luft beaufschlagbar oder mit anderen Worten, Luft ansaugbar zur Erzeugung des Schubes zu positionieren. Insbesondere vorteilhaft ist die Schubgeneriereinrichtung mit dem Luftleitelement in seine Betriebsposition bringbar zu gestalten. Dadurch besteht eine verbesserte Möglichkeit der Anordnung der Schubgeneriereinrichtung.
• Eine bewegbare Aufnahme der Schubgeneriereinrichtung an der Kraftfahrzeugkarosserie führt vorteilhaft zu einer individuellen Ausrichtung der Schubgeneriereinrichtung, so dass eine individuelle Schubkraftrichtung und ein individueller Schub herbeigeführt werden kann.
• 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. Es zeigen:
• 1 in einem Seitenansichtsausschnitt das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug mit der Schubgeneriereinrichtung in einem ersten Ausführungsbeispiel,
• 2 in einem Seitenansichtsausschnitt das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug mit der Schubgeneriereinrichtung in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
• 3 in einem Seitenansichtsausschnitt das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug mit der Schubgeneriereinrichtung in einem dritten Ausführungsbeispiel,
• 4 in einer Prinzipdarstellung die Schubgeneriereinrichtung,
• 5 in einer Prinzipdarstellung das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug mit im Betrieb angreifenden Kräfte, und
• 6 in einem Geschwindigkeits-Widerstands/Leistungs-Diagramm Linien unterschiedlicher Widerstandskräfte und Leistungen im Betrieb und ohne Betrieb der erfindungsgemäßen Schubgeneriereinrichtung.
• Ein gemäß 1 ausgebildetes erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 1, welches in 1 in einem Ausschnitt einer Seitenansicht mit einer Schubgeneriereinrichtung 2 in einem ersten Ausführungsbeispiel abgebildet ist, umfasst eine Kraftfahrzeugkarosserie 3 und ein Antriebsaggregat 4 in Form einer Verbrennungskraftmaschine, welche in einem Antriebsstrang 5 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet ist. Ebenso könnte das Kraftfahrzeug 1 als Hybridfahrzeug ausgeführt sein, wobei zusätzlich zur Verbrennungskraftmaschine 4 ein Elektromotor im Antriebsstrang 5 angeordnet wäre. Ebenso könnte das Antriebsaggregat 4 eine Brennstoffzelle sein, oder ausschließlich aus einem Elektromotor bestehen. Zahlreiche Varianten sind denkbar.
• Die Schubgeneriereinrichtung 2 ist zur Beschleunigung oder Verzögerung des Kraftfahrzeugs 1 ausgebildet, wobei sie unabhängig vom Antriebsstrang 5 ausgestaltet ist. Das heißt mit anderen Worten, dass sie nicht im Antriebsstrang 5 aufgenommen ist, wie bspw. die Verbrennungskraftmaschine 4.
• Die Kraftfahrzeugkarosserie 3 weist einen Heckbereich 6 und einen Frontbereich 7 auf, welcher in 2 abgebildet ist, in der das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug 1 mit der Schubgeneriereinrichtung 2 in einem zweiten Ausführungsbeispiel in einem Ausschnitt der Seitenansicht illustriert ist.
• Die Schubgeneriereinrichtung 2 weist einen Propeller 8 und einen den Propeller 8 gesteuert betreibenden Antrieb 9 auf. Der Propeller 8 ist in einem Gehäuse 22 der Schubgeneriereinrichtung 2 aufgenommen und weist eine Ansaugseite 14 und eine Druckseite 15 auf, wobei die Druckseite 15 von der Ansaugseite 14 bei einem axial durchströmbaren Propeller 8, wie er der Schubgeneriereinrichtung 2 zugeordnet ist, abgewandt ausgebildet ist.
• Der Antrieb 9 kann elektrisch und/oder mechanisch ausgebildet sein, und kann in Form einer Batterie vorliegend oder wirkverbunden mit dem Antriebsaggregat 4 ausgeführt sein.
• Die Schubgeneriereinrichtung 2 kann an unterschiedlichen Stellen der Kraftfahrzeugkarosserie 3 angeordnet sein, wie in den 1 bis 3 abgebildeten Ausführungsbeispielen des Kraftfahrzeugs 1 illustriert ist. Das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1 weist die Schubgeneriereinrichtung 2 im Heckbereich 6 des Kraftfahrzeugs 1 positioniert auf.
• Prinzipiell ist die Schubgeneriereinrichtung 2 an und/oder in der Kraftfahrzeugkarosserie 3 zur Ansaugung von an der Kraftfahrzeugkarosserie 3 entlang strömender Luft L angeordnet.
• In diesem ersten Ausführungsbeispiel ist die Schubgeneriereinrichtung 2 in einem Heckraum 10 des Heckbereichs 6 angeordnet, welcher mit einer bewegbaren Heckklappe 11 gegen eine Umgebung 12 den Heckraum 10 abdeckend ausgebildet ist. Die Schubgeneriereinrichtung 2 ist in diesem ersten Ausführungsbeispiel in eine Betriebsposition bringbar, wobei ein Luftleitelement 28 in Form eines Spoilers, welcher in der Heckklappe 11 aufgenommen ist, aus einer Ruheposition, welche sich durch einen mit der Heckklappe 11 bündigen Abschluss auszeichnet, bewegt und relativ zu seiner Schließposition angewinkelt angeordnet wird. Ist das Luftleitelement 28 hinreichend angewinkelt, besteht die Möglichkeit die Schubgeneriereinrichtung 2 luftdurchströmbar anzuordnen. Das heißt mit anderen Worten, dass die insbesondere entlang einer Karosserieoberfläche 13 der Kraftfahrzeugkarosserie 3 strömende Luft L von der Schubgeneriereinrichtung 2 über ihre Ansaugseite 14 angesaugt und über ihre Druckseite 15 unter erhöhtem Druck ausströmen kann.
• Ein mit Hilfe der Schubgeneriereinrichtung 2 erzeugter Schub S wirkt im ersten Ausführungsbeispiel beschleunigend, da eine Kraftrichtung FS in Richtung einer Fahrtrichtung FK des Kraftfahrzeugs 1 wirkt.
• Ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1, welches gem. 2 ausgebildet ist, weist die Schubgeneriereinrichtung 2 im Frontbereich 7 auf, wobei die Schubgeneriereinrichtung 2 in Richtung einer Karosserielängsachse X der Kraftfahrzeugkarosserie 3 zwischen einer Frontfläche 16 der Kraftfahrzeugkarosserie 3 und einem vorderen Radkasten 17 der Kraftfahrzeugkarosserie 3 angeordnet ist. Bevorzugt ist die Schubgeneriereinrichtung 2 hinter einem Luftgitter 18 der Kraftfahrzeugkarosserie 3 angeordnet, welcher üblicherweise als Kühlergrill bezeichnet wird. Ebenso ist es möglich, wie im zweiten Ausführungsbeispiel vorliegend, dass die Schubgeneriereinrichtung 2 in einer Lüfterzarge 19, welche in Richtung einer Karosseriequerachse Y der Kraftfahrzeugkarosserie 3 neben dem Kühlergrill 18 positioniert ist, angeordnet ist.
• Die Schubgeneriereinrichtung 2 ist im zweiten Ausführungsbeispiel mit ihrer Druckseite 15 in Fahrtrichtung FK vor ihrer Ansaugseite 14 angeordnet, wodurch eine Verzögerung herbeigeführt werden kann, da die Kraftrichtung FS des Schubes S entgegen der Fahrtrichtung FK wirkt.
• In einem dritten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1, welches gem. 3 ausgebildet ist, ist die Schubgeneriereinrichtung 2 in einem unterbodennahen Heckbereich 20 der Kraftfahrzeugkarosserie 3 stromab eines hinteren Radkastens 21 der Kraftfahrzeugkarosserie 3 angeordnet. In einem Vergleich mit der Schubgeneriereinrichtung 2 des ersten Ausführungsbeispiels ist die Schubgeneriereinrichtung 2 in Richtung einer Karosseriehochachse Z unter der Schubgeneriereinrichtung 2 des Kraftfahrzeugs 1 des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet.
• Die Schubgeneriereinrichtung 2 ist im unterbodennahen Heckbereich 20 zur Anströmung bzw. Ansaugen von Strömungsluft angeordnet, die entlang einer Seitenfläche der Kraftfahrzeugkarosserie 3 strömt und über den hinteren Radkasten 21 von der Schubgeneriereinrichtung 2 angesaugt werden kann. Sie ist im dritten Ausführungsbeispiel mit ihrer Ansaugseite 14 in Fahrtrichtung FK vor ihrer Druckseite 15 angeordnet, wodurch eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 1 herbeigeführt werden kann, da die Kraftrichtung FS des Schubes S in Fahrtrichtung FK wirkt.
• Selbstredend kann die Schubgeneriereinrichtung 2 an weiteren Stellen an der Kraftfahrzeugkarosserie 3 angeordnet sein. Ebenso können mehrere Schubgeneriereinrichtungen 2 vorgesehen sein, auch an unterschiedlichen Stellen an der Kraftfahrzeugkarosserie 3. So könnte beispielsweise das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug 1 eine bewegbare Schubgeneriereinrichtung 2 im Heckraum 10 positioniert aufweisen, eine weitere Schubgeneriereinrichtung 2 im Frontbereich 7 und eine zusätzliche Schubgeneriereinrichtung 2 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiels im unterbodennahen Heckbereich 20.
• Die Schubgeneriereinrichtung 2, welche in einer Prinzipdarstellung in 4 abgebildet ist, umfasst neben dem im Gehäuse 22 aufgenommenen Propeller 8 und dem Antrieb 9 eine Düse 23, welche einstückig mit dem Gehäuse 22 ausgebildet ist. Ebenso könnten das Gehäuse 22 und die Düse 23 auch getrennt voneinander hergestellt sein und die Düse 23 am Gehäuse 22 befestigt sein.
• Die Düse 23 weist eine Düseneintrittsfläche 24 und eine Düsenaustrittsfläche 25 auf, wobei die Düsenaustrittsfläche stromab der Düseneintrittsfläche 24 angeordnet ist. Somit entspricht die Düsenaustrittsfläche 25 einer Austrittsfläche 26 der Schubgeneriereinrichtung 2. Die Düsenaustrittsfläche 25 ist kleiner ausgebildet als die Düseneintrittsfläche 24, wodurch eine zusätzliche Drucksteigerung der Schubgeneriereinrichtung 2 herbeigeführt werden kann. An dieser Stelle sei erwähnt, dass die Druckseite 15 der Schubgeneriereinrichtung 2 bei vorhandener Düse 23 an der Düsenaustrittsfläche 25 vorliegt.
• Die von der Schubgeneriereinrichtung 2 angesaugte und durch die Schubgeneriereinrichtung 2 strömende Luft weist an einer Eintrittsfläche 27 der Schubgeneriereinrichtung 2, welcher der Index 0 zugeordnet ist, eine Luftgeschwindigkeit v0 und einen Luftdruck p0 auf. Mit Hilfe des Propellers 8, welcher mit Hilfe des Antriebs 9 geregelt angetrieben ist, weist die Luft an der stromab des Propellers 8 ausgebildeten Düseneintrittsfläche 24, welcher der Index 1 zugeordnet ist, eine Luftgeschwindigkeit v1 und einen Luftdruck p1 auf, wobei die Luftgeschwindigkeit v1 und der Luftdruck p1 größere Werte aufweisen als die Luftgeschwindigkeit v0 und der Luftdruck p0. Die die Schubgeneriereinrichtung 2 durchströmende Luft weist bei Verlassen der Schubgeneriereinrichtung 2 an deren Austrittsfläche 26, welcher der Düsenaustrittsfläche 25 entspricht, und welcher der Index 2 zugeordnet ist, eine Luftgeschwindigkeit v2 und einen Luftdruck p2 auf, welcher größerer Werte aufweist als die Luftgeschwindigkeit v1 und der Luftdruck p1. Dies resultiert aus der verkleinerten Düsenaustrittsfläche 25 im Vergleich zur Düseneintrittsfläche 24. Das bedeutet, dass der resultierende Schub S, oder mit anderen Worten der mit Hilfe der Schubgeneriereinrichtung 2 erzeugte Schubs S durch Veränderung eines Verhältnisses der Düseneintrittsfläche 24 zur Düsenaustrittsfläche 25 verändert werden kann. Dies bedeutet weiter, dass ein Flächenverhältnis der Düseneintrittsfläche 24 zur Düsenaustrittsfläche 25 bevorzugt variabel ausgebildet ist. Dies könnte bspw. mit Hilfe einer in der Düsenaustrittsfläche 25 oder stromauf der Düsenaustrittsfläche 25 integrierten, durchströmbare Öffnungen aufweisenden, verstellbaren Scheibe herbeigeführt werden, welche in Abhängigkeit ihrer Position einen bestimmten Strömungsquerschnitt der Düsenaustrittsfläche 25 freigibt. Eine Veränderung des Flächenverhältnisses kann bspw. mit Hilfe eines Stellmotors herbeigeführt werden. Des Weiteren besitzt die Schubgeneriereinrichtung 2 eine Generierleistung PG.
• In einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Propeller 8 bewegbar, insbesondere verschwenkbar im Gehäuse 22 aufgenommen. Das heißt mit anderen Worten, dass der Propeller 8 relativ zu den Karosserieachsen X, Y, Z eingestellt werden kann.
• In einem ebenfalls nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Vektorsteuerung der Düse 23 vorgesehen, wobei die Düse 23 relativ zu den Karosserieachsen X, Y, Z eingestellt werden kann.
• In 5 ist einer Prinzipdarstellung das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug 1 mit im Betrieb angreifenden Widerstandskräfte abgebildet. Auf das Kraftfahrzeug 1 wirkt im Betrieb eine so genannte Fahrwiderstandskraft F_Fahr , welche sich zusammensetzt aus einem Luftwiderstand F_Luft und einem Rollwiderstand F_Roll . Diese Fahrwiderstandskraft F_Fahr kann zur Herbeiführung einer zusätzlichen Beschleunigung oder einer Verzögerung mit Hilfe des Schubs S vergrößert oder verkleinert werden, wobei eine Antriebskraft F_A als Differenz der Fahrwiderstandskraft F_Fahr und des Schubs S resultiert. Dies ist davon abhängig in welche Richtung der Schub S wirkt. Dies wiederum ist abhängig von der Positionierung der Schubgeneriereinrichtung 2 und ihrer Ausrichtung, mit anderen Worten, von ihrer Positionierung der Ansaugseite 14 und der Druckseite 15 relativ zur Kraftfahrzeugkarosserie 3. Des Weiteren ist der Betrieb der Schubgeneriereinrichtung 2 abhängig von einer aktuellen Geschwindigkeit v_K des Kraftfahrzeugs 1 und der Generierleistung PK, sofern die erforderliche Generierleistung PK vom Antriebsaggregat 4 aufgebracht werden muss.
• In 6 sind in einem Geschwindigkeits-Widerstands/Leistungs-Diagramm Linien der Widerstandskräfte F_Fahr , F_Luft , F_Roll sowie einer resultierenden Leistung Pos des Antriebsaggregates 4 ohne Betrieb der Schubgeneriereinrichtung 2, einer resultierenden Leistung Pms des Antriebsaggregates 4 mit betriebener Schubgeneriereinrichtung 2, sowie ein Differenzbetrag ΔP der Leistungen Pos, Pms eingetragen.
• Mit zunehmender Geschwindigkeit v_K des Kraftfahrzeugs 1 steigert sich der Luftwiderstand F_Luft , da der Luftwiderstand F_Luft eine Resultierende einer Funktion ist, welche die Geschwindigkeit v_K mit einer Potenz mit dem Wert 2 aufweist. Die Schubgeneriereinrichtung 2 ist somit dazu vorgesehen den Luftwiderstands F_Luft zu reduzieren, damit keine Leistungssteigerung des Antriebsaggregates 4 vorgenommen werden muss, sondern bei gleicher Leistung des Antriebsaggregates 4 eine höhere Geschwindigkeit aufgrund der Reduzierung des Luftwiderstandes F_Luft zu erzielen. Ebenso besteht die Möglichkeit eine den Luftwiderstand F_Luft steigernde Wirkung der Schubgeneriereinrichtung 2 herbeizuführen, welche eine verbesserte Verzögerung ergibt, wobei eine Bremsleistung von Bremsen des Kraftfahrzeugs 1 reduziert werden kann oder bei gleicher Bremsleistung der Bremsen eine gesteigerte Verzögerung des Kraftfahrzeugs 1 herbeigeführt werden kann.
• Weist bspw. die Schubgeneriereinrichtung 2 eine Generierleistung PG mit einem Wert von 10 KW auf bei einem Wirkungsgrad mit dem Wert 0,5 der Schubgeneriereinrichtung 2, so kann bei einem Flächenverhältnis der Düseneintrittsfläche 24 zur Düsenaustrittsfläche 25 mit dem Wert 5 und einer Düsenaustrittsfläche 25 mit dem Wert 0,07 m², wobei ein Durchmesser des Propellers 8 einen Wert von 0,3 m aufweist, ein Schub mit dem Wert 570 N erzeugt werden. Damit kann bspw. bei einem 1,6 Tonnen schweren Kraftfahrzeug eine Verzögerung mit einem Wert von 0,36 m/s² herbeigeführt werden.
• Eine Schuberzeugung zur Beschleunigung kann die vorstehend beispielhaft genannte Schubgeneriereinrichtung 2, unter der Annahme weiterer Verluste und einem dadurch tatsächlich zur Verfügung stehenden Schub S mit einem Wert von 300 N ebenfalls herbeiführen. Es ist zu prüfen, bei welcher Geschwindigkeit v_S der Betrieb der Schubgeneriereinrichtung 2 aufgenommen werden soll. Das heißt mit anderen Worten, dass bis zum Erreichen der Geschwindigkeit v_S der Betrieb der Schubgeneriereinrichtung 2 möglicherweise einen energetischen Nachteil besitzt. Eine Ermittlung der Geschwindigkeit vs, ab welcher die Schubgeneriereinrichtung 2 betrieben wird, ist abhängig vom Fahrwiderstand F_Fahr , welcher abhängig ist von den Luftwiderstand F_Luft und den Rollwiderstand F_Roll herbeiführenden spezifischen Parameter des Kraftfahrzeugs 1.
• Es hat sich gezeigt, dass ab der Geschwindigkeit v_S , welche sich als Schnittpunkt im Diagramm gem. 6 zwischen der Leistung Pos ohne Betrieb der Schubgeneriereinrichtung 2 und der Leistung Pms mit betriebener Schubgeneriereinrichtung 2 einstellt, ein Betrieb der Schubgeneriereinrichtung 2 zur Reduzierung des Luftwiderstands F_Luft vorteilhafte Emissionswerte ergibt.
• Eine Beeinflussung des Schnittpunktes und somit eine Veränderung der Geschwindigkeit v_S zu einer anderen Geschwindigkeit hin, lässt sich bspw. mit dem variablen Flächenverhältnis und/oder mit dem bewegbaren Propeller 8 und/oder der bewegbaren Schubgeneriereinrichtung 2 realisieren.
• Selbstredend ist die Aufnahme des Betriebs der Schubgeneriereinrichtung 2, oder mit anderen Worten die Hinzuschaltung der Schubgeneriereinrichtung 2 auch abhängig von einem Fahrzustand des Kraftfahrzeugs 2, wie bspw. eine Geradeausfahrt oder eine Kurvenfahrt.
• Bezugszeichenliste

1

Kraftfahrzeug

2

Schubgeneriereinrichtung

3

Kraftfahrzeugkarosserie

4

Antriebsaggregat

5

Antriebsstrang

6

Heckbereich

7

Frontbereich

8

Propeller

9

Antrieb

10

Heckraum

11

Heckklappe

12

Umgebung

13

Karosserieoberfläche

14

Ansaugseite

15

Druckseite

16

Frontfläche

17

Vorderer Radkasten

18

Luftgitter

19

Lüfterzarge

20

Unterbodennaher Heckbereich

21

Hinterer Radkasten

22

Gehäuse

23

Düse

24

Düseneintrittsfläche

25

Düsenaustrittsfläche

26

Austrittsfläche

27

Eintrittsfläche

28

Luftleitelement

p0

Luftdruck

p1

Luftdruck

p2

Luftdruck

v0

Luftgeschwindigkeit

v1

Luftgeschwindigkeit

v2

Luftgeschwindigkeit

vK

Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs

vS

Geschwindigkeit Betriebsaufnahme der Schubgeneriereinrichtung

F

Widerstandskraft

FA

Antriebskraft

FFahr

Fahrwiderstandskraft

FLuft

Luftwiderstand

FRoll

Rollwiderstand

FK

Fahrtrichtung Kraftfahrzeug

FS

Kraftrichtung

L

Luftströmung

P

Leistung

PG

Generierleistung

PoS

Leistung ohne Betrieb der Schubgeneriereinrichtung

PmS

Leistung mit betriebener Schubgeneriereinrichtung

S

Schub

X

Karosserielängsachse

Y

Karosseriequerachse

Z

Karosseriehochachse

ΔP

Differenzbetrag

• 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
• DE 102015102741 A1 [0003]
• US 2008/0150321 A1 [0004]
• US 2006/0170246 A1 [0005]
• FR 2848174 A1 [0006]
• CN 205220835 U [0006]
• DE 102009012511 A1 [0006]

Claims (13)

1. Kraftfahrzeug mit einer Schubgeneriereinrichtung, umfassend eine Kraftfahrzeugkarosserie (3) mit einem Frontbereich (7) und einem Heckbereich (6), mit einem Antriebstrang (5), welcher ein Antriebsaggregat (4) zum Betreiben des Kraftfahrzeugs (1) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubgeneriereinrichtung (2) zur ergänzenden Beschleunigung oder Verzögerung des Kraftfahrzeugs (1) ausgebildet ist, wobei sie unabhängig vom Antriebsstrang (5) ausgestaltet ist.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubgeneriereinrichtung (2) einen Propeller (8) und einen Antrieb (9) umfasst, und wobei der Propeller (8) in einem Gehäuse (22) der Schubgeneriereinrichtung (2) aufgenommen ist.
3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubgeneriereinrichtung (2) eine Düse (23) aufweist.
4. Kraftfahrzeug nach Anspruch4, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (23) eine Düseneintrittsfläche (24) und eine Düsenaustrittsfläche (25), wobei ein Flächenverhältnis der Düseneintrittsfläche (24) zur Düsenaustrittsfläche (25) variabel ausgebildet ist.
5. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Propeller (8) bewegbar im Gehäuse (22) aufgenommen ist.
6. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (9) steuerbar.
7. Kraftfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (9) elektrisch und/oder mechanisch ausgebildet ist.
8. Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (9) mit Hilfe einer Batterie und/oder eines Verbrennungsmotors betreibbar ist.
9. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubgeneriereinrichtung (2) im Frontbereich (7) und/oder im Heckbereich (6) angeordnet ist.
10. Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die im Heckbereich (6) ausgebildete Schubgeneriereinrichtung (2) in Richtung einer Karosseriehochachse (Z) der Kraftfahrzeugkarosserie (3) unter einem Luftleitelement (28) der Kraftfahrzeugkarosserie (3) angeordnet ist.
11. Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubgeneriereinrichtung (2) mit dem Luftleitelement (28) in seine Betriebsposition bringbar ist.
12. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubgeneriereinrichtung (2) an der Kraftfahrzeugkarosserie (3) bewegbar aufgenommen ist.
13. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einer Schubgeneriereinrichtung, wobei das Kraftfahrzeug eine Kraftfahrzeugkarosserie (3) und einen Antriebstrang (5), welcher ein Antriebsaggregat (4) zum Betreiben des Kraftfahrzeugs (1) umfasst, aufweist, und wobei zur ergänzenden Beschleunigung oder Verzögerung des Kraftfahrzeugs (1) eine Schubgeneriereinrichtung (2) ausgebildet ist zur ergänzenden Beschleunigung oder Verzögerung des Kraftfahrzeugs (1), und wobei die Schubgeneriereinrichtung (2) in Abhängigkeit einer Differenz einer Leistung (P_oS) des Antriebsaggregates (4) ohne Betrieb der Schubgeneriereinrichtung (2) und einer Leistung (P_mS) des Antriebsaggregates (4) mit aktivierter Schubgeneriereinrichtung (2) betrieben wird.

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