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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftleitvorrichtung für eine Karosseriefront einer Kraftfahrzeugkarosserie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Kraftfahrzeugkarosserie gemäß Patentanspruch 8.
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Luftleitvorrichtungen zur Beeinflussung einer die Kraftfahrzeugkarosserie umströmenden Luftströmung sind bekannt. So werden Luftleitvorrichtungen im im Frontbereich der Kraftfahrzeugkarosserie eingesetzt. Dabei kann es sich zum Beispiel um sogenannte Frontspoiler handeln, welche eine definierte Luftströmung im Frontbereich der Kraftfahrzeugkarosserie realisieren lassen. Die Luftleitvorrichtung umfasst ein Wirkelement, welches zur Anströmung ausgebildet ist, und eine Verbindungseinrichtung, mit deren Hilfe das Wirkelement an der Kraftfahrzeugkarosserie aufgenommen ist.
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Der Frontspoiler, welcher auch als Bugspoiler bezeichnet werden kann, erstreckt sich im Wesentlichen in Richtung einer Karosseriequerachse der Kraftfahrzeugkarosserie über die gesamte Karosseriefront. Eine in Richtung einer Karosseriehochachse ausgebildete Wirkhöhe des Wirkelementes beeinflusst wesentlich eine Aerodynamik der Kraftfahrzeugkarosserie und somit ebenfalls die Aerodynamik eines die Kraftfahrzeugkarosserie aufweisenden Kraftfahrzeugs. Im Entwicklungsprozess ist jedoch eine konkrete Angabe der Wirkhöhe üblicherweise erst kurz vor einer Serienreife des Kraftfahrzeugs möglich, da zur konkreten Angabe die Kraftfahrzeugkarosserie nicht mehr verändert werden darf und mit dieser Kraftfahrzeugkarosserie vorgenommene Versuchsmessungen zur Angabe der Wirkhöhe vorliegen sollten. Dies bedeutet, dass für einen anstehenden Start einer Serienfertigung Werkzeuge bereits beauftragt sind und Änderungen aufgrund einer geänderten Luftleitvorrichtung kostenintensiv wären. Somit sollte die Wirkhöhe der Luftleitvorrichtung veränderbar sein.
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Die Offenlegungsschrift
DE 102 47 418 A1 offenbart einen Stoßfänger für eine Karosseriefront einer Kraftfahrzeugkarosserie, wobei eine Bugschürze an einem Hauptkörper des Stoßfängers höhenverstellbar an dem Hauptkörper angeordnet ist. Die Bugschürze kann somit zur variablen Einstellung einer Bodenfreiheit, somit zur möglichen Kollisionsvermeidung mit einem Fahrboden eingestellt werden, wobei die Bugschürze vollständig in Fahrtrichtung vor dem Hauptkörper angeordnet ist.
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Der Offenlegungsschrift
US 2009 / 0 115 221 A1 kann eine Luftleitvorrichtung für eine Karosseriefront einer Kraftfahrzeugkarosserie entnommen werden, wobei das Luftleitelement mit Hilfe der Verbindungseinrichtung in Richtung einer Karosseriehochachse verstellbar mit Hilfe zweier längenverstellbaren Stangen an der Kraftfahrzeugkarosserie aufgenommen ist.
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Die Druckschriften
DE 10 2018 115 723 B3 und
DE 10 2018 107141 A1 offenbaren jeweils eine Luftleitvorrichtung für eine Karosseriefront einer Kraftfahrzeugkarosserie, deren Luftleitelement mit Hilfe einer Einstelleinrichtung relativ zur Kraftfahrzeugkarosserie vertikal einstellbar ist, wobei die Einstelleinrichtung eine Einstellrampe und eine Gegenrampe, mit welcher das Wirkelement verbunden ist, aufweist.
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Aus der
DE 10 2012 020 738 A1 ist eine Luftleiteinrichtung bekannt, bei der eine Spoilerlippe mit einer pneumatischen Betätigungseinrichtung betätigbar ist.
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Die
DE 37 15 974 A1 beschreibt eine Frontspoileranordnung mit einem Schwenkarmmechanismus, der elastische Hülsen aufweist, um höhere Fertigungstoleranzen auszugleichen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine kostengünstige Luftleitvorrichtung für eine Karosseriefront einer Kraftfahrzeugkarosserie anzugeben, welche einen optimierten Abtrieb herbeiführbar herstellbar ist. Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung einer kostengünstigen Kraftfahrzeugkarosserie.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Luftleitvorrichtung für eine Karosseriefront einer Kraftfahrzeugkarosserie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die weitere Aufgabe wird mit einer Kraftfahrzeugkarosserie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst.
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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 Karosseriefront einer Kraftfahrzeugkarosserie weist ein Wirkelement und eine das Wirkelement mit der Kraftfahrzeugkarosserie verbindende Verbindungseinrichtung auf, wobei das Wirkelement einem Fahrboden gegenüberliegend an der Kraftfahrzeugkarosserie, welche eine Karosserielängsachse, eine Karosseriequerachse und eine Karosseriehochachse besitzt, angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist das Wirkelement in Modulbauweise ausgebildet, umfassend eine Modulblende, eine in Richtung der Karosseriehochachse bewegbare Elementlippe und ein die Elementlippe an der Modulblende führendes Trägerelement, wobei die Elementlippe zumindest teilweise in einem Windschatten der Modulblende angeordnet ist. Der Vorteil der Modulbauweise ist darin zu sehen, dass das Wirkelement in seiner Wirkhöhe, welche einen aerodynamischen Anteil aufweist, an unterschiedliche Kraftfahrzeugkarosserien auf einfache Weise angepasst werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass sie auch bei einem Serienfahrzeug individuell einstellbar ist. Der Vorteil bezüglich der Anordnung der Elementlippe in einem Windschatten der Modulblende ist, neben einer vorteilhaften Bedienbarkeit, die Vermeidung einer negativen Strömungsbeeinflussung einer Anströmung des Wirkelementes aufgrund eines zwischen der Elementlippe und der Modulblende ausgebildeten Spaltes. Das heißt mit anderen Worten, wäre die Elementlippe zumindest teilweise vor der Modulblende angeordnet, könnte der Fahrtwind in den zwischen der Modulblende und der Elementlippe ausgebildeten Spalt, welcher insbesondere zur Bewegung der Elementlippe vorgesehen ist, eindringen und Verwirbelungen herbeiführen, die einen Abtrieb reduzieren können.
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Erfindungsgemäß lässt sich eine für das Kraftfahrzeug und seine Kraftfahrzeugkarosserie optimale Wirkhöhe der Luftleitvorrichtung einstellen. Insbesondere weist zur Bewegung der Elementlippe in Richtung der Karosseriehochachse das Trägerelement eine Aufnahmeöffnung auf, in welcher ein mit der Elementlippe verbindbares Fixierelement aufnehmbar ist. Zu stufenlosen Einstellung der Elementhöhe ist die Aufnahmeöffnung erfindungsgemäß in Form eines Langloches ausgeführt, wobei sich das Langloch selbstredend in Richtung der Kraftfahrzeughochachse erstreckt.
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Die Elementlippe ist zur einfachen Einstellung in ihrer Elementhöhe stufenlos einstellbar. Das Fixierelement kann in Form eines Schrauben-Mutter-Elementes ausgeführt sein. Ebenso könnte es in Form eines Stiftes ausgebildet sein, welcher am Trägerelement fixiert werden kann und dort verrastet.
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Die Elementlippe ist an der Modulblende mit Hilfe des Trägerelementes befestigt, wobei aufgrund der in Richtung der Kraftfahrzeugquerachse ausgebildeten Erstreckung der Luftleitvorrichtung über vorzugsweise die gesamte Karosseriefront eine Mehrzahl von Trägerelementen der Befestigung der Elementlippe an der Modulblende dienen. Zur einfachen und gesicherten Halterung ist das Trägerelement mit Hilfe einer Clip-Verbindung an der Modulblende befestigt. Das heißt mit anderen Worten, dass zwischen dem Trägerelement und der Modulblende eine formschlüssige Verbindung in Form einer Clip-Verbindung ausgebildet ist. Eine derartige Verbindung stellt eine kostengünstige und sichere Verbindung dar.
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Die Elementlippe weist zur Befestigung am Trägerelement einen Befestigungsabschnitt auf. Dieser Befestigungsabschnitt ist in Form einer Lasche ausgebildet, welche mit einem Aufnahmeelement zur Aufnahme des Fixierelementes ausgebildet ist. Bevorzugt ist der Befestigungsabschnitt an der Elementlippe an deren vom Fahrboden abgewandt ausgebildeten Elementfläche angeordnet, wodurch eine Strömungsstörung, bspw. durch einen Abriss infolge des im Fahrtwind stehenden Befestigungsabschnittes gesichert vermieden ist.
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Die Verbindungseinrichtung umfasst zur gesicherten Anbindung der Luftleitvorrichtung an der Kraftfahrzeugkarosserie ein komplementär zu einem ersten Befestigungselement der Modulblende ausgebildetes Halteelement.
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Zur kostengünstigen und weiteren sicheren Befestigung der Luftleitvorrichtung an der Kraftfahrzeugkarosserie sind die ersten Befestigungselemente und die Halteelemente zur Herbeiführung einer Clip-Verbindung ausgebildet.
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Insgesamt lässt sich mit Hilfe der erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung, deren Wirkelement in Modulbauweise ausgebildet ist, eine hohe Variabilität an Wirkhöhen kostengünstig realisieren. Das bedeutet, dass insbesondere in einer Entwicklungsphase der Kraftfahrzeugkarosserie und der erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung auf einfache Weise Kosten reduziert werden können. Oder mit anderen Worten gesagt, es ist die Möglichkeit einer Minimierung einer mehrfachen Werkzeugänderung oder Anschaffung von kostenintensiven Neuwerkzeugen geschaffen, welche zur Realisierung einer für das Kraftfahrzeug optimierten Wirkhöhe üblicherweise notwendig sind.
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Ein weiterer Vorteil ist dadurch gegeben, dass auf Neuentwicklungen schnell, somit kostengünstig reagiert werden kann, durch einfaches Ein - oder Ausschieben der Elementlippe. Ebenso kann, sofern das Wirkelement aus einem relativ flexiblen Kunststoff hergestellt ist, das Wirkelement auch an eine modifizierte Kontur der Karosseriefront angepasst werden.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugkarosserie mit einer Luftleitvorrichtung. Sofern die Luftleitvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist, ist eine kostengünstige Kraftfahrzeugkarosserie mit optimiertem Vorderachsauftrieb geschaffen, da die Luftleitvorrichtung in ihrer Wirkhöhe an unterschiedliche Kraftfahrzeugkarosserien anpassbar ist. Somit ist eine Kostenersparnis durch eine Reduzierung von Varianten der Luftleitvorrichtung realisiert.
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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 Seitenansicht eine erfindungsgemäße Kraftfahrzeugkarosserie aufweisend eine erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung,
- 2 in einer perspektivischen Ansicht ein Wirkelement der erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung,
- 3 in einer perspektivischen Ansicht einen Ausschnitt des Wirkelementes,
- 4 in einem Schnitt entlang einer Schnittlinie IV-IV das Wirkelement im Zusammenbau mit der Kraftfahrzeugkarosserie,
- 5 in einem Teilschnitt ein Trägerelement des Wirkelementes mit einer Elementlippe des Wirkelementes,
- 6 in einer Detailansicht eine Modulblende des Wirkelementes im Bereich eines Befestigungselementes zur Befestigung des Trägerelementes,
- 7 in einer perspektivischen Darstellung das Trägerelement, und
- 8 in einer Seitenansicht das Trägerelement mit der Elementlippe und daran angreifenden Kräften.
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Eine erfindungsgemäße Kraftfahrzeugkarosserie 1, welche gemäß 1 ausgebildet ist, umfasst eine erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung 2. Die Luftleitvorrichtung 2 ist ein Wirkelement 3 und eine das Wirkelement 3 mit der Kraftfahrzeugkarosserie 1 verbindende Verbindungseinrichtung 27 aufweisend ausgebildet, wobei die Verbindungseinrichtung 27 an der Modulblende 7 und an der Kraftfahrzeugkarosserie 1 ausgebildete Verbindungselemente umfasst. An der Modulblende 7 sind hierzu erste Befestigungselemente 14 angebracht, wie sie in den 2 und 3 illustriert sind, und an der Kraftfahrzeugkarosserie 1 nicht näher dargestellte Halteelemente angeordnet, welche komplementär zu den ersten Befestigungselementen 14 ausgebildet sind.
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Die erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung 2 ist an einer Karosseriefront 4 der Kraftfahrzeugkarosserie 1 ausgebildet, und kann ebenso als Bugspoiler bezeichnet werden. Das Wirkelement 3 ist einem Fahrboden 5 der Kraftfahrzeugkarosserie 1 gegenüberliegend ausgebildet. Aerodynamische Beiwerte eines die Kraftfahrzeugkarosserie 1 aufweisenden Kraftfahrzeugs 6 werden unter anderem von einer Form der Kraftfahrzeugkarosserie 1 selbst und hierbei wesentlich von der Luftleitvorrichtung 2, insbesondere von deren Wirkelement 3 beeinflusst, wobei eine sich in Richtung einer Karosseriehochachse Z der Kraftfahrzeugkarosserie 1 erstreckende Wirkhöhe W des Wirkelementes 3 einen großen Einfluss auf einen Luftwiderstandsbeiwert des Kraftfahrzeugs 6 besitzt.
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Die Kraftfahrzeugkarosserie 1 weist neben der Karosseriehochachse Z eine orthogonal zur Karosseriehochachse Z ausgebildete Karosserielängsachse X und eine orthogonal zu den beiden Karosserieachsen X, Z ausgebildete Karosseriequerachse Y auf.
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Das Wirkelement 3, welches in einer perspektivischen Ansicht in 2 abgebildet ist, ist in Modulbauweise ausgebildet und umfasst eine Modulblende 7, eine in Richtung der Karosseriehochachse Z bewegbare, insbesondere verschiebbare, insbesondere axial verschiebbare Elementlippe 8 und zur gesicherten Fixierung mehrere, die Elementlippe 8 an der Modulblende 7 fixierenden, Trägerelemente 9. Die Elementlippe 8 ist teilweise in einem Windschatten der Modulblende 7, somit in Fahrtrichtung hinter der Modulblende 7, angeordnet, so dass keine, oder nahezu keine den Abtrieb reduzierenden Verwirbelungen aufgrund eines in Richtung der Karosserielängsachse X vorliegenden Spaltes zwischen der Modulblende 7 und der Elementlippe 8 auftreten können.
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Das Wirkelement 3, insbesondere die Modulblende 7 und die Elementlippe 8, ist einer sich in Richtung der Karosserielängsachse X und der Karosseriequerachse Y aufgespannten Ebene erstreckenden Kontur 10 der Kraftfahrzeugkarosserie 1 angepasst gebogen ausgebildet. Die Elementlippe 8, welche neben der Modulblende 7 einen Hauptanteil der aerodynamischen Wirkung der Luftleitvorrichtung 2 besitzt, ist sich in Richtung der Karosseriequerachse Y und der Karosserielängsachse X nahezu vollständig über eine Gesamterstreckung der Modulblende 7 in Richtung der Karosseriequerachse Y und der Karosserielängsachse X erstreckend ausgeführt. Die Modulblende 7 ist einer Umgebung zugewandt angeordnet, derart, dass die Elementlippe 8, in Fahrtrichtung betrachtet, hinter der Modulblende 7 angeordnet ist. Die Elementlippe 8 ist leistenförmig ausgeführt.
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Ein Vorteil des Trägerelements 9 ist aus 3 ersichtlich. Die Länge der Luftleitvorrichtung 2 kann im ausgelieferten Zustand, d.h. wenn sich das Fahrzeug beim Kunden befindet, nicht weiter verstellt werden, da der Zugang zum Fixierelement 24 durch das Trägerelement 9 versperrt ist. Dadurch kann verhindert werden, dass die in der Entwicklung definierte Länge der Luftleitvorrichtung 2, die einen wesentlichen Einfluss auf die eingestellte Fahrzeug-Balance hat, vom Kunden umgestellt wird. Das Trägerelement 9 dient zudem als Verdreh-Sicherung für die Mutter des Fixierelements 24, damit die Schraube des Fixierelements 24 von der anderen Seite angezogen werden kann.
Die Modulblende 7 weist eine Leiste 11 auf, an welcher, wie insbesondere in 4 erkennbar ist, an ihren in Richtung der Karosseriehochachse Z ausgebildeten Leistenenden, einem ersten Leistenende 12 und einem zweiten Leistenende 13, erste Befestigungselemente 14 zur Befestigung der Luftleitvorrichtung 2 an der Kraftfahrzeugkarosserie 1 und zweite Befestigungselemente 15 zur Befestigung der Elementlippe 8 an der Modulblende 7 angeordnet sind.
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Die beiden Befestigungselemente 14, 15 sind in Form von Clipelementen für eine Clip-Verbindung ausgebildet, wodurch eine einfache und sichere Befestigung der Modulblende 7 an der Kraftfahrzeugkarosserie 1 sowie eine einfache und sichere Befestigung der Trägerelemente 9, und somit mittelbar der Elementlippe 8, an der Modulblende 7 realisiert ist. Das heißt mit anderen Worten, dass die Verbindungseinrichtung 27 zur Aufnahme der ersten Befestigungselemente 14 ausgebildet ist.
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In den 5 und 7 ist das Trägerelement 9 in einem Schnitt bzw. einer perspektivischen Ansicht abgebildet. Die Trägerelemente 9 sind zur Aufnahme der Elementlippe 8 ausgebildet und in ihrem Querschnitt, wie insbesondere 5 entnommen werden kann, quasi L-förmig ausgeführt. Ein erster Trägerarm 17 des Trägerelementes 9 ist zur Verclippung mit dem zweiten Befestigungselement 15 ausgebildet. Ein zweiter Trägerarm 18, welcher bevorzugt rechtwinklig zum ersten Trägerarm 17 angeordnet ist, dient der Aufnahme der Elementlippe 8. Der erste Trägerarm 17 und der zweite Trägerarm 18 sind doppelwandig ausgeführt, derart, dass das zweite Befestigungselement 15 im ersten Trägerarm 17 und die Elementlippe 8 im zweiten Trägerarm 18 aufgenommen werden können.
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Der zweite Trägerarm 17 weist zwischen seiner ersten Aufnahmewand 19 und seiner zweiten Aufnahmewand 20 somit einen sich in Richtung der Karosseriehochachse Z vollständig durch das Trägerelement 9 erstreckenden Spalt 21 auf. In Richtung der Karosseriequerachse Y weist das Trägerelement 9 beidseits des Spaltes Stützwände 22 auf.
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Die beiden Aufnahmewände 19, 20 besitzen jeweils eine Aufnahmeöffnung 23 in Form eines Langloches, welches einer Aufnahme eines Fixierelementes 24 zur Fixierung der Elementlippe 8 am Trägerelement 9 dient.
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Ein Befestigungsabschnitt 25, welcher an der Elementlippe 8 ausgebildet ist, und welcher sich im Wesentlichen in Richtung der Karosseriehochachse Z erstreckt, ist im Spalt 21 aufgenommen und wird mit Hilfe des Fixierelementes 24 im Trägerelement 9 verklemmt. Hierzu weist der Befestigungsabschnitt 25 bevorzugt ein Loch 26 auf, in das das Fixierelement 24 hineingesteckt ist, wobei das Fixierelement 24 bevorzugt in Form eines Schrauben-Mutter-Elementes ausgebildet ist.
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Zur Stabilisierung der Modulblende 7 weist diese zwischen den voneinander beabstandet ausgebildeten zweiten Befestigungselementen 15 Stützleisten 16 auf, welche ebenfalls an dem zweiten Leistenende 13 aufgenommen sind, wie es beispielhaft in 6 illustriert ist.
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An dieser Stelle sei erwähnt, dass sich die Wirkhöhe W der Luftleitvorrichtung 2 zusammensetzt aus einer konstanten Höhe H der Modulblende 7 und einer variablen Elementhöhe E der Elementlippe 8, wobei die Elementhöhe E nicht zwingend gleichzusetzen ist mit einer konstanten Lippenhöhe L der Elementlippe 8. Die Wirkhöhe W ist die tatsächlich im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 6 von Fahrtwind beaufschlagte Höhe des Wirkelementes 3.
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Das Trägerelement 9 mit der Elementlippe 8 und daran angreifenden Kräften, einer Fahrtwindkraft FF, herbeigeführt durch den Fahrtwind, einer Stützkraft Fs, welche eine Gegenkraft zur Fahrtwindkraft FF ist, und einer Klemmkraft FK, welche durch das Fixierelement herbeigeführt wird, sind in 8 abgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeugkarosserie
- 2
- Luftleitvorrichtung
- 3
- Wirkelement
- 4
- Karosseriefront
- 5
- Fahrboden
- 6
- Kraftfahrzeug
- 7
- Modulblende
- 8
- Elementlippe
- 9
- Trägerelement
- 10
- Kontur
- 11
- Leiste
- 12
- Erstes Leistenende
- 13
- Zweites Leistenende
- 14
- Erstes Befestigungselement
- 15
- Zweites Befestigungselement
- 16
- Stützleiste
- 17
- Erster Trägerarm
- 18
- Zweiter Trägerarm
- 19
- Erste Aufnahmewand
- 20
- Zweite Aufnahmewand
- 21
- Spalt
- 22
- Stützwand
- 23
- Aufnahmeöffnung
- 24
- Fixierelement
- 25
- Befestigungsabschnitt
- 26
- Loch
- 27
- Verbindungseinrichtung
- E
- Elementhöhe
- FF
- Fahrtwindkraft
- FK
- Klemmkraft
- FS
- Stützkraft
- H
- Höhe
- L
- Lippenhöhe
- W
- Wirkhöhe
- X
- Karosserielängsachse
- Y
- Karosseriequerachse
- Z
- Karosseriehochachse
