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Die Erfindung betrifft eine Frontflügelanordnung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.
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Kraftfahrzeuge weisen eine Luftumströmung auf, wenn sie sich relativ zu der Luft bewegen. Um den Abtrieb des Kraftfahrzeugs und den Luftwiderstand des Kraftahrzeugs zu beeinflussen, werden an der Fahrzeugfront Frontflügelanordnungen und am Fahrzeugheck Heckflügelanordnungen eingesetzt. Dabei umströmt die das Kraftfahrzeug umströmende Luft die Frontflügelanordnung bzw. die Heckflügelanordnung und beeinflusst damit den Abtrieb an der Fahrzeugfront bzw. am Fahrzeugheck und auch den Luftwiderstand.
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Im Stand der Technik sind starre Frontflügelanordnungen und Heckflügelanordnungen bekannt. Auch sind Frontflügelanordnungen und Heckflügelanordnungen bekannt, bei welchen jeweils ein Flügelblatt vorgesehen ist, welches verschwenkbar angeordnet ist und in seinem Neigungswinkel verstellbar einstellbar ist.
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Die
DE 10 2007 051 496 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug mit einem Bugbereich, in dessen der Fahrbahn zugewandten Unterseiten Kanäle zur Zuführung von Kühlluft zu Radbremsen vorgesehen sind. Die Kanäle sind um eine Drehachse schwenkbar ausgebildet.
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Die
US 2017/0 282 980 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug mit einem Bugbereich, in dessen unteren Seitenbereichen zur Zuführung von Kühlluft Luftkanäle vorgesehen sind, welche sich zum Unterboden hin öffnen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Frontflügelanordnung zu schaffen, welche gegenüber dem Stand der Technik einen verstärkten Abtrieb in einem ersten Betriebszustand und dennoch eine möglichst hohe Maximalgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Erhaltung des Luftstroms zur Kühlung der Bremsanlage in einem zweiten Betriebszustand erlaubt, wobei dennoch die aerodynamische Balance in beiden Betriebszuständen gleich bleibt. Auch ist es die Aufgabe ein Kraftfahrzeug mit einer verbesserten Frontflügelanordnung zu schaffen.
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Die Aufgabe zu der Frontflügelanordnung wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Frontflügelanordnung mit einem Flügelelement und mit einem ersten Luftkanal, wobei das Flügelelement mit eine Flügeloberseite und einer Flügelunterseite ausgebildet ist, welches an einer Fahrzeugfront anordenbar ist, wobei die Flügeloberseite den ersten Luftkanal nach unten begrenzt, wobei das Flügelelement an seiner Oberseite durch den ersten Luftkanal überströmbar ist, wobei unterhalb des Flügelelements ein zweiter Luftkanal angeordnet ist, wobei das Flügelelement an seiner Unterseite durch den zweiten Luftkanal überströmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass luftstromabwärts des Flügelelements ein erstes verstellbares Luftleitelement in dem ersten Luftkanal angeordnet ist und ein zweites verstellbares Luftleitelement in dem ersten Luftkanal angeordnet ist, welche gesteuert verstellbar angeordnet sind. Dadurch kann die Luftströmung bedarfsgerecht derart gesteuert werden, dass in einem ersten Betriebszustand ein starker Abtrieb erzeugt werden kann und in einem zweiten Betriebszustand ein eher geringer Luftwiderstand erzeugt werden kann, so dass eine hohe Maximalgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ermöglichbar ist.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der erste Luftkanal einen Lufteinlass und einen Luftauslass aufweist. Dabei können das erste Luftleitelement und das zweite Luftleitelement in einem ersten Betriebszustand derart einstellbar sein, dass sie den Luftauslass des ersten Luftkanals zumindest im Wesentlichen versperren, z.B. bis auf mindestens einen definierten Spalt. Dadurch wird erreicht, dass im ersten Luftkanal eine sehr schnelle Spaltströmung entsteht die den Luftstrom im zweiten Luftkanal bei der Umlenkung nach oben unterstützt.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn in dem ersten Betriebszustand der erste Luftkanal im Wesentlichen, z.B. bis auf mindestens einen definierten Spalt, versperrt ist und die Luftströmung im Wesentlichen nur durch den zweiten Luftkanal erfolgt. Dadurch kann die Wirkung des zweiten Luftkanals sehr gut zur Geltung kommen.
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Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der zweite Luftkanal im ersten Betriebszustand derart ausgebildet ist, dass er einen Diffusorkanal mit einem sich luftstromabwärts erweiternden Luftkanalquerschnitt ausbildet, wobei das erste Luftleitelement und das zweite Luftleitelement im Bereich des sich vergrößernden Luftkanalquerschnitts angeordnet sind und einen Teil einer Kanalwand des zweiten Luftkanals bilden. Dadurch wird ein verstärkter Abtrieb durch die Durchströmung des als Diffusorkanal ausgebildeten zweiten Luftkanals erzeugt.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn das erste Luftleitelement und das zweite Luftleitelement im ersten Betriebszustand derart einstellbar sind, dass sie etwa in einer Linie angeordnet sind. Dadurch können sie eine im Wesentlichen durchgehende Wand des zweiten Luftkanals erzeugen, so dass eine gute Durchströmung des zweiten Luftkanals erreicht wird.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn das erste Luftleitelement und das zweite Luftleitelement in einem zweiten Betriebszustand derart einstellbar sind, dass sie den Luftauslass des ersten Luftkanals freigeben, wobei die beiden Luftleitelemente etwa v-förmig zueinander angeordnet sind. Dadurch wird eine nahezu luftwiderstandsfreie Durchströmung des ersten Luftkanals erzeugt, welche dazu dient, den Luftstrom zur Kühlung der Bremsanlage aufrechtzuerhalten und gleichzeitig wird eine Ausbildung des Diffusorkanals verhindert, so dass der Abtrieb gering gehalten wird.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn das erste Luftleitelement und das zweite Luftleitelement in dem zweiten Betriebszustand im ersten Luftkanal derart etwa v-förmig zueinander angeordnet sind, dass das erste Luftleitelement auf seiner Unterseite umströmt wird, während das zweite Luftleitelement an seiner Oberseite umströmt wird. Damit wird eine Aufteilung des Luftstroms durch den ersten Luftkanal verursacht, welche den Abtrieb gering hält und den Luftwiderstand ebenso gering hält.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn das erste Luftleitelement quer zur Luftströmungsrichtung breiter ausgebildet ist als das zweite Luftleitelement. Dadurch kann eine definierte Gestaltung des ersten Luftkanals und eine entsprechende Dimensionierung und Ausrichtung der Abtriebskraft erreicht werden.
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Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn der erste Luftkanal in einem ersten Bereich, in welchem das erste und das zweite Luftleitelement angeordnet sind, einen weiteren, also breiteren Querschnitt aufweist als in einem zweiten Bereich, in welchem nur das erste Luftleitelement angeordnet ist. Damit wird erreicht, dass der Luftkanal auch mit der unterschiedlichen Gestaltung der Luftleitelemente mittels der Luftleitelemente zumindest im Wesentlichen, z.B. bis auf mindestens einen definierten Spalt, versperrt werden kann.
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Die Aufgabe zu dem Kraftfahrzeug wird mit den Merkmalen von Anspruch 10 gelöst.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine schematische Teildarstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Unterboden und einer Frontflügelanordnung von unten betrachtet,
- 2 eine schematische Schnittdarstellung der Frontflügelanordnung entlang Linie Y-Y,
- 3 eine schematische Schnittdarstellung der Frontflügelanordnung entlang Linie X-X,
- 4 eine schematische Schnittdarstellung der Frontflügelanordnung gemäß 2 in einem ersten Betriebszustand, und
- 5 eine schematische Schnittdarstellung der Frontflügelanordnung gemäß 2 in einem zweiten Betriebszustand.
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Die 1 zeigt einen Ausschnitt eines Kraftfahrzeugs 1 von unten mit einer Frontflügelanordnung 2. Dabei zeigen die 2 und 3 Schnitte gemäß den Linien X-X bzw. Y-Y der Frontflügelanordnung 2 der 1.
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Aus den 2 und 3 geht hervor, dass die Frontflügelanordnung 2 mit einem Flügelelement 3 versehen ist, welches am Unterboden 4 des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Das Flügelelement 3 ist mit einer Flügeloberseite 6 und mit einer Flügelunterseite 7 ausgebildet, welches an einer Fahrzeugfront anordenbar ist.
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Weiterhin ist ein erster Luftkanal 5 vorgesehen, wobei die Flügeloberseite 6 den ersten Luftkanal 5 nach unten begrenzt. Dabei ist das Flügelelement 3 an seiner Flügeloberseite 6 mit einem Luftstrom durch den ersten Luftkanal 5 überströmbar. Unterhalb des Flügelelements 3 ist ein zweiter Luftkanal 8, beispielsweise als Luftpfad unter dem Unterboden 4, angeordnet, wobei das Flügelelement 3 an seiner Unterseite 7 durch einen Luftstrom durch den zweiten Luftkanal 8 überströmbar ist. Es können somit zwei getrennte Luftströme strömen, einmal durch den ersten Luftkanal 5 oberhalb des Flügelelements 3 und einmal unter dem Flügelelement 3.
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Aus der 1 ist zu erkennen, dass luftstromabwärts des Flügelelements 3 ein erstes verstellbares Luftleitelement 9 in dem ersten Luftkanal 5 angeordnet ist und weiterhin auch ein zweites verstellbares Luftleitelement 10 in dem ersten Luftkanal 5 angeordnet ist, welche gesteuert verstellbar angeordnet sind.
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Dabei weist der der erste Luftkanal 5 einen Lufteinlass 11 und einen Luftauslass 12 auf. Wie aus der 2 zu erkennen ist, ist das erste Luftleitelement 9 und auch das zweite Luftleitelement 10 im Bereich des Luftauslasses 12 des ersten Luftkanals 5 angeordnet, wobei die beiden Luftleitelemente 9, 10 in der Längsrichtung und auch in der Höhenrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.
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Im Bereich des Schnitts X-X ist nur ein Luftleitelement, das erste Luftleitelement 9, vorgesehen, so dass dadurch erkennbar ist, dass das erste Luftleitelement 9 quer zur Luftströmungsrichtung breiter ausgebildet ist als das zweite Luftleitelement 10, das in der 3 nicht zu erkennen ist.
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Entsprechend weist der erste Luftkanal 5 in einem ersten Bereich, in welchem das erste und das zweite Luftleitelement 9, 10 angeordnet sind, einen weiteren Querschnitt auf, siehe 2, als in einem zweiten Bereich, in welchem nur das erste Luftleitelement 9 angeordnet ist, siehe 3. Die Höhe des ersten Luftkanals 5 ist in 2 im Bereich der beiden Luftleitelemente 9, 10 deutlich größer als die Höhe des ersten Luftkanals 5 im Bereich des ersten Luftleitelements 9 in der 3.
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Aus 4 ist entnehmbar, dass die Luftleitelemente 9, 10 in einem ersten Betriebszustand I derart einstellbar sind, dass sie den Luftauslass 12 des ersten Luftkanals 5 zumindest im Wesentlichen, z.B. bis auf mindestens einen definierten Spalt, versperren. Dabei ist in dem ersten Betriebszustand I der erste Luftkanal 5 im Wesentlichen, z.B. bis auf mindestens einen definierten Spalt, versperrt wodurch eine schnelle Spaltströmung entsteht, die den wesentlichen Luftstrom durch den zweiten Luftkanal 8 bei der Umlenkung nach oben unterstützt. Dabei ist der zweite Luftkanal 8 im ersten Betriebszustand I derart ausgebildet, dass er einen Diffusorkanal mit einem sich luftstromabwärts erweiternden Luftkanalquerschnitt ausbildet, indem das erste Luftleitelement 9 und das zweite Luftleitelement 10 im Bereich des sich vergrößernden Luftkanalquerschnitts angeordnet sind und einen Teil einer Kanalwand des zweiten Luftkanals 8 ausbilden.
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Wie in 4 zu erkennen ist, sind das erste Luftleitelement 9 und das zweite Luftleitelement 10 im ersten Betriebszustand I derart einstellbar, dass sie etwa in einer Linie angeordnet sind und damit einen Teil der Kanalwand des zweiten Luftkanals 8 bilden und gleichzeitig den ersten Luftkanal 5 im Wesentlichen verschließen können.
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Gemäß 5 sind das erste Luftleitelement 9 und das zweite Luftleitelement 10 in einem zweiten Betriebszustand II derart einstellbar, dass sie den Luftauslass 12 des ersten Luftkanals 5 freigeben.
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Die beiden Luftleitelemente 9, 10 sind im zweiten Betriebszustand II etwa v-förmig zueinander angeordnet, wobei das erste Luftleitelement 9 nach schräg unten geschwenkt ist und das zweite Luftleitelement 10 etwa horizontal geschwenkt ist. Dadurch kann ein Luftstrom durch den ersten Luftkanal 5 in etwa horizontaler Richtung erfolgen, welcher oberhalb des zweiten Luftleitelements 10 austritt. Auch kann ein zweiter Luftstrom unterhalb des ersten Luftleitelements 9 aus dem ersten Luftkanal 5 ausströmen und sich mit dem Luftstrom des zweiten Luftkanals 8 vereinigen bzw. diesen ablenken, so dass daraus auch ein etwa horizontaler Luftstrom resultiert.
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Dabei sind das erste Luftleitelement 9 und das zweite Luftleitelement 10 in dem zweiten Betriebszustand II im ersten Luftkanal 5 derart etwa v-förmig zueinander angeordnet, dass das erste Luftleitelement 9 auf seiner Unterseite umströmt wird, während das zweite Luftleitelement 10 an seiner Oberseite umströmt wird.
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Der erste Betriebszustand I ist der Zustand mit hohem Abtrieb, auch „high down force“ HDF genannt. Der zweite Betriebszustand II ist der Zustand mit geringem Abtrieb und geringem Luftwiderstand, auch „low down force“ LDF genannt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Frontflügelanordnung
- 3
- Flügelelement
- 4
- Unterboden
- 5
- erster Luftkanal
- 6
- Flügeloberseite
- 7
- Flügelunterseite
- 8
- zweiter Luftkanal
- 9
- erstes Luftleitelement
- 10
- zweites Luftleitelement
- 11
- Lufteinlass
- 12
- Luftauslass
- I
- erster Betriebszustand
- II
- zweiter Betriebszustand
