DE102021002730A1

DE102021002730A1 - Flügelsystem für ein Fahrzeug, Fahrzeug und Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102021002730A1
Application number: DE102021002730.2A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-05-26
Filing date: 2021-05-26
Publication date: 2022-12-01

Abstract

Flügelsystem (1) für ein Fahrzeug (2), insbesondere für ein Automobil, mit einer Luftleiteinheit (3) zum Leiten und/oder Umlenken einer das Fahrzeug (2) umgebenden Luftströmung, und mit einer Trägereinheit (4) zum Tragen und/oder Abstützen der Luftleiteinheit (3) am Fahrzeug (2), dadurch gekennzeichnet. dass die Luftleiteinheit (3) wenigstens ein Torsionselement (5, 5') aufweist, das um eine in Querrichtung (QR) verlaufende Querachse (6) des Flügelsystems (1) zumindest abschnittsweise tordierbar und/oder verdrehbar an der Trägereinheit (4) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flügelsystem für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Automobil, mit einer Luftleiteinheit zum Leiten und/oder Umlenken einer das Fahrzeug umgebenden Luftströmung, und mit einer Trägereinheit zum Tragen und/oder Abstützen der Luftleiteinheit am Fahrzeug.
Vorgeschlagen wird ein Flügelsystem für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Automobil, mit einer Luftleiteinheit zum Leiten und/oder Umlenken einer das Fahrzeug umgebenden Luftströmung, und mit einer Trägereinheit zum Tragen und/oder Abstützen der Luftleiteinheit am Fahrzeug. Als Luftleiteinheit ist eine Einheit zu verstehen, die derart ausgebildet ist, dass die umgebende Luftströmung die Luftleiteinheit sowohl oberseitig, als auch unterseitig umströmt. Aufgrund der beidseitigen Umströmung wird eine Druckdifferenz zwischen Oberseite und Unterseite der Lufteinheit ausgebildet, woraus eine Abtriebskraft und/oder ein Luftwiderstand resultiert. Die Luftleiteinheit ist hierfür vorzugsweise flügelförmig ausgebildet. Das Flügelsystem umfasst dabei die Luftleiteinheit, die Trägereinheit und die Stelleinheiten sowie deren Kombination und Interaktion. Als Trägereinheit ist eine Einheit zu verstehen, die derart ausgebildet ist, dass diese die physische Verbindung zwischen dem Fahrzeug und der Luftleiteinheit herstellt. Ihre Funktion ist insbesondere die gezielte Krafteinleitung der durch die Luftleiteinheit generierten Kraft, insbesondere der Abtriebskraft und/oder des Luftwiderstandes, in die Fahrzeugstruktur.
Erfindungsgemäß weist die Luftleiteinheit wenigstens ein Torsionselement auf, das um eine in Querrichtung verlaufende Querachse des Flügelsystems zumindest abschnittsweise tordierbar und/oder verdrehbar an der Trägereinheit angeordnet ist. Hierfür kann das Torsionselement an wenigstens einem Ende tordierbar und/oder verdrehbar ausgebildet sein. Wird das Torsionselement zumindest abschnittsweise verdreht, so kann sich aufgrund der flügelförmigen Ausgestaltung der Luftleiteinheit die Abtriebskraft und/oder der Luftwiderstand verändern. Zusätzlich oder alternativ können die in Querrichtung voneinander beabstandeten Enden des Torsionselements derart gelagert sein, dass diese unabhängig voneinander verdrehbar ausgebildet sind. Werden die beiden Enden unabhängig voneinander verdreht, so wird das Torsionselement tordiert. Dadurch kann die Abtriebskraft und/oder der Luftwiderstand partiell entlang der in Querrichtung verlaufenden Querachse verändert werden. Hierbei kann mit Hilfe des Torsionselements ein Anstellwinkel entlang der Querachse der Luftleiteinheit verändert werden. Das Torsionselement ist ein Element, welches sich durch ein an ihm aufgebrachten Drehmoment radial tordieren lässt. Der axiale Verlauf der Verdrehung ist hierbei, neben dem aufgebrachten Drehmoment, von der Querschnittsgeometrie als auch dem eingesetzten Werkstoff und somit dessen Eigenschaften abhängig. Als Torsionselement kann dabei entlang der Querachse linear und/oder parabolisch verlaufen.
Vorteilhaft ist es, wenn das wenigstens eine Torsionselement als Torsionswelle ausgebildet ist. Als Torsionswelle ist eine Welle zu verstehen, die sich entlang der Querachse tordiert. Ist das Torsionselement als Torsionswelle ausgebildet, so hat dies den Vorteil, dass die Torsion gleichmäßig und ohne Wölbung erfolgen kann.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das wenigstens eine Torsionselement einen biegesteifen Kern und/oder eine torsionsweiche Torsionshülle aufweist. Durch diese Kombination wird den auftretenden mechanischen Belastungen Rechnung getragen. Während durch eine torsionsweiche Hülle die gewünschte, elastische bzw. reversible Verdrehung mit darstellbaren Drehmomenten erreicht werden kann, kann der biegesteif ausgeführte Kern unerwünschte Durchbiegungen verhindern. Die Formstabilität als auch die Erfüllung funktionaler Anforderungen des Torsionselements können so sichergestellt werden.
Vorteile bringt es mit sich, wenn die Luftleiteinheit eine Mehrzahl entlang des wenigstens einen Torsionselements, insbesondere gleichmäßig verteilte, Flügelprofile aufweist, wobei die Flügelprofile vorzugsweise radialfest und/oder axialfest an dem wenigstens einen Torsionselement angeordnet sind. Die Flügelprofile können dabei in identischer Profilform und gleichen Dimensionen ausgeführt sein. Ebenso denkbar ist eine sich unterscheidende Ausprägung einzelner Flügelprofile.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Flügelprofile an der torsionsweichen Torsionshülle angeordnet, insbesondere fixiert, sind. Dadurch können die Flügelprofile bei Verdrehung der torsionsweichen Torsionshülle mitverdreht werden. Durch die Torsion der Torsionshülle kann so eine Anstellwinkeländerung der Flügelprofile in Abhängigkeit des Verdrehwinkels erlangt werden. Da der Anstellwinkel für die resultierenden Kräfte, insbesondere der Abtriebskraft und/oder des Luftwiderstandes, bestimmend ist, ist aus diesem Zusammenhang eine Änderung entlang der Querrichtung zu folgern. Mit steigendem, positivem Anstellwinkel gegenüber der ursprünglichen Normalstellung kann eine Erhöhung der Abtriebskraft erreicht werden, welche jedoch auch mit einem erhöhten Luftwiderstand einhergeht. Den inversen Fall zur Reduzierung des Luftwiderstandes mit folglicher Reduzierung der Abtriebskraft stellt durch einen geringeren, negativen Anstellwinkel gegenüber der ursprünglichen Normalstellung dar.
Durch eine stufenlose Änderung der Anstellwinkel der Flügelprofile in Querrichtung ist somit eine zu den Trägereinheiten hin beliebig steigende Abtriebskraft oder reduzierender Luftwiderstand darstellbar. Die resultierenden Kräfte sind somit bedarfsgerecht modellierbar.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Flügelprofile von einer Hülle umgeben sind, wobei die Hülle vorzugsweise aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem Elastomer, gebildet ist. Die Hülle liegt dabei vorzugsweise an allen Flügelprofilen derart an, dass diese einen durch die Flügelprofile bestimmten Flügel ausbildet. An der Hülle kann somit die umströmende Luft derart angreifen, dass die Abtriebskraft und/oder der Luftwiderstand auf die Luftleiteinheit einwirkt. Ist die Hülle zusätzlich aus dem Kunststoff, insbesondere dem Elastomer gebildet, so kann diese der Verdrehung der Flügelprofile besser folgen.
Vorteile bringt es mit sich, wenn die Hülle, insbesondere lokal, gewebe- und/oder faserverstärkt ist. Dies kann dazu beitragen, die Biegesteifigkeit zu erhöhen, um eine Durchbiegung der Hülle zu vermeiden. Die Torsionssteifigkeit wird dabei vorteilhafterweise nicht nennenswert erhöht.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Trägereinheit wenigstens zwei in Querrichtung voneinander beabstandete Träger aufweist, an denen die Luftleiteinheit angeordnet ist. Dadurch können die Kräfte, insbesondere die Abtriebskraft und/oder der Luftwiderstand, in Querrichtung wenigstens zweifach abgestützt und auf das Fahrzeug übertragen werden.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Träger als zwei Seitenträger und/oder als Mittelträger, insbesondere als Swan-Neck-Halterung, ausgebildet sind, wobei jeder Seitenträger das wenigstens eine Ende der Luftleiteinheit und/oder das wenigstens eine Torsionselement aufnimmt. Der Mittelträger ist dabei geometrisch mittig zwischen den beiden Seitenträgern angeordnet. Dadurch kann das Abstützen am Fahrzeug weiter verbessert werden.
Vorteilhaft ist es, wenn an wenigstens einem der Träger, insbesondere an einem der Seitenträger, wenigstens eine erste Stelleinheit angeordnet ist, die an dem wenigstens einen Ende des Torsionselements derart angreift, dass das wenigstens eine Ende um die Querachse verdreht und/oder das Torsionselement tordiert wird. Vorzugsweise greift die erste Stelleinheit an dem biegesteifen Kern und/oder an der torsionsweichen Torsionshülle des Torsionselements an.
Vorteile bringt es mit sich, wenn an wenigstens einem der Träger, insbesondere an dem Mittelträger, wenigstens eine zweite Stelleinheit angeordnet ist. Ist die zweite Stelleinheit am Mittelträger angeordnet, so greift diese vorzugsweise an einem der Flügelprofile, insbesondere an einem mittig zum Torsionselement angeordneten Mittelprofil, an. So kann das Mittelprofil verdreht und/oder verschwenkt werden.
Greift die wenigstens eine erste Stelleinheit an jeweils einem der Enden des Torsionselements an, so wird dieses tordiert. Greift zudem vorteilhafterweise die wenigstens eine zweite Stelleinheit am Mittelprofil an, so kann dadurch eine ungleichmäßige Torsion und/oder Verdrehung des Torsionselements resultieren. So kann die Variation der jeweiligen Anstellwinkel entlang der Querachse vergrößert werden.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn die wenigstens eine erste Stelleinheit und/oder die wenigstens eine zweite Stelleinheit einen Elektromotor und/oder einen Linearaktor aufweist. Dadurch kann die erste und/oder zweite Stelleinheit vereinfacht verstellt und/oder angetrieben werden.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die erste Stelleinheit und/oder die zweite Stelleinheit eine Übersetzung aufweist. Mittels der Übersetzung kann eine Drehbewegung und/oder eine Linearbewegung der jeweiligen Stelleinheit in eine Drehbewegung und/oder eine Linearbewegung der Luftleiteinheit und/oder die Torsion des Torsionselements übersetzt werden. Die Übersetzung kann zudem die Drehzahl und das Drehmoment verändern. Dadurch können Stellmotoren mit geringerem, maximal leistbarem Drehmoment verwendet werden.
Vorteile bringt es zudem mit sich, wenn die Übersetzung ein Seilzug, ein Getriebe, ein Hebel und/oder eine Koppelstange ist, wobei das Getriebe vorzugsweise als Stirnradgetriebe und/oder Schneckenradgetriebe ausgebildet ist.
Auch ist es von Vorteil, wenn das wenigstens eine Torsionselement und/oder die Luftleiteinheit mittelbar am Mittelträger angeordnet ist.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das wenigstens eine Torsionselement und/oder die Luftleiteinheit mittels einem der Flügelprofile, insbesondere an einem mittig zum Torsionselement angeordneten Mittelprofil, am Mittelträger angeordnet ist. Als Mittelprofil wird ein in Form eines der Flügelprofile ausgeprägtes Bauteil bezeichnet, welches das Torsionselement aufnimmt. Dieses ist geometrisch mittig zwischen den Seitenträgern angeordnet und lässt sich über eine Stelleinheit und den damit in Wirkverbindung stehenden Hebel und/oder Koppelstange um die Scharnierachse verdrehen bzw. verschwenken.
Vorteile bringt es zudem mit sich, wenn das Mittelprofil mittels eines Gelenks, insbesondere eines Scharniers, am Mittelträger angeordnet ist. Ist das Mittelprofil mittels des Scharniers am Mittelträger angeordnet, so kann dieses entlang einer in Querrichtung verlaufenden Scharnierachse verschwenkt werden. Die Scharnierachse ist vorzugsweise von der Querachse beabstandet. Dadurch kann das Mittelprofil um die Scharnierachse verschwenkt werden.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die zweite Stelleinheit mittels des Koppelelements und/oder des Hebels derart am Mittelprofil angreift, dass das Mittelprofil um die Querachse der Luftleiteinheit verdrehbar ist. Als Hebel wird ein mechanisches Bauteil bezeichnet, welches die lineare Bewegung der zweiten Stelleinheit auf das Koppelelement überträgt und dabei zusätzlich durch einen verlängerten Hebelarm die durch die Stelleinheit generierte Kraft betragsmäßig erhöht. Das Koppelelement stellt die mechanische Verbindung zwischen dem Mittelprofil und dem Hebel her, wodurch sich das Mittelprofil um die Scharnierachse drehen lässt.
Vorteile bringt es zudem mit sich, wenn die Luftleiteinheit zwei voneinander beabstandete Torsionselemente aufweist, wobei die Torsionselemente vorzugsweise an einem jeweiligen zueinander gerichteten Ende, insbesondere drehfest und/oder axial verschiebbar, am Mittelträger angeordnet ist.
Ebenso bringt es Vorteile mit sich, wenn das Mittelprofil die zwei zueinander gerichteten Enden der Torsionselemente aufnimmt.
Auch ist es von Vorteil, wenn sich der biegesteife Kern in Querrichtung über die gesamte Breite der Luftleiteinheit erstreckt und/oder die torsionsweiche Torsionshülle als zwei voneinander beabstandete torsionsweiche Torsionshüllen am biegesteifen Kern angeordnet sind.
Ebenso bringt es Vorteile mit sich, wenn das Flügelsystem eine Sensoreinheit aufweist und/oder mit der Sensoreinheit in Wirkverbindung steht. Auch ist es von Vorteil, wenn die Sensoreinheit wenigstens einen Sensor aufweist.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn der wenigstens eine Sensor ein Geschwindigkeitssensor zum Ermitteln und/oder Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Umströmungsgeschwindigkeit ist.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn der wenigstens eine Sensor ein Lenkwinkelsensor zum Ermitteln und/oder Erfassen des Lenkwinkels des Fahrzeugs ist.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn der wenigstens eine Sensor ein Beschleunigungssensor zum Ermitteln und/oder Erfassen der Längs- und/oder Querbeschleunigung des Fahrzeugs ist.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn der wenigstens eine Sensor ein Drehratensensor zum Ermitteln und/oder Erfassen der Gierrate, der Nickrate und/oder der Rollrate des Fahrzeugs ist.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn der wenigstens eine Sensor ein Stellungssensor zum Ermitteln und/oder Erfassen der Gaspedalstellung und/oder Bremspedalstellung ist.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn der wenigstens eine Sensor ein Radarsensor, eine Kamera und/oder ein Fahrassistenzsystem ist.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das Flügelsystem eine Recheneinheit aufweist und/oder mit der Recheneinheit in Wirkverbindung steht.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn das Flügelsystem eine Speichereinheit aufweist und/oder mit der Speichereinheit in Wirkverbindung steht.
Vorteile bringt es mit sich, wenn die Recheneinheit derart ausgebildet ist, dass diese mit der Sensoreinheit erfassten Ist-Werte mit in der Speichereinheit hinterlegten Soll-Werte abgleicht und im Falle einer Abweichung die erste Stelleinheit und/oder die zweite Stelleinheit zum Erreichen der Soll-Werte verstellt. Beispielsweise kann hierbei fahrsituationsabhängig die gewünschte resultierende Kraft, insbesondere die Abtriebskraft und/oder der Luftwiderstand, eingestellt werden. Je nach Fahrsituation kann somit die Luftleiteinheit verstellt werden. Derartige Fahrsituationen können beispielsweise Kurvenfahrten, Fahrzeugbeschleunigung und/oder nähernde Gefahrensituationen sein.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn das Flügelsystem eine Ortungseinheit und/oder eine Funkeinheit aufweist und/oder mit der Ortungseinheit und/oder der Funkeinheit in Wirkverbindung steht. Die Ortungseinheit und/oder die Funkeinheit steht dabei derart mit der Recheneinheit, der Speichereinheit und/oder der Sensoreinheit in Wirkverbindung, dass Fahrsituationen bereits im Voraus erkannt und/oder abgeschätzt werden können. So können beispielsweise mit der Ortungseinheit im Voraus Kurven erkannt und das Flügelsystem entsprechend verstellt werden. Zudem ist es von Vorteil, wenn die Recheneinheit eine künstliche Intelligenz umfasst. Die künstliche Intelligenz kann aus vorhergehenden Fahrsituationen lernen und das Flügelsystem entsprechend an die Fahrsituation verstellen und/oder anpassen.
Ferner wird ein Fahrzeug, insbesondere ein Automobil, mit einem Flügelsystem vorgeschlagen. Das Flügelsystem ist gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können.
Vorteilhaft ist es, wenn das Flügelsystem an einem Heck des Fahrzeugs angeordnet ist.
Des Weiteren wird ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs mittels eines Flügelsystems vorgeschlagen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird wenigstens ein Torsionselement des Flügelsystems um eine in Querrichtung verlaufende Querachse des Flügelsystems zur Veränderung einer Abtriebskraft und/oder eines Luftwiderstandes tordiert.
Vorteile bringt es mit sich, wenn das Flügelsystem gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet ist, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt:

1 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einem Flügelsystem,
2 eine schematische perspektivische Ansicht eines Flügelsystems in einer Grundstellung,
3 eine schematische perspektivische Ansicht eines Flügelsystems gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel in einer Grundstellung,
4 eine schematische perspektivische Ansicht eines Flügelsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel ähnlich der 3 in einer ersten Torsionsstellung,
5 eine schematische perspektivische Ansicht eines Flügelsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel ähnlich der 3 und 4 in einer zweiten Torsionsstellung,
6 eine schematische perspektivische Ansicht eines Flügelsystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und
7 eine schematische geschnittene Seitenansicht eines Flügelsystems gemäß einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der Figuren werden für in den verschiedenen Figuren jeweils identische und/oder zumindest vergleichbare Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet. Die einzelnen Merkmale, deren Ausgestaltung und/oder Wirkweise werden meist nur bei ihrer ersten Erwähnung ausführlich erläutert. Werden einzelne Merkmale nicht nochmals detailliert erläutert, so entspricht deren Ausgestaltung und/oder Wirkweise der Ausgestaltung und Wirkweise der bereits beschriebenen gleichwirkenden oder gleichnamigen Merkmale.
1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs 2 mit einem Flügelsystem 1. Für eine übersichtlichere Darstellung ist das Fahrzeug 2 nur teilweise dargestellt. Wird das Fahrzeug 2 in eine Längsrichtung LR bewegt, so kann das Flügelsystem 1, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel am Heck 25 des Fahrzeugs 2 angeordnet ist, die umgebende Luftströmung umlenken, so dass eine in eine Hochrichtung HR wirkende Abtriebskraft und/oder ein in Längsrichtung LR wirkender Luftwiderstand erzeugt wird. Das Flügelsystem 1 weist hierfür eine Luftleiteinheit 3 zum Leiten und/oder Umlenken einer das Fahrzeug 2 umgebenden Luftströmung und eine Trägereinheit 4 zum Tragen und/oder Abstützen der Luftleiteinheit 3 am Fahrzeug 2 auf.
Das Fahrzeug 2 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Sensoreinheit 21, einen Sensor 22, eine Recheneinheit 23, eine Speichereinheit 24, eine Ortungseinheit 26 und eine Funkeinheit 27 auf. Die Sensoreinheit 21, der Sensor 22, die Recheneinheit 23, die Speichereinheit 24, die Ortungseinheit 26 und/oder die Funkeinheit 27 stehen dabei derart miteinander und/oder mit der Flügeleinheit 1 in Wirkverbindung, dass sie wenigstens Teile der vorgenannten Verfahrensmerkmale ausführen und/oder die Abtriebskraft und/oder den Luftwiderstand beeinflussen können. Ebenso ist es vorstellbar, dass die Flügeleinheit 1 die Sensoreinheit 21, den Sensor 22, die Recheneinheit 23, die Speichereinheit 24, die Ortungseinheit 26 und/oder die Funkeinheit 27 aufweist.
2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Flügelsystems 1 in einer Grundstellung. Das Flügelsystem 1 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel die Trägereinheit 4 mit einer Mehrzahl, insbesondere drei, in eine Querrichtung QR voneinander beabstandeter Träger 11, 11', 11" auf. Die Träger 11, 11', 11'' sind dabei als erster Seitenträger 11, zweiter Seitenträger 11' und ein zwischen den Seitenträgern 11, 11' angeordneter Mittelträger 11" ausgebildet. Der Mittelträger 11" ist als Swan-Neck-Halterung ausgebildet. Die Träger 11, 11', 11" schaffen dabei die Verbindung und/oder Abstützung zum Fahrzeug 2, welches im Ausführungsbeispiel der 1 dargestellt ist. Die beiden Seitenträger 11, 11' nehmen jeweils ein Ende 7 der Luftleiteinheit 3 auf.
Zum Leiten und/oder Umlenken der Luft weist die Luftleiteinheit 3 eine Hülle 10 auf. Die Hülle 10 ist aus einem Kunststoff, insbesondere einem Elastomer, ausgebildet und kann gewebe- und/oder faserverstärkt sein. Nach außen hin nehmen die beiden Seitenträger 11, 11' zudem jeweils ein Getriebegehäuse 15, 15' auf, welches vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass die umströmende Luft sanft umgelenkt wird. Der Querschnitt der Getriebegehäuse 15, 15' kann dabei ähnlich dem Querschnitt der Luftleiteinheit 3 ausgebildet sein.
In den 3, 4 und 5 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Flügelsystems 1 gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel in unterschiedlichen Stellungen dargestellt. Die 3 zeigt das Flügelsystem 1 in der Grundstellung. Die 4 zeigt das Flügelsystem 1 in einer ersten Torsionsstellung. Die 5 zeigt das Flügelsystem 1 in einer zweiten Torsionsstellung. Im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsbeispielen ist die Hülle 10 der Luftleiteinheit 3 und die Getriebegehäuse 15, 15' transparent dargestellt. Das Ausführungsbeispiel der 3 unterscheidet sich somit im Wesentlichen lediglich durch die transparente Darstellung der Hülle 10 der Lufteinheit 3 und der Getriebegehäuse 15, 15'.
Die Luftleiteinheit 3 weist wenigstens ein Torsionselement 5, 5' auf, das um eine in Querrichtung QR verlaufende Querachse 6 des Flügelsystems 1 zumindest abschnittsweise tordierbar und/oder verdrehbar an der Trägereinheit 4 angeordnet ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Luftleiteinheit 3 ein erstes Torsionselement 5 und ein zweites Torsionselement 5' auf. Ebenso ist es vorstellbar, dass die Luftleiteinheit 3 lediglich ein Torsionselement 5, 5' oder eine Mehrzahl an Torsionselementen 5, 5' aufweist. Jedes der Torsionselemente 5, 5' ist vorzugsweise, wie hier dargestellt, als Torsionswelle mit einem biegesteifen Kern und einer torsionsweichen Torsionshülle ausgebildet.
Die Luftleiteinheit 3 weist zudem eine Mehrzahl von Flügelprofilen 9 auf. Die Flügelprofile 9 sind dabei im gezeigten Ausführungsbeispiel gleichmäßig entlang des jeweiligen Torsionselements 5, 5' verteilt. Mittels eines Mittelprofils 19 sind die beiden Torsionselemente 5, 5' bzw. die Luftleiteinheit 3 am Mittelträger 11' angeordnet. Das Mittelprofil 19 ist dabei im Querschnitt ähnlich zu den Flügelprofilen 9 ausgebildet. Das Mittelprofil 19 ist hierbei derart ausgebildet, dass dieses die beiden Torsionselemente 5, 5' drehfest miteinander verbindet. So kann die Torsion über das Mittelprofil 19 vom ersten Torsionselement 5 zum zweiten Torsionselement 5' weitergeleitet werden. Zum Leiten und/oder Umlenken der umgebenden Luftströmung sind die Flügelprofile 9 flügelförmig geformt und von der Hülle 10 umgeben.
Die Flügelprofile 9 und das Mittelprofil 19 sind dabei radialfest und axialfest an dem jeweiligen Torsionselement 5, 5' angeordnet bzw. an der torsionsweichen Torsionshülle fixiert. Wird das Torsionselement 5, 5' um einen Winkel α um die Querachse 6 tordiert und/oder verdreht, so verdrehen sich die Flügelprofile 9 ebenso. Der Winkel a, um den sich die Flügelprofile 9 und das Mittelprofil 19 verdrehen, kann sich dabei voneinander unterscheiden. Der Winkel α kann dabei als Verdrehwinkel, Torsionswinkel und/oder Anstellwinkel bezeichnet werden. Hierbei kann es sich beispielsweise bei den Flügelprofilen 9 und/oder dem Mittelprofil 19 um den Verdrehwinkel, bei dem wenigstens einen Torsionselement 5, 5' um den Torsionswinkel und/oder bei der Luftleiteinheit 3 um den Anstellwinkel handeln.
Wird das Flügelprofil 9, welches am nächsten am ersten Seitenträger 11 angeordnet ist, insbesondere im Bereich des ersten Getriebegehäuses 15, maximal verdreht, und das Flügelprofil 9, das am nächsten am zweiten Seitenträger 11' angeordnet ist, insbesondere im Bereich des zweiten Getriebegehäuses 15', minimal verdreht, so können die Torsionselemente 5, 5' derart tordiert werden, dass die Flügelprofile 9 und das Mittelprofil 19 voneinander unterschiedlich um den Winkel α verdreht sind. Eben diese Stellung des Flügelsystems 1, welche als erste Torsionsstellung bezeichnet werden kann, ist in der 4 gezeigt.
Wird das Flügelprofil 9, welches am nächsten am ersten Seitenträger 11 angeordnet ist, insbesondere im Bereich des ersten Getriebegehäuses 15, minimal verdreht, und das Flügelprofil 9, das am nächsten am zweiten Seitenträger 11' angeordnet ist, insbesondere im Bereich des zweiten Getriebegehäuses 15', maximal verdreht, so können die Torsionselemente 5, 5' derart tordiert werden, dass auch hier die Flügelprofile 9 und das Mittelprofil 19 voneinander unterschiedlich um den Winkel α verdreht sind. Eben diese Stellung des Flügelsystems 1, welche als zweite Torsionsstellung bezeichnet werden kann, ist in der 5 gezeigt.
Bewegt sich das Mittelprofil 19 dabei gleichmäßig mit den Flügelprofilen 9 mit, so kann die Torsion und somit die Anstellung der Luftleiteinheit 3 entlang der Querachse 6 gleichmäßig ausgebildet sein. Die einzelnen Winkel α an den Flügelprofilen 9 und am Mittelprofil 19 verändern sich dabei im Wesentlichen gleichmäßig zueinander. Wird auch am Mittelprofil 19 eine Verdrehung und/oder Verschwenkung um die Querachse 6 eingebracht, so kann die Torsion und somit die Anstellung der Luftleiteinheit 3 entlang der Querachse 6 ungleichmäßig ausgebildet sein. Die einzelnen Winkel α an den Flügelprofilen 9 und am Mittelprofil 19 verändern sich dabei im Wesentlichen ungleichmäßig zueinander.
In 6 ist eine schematische perspektivische Seitenansicht eines Flügelsystems 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt. Hierbei ist das zweite Getriebegehäuse 15' geschnitten dargestellt. Innerhalb des zweiten Getriebegehäuses 15' ist eine erste Stelleinheit 12 angeordnet. Das Ende 7 des zweiten Torsionselements 5' ragt dabei derart durch den zweiten Seitenträger 11' hindurch, dass die erste Stelleinheit 12 das zweite Torsionselement 5' verstellen und/oder um die Querachse 6 verdrehen kann. So kann das zweite Torsionselement 5' tordiert werden. Ist das erste Torsionselement 5, wie in den 3 - 5 gezeigt und beschrieben, mittels des Mittelprofils 19 mit dem zweiten Torsionselement 5' radialfest und/oder axialfest verbunden, so kann auf dieses ebenfalls die Torsion einwirken. Zusätzlich oder alternativ kann das erste Getriebegehäuse 15, welches in den 2 - 5 dargestellt ist, die erste Stelleinheit 12 und/oder eine weitere erste Stelleinheit aufweisen.
Die erste Stelleinheit 12 weist dabei einen Elektromotor 29 auf, welcher mittels einer Übersetzung 14 das zweite Torsionselement 5' antreibt. Der Elektromotor 29 ist dabei wenigstens zum Teil abgeschnitten dargestellt. Die Übersetzung 14 ist hierbei als Getriebe 16, insbesondere als Stirnradgetriebe und/oder Schneckenradgetriebe, ausgebildet. Ebenso ist es vorstellbar, dass die erste Stelleinheit 12 wenigstens teilweise innerhalb des Fahrzeugs 2, welches in der 1 dargestellt ist, angeordnet ist. So kann das Getriebegehäuse 15, 15' entfallen und/oder verkleinert werden. Die Übersetzung 14 kann dabei mittels eines Seilzugs die Drehbewegung des im Fahrzeug 2 angeordneten Elektromotors 29 zum Torsionselement 5, 5' übersetzen.
Die 7 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines Flügelsystems 1 gemäß einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel. Die Schnittdarstellung zeigt hierbei einen Schnitt parallel durch die in Bezug auf die in Längsrichtung LR des Fahrzeugs 2 verlaufende Längsachse 8. Der Schnitt verläuft somit im Wesentlichen mittig durch den Mittelträger 11". Der Schnitt verläuft somit zusätzlich im Wesentlichen mittig durch das Mittelprofil 19.
Innerhalb des Mittelträgers 11" ist eine zweite Stelleinheit 13 angeordnet. Die zweite Stelleinheit 13 weist dabei einen Linearaktor 30 auf. Mittels einer weiteren Übersetzung 14' der zweiten Stelleinheit 13 wird die Linearbewegung des Linearaktors 30 in eine Schwenkbewegung um einen Verschwenkwinkel β des Mittelprofils 19 übersetzt. Die weitere Übersetzung 14' ist dabei als Hebel 17 und Koppelstange 18 ausgebildet. Das Mittelprofil 19 ist dabei mittels eines Gelenks 20, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel als Scharnier ausgebildet ist, am Mittelträger 11" drehbar gelagert. Mittels der weiteren Übersetzung 14' kann das Mittelprofil 19 somit um eine Scharnierachse 28 verschwenkt werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Scharnierachse 28 des Gelenks 20 gleich der Querachse 6 der Luftleiteinheit 3 und führt mittig durch das wenigstens eine Torsionselement 5.
Die erste Stelleinheit 12 und/oder die zweite Stelleinheit 13 ist dabei derart ausgebildet, dass diese mit der Sensoreinheit 21, dem Sensor 22, der Recheneinheit 23, der Speichereinheit 24, der Ortungseinheit 26 und/oder der Funkeinheit 27 derart in Verbindung steht, dass das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.
Bezugszeichenliste

1: Flügelsystem
2: Fahrzeug
3: Luftleiteinheit
4: Trägereinheit
5,5': Torsionselement
6: Querachse
7: Ende
8: Längsachse
9: Flügelprofil
10: Hülle
11, 11', 11": Träger
12: erste Stelleinheit
13: zweite Stelleinheit
14, 14': Übersetzung
15: Getriebegehäuse
16: Getriebe
17: Hebel
18: Koppelstange
19: Mittelprofil
20: Gelenk
21: Sensoreinheit
22: Sensor
23: Recheneinheit
24: Speichereinheit
25: Heck
26: Ortungseinheit
27: Funkeinheit
28: Scharnierachse
29: Elektromotor
30: Linearaktor
QR: Querrichtung
LR: Längsrichtung
HR: Hochrichtung
α: Winkel
β: Verschwenkwinkel

Claims

Flügelsystem (1) für ein Fahrzeug (2), insbesondere für ein Automobil, mit einer Luftleiteinheit (3) zum Leiten und/oder Umlenken einer das Fahrzeug (2) umgebenden Luftströmung, und mit einer Trägereinheit (4) zum Tragen und/oder Abstützen der Luftleiteinheit (3) am Fahrzeug (2), dadurch gekennzeichnet. dass die Luftleiteinheit (3) wenigstens ein Torsionselement (5, 5') aufweist, das um eine in Querrichtung (QR) verlaufende Querachse (6) des Flügelsystems (1) zumindest abschnittsweise tordierbar und/oder verdrehbar an der Trägereinheit (4) angeordnet ist.
Flügelsystem (1) nach dem vorangegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Torsionselement (5, 5') als Torsionswelle ausgebildet ist und/oder das wenigstens eine Torsionselement (5, 5') einen biegesteifen Kern und/oder eine torsionsweiche Torsionshülle aufweist.
Flügelsystem (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleiteinheit (3) eine Mehrzahl entlang des wenigstens einen Torsionselements (5, 5'), insbesondere gleichmäßig verteilte, Flügelprofile (9, 19) aufweist, wobei die Flügelprofile (9, 19) vorzugsweise radialfest und/oder axialfest an dem wenigstens einen Torsionselement (5, 5') angeordnet sind.
Flügelsystem (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelprofile (9, 19) von einer Hülle (10) umgeben sind, wobei die Hülle (10) vorzugsweise aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem Elastomer, gebildet ist.
Flügelsystem (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinheit (4) wenigstens zwei in Querrichtung (QR) voneinander beabstandete Träger (11, 11', 11'') aufweist, an denen die Luftleiteinheit (3) angeordnet ist, wobei die Träger (11, 11', 11'') vorzugsweise als zwei Seitenträger (11, 11') und/oder als ein Mittelträger (11''), insbesondere als Swan-Neck-Halterung, ausgebildet sind.
Flügelsystem (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem der Träger (11, 11', 11''), insbesondere an einem der Seitenträger (11, 11'), wenigstens eine erste Stelleinheit (12) angeordnet ist, die an wenigstens einem Ende (7) des Torsionselements (5, 5') derart angreift, dass das wenigstens eine Ende (7) um die Querachse (6) verdreht und/oder das Torsionselement (5, 5') tordiert wird.
Flügelsystem (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem der Träger (11, 11' 11''), insbesondere an dem Mittelträger (11''), wenigstens eine zweite Stelleinheit (13) angeordnet ist.
Flügelsystem (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flügelsystem (1) eine Sensoreinheit (21) aufweist und/oder mit der Sensoreinheit (21) in Wirkverbindung steht, wobei die Sensoreinheit (21) vorzugsweise wenigstens einen Sensor (22) aufweist.
Fahrzeug (2), insbesondere ein Automobil, mit einem Flügelsystem (1), dadurch gekennzeichnet. dass das Flügelsystem (1) gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche ausgebildet ist.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs (2) mittels eines Flügelsystems (1), insbesondere gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. dass wenigstens ein Torsionselement (5, 5') des Flügelsystems (1) um eine in Querrichtung (QR) verlaufende Querachse (6) des Flügelsystems (1) zur Veränderung einer Abtriebskraft und/oder eines Luftwiderstandes tordiert.