DE102021004207A1

DE102021004207A1 - Diffusoreinrichtung für einen Kraftwagen

Info

Publication number: DE102021004207A1
Application number: DE102021004207.7A
Authority: DE
Inventors: Ronny Bach; Thomas Benzing; Erich Jehle-Graf; Andrej Ruckhaberle; Uwe Seidler; Alexander Waeschle
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2021-08-17
Filing date: 2021-08-17
Publication date: 2023-02-23
Anticipated expiration: 2041-08-18
Also published as: EP4387887A1; CN117794807A; WO2023020770A1; DE102021004207B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Diffusoreinrichtung (10), mit einem Diffusor (16), welcher bewegbar an einem Basiselement (18) gehalten ist, und mit einem Aktor (20), mittels welchem der Diffusor (16) relativ zu dem Basiselement (18) zwischen einer Verstaustellung (V) und wenigstens einer Gebrauchsstellung (G) bewegbar ist. Der Diffusor (16) umfasst ein um eine erste Schwenkachse (S1) verschwenkbares Unterteil (22), ein um eine zweite Schwenkachse (S2) verschwenkbares Oberteil (24), welches mit der zweiten Schwenkachse (S2) entlang einer ersten Führungskulisse (26) bewegbar ist, und ein um eine dritte Schwenkachse (S3) verschwenkbares und jeweils verschiebbar mit dem Oberteil (24) und dem Unterteil (22) verbundenes Zwischenteil (28), welches mit der dritten Schwenkachse (S3) entlang einer zweiten Führungskulisse (34) bewegbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Diffusoreinrichtung für einen Kraftwagen, insbesondere für einen Personenkraftwagen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Der DE 10 2019 110 770 A1 ist ein Kraftfahrzeug als bekannt zu entnehmen, umfassend eine Karosserie mit einem vorderen Abschnitt, einem Heckabschnitt und einem Unterbodenabschnitt. Vorgesehen ist auch eine Platte, die schwenkbar mit dem Unterbodenabschnitt benachbart zum hinteren Abschnitt der Karosserie gekoppelt ist, wobei die Platte eine Vorderkante und eine Hinterkante aufweist und um die Vorderkante schwenkbar ist. Dabei ist die Platte zwischen einer Verstauposition und einer Nutzungsposition schwenkbar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Diffusoreinrichtung für einen Kraftwagen zu schaffen, sodass auf besonders bedarfsgerechte Weise eine besonders vorteilhafte Aerodynamik des Kraftwagens realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Diffusoreinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Diffusoreinrichtung für einen Kraftwagen, insbesondere für einen Personenkraftwagen, umfasst einen Diffusor, welcher bewegbar an einem Basiselement der Diffusoreinrichtung gehalten ist. Der Kraftwagen weist in seinem vollständig hergestellten Zustand die Diffusoreinrichtung und einen beispielsweise als selbsttragende Karosserie ausgebildeten Aufbau auf, welcher den auch als Fahrgastzelle oder Fahrgastraum bezeichneten Innenraum des Kraftwagens begrenzt. Dabei ist beispielsweise der Diffusor am Heck des Aufbaus angeordnet, sodass der Diffusor vorzugsweise ein Heckdiffusor ist. Das Basiselement ist beispielsweise ein separat von dem Aufbau ausgebildetes und an dem Aufbau, insbesondere am Heck des Aufbaus, gehaltenes Bauelement, oder das Basiselement ist der Aufbau beziehungsweise ein Bauteil des Aufbaus. Insbesondere kann das Basiselement ein Tragrahmen sein, wobei beispielsweise der Diffusor unter Vermittlung des Basiselements an dem Aufbau, insbesondere an dem Heck des Aufbaus, gehalten ist.
Die Diffusoreinrichtung umfasst außerdem einen Aktor, mittels welchem der Diffusor relativ zu dem Basiselement und somit auch relativ zu dem Aufbau zwischen einer Verstaustellung und wenigstens einer Gebrauchsstellung bewegbar ist. Die Gebrauchsstellung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass beispielsweise der Diffusor in der Gebrauchsstellung gegenüber der Verstaustellung weiter von dem Aufbau absteht oder weg ragt. Insbesondere zeichnet sich die Gebrauchsstellung gegenüber der Verstaustellung dadurch aus, dass in der auch als Luftleitstellung bezeichneten Gebrauchsstellung mittels des Diffusors zumindest in einem Bereich, in welchem sich der Diffusor in der Gebrauchsstellung befindet, ein Auftrieb des Personenkraftwagens gegenüber der Verstaustellung reduziert ist, insbesondere bei einer Vorwärtsfahrt des Kraftwagens. Insbesondere ist es vorgesehen, dass der Diffusor zumindest in der Gebrauchsstellung wenigstens einen Strömungsquerschnitt aufweist oder begrenzt, der bei einer Vorwärtsfahrt des Kraftwagens von Luft entlang einer Strömungsrichtung durchströmt wird. Dabei ist der Diffusor beziehungsweise der Strömungsquerschnitt zumindest in der Gebrauchsstellung dazu ausgebildet, die den Strömungsquerschnitt durchströmende Luft beziehungsweise deren Strömung zu verlangsamen. Hierzu ist es insbesondere vorgesehen, dass sich der Strömungsquerschnitt zumindest in der Gebrauchsstellung entlang der Strömungsrichtung vergrößert, das heißt erweitert.
Um nun auf besonders bedarfsgerechte Weise eine besonders vorteilhafte Aerodynamik des Kraftwagens mittels der Diffusoreinrichtung realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Diffusor ein auch als Diffusorunterteil bezeichnetes Unterteil aufweist, welches an dem Basiselement gehalten und dabei um eine erste Schwenkachse relativ zu dem Basiselement verschwenkbar ist. Der Diffusor umfasst des Weiteren ein auch als Diffusoroberteil bezeichnetes Oberteil, welches an dem Basiselement gehalten und dabei um eine zweite Schwenkachse relativ zu dem Basiselement verschwenkbar ist. Die zweite Schwenkachse ist von der ersten Schwenkachse beabstandet. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die erste Schwenkachse und die zweite Schwenkachse parallel zueinander verlaufen. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass in Einbaulage der Diffusoreinrichtung die erste Schwenkachse und die zweite Schwenkachse parallel zur Fahrzeugquerrichtung verlaufen, wobei die Diffusoreinrichtung ihre Einbaulage in vollständig hergestelltem Zustand des mit der Diffusoreinrichtung ausgestatteten Kraftwagens einnimmt.
Das Oberteil ist zusammen mit der zweiten Schwenkachse entlang einer an dem Basiselement vorgesehenen, ersten Führungskulisse relativ zu dem Basiselement translatorisch bewegbar. Mit anderen Worten können das Oberteil und mit diesem die zweite Schwenkachse entlang der ersten Führungskulisse relativ zu dem Basiselement translatorisch bewegt, das heißt verschoben, werden, um dadurch den Diffusor zwischen der Gebrauchsstellung und der Verstaustellung zu bewegen.
Der Diffusor umfasst außerdem ein auch als Zwischendiffusorteil oder Blade bezeichnetes Zwischenteil, welches an dem Basiselement gehalten und dabei um eine dritte Schwenkachse relativ zu dem Basiselement verschwenkbar ist. Die dritte Schwenkachse ist von der ersten Schwenkachse und von der zweiten Schwenkachse beabstandet. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die dritte Schwenkachse parallel zur ersten Schwenkachse und parallel zur zweiten Schwenkachse verläuft. Somit ist es insbesondere denkbar, dass in Einbaulage der Diffusoreinrichtung die dritte Schwenkachse parallel zur Fahrzeugquerrichtung verläuft. Das Zwischenteil ist, insbesondere über eine erste Führungsschiene, verschiebbar mit dem Oberteil verbunden. Außerdem ist das Zwischenteil, insbesondere über eine zweite Führungsschiene, verschiebbar mit dem Unterteil verbunden. Somit ist das Zwischenteil relativ zu dem Oberteil und relativ zu dem Unterteil zwischen diesen verschiebbar. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass dann, wenn der Diffusor zwischen der Gebrauchsstellung und der Verstaustellung bewegt wird, zumindest ein Teilbereich des Zwischenteils zwischen dem Oberteil und dem Unterteil und relativ zu dem Oberteil und relativ zu dem Unterteil verschoben wird, sodass beispielsweise zumindest der Teilbereich des Zwischenteils zwischen dem Oberteil und dem Unterteil hindurchgeschoben wird.
Das Zwischenteil ist zusammen mit der dritten Schwenkachse entlang einer an dem Basiselement vorgesehenen, zweiten Führungskulisse relativ zu dem Basiselement translatorisch bewegbar. Dies bedeutet, dass beim Bewegen des Diffusors zwischen der Gebrauchsstellung und der Verstaustellung das Zwischenteil und mit diesem die dritte Schwenkachse entlang der zweiten Führungskulisse relativ zu dem Basiselement verschoben werden. Das Oberteil, das Unterteil und das Zwischenteil werden zusammenfassend auch als Diffusorteile bezeichnet. Durch die Führungskulissen und die Schwenkachsen und dadurch, dass das Zwischenteil verschiebbar mit dem Oberteil und verschiebbar mit dem Unterteil verbunden ist, ist eine Zwangsführung geschaffen, mittels welcher dann, wenn der Diffusor zwischen der Gebrauchsstellung und der Verstaustellung bewegt wird, eine gezielte und definierte Bewegung der Diffusorteile relativ zu dem Basiselement und relativ zueinander bewirkt wird. Durch die Zwangsführung wird bei der Bewegung des Diffusors aus der Verstaustellung in die Gebrauchsstellung das Zwischenteil relativ zu dem Oberteil und relativ zu dem Unterteil zwischen dem Ober- und Unterteil aus einer eingefahrenen Stellung in eine ausgefahrene Stellung verschoben. Bei der Bewegung des Diffusors aus der Gebrauchsstellung in die Verstaustellung wird das Zwischenteil relativ zu dem Oberteil und relativ zu dem Unterteil zwischen dem Ober- und Unterteil aus der ausgefahrenen Stellung in die eingefahrene Stellung verschoben. In der ausgefahrenen Stellung steht zumindest eine Endkante beziehungsweise ein freies Ende des Zwischenteils weiter von dem Oberteil und dem Unterteil ab als in der eingefahrenen Stellung, sodass in der Gebrauchsstellung, in der sich das Zwischenteil in der ausgefahrenen Stellung befindet, mittels des Diffusors Luft bei einer Vorwärtsfahrt des Kraftwagens besonders vorteilhaft geleitet oder geführt werden kann. Somit kann in der Gebrauchsstellung eine besonders vorteilhafte Aerodynamik des Kraftwagens realisiert werden.
In der Verstaustellung ragt zumindest ein beispielsweise die Endkante beziehungsweise das Ende umfassender Teilbereich des Diffusors, insbesondere des Zwischenteils, weniger weit von dem Aufbau beziehungsweise weniger weit von dem Ober- und Unterteil weg, sodass bei einer Fahrt des Kraftwagens eine Kollision des Diffusors mit sich in einer Umgebung des Kraftwagens und insbesondere auf einer Fahrbahn befindenden Objekten wie beispielsweise einem Bordstein vermieden werden können. Die Zwangsführung ermöglicht dabei eine besonders vorteilhafte Bewegbarkeit oder Bewegungsbahn, entlang welcher der Diffusor bewegbar ist, um dadurch einerseits in der Gebrauchsstellung eine besonders vorteilhafte Aerodynamik des Kraftwagens realisieren und andererseits in der Verstaustellung unerwünschte Kollisionen des Diffusors mit Objekten vermeiden zu können. Durch die Zwangsführung ist der Diffusor sowohl verschwenkbar, das heißt beispielsweise einklappbar und ausklappbar, als auch verschiebbar. Mit anderen Worten führt der Diffusor dann, wenn er zwischen der Gebrauchsstellung und der Verstaustellung bewegt wird, sowohl eine Schwenkbewegung als auch eine translatorische Bewegung, das heißt eine Schiebebewegung, aus. Es ist denkbar ist, dass die Schwenkbewegung und die translatorische Bewegung zumindest teilweise überlagert sind, oder die Schwenkbewegung und die translatorische Bewegung schließen vollständig aneinander an. Somit ist es beispielsweise denkbar, dass der Diffusor, um ihn aus der Verstaustellung in die Gebrauchsstellung zu bewegen, zunächst verschwenkt und dadurch ausgeklappt und daraufhin verschoben und hierdurch insbesondere ausgefahren wird, wodurch beispielsweise der Diffusor verlängert wird. Um den Diffusor aus der Gebrauchsstellung in die Verstaustellung zu bewegen, wird der Diffusor zunächst verschoben und dabei eingefahren und daraufhin verschwenkt und dadurch eingeklappt. Unter dem Verschwenken des Diffusors ist insbesondere zu verstehen, dass die Diffusorteile um die jeweiligen Schwenkachsen relativ zu dem Basiselement verschwenkt werden. Unter dem Einfahren und dem Ausfahren des Diffusors ist zu verstehen, dass zum oder beim Ausfahren des Diffusors das Zwischenteil relativ zu dem Oberteil und relativ zu dem Unterteil zwischen diesen verschoben und hierdurch in die ausgefahrene Stellung bewegt wird. Zum oder beim Einfahren des Diffusors wird das Zwischenteil relativ zu dem Oberteil und relativ zu dem Unterteil zwischen diesen verschoben und dabei in die eingefahrene Stellung bewegt. Beispielsweise ist in der eingefahrenen Stellung zumindest ein Teilbereich des Zwischenteils zwischen dem Oberteil und dem Unterteil angeordnet, wobei es denkbar ist, dass in der ausgefahrenen Stellung der Teilbereich des Zwischenteils außerhalb des Oberteils und des Unterteils angeordnet ist und somit nicht durch diese überlappt wird. Insbesondere ist der Teilbereich in der ausgefahrenen Stellung in Fahrzeuglängsrichtung weiter hinten angeordnet als in der eingefahrenen Stellung.
In der ausgefahrenen Stellung weist der Diffusor gegenüber der eingefahrenen Stellung eine größere, in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Länge auf, wodurch die Luft besonders vorteilhaft geführt werden kann. In der eingefahrenen Stellung und dabei insbesondere in der Gebrauchsstellung ist der Diffusor klein beziehungsweise kompakt und beispielsweise näher an dem Aufbau angeordnet als in der Gebrauchsstellung, wodurch unerwünschte Kollisionen des Diffusors mit Objekten vermieden werden können. Der Diffusor befindet sich beispielsweise in der Gebrauchsstellung, wenn der Kraftwagen in Geschwindigkeitsbereichen gefahren wird, die aerodynamisch relevant sind, um eine vorteilhafte Umströmung, insbesondere Heckumströmung, zu realisieren und somit den Luftwiderstand insbesondere im Vergleich zur Verstaustellung zu reduzieren. Bei niedrigen Geschwindigkeiten und somit beispielsweise bei Fahrten in der Stadt befindet sich der Diffusor vorzugsweise in seiner Verstaustellung, um beispielsweise bei einer Bordsteinabfahrt eine Kollision des Diffusors mit einem Bordstein und somit unerwünschte Beschädigungen des Diffusors zu vermeiden.
Die zuvor beschriebene Zwangsführung ermöglicht die Realisierung einer einfachen Kinematik und beispielsweise eine gleichzeitige Abfolge von Bewegungen insbesondere in Form der beschriebenen Schwenkbewegung und der translatorischen Bewegung. Außerdem können der Bauraumbedarf und das Gewicht der Diffusoreinrichtung besonders gering gehalten werden. Des Weiteren ist eine einfache Anbindung oder Verbindung von kinematisch übergreifenden Bauteilen der Diffusoreinrichtung darstellbar. Des Weiteren ermöglicht es die Zwangsführung, die beschriebenen Bewegungen der Diffusorteile relativ zueinander und relativ zu dem Aufbau mittels des Aktors als einzigem Aktor zu realisieren, sodass der Einsatz von mehreren, separaten Aktoren vermieden werden kann. Mit anderen Worten können mittels des genau einen Aktors, welcher als Antrieb zum Antreiben und somit zum Bewegen des Diffusors verwendet wird, sowohl die Schwenkbewegung als auch die translatorische Bewegung des Diffusors realisiert werden, insbesondere im Zusammenspiel mit der Zwangsführung.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Schwenkachse relativ zu dem Basiselement unbeweglich, mithin an dem Basiselement festgelegt. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte und definierte Bewegung der Diffusorteile relativ zueinander und relativ zu dem Basiselement realisiert werden, sodass einerseits in der Gebrauchsstellung eine besonders vorteilhafte Aerodynamik und andererseits in der Verstaustellung ein geringer Bauraumbedarf des Diffusors realisiert werden kann.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass sich die erste Führungskulisse in Einbaulage der Diffusoreinrichtung parallel zur Fahrzeughochrichtung erstreckt. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Zwangsführung der Diffusorteile realisiert werden, sodass der Diffusor in der Verstaustellung besonders gut verstaut werden und in der Gebrauchsstellung die Luft besonders vorteilhaft leiten und somit für eine besonders gute Aerodynamik sorgen kann.
Um eine besonders vorteilhafte Bewegbarkeit des Diffusors realisieren und somit einerseits eine besonders gute Aerodynamik und andererseits den Diffusor besonders gut verstauen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die zweite Führungskulisse einen ersten Längenbereich aufweist, welcher sich in Einbaulage der Diffusoreinrichtung schräg zur Fahrzeughochrichtung und schräg zur Fahrzeuglängsrichtung sowie vorzugsweise in einer durch die Fahrzeuglängsrichtung und die Fahrzeughochrichtung aufgespannten Ebene erstreckt.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die zweite Führungskulisse einen zweiten Längenbereich aufweist, welcher sich in Einbaulage der Diffusoreinrichtung parallel zur Fahrzeuglängsrichtung und dabei vorzugsweise in der zuvor genannten, auch als x-z-Ebene bezeichneten, durch die Fahrzeuglängsrichtung und die Fahrzeughochrichtung aufgespannte Ebene erstreckt. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Zwangsführung der Diffusorteile dargestellt werden.
Um einerseits in der Gebrauchsstellung eine besonders vorteilhafte Aerodynamik realisieren sowie andererseits in der Verstaustellung den Diffusor besonders bauraumgünstig verstauen zu können, hat es sich als weiterhin vorteilhaft gezeigt, wenn sich in Einbaulage der Diffusoreinrichtung der erste Längenbereich in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten hin an den zweiten Längenbereich anschließt.
Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die zweite Führungskulisse einen dritten Längenbereich aufweist, welcher sich in Einbaulage der Diffusoreinrichtung schräg zur Fahrzeughochrichtung und schräg zur Fahrzeuglängsrichtung sowie schräg zu dem ersten Längenbereich erstreckt, wobei es vorzugsweise vorgesehen ist, dass sich der dritte Längenbereich in der x-z-Ebene erstreckt. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Zwangsführung der Diffusorteile relativ zueinander und relativ zu dem Basiselement gewährleistet werden.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn sich in Einbaulage der Diffusoreinrichtung der dritte Längenbereich in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten an den ersten Längenbereich anschließt. Dadurch kann ein besonders vorteilhafter Bewegungsverlauf beziehungsweise eine besonders vorteilhafte Bewegungsbahn realisiert werden, entlang welchem beziehungsweise welcher der Diffusor bewegbar ist beziehungsweise bewegt wird, wenn er zwischen der Verstaustellung und der Gebrauchsstellung verstellt wird. In der Folge kann der Diffusor besonders bauraumgünstig verstaut werden, und in der Gebrauchsstellung kann der Diffusor die Luft besonders gut leiten.
In weiterer, besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Aktor einen Motor, insbesondere einen Elektromotor, und eine insbesondere als Gewindespindel ausgebildete Spindel auf, welche mittels des Motors antreibbar und dadurch um eine Drehachse relativ zu dem Basiselement drehbar ist. Vorzugsweise verläuft die Drehachse schräg oder aber senkrecht zu den Schwenkachsen. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass die Drehachse senkrecht zu einer Drehachsenebene verläuft, die vorzugsweise schräg oder ganz vorzugsweise parallel zu den Schwenkachsen verläuft. Insbesondere ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Drehachsenebene parallel zur Fahrzeugquerrichtung verläuft. Mittels des Motors und der Spindel kann eine besonders vorteilhafte Bewegung des Diffusors auf besonders einfache und robuste Weise realisiert werden.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Aktor um eine vierte Schwenkachse relativ zu dem Basiselement verschwenkbar an dem Basiselement gehalten ist. Vorzugsweise ist die vierte Schwenkachse von der ersten, zweiten und dritten Schwenkachse beabstandet, wobei es vorzugsweise vorgesehen ist, dass die vierte Schwenkachse parallel zur ersten, zweiten und dritten Schwenkachse verläuft. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die jeweilige Schwenkachse parallel zur Fahrzeugquerrichtung verläuft. Durch die verschwenkbare Halterung des Aktors um die vierte Schwenkachse bewegt sich der Aktor beim Bewegen des Diffusors zwischen der Gebrauchsstellung und der Verstaustellung mit, wodurch einerseits in der Gebrauchsstellung eine besonders vorteilhafte Position des Diffusors und somit eine besonders vorteilhafte Aerodynamik des Kraftwagens realisiert werden kann. Andererseits kann in der Verstaustellung der Diffusor besonders bauraumgünstig verstaut werden, wodurch Kollisionen des Diffusors mit Objekten vermieden werden können.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

1 eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer Diffusoreinrichtung für einen Kraftwagen, mit einem Diffusor, welcher sich in seiner Verstaustellung befindet; und
2 eine schematische und geschnittene Seitenansicht der Diffusoreinrichtung, wobei sich der Diffusor in seiner Gebrauchsstellung befindet.

1 zeigt in einer schematischen und geschnittenen Seitenansicht eine Diffusoreinrichtung 10 eines als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagens. Dies bedeutet, dass der Personenkraftwagen die Diffusoreinrichtung 10 aufweist, die am Heck 12 des Personenkraftwagens angeordnet ist. Der Personenkraftwagen umfasst eine selbsttragende Karosserie, die den auch als Fahrgastzelle oder Fahrgastraum bezeichneten Innenraum des Personenkraftwagens begrenzt. Dabei ist vorliegend die Diffusoreinrichtung 10 am Heck 12 der selbsttragenden Karosserie angeordnet. Der Personenkraftwagen weist genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung aufeinanderfolgend angeordnete Achsen auf, wobei die jeweilige Achse genau zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete und insbesondere koaxial zueinander angeordnete Fahrzeugräder aufweist. Eine erste der Achsen ist eine in Fahrzeuglängsrichtung vor der anderen, zweiten Achse angeordnete Vorderachse, sodass die andere, zweite Achse eine Hinterachse ist. In 1 ist eines der Fahrzeugräder der Hinterachse erkennbar und mit 14 bezeichnet. Somit ist aus 1 erkennbar, dass die Diffusoreinrichtung 10 in Fahrzeuglängsrichtung hinter der Hinterachse und somit hinter den auch als Hinterräder bezeichneten Fahrzeugrädern der Hinterachse angeordnet ist.
Die Diffusoreinrichtung 10 weist einen Diffusor 16 auf. Da der Diffusor 16 am Heck 12 angeordnet ist, wird der Diffusor 16 auch als Heckdiffusor bezeichnet. Die Diffusoreinrichtung 10 umfasst außerdem ein in 1 gestrichelt dargestelltes Basiselement 18, welches bei dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel als ein Tragrahmen ausgebildet ist. Bei dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass das Basiselement 18 separat von der Karosserie ausgebildet und an der Karosserie befestigt ist, insbesondere derart, dass das Basiselement 18 relativ zu der Karosserie unbeweglich ist. Der Diffusor 16 ist bewegbar an dem Basiselement 18 gehalten, sodass der Diffusor 16 relativ zu dem Basiselement 18 und somit relativ zu der selbsttragenden Karosserie zwischen einer in 1 gezeigten Verstaustellung V und einer in 2 gezeigten Gebrauchsstellung G bewegbar ist. Die Diffusoreinrichtung 10 weist außerdem einen Aktor 20 auf, mittels welchem der Diffusor 16 relativ zu dem Basiselement 18 und somit relativ zu der selbsttragenden Karosserie zwischen der Verstaustellung V und der Gebrauchsstellung G bewegbar ist.
Um nun einerseits den Diffusor 16 in der Verstaustellung V besonders bauraumgünstig verstauen und andererseits in der Gebrauchsstellung G bei einer Vorwärtsfahrt des Personenkraftwagens mittels des Diffusors 16 den Personenkraftwagen umströmende Luft besonders vorteilhaft leiten zu können, sodass eine besonders vorteilhafte Aerodynamik des Personenkraftwagens bedarfsgerecht realisiert werden kann, weist der Diffusor 16 ein vorzugsweise eigensteifes Unterteil 22 auf, welches an dem Basiselement 18 gehalten und dabei um eine erste Schwenkachse S1 relativ zu dem Basiselement 18 verschwenkbar ist. Das Unterteil 22 ist ein erstes Diffusorteil des Diffusors 16. Des Weiteren weist der Diffusor 16 ein vorzugsweise eigensteifes Oberteil 24 als zweites Diffusorteil auf, welches an dem Basiselement 18 gehalten und dabei um eine zweite Schwenkachse S2 relativ zu dem Basiselement 18 verschwenkbar ist. Die Schwenkachsen S1 und S2 sind insbesondere in Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandet und verlaufen parallel zueinander, wobei die Schwenkachsen S1 und S2 parallel zur Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) verlaufen.
An dem Basiselement 18 ist wenigstens eine erste Führungskulisse 26 vorgesehen. Dies bedeutet, dass das Basiselement 18 die wenigstens eine Führungskulisse 26 aufweist. Beispielsweise ist die Führungskulisse 26 in einer Wandung des Basiselements 18 ausgebildet. Das Oberteil 24 und mit diesem die zweite Schwenkachse S2 sind entlang der ersten Führungskulisse 26 relativ zu dem Basiselement 18 translatorisch bewegbar. Hierzu ist beispielsweise an dem Oberteil 24 wenigstens ein erstes Führungselement, insbesondere ein erster Vorsprung, vorgesehen, wobei das erste Führungselement beispielsweise in die korrespondierende, erste Führungskulisse 26 eingreift. Somit wird das Oberteil 24 mittels der Führungskulisse 26 und mittels des ersten Führungselements entlang der Führungskulisse 26 geführt, wenn der Diffusor 16 zwischen der Verstaustellung V und der Gebrauchsstellung G bewegt, das heißt verstellt, wird. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt werden das erste Führungselement und somit das Oberteil 24 mittels und entlang der Führungskulisse 26 geführt relativ zu dem Basiselement 18 bewegt, wenn der Diffusor 16 zwischen der Verstaustellung V und der Gebrauchsstellung G bewegt wird.
Der Diffusor 16 weist außerdem ein auch als Blade oder Mittelteil bezeichnetes, vorzugsweise eigensteifes Zwischenteil 28 auf, welches an dem Basiselement 18 gehalten und dabei um eine dritte Schwenkachse S3 relativ zu dem Basiselement 18 verschwenkbar ist. Die Schwenkachse S3 ist von den Schwenkachsen S1 und S2 beabstandet und verläuft parallel zu den Schwenkachsen S1 und S2, sodass bei dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel die Schwenkachse S3 parallel zur Fahrzeugquerrichtung verläuft. Das Zwischenteil 28 ist beispielsweise über wenigstens eine erste Führungsschiene 30 verschiebbar mit dem Oberteil 24 verbunden. Ferner ist das Zwischenteil 28 beispielsweise über wenigstens eine zweite Führungsschiene 32 verschiebbar mit dem Unterteil 22 verbunden. Die jeweilige Führungsschiene 30 beziehungsweise 32 ist beispielsweise als eine Linearschiene ausgebildet. Das Zwischenteil 28 ist ein drittes Diffusorteil, welches jeweils verschiebbar mit dem ersten Diffusorteil und mit dem zweiten Diffusorteil verbunden ist. Somit werden die Diffusorteile dann, wenn der Diffusor 16 zwischen der Verstaustellung V und der Gebrauchsstellung G bewegt wird, relativ zueinander geführt verschoben.
An dem Basiselement 18 ist eine zweite Führungskulisse 34 vorgesehen, welche vorliegend von der Führungskulisse 26 beabstandet und getrennt ist. Dabei sind das Zwischenteil 28 und mit diesem die Schwenkachse S3 entlang der zweiten Führungskulisse 34 relativ zu dem Basiselement 18 verschiebbar. Beispielsweise ist an dem Zwischenteil 28 wenigstens ein zweites Führungselement, insbesondere wenigstens ein zweiter Vorsprung, vorgesehen, welcher in die korrespondierende Führungskulisse 34 eingreift. Dadurch werden das zweite Führungselement und über dieses das Zwischenteil 28 entlang der Führungskulisse 34 relativ zu dem Basiselement 18 verschoben, wenn der Diffusor 16 zwischen der Verstaustellung V und der Gebrauchsstellung G bewegt wird. Während somit das Unterteil 22 lediglich eine Schwenkbewegung um die Schwenkachse S1 relativ zu dem Basiselement 18 ausführt, wenn der Diffusor 16 bewegt wird, führen das Oberteil 24 und das Zwischenteil 28 bei der Bewegung des Diffusors 16 sowohl eine Schwenkbewegung um die Schwenkachse S2 beziehungsweise S3 als auch eine translatorische Bewegung entlang der Führungskulisse 26 beziehungsweise 34 relativ zu dem Basiselement 18 aus. Mit anderen Worten unterbleibt beim Bewegen des Diffusors 16 eine relativ zu dem Basiselement 18 erfolgende, translatorische Bewegung des Unterteils 22, wobei jedoch das Oberteil 24 und das Zwischenteil 28 relativ zu dem Basiselement 18 sowohl verschwenkt als auch translatorisch bewegt, mithin verschoben, werden.
Durch die Schwenkachsen S1, S2 und S3 sowie durch die Führungskulissen 26 und 34 sowie dadurch, dass das Zwischenteil 28 jeweils verschiebbar mit dem Oberteil 24 und mit dem Unterteil 22 verbunden ist, ist eine Zwangsführung geschaffen, durch die bei der Bewegung des Diffusors 16 aus der Verstaustellung V in die Gebrauchsstellung G das Zwischenteil 28 relativ zu dem Oberteil 24 und relativ zu dem Unterteil 22 zwischen diesen aus einer in 1 gezeigten, eingefahrenen Stellung E in eine in 2 gezeigte, ausgefahrene Stellung A verschoben wird. Durch die Zwangsführung ist ferner bewirkt, dass bei der Bewegung des Diffusors 16 aus der Gebrauchsstellung G in die Verstaustellung V das Zwischenteil 28 relativ zu dem Oberteil 24 und relativ zu dem Unterteil 22 zwischen diesen aus der ausgefahrenen Stellung A in die eingefahrene Stellung E verschoben wird.
Aus 1 und 2 ist erkennbar, dass in der ausgefahrenen Stellung A das Zwischenteil 28 weiter von dem ersten Diffusorteil und von dem zweiten Diffusorteil absteht beziehungsweise weiter aus dem ersten und zweiten Diffusorteil herausragt als in der eingefahrenen Stellung E. Bei dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass in der eingefahrenen Stellung E das Zwischenteil 28, insbesondere eine Endkante K des Zwischenteils 28, gegenüber dem Oberteil 24 und dem Unterteil 22 zurückversetzt ist. In der Gebrauchsstellung G und somit in der ausgefahrenen Stellung A ragt jedoch die Endkante K des Zwischenteils 28 in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten über das Oberteil 24 und das Unterteil 22 hinaus. Dadurch kann in der Gebrauchsstellung G, in der sich das Zwischenteil 28 in seiner ausgefahrenen Stellung A befindet, mittels des Diffusors 16 Luft, die den Personenkraftwagen bei einer Vorwärtsfahrt umströmt, besonders vorteilhaft geleitet werden, sodass eine besonders gute Aerodynamik und dabei insbesondere ein besonders geringer Luftwiderstand des Personenkraftwagens gewährleistet werden kann. In der Verstaustellung V, in welcher sich das Zwischenteil 28 in seiner eingefahrenen Stellung E befindet, ist der Diffusor 16 besonders kompakt, sodass der Diffusor 16 besonders bauraumgünstig verstaut werden kann. Insbesondere weist der Diffusor 16 in der Verstaustellung V gegenüber der Gebrauchsstellung G eine geringere, in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Länge auf, und in der Verstaustellung V ist zumindest ein Teilbereich des Diffusors 16 näher an der Karosserie angeordnet als in der Gebrauchsstellung G. Dadurch kann der Diffusor 16 in der Verstaustellung V besonders bauraumgünstig verstaut werden, sodass unerwünschte Kollisionen des Diffusors 16 mit in einer Umgebung 36 des Personenkraftwagens angeordneten Objekten vermieden werden können.
Bei dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel ist die erste Schwenkachse S1 relativ zu dem Basiselement 18 und somit relativ zu der Karosserie unbeweglich. Außerdem ist es vorgesehen, dass sich die erste Führungskulisse 26, insbesondere vollständig, in Einbaulage der Diffusoreinrichtung 10 parallel zur Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) erstreckt. Die Diffusoreinrichtung 10 nimmt ihre Einbaulage, die in 1 und 2 gezeigt ist, in vollständig hergestelltem Zustand des mit der Diffusoreinrichtung 10 ausgestatteten Personenkraftwagens ein.
Die zweite Führungskulisse 34 weist einen ersten Längenbereich 38 auf, welcher sich in Einbaulage der Diffusoreinrichtung 10 schräg zur Fahrzeughochrichtung und schräg zur Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) erstreckt. Außerdem erstreckt sich der Längenbereich 38 in einer durch die Fahrzeuglängsrichtung und die Fahrzeughochrichtung aufgespannten und auch als x-z-Ebene bezeichneten Ebene. Die zweite Führungskulisse 34 weist des Weiteren einen zweiten Längenbereich 40 auf, welcher sich in Einbaulage der Diffusoreinrichtung 10 parallel zur Fahrzeuglängsrichtung und dabei in der x-z-Ebene erstreckt. Aus 1 und 2 ist erkennbar, dass sich der erste Längenbereich 38 in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten direkt an den zweiten Längenbereich 40 anschließt, sodass zwischen den Längenbereichen 38 und 40 kein anderer, weiterer Längenbereich der Führungskulisse 34 angeordnet ist. In der Verstaustellung V greift das Zwischenteil 28 beziehungsweise das an dem Zwischenteil 28 vorgesehene, zweite Führungselement in den Längenbereich 40 ein.
Die zweite Führungskulisse 34 weist einen dritten Längenbereich 42 auf, welcher sich schräg zur Fahrzeughochrichtung und schräg zur Fahrzeuglängsrichtung sowie schräg zum ersten Längenbereich 38 erstreckt. Außerdem erstreckt sich der Längenbereich 42 in der x-z-Ebene. Aus 2 ist erkennbar, dass das Zwischenteil 28 beziehungsweise das am Zwischenteil 28 vorgesehene, zweite Führungselement in der Gebrauchsstellung G in den Längenbereich 42 eingreift. Der dritte Längenbereich 42 schließt sich dabei in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten direkt an den ersten Längenbereich 38 an, sodass vorliegend kein anderer, weiterer Längenbereich zwischen den Längenbereichen 38 und 42 angeordnet ist. Die Längenbereiche 38, 40 und 42 sind miteinander verbunden, sodass das Zwischenteil 28 beziehungsweise das zweite Führungselement beim Bewegen des Diffusors 16 von dem Längenbereich 40 in den Längenbereich 38 und von dem Längenbereich 38 in den Längenbereich 42 und umgekehrt geschoben werden kann.
Der Aktor 20 weist einen vorliegend als Elektromotor 44 ausgebildeten Motor sowie eine einfach auch als Spindel bezeichnete Gewindespindel 46 auf. Die Spindel ist mittels des Elektromotors 44 antreibbar und dadurch um eine Drehachse 48 relativ zu dem Basiselement 18 drehbar. Durch Drehen der Spindel um die Drehachse 48 sind das Zwischenteil 28 und mit diesem die dritte Schwenkachse S3 entlang der zweiten Führungskulisse 34 relativ zu dem Basiselement 18 verschiebbar, wodurch der Diffusor 16 zwischen der Verstaustellung V und der Gebrauchsstellung G bewegbar ist. Bezogen auf die genannten Diffusorteile ist der Aktor 20 mit dem Zwischenteil 28 und unter Vermittlung des Zwischenteils 28 mit dem Oberteil 24 und dem Unterteil 22 gekoppelt, sodass beispielsweise eine von dem Aktor 20 bereitgestellte und zum Bewegen des Diffusors 16 vorgesehene Kraft bezogen auf die Diffusorteile zunächst auf das Zwischenteil 28 und von diesem auf das Oberteil 24 und das Unterteil 22 übertragen wird.
Der Aktor 20, insbesondere der Elektromotor 44, ist vorliegend um eine vierte Schwenkachse S4 relativ zu dem Basiselement 18 verschwenkbar an dem Basiselement 18 gehalten. Dabei ist die vierte Schwenkachse S4 von den Schwenkachsen S1, S2 und S3 beabstandet und verläuft parallel zu den Schwenkachsen S1, S2 und S3. Somit verläuft auch die Schwenkachse S4 parallel zur Fahrzeugquerrichtung.
Das Zwischenteil 28 ist beispielsweise derart von der Spindel antreibbar und dadurch entlang der Führungskulisse 34 relativ zu dem Basiselement 18 verschiebbar, dass ein beispielsweise als Mutter ausgebildetes Schraubelement mit der Spindel verschraubt, insbesondere auf die Spindel aufgeschraubt, ist. Beispielsweise ist das Schraubelement gegen um die Drehachse 48 erfolgende Drehungen gesichert, sodass dann, wenn die Spindel um die Drehachse 48 gedreht wird, das Schraubelement entlang der Spindel und relativ zu dem Basiselement 18 translatorisch bewegt wird. Das Schraubelement ist beispielsweise an dem Zwischenteil 28 vorgesehen beziehungsweise mit dem Zwischenteil 28 gekoppelt, sodass dann, wenn die Spindel gedreht wird, das Schraubelement und mit diesem das Zwischenteil 28 insbesondere entlang der Spindel relativ zu dem Basiselement 18 bewegt werden. Dabei wird das Zwischenteil 28 mittels der Führungskulisse 34 entsprechend geführt. Insgesamt ist durch die beschriebene Zwangsführung eine einfache und robuste Kinematik geschaffen, welche eine besonders vorteilhafte und insbesondere gleichzeitige Abfolge von vorteilhaften Bewegungen der Diffusorteile ermöglicht. Bei diesen Bewegungen des Oberteils 24 und des Unterteils 22 handelt es sich sowohl um translatorische Bewegungen als auch um Schwenkbewegungen, wobei sich das Unterteil 22 lediglich rotatorisch bewegt. Außerdem können der Diffusor 16 und die Kinematik bauraum- und gewichtsgünstig ausgestaltet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102019110770 A1 [0002]

Claims

Diffusoreinrichtung (10) für einen Kraftwagen, mit einem Diffusor (16), welcher bewegbar an einem Basiselement (18) gehalten ist, und mit einem Aktor (20), mittels welchem der Diffusor (16) relativ zu dem Basiselement (18) zwischen einer Verstaustellung (V) und wenigstens einer Gebrauchsstellung (G) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor (16) ein um eine erste Schwenkachse (S1) relativ zu dem Basiselement (18) verschwenkbar an dem Basiselement (18) gehaltenes Unterteil (22), ein um eine zweite Schwenkachse (S2) relativ zu dem Basiselement (18) verschwenkbar an dem Basiselement (18) gehaltenes Oberteil (24), welches zusammen mit der zweiten Schwenkachse (S2) entlang einer an dem Basiselement (18) vorgesehenen, ersten Führungskulisse (26) relativ zu dem Basiselement (18) translatorisch bewegbar ist, und ein um eine dritte Schwenkachse (S3) relativ zu dem Basiselement (18) verschwenkbar an dem Basiselement (18) gehaltenes und jeweils verschiebbar mit dem Oberteil (24) und dem Unterteil (22) verbundenes Zwischenteil (28) aufweist, welches zusammen mit der dritten Schwenkachse (S3) entlang einer an dem Basiselement (18) vorgesehenen, zweiten Führungskulisse (34) relativ zu dem Basiselement (18) translatorisch bewegbar, bei der Bewegung des Diffusors (16) aus der Verstaustellung (V) in die Gebrauchsstellung (G) relativ zu dem Oberteil (24) und relativ zu dem Unterteil (22) zwischen diesen aus einer eingefahrenen Stellung (E) in eine ausgefahrene Stellung (A) verschiebbar und bei der Bewegung des Diffusors (16) aus der Gebrauchsstellung (G) in die Verstaustellung (V) relativ zu dem Oberteil (24) und relativ zu dem Unterteil (22) zwischen diesen aus der ausgefahrenen (A) Stellung in die eingefahrene Stellung (E) verschiebbar ist.
Diffusoreinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schwenkachse (S1) relativ zu dem Basiselement (18) unbeweglich ist.
Diffusoreinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Führungskulisse (26) in Einbaulage der Diffusoreinrichtung (10) parallel zur Fahrzeughochrichtung erstreckt.
Diffusoreinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Führungskulisse (34) einen ersten Längenbereich (38) aufweist, welcher sich in Einbaulage der Diffusoreinrichtung (10) schräg zur Fahrzeughochrichtung und schräg zur Fahrzeuglängsrichtung erstreckt.
Diffusoreinrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Führungskulisse (34) einen zweiten Längenbereich (40) aufweist, welcher sich in Einbaulage der Diffusoreinrichtung (10) parallel zur Fahrzeuglängsrichtung erstreckt.
Diffusoreinrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich in Einbaulage der Diffusoreinrichtung (10) der erste Längenbereich (38) in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten an den zweiten Längenbereich (40) anschließt.
Diffusoreinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Führungskulisse (34) einen dritten Längenbereich (42) aufweist, welcher sich in Einbaulage der Diffusoreinrichtung (10) schräg zur Fahrzeughochrichtung und schräg zur Fahrzeuglängsrichtung und schräg zum ersten Längenbereich (38) erstreckt.
Diffusoreinrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich in Einbaulage der Diffusoreinrichtung (10) der dritte Längenbereich (42) in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten an den ersten Längenbereich (38) anschließt.
Diffusoreinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (20) einen Motor (44) und eine Spindel (44) aufweist, welche mittels des Motors (44) antreibbar und dadurch um eine Drehachse (48) relativ zu dem Basiselement (18) drehbar ist, wodurch das Zwischenteil (28) und die dritte Schwenkachse (S3) entlang der zweiten Führungskulisse (34) relativ zu dem Basiselement (18) verschiebbar sind.
Diffusoreinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (20) um eine vierte Schwenkachse (S4) relativ zu dem Basiselement (18) verschwenkbar an dem Basiselement (18) gehalten ist.