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Die Erfindung betrifft eine Luftleitvorrichtung eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Luftleitvorrichtungen zur Verbesserung einer Stabilität des Kraftfahrzeugs sowie zur Kraftstoffreduzierung aufgrund einer Reduzierung von Strömungsverlusten insbesondere in einem mittleren bis oberen Geschwindigkeitsbereich des Kraftfahrzeugs sind bekannt. Es werden hierzu insbesondere so genannte Spoiler genutzt, welche in einem Heckbereich einer Kraftfahrzeugkarosserie des Kraftfahrzeugs angeordnet sind und sich entlang einer Karosseriequerachse erstrecken.
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Eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung von Strömungsverlusten ist eine Beeinflussung einer sich entlang einer Karosserieseitenfläche ausbildenden Luftströmung in einem Heckbereich der Kraftfahrzeugkarosserie im Betrieb des Kraftfahrzeugs.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 36 13 301 A1 ist eine Seitenverkleidung einer Kraftfahrzeugkarosserie bekannt, die zumindest einen Schwellerbereich der Kraftfahrzeugkarosserie bedeckt, welche mit Hilfe von Stellelementen fahrgeschwindigkeitsmäßig ein- und ausfahrbar ist.
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Der Offenlegungsschrift
DE 10 2010 008 332 A1 kann ein Kraftfahrzeug mit einem im Heckbereich angeordneten finnenartigen Luftleitelement entnommen werden, welches translatorisch zwischen einer eingefahrenen und einer ausgefahrenen Stellung verstellbar ist. In der eingefahrenen Stellung ist es vollständig in einem Schlitz einer Karosserie des Kraftfahrzeugs eingeschoben.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2009 034 517 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug mit einer im Heckbereich oder im Frontbereich angeordneten Luftleitvorrichtung, wobei die Luftleitvorrichtung im Bereich eines Stoßfängers zum zusätzlichen Schutz vor Auffahrern angeordnet ist, und selbst elastisch verformbar ist oder elastisch verformbar an einer Kraftfahrzeugkarosserie gehalten ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine verbesserte Luftleitvorrichtung eines Kraftfahrzeugs anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Luftleitvorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung eines Kraftfahrzeugs weist ein Luftleitelement und eine Bewegungsvorrichtung auf. Das Luftleitelement ist als zumindest Teil eines Heckseitenteils einer Karosserie des Kraftfahrzeugs relativ zur übrigen Karosserie bewegbar ausgeführt, und ist in eine Ruheposition und in zumindest eine, sich von der Ruheposition unterscheidende Betriebsendposition bringbar angeordnet. Das Heckseitenteil weist eine einer Umgebung des Kraftfahrzeugs zugewandt ausgebildete Strömungsführungsfläche auf, entlang derer Luft strömt. Das Luftleitelement weist eine Oberfläche auf, welche zumindest Teil der Strömungsführungsfläche ist, und wobei das Luftleitelement in seiner Betriebsendposition zur Verlängerung der Strömungsführungsfläche in Richtung einer Karosserielängsachse der Karosserie ausgestaltet ist. Das Luftleitelement ist mit Hilfe der Bewegungsvorrichtung definiert in seine Positionen bringbar. Erfindungsgemäß ist in der Ruheposition die Oberfläche des Luftleitelementes in Richtung der Umgebung von einer Außenfläche der benachbarten übrigen Karosserie unter Ausbildung eines Spaltes beabstandet angeordnet. Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass eine in der Betriebsendposition des Luftleitelementes widerstandsreduzierte, und somit strömungsoptimierte Gesamtform der Karosserie realisierbar ist, wobei eine bündige Anordnung des Luftleitelementes mit der übrigen Karosserie nicht ausgebildet ist, welche zu einer Begrenzung möglicher Ausführungen des Luftleitelementes und somit zu einer Begrenzung möglicher, insbesondere luftwiderstandsreduzierter Ausführungen oder stylingoptimierter Ausführungen der Karosserie führen würde.
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Zur Vermeidung einer Hinterströmung des Luftleitelementes in zumindest der Ruheposition ist ein Deckelement zwischen der übrigen Karosserie und dem Luftleitelement im Spalt angeordnet. Dies führt zu einer weiteren Reduzierung des Luftwiderstandes. Das Deckelement verhindert bevorzugt im ausgefahrenen Zustand die Hinterströmung, die auch als Unterströmung bezeichent werden kann. In der Ruheposition könnte das Deckelement auch nicht sichtbar sein, oder möglicherweise separat nach hinten bewegt werden.
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Sofern das Deckelement fest mit dem Luftleitelement verbunden ist, erfolgt unmittelbar mit einer Bewegung des Luftleitelementes eine Bewegung und somit eine Positionierung des Deckelementes, so dass insbesondere aus der Betriebsendposition in die Ruheposition der Spalt zeitgleich mit Erreichen der Ruheposition des Luftleitelementes geschlossen wird.
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Das Deckelement weist eine erste Stoßkante auf, die einer Front der Karosserie zugewandt ausgebildet ist, wobei mit anderen Worten beschrieben, diese erste Stoßkante, die von der Luftströmung zuerst erfasste Stoßkante des Luftleitelementes ist. Eine Positionierung des Deckelementes unmittelbar an dieser ersten Stoßkante führt zur Vermeidung eines Hinterschnittes zwischen dem Luftleitelement und dem Deckelement, an welchem sich Verwirbelung bilden könnten, die zu einer Steigerung des Luftwiderstandsbeiwertes führen können.
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Zur weiteren Reduzierung des Luftwiderstandes ist in der Betriebsendposition ein weiteres Deckelement in einer zwischen der weiteren Karosserie und dem Luftleitelement ausgebildeten Lücke angeordnet.
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Das Deckelement ist separat oder gekoppelt mit der Bewegungsvorrichtung bewegbar ausgebildet. Bei einer Bewegung des Deckelementes unabhängig von der Bewegungsvorrichtung, somit separat, kann eine individuelle Bewegung des Deckelementes durchgeführt werden. Eine gekoppelte Bewegung mit der Bewegungseinrichtung stellt die Bewegung des Deckelementes mit dem Luftleitelement sicher.
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Zur weiteren Reduzierung des Luftwiderstandes weist das Luftleitelement eine Abrisskante auf, damit die Luftströmung definiert nach Überströmen des Luftleitelementes abreißen kann. Die Abrisskante ist vorteilhaft senkrecht zur Strömungsrichtung ausgebildet.
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Eine Ausbildung der Oberfläche des Luftleitelementes abweichend von einer Kontur der übrigen Karosserie führt zu einer freien Gestaltbarkeit der Oberfläche zur Herbeiführung einer weiteren Reduzierung des Luftwiderstandes.
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Vorteilhaft ist die Bewegungsvorrichtung in Form eines Mehrgelenk-Mechanismus ausgebildet, damit eine gesicherte Bewegung des Luftleitelementes realisiert werden kann.
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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. Es zeigen:
- 1 in einer perspektivischen Ansicht ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung in ihrer Betriebsendposition,
- 2 in einer perspektivischen Draufsicht einen Ausschnitt aus dem Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung in ihrer Ruheposition, und
- 3 in einer perspektivischen Draufsicht einen Ausschnitt aus dem Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung in ihrer Betriebsendposition.
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In 1 ist in einer perspektivischen Ansicht ein Kraftfahrzeug 1 mit einer erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung 3 in einer Betriebsendposition abgebildet. Die Luftleitvorrichtung 3 umfasst ein Luftleitelement 2 und eine Bewegungsvorrichtung 27 zur Positionierung des Luftleitelementes 2, wobei die Luftleitvorrichtung 3 ausschnittsweise in den 2 und 3 abgebildet ist.
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Eine Karosserie 4 des Kraftfahrzeugs 1 weist ein Heck 5 auf, welches bevorzugt abgerundet ausgebildet ist. Das Luftleitelement 2 und seine vornehmliche Wirkung, die Führung der Luftströmung, ist jedoch unabhängig von einer Form des Hecks 5. Das Luftleitelement 2 bildet einen Teil der Karosserie 4, ist jedoch bewegbar.
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Das Luftleitelement 2 ist zur Reduzierung von Verwirbelungen der Luftströmung vorgesehen, die eine Steigerung des Luftwiderstandsbeiwertes herbeigeführen können. Hierzu ist das Luftleitelement 2 relativ zur übrigen Karosserie 4, somit der Anteil der Karosserie 4 ohne das Luftleitelement 2, als zumindest Teil eines Heckseitenteils 6 oder als das Heckseitenteil 6 selbst bewegbar ausgeführt. Das Heckseitenteil 6 weist eine der Umgebung zugewandt ausgebildete Strömungsführungsfläche 7 auf, entlang derer Luft strömt und welche diese leitet.
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Das Luftleitelement 2 ist insbesondere in seiner Betriebsendposition zur Verlängerung der Strömungsführungsfläche 7 in Richtung einer Längserstreckung, somit insbesondere in Richtung einer Karosserielängsachse X der Karosserie 4 ausgebildet. Das heißt mit anderen Worten, dass sich das Luftleitelement 2 selbstredend zusätzlich zu seiner Erstreckung in Richtung der Karosserielängsachse X auch in Richtung einer Karosseriequerachse Y und einer Karosseriehochachse Z erstreckt, wodurch es auch eine Strömungsführung in Richtung der Karosseriequerachse Y und der Karosseriehochachse Z aufweist, seine Funktion ist jedoch vorwiegend eine Verlängerung der Strömungsführungsfläche 7 zur Strömungsführung in Richtung der Karosserielängsachse X. Oder mit weiter anderen Worten beschrieben, ist das Luftleitelement 2 insbesondere in seiner Betriebsendposition zur Verlängerung der Strömungsführungsfläche 7 in Richtung einer Heckabschlussfläche 24 der Karosserie 4 entlang einer Karosserielängsachse X der Karosserie 4 ausgestaltet. Es könnte auch die Heckabschlussfläche 24 überragen.
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Das Heckseitenteil 6 ist einen Radkasten 8 zumindest teilweise aufweisend ausgebildet und in Abhängigkeit der Bauweise der Karosserie 4 kann es zumindest teilweise eine nicht näher dargestellte Rückleuchtenöffnung und zumindest teilweise einen Stoßfänger 10 aufweisen, und ist des Weiteren an seiner einer Front 11 der Karosserie 4 zugewandt ausgebildeten ersten Stoßkante 12 an ein Seitenteil 13, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel zumindest teilweise einen Türrahmen 14 aufweist, angrenzend ausgeführt.
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An seiner von der ersten Stoßkante 12 abgewandt ausgebildeten zweiten Stoßkante 15 ist es an ein Heckmittenteil 16 angrenzend ausgeführt, wobei das Heckmittenteil 16 ausgehend von der Front 11 eine in Richtung der Karosserielängsachse X größte Erstreckung der Karosserie 4 aufweist. Oder mit anderen Worten beschrieben stellt das Heckmittenteil 16 von der Front 11 betrachtet, ein rückwärtiges Ende der Karosserie 4 dar. Das Heckmittenteil 16 ist sich überwiegend in Richtung der Karosseriequerachse Y erstreckend ausgeführt.
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In Richtung der Karosseriehochachse Z ist das Heckseitenteil 6 mit seiner dritten Stoßkante 17 an eine C-Säulenstruktur 18 der Karosserie 4 angrenzend ausgeführt. Von der dritten Stoßkante 17 abgewandt ist eine vierte Stoßkante 19 des Heckseitenteils 6 ausgebildet, welche den Teil des Radkastens 8 und eine Abschlusskante 20 des Heckseitenteils 6 gegenüber einem Fahrboden 21 umfasst.
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An dieser Stelle sei erwähnt, dass die Stoßkanten 12, 15, 17, 19 des Heckseitenteils 6 nicht zwingend an die vorstehend genannten Bauteile der Karosserie 4 angrenzend ausgebildet sein müssen, sondern diese Bauteile sollen lediglich eine räumliche Orientierung der Stoßkanten 12, 15, 17, 19 zur Beschreibung der erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung 3 dienen.
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Zur Positionierung des Luftleitelementes 2 aus seiner Ruheposition in seine Betriebsendposition ist es zumindest eine Schwenkbewegung um eine Schwenkachse 22 ausführbar ausgebildet, wobei die Schwenkachse 22 sich in Richtung oder überwiegend in Richtung der Karosseriehochachse Z erstreckt. Das heißt mit anderen Worten, dass das Luftleitelement 2 aus seiner Ruheposition heraus in eine erste Betriebsposition, welche vor Erreichen seiner Betriebsendposition einzunehmen ist, um die Schwenkachse 22 verschwenkbar an der Karosserie 4 angeordnet ist.
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Sofern sich die Schwenkachse 22 nicht exakt in Richtung der Karosseriehochachse Z erstreckt, kann sie in einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel mit der Karosseriehochachse Z einen spitzen Winkel einschließend ausgeführt sein. Des Weiteren kann sie, ebenfalls nicht näher abgebildet, in Abhängigkeit ihrer Anordnung auch mit der Karosseriequerachse Y einen weiteren spitzen Winkel und/oder mit der Karosserielängsachse X einen zusätzlichen spitzen Winkel einschließend ausgebildet sein. Selbstredend sind die Winkel jeweils ausgehend von einem Schnittpunkt der Achsen X, Y, Z zwischen den sich in die gleiche Richtung erstreckenden Achsenabschnitte ausgebildet. Das heißt mit anderen Worten, dass die Schwenkachse 22 nicht zwingend exakt zur Karosseriehochachse Z ausgeführt sein muss, sondern auch schräg zu ihr angeordnet sein kann. Bevorzugt erstreckt sich die Schwenkachse 22 entlang einer Sehne des Heckseitenteils 6 oder parallel zu dieser oder ist selbst gemäß einer Kontur des Heckseitenteils 6 gekrümmt ausgeführt.
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Die erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung 3 weist im vorgestellten Ausführungsbeispiel, wie in 1 abgebildet, das Luftleitelement 2 in Form des Heckseitenteils 6 auf. Das heißt mit anderen Worten, dass zur Positionierung des Luftleitelementes 2 in seine Betriebsendposition das komplette Heckseitenteil 6 um die Schwenkachse 22 verschwenkt wird, wie es mit Hilfe des Pfeils P1 illustriert ist. Das heißt, dass das Heckseitenteil 6 bewegbar an der Karosserie 4 angeordnet ist und in die Ruheposition und zumindest seine Betriebsendposition bringbar ist.
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An dieser Stelle sei erwähnt, dass das Luftleitelement 2 ausgehend von seiner Betriebsendposition in seine Ruheposition, durch eine zur Bewegung in seine Betriebsendposition entgegengesetzt gerichtete Bewegung gebracht wird. Sofern es sich um zwei oder mehr Bewegungsschritte zur Positionierung in die Betriebsendposition handelt, werden diese in rückwärtiger Reihenfolge bezüglich der Positionierung ausgehend von der Ruheposition in die Betriebsendposition durchgeführt.
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In einem weiteren, nicht näher abgebildeten Ausführungsbeispiel ist die Schwenkachse 22 der erfindungsgemäßen Luftleitvorrichtung 3 quer zu den Karosserieachsen X, Y, Z angeordnet, wobei die erste Stoßkante 12 während der Positionierung des Luftleitelementes 2 in seine Betriebsendposition unter die angrenzenden Bauteile der übrigen Karosserie 4 geschwenkt wird. Die zweite Stoßkante 15 und die vierte Stoßkante 19 werden aufgrund der Verschwenkung um die Schwenkachse 22 in die vom Heckmittenteil 16 abgewandte Richtung bewegt.
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Erfindungsgemäß ist eine der Umgebung zugewandt angeordnete Oberfläche 9 des Luftleitelementes 2 von einer Außenfläche 23 der übrigen Karosserie 4 in der Ruheposition des Luftleitelementes 2 entlang der Karosseriequerachse Y beabstandet ausgeführt. Das heißt mit anderen Worten, dass die Oberfläche 9 und die Außenfläche 23 nicht bündig ausgebildet sind, wie in 2 abgebildet ist, in der das Luftleitelement 2 in seiner Ruheposition illustriert ist.
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Ein zwischen der übrigen Karosserie 4 und dem Luftleitelement 2 ausgebildeter Spalt 26 ist mit Hilfe eines Deckelementes 25 bedeckt, damit eine zur Steigerung eines Luftwiderstandsbeiwertes des Kraftfahrzeugs 1 beitragende Hinterströmung des Luftleitelementes 2 unterbunden ist. Das Deckelement 25 ist bevorzugt den Spalt 26 nahezu vollständig oder vollständig schließend ausgeführt. Es kann als Kompositbauteil ausgebildet sein.
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Eine Positionierung des Luftleitelementes 2 in seine Betriebsendposition, wie in 3 abgebildet ist, führt zu einer Verlängerung der Strömungsführungsfläche 7 entlang der Karosserielängsachse X. Eine in dieser Position ausgebildete Lücke 28 zwischen der übrigen Karosserie 4 und der ersten Stoßkante 12 kann mit Hilfe eines nicht näher abgebildeten Schutzelementes geschlossen werden. Dieses Schutzelement kann bspw. aus einem Textil oder Elastomer und somit flexibel ausgebildet sein. Ebenso könnte es als ein festes und starres Element ausgeführt sein, welches mit Hilfe einer Elementmechanik in der Lücke 28 positioniert wird.
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Die Bewegungsvorrichtung 27 des Luftleitelementes 2 kann in Form eines Mehrgelenk-Mechanismus ausgeführt sein, wobei die Bewegungsvorrichtung 27 an der übrigen Karosserie 4, sich dort abstützend, angeordnet ist. Eine Ansteuerung der Bewegungsvorrichtung 27 erfolgt mit Hilfe eines nicht näher dargestellten Steuergerätes des Kraftfahrzeugs. Die Bewegungsvorrichtung 27 könnte auch in Form einer Schiebekulisse ausgeführt sein. Das Luftleitelement 2 ist fest mit der Bewegungsvorrichtung 27 verbunden.
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Die Positionierung des Luftleitelementes 2 kann mit Hilfe einer Verschwenkung um die Schwenkachse 22 und einer translatorischen Bewegung entlang der Karosserielängsachse X erfolgen. Ebenso könnte auch in Abhängigkeit einer Form der übrigen Karosserie 4 sowie einer Form des Luftleitelementes 2 das Luftleitelement 2 nur durch eine translatorische Bewegung in Richtung der Karosserielängsachse X positioniert werden.
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Die Oberfläche 9 des Luftleitelementes 2 kann aerodynamisch angepasst ausgebildet sein. Das heißt mit anderen Worten, dass eine Außenkontur des Luftleitelementes 2 nicht zwingend in eine Kontur der übrigen Karosserie 4 gefügt ausgebildet sein muss. Vorteilhaft ist eine große Erstreckung des Luftleitelementes 2 entlang der Karosseriehochachse Z und eine große Erstreckung entlang der Karosserielängsachse X, damit eine große Strömungsführungsfläche 7 herbeigeführt werden kann.
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Das Luftleitelement 2 weist insbesondere an seiner zweiten Stoßkante 15 eine rechtwinklig zur Strömungsrichtung ausgebildete Abrisskante 29 auf, an der die Strömung definiert abreißen kann. Dies bedeutet, dass an der Oberfläche 9 des Luftleitelementes 2 ein sich in Richtung der Karosseriequerachse Y erstreckendes, quasi senkrecht zur Oberfläche 9 angeordnetes Elementteil ausgebildet ist, welches die Abrisskante 29 bildet. Dieses kann starr am Luftleitelement 2 angeordnet, oder ebenfalls bewegbar ausgeführt sein.
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Das Luftleitelement 2 kann sich an der übrigen Karosserie 4 abstützend, bevorzugt an der vierten Stoßkante 19 aufgenommen sein. Ebenso kann es quasi mit Hilfe der Bewegungsvorrichtung 27 freischwebend an der Karosserie 4 aufgenommen sein.
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Das Schutzelement 25 ist in einem nicht näher abgebildeten Ausführungsbeispiel unmittelbar an der Stoßkante 12 ausgebildet und ist in der Ruheposition an der übrigen Karosserie 4 quasi anliegend angeordnet. Es könnte eine Dichtlippe an seiner der übrigen Karosserie 4 zugewandt ausgebildeten Kante aufweisen, damit eine Hinterströmung des Luftleitelementes 2 gesichert vermieden ist. Ebenso kann eine Beschädigung der Außenfläche 23 bei einer Bewegung des Luftleitelementes 2 mit Hilfe der Dichtlippe vermieden werden, welche üblicherweise aus einem elastischen Material, insbesondere einem Elastomer, ausgebildet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Luftleitelement
- 3
- Luftleitvorrichtung
- 4
- Karosserie
- 5
- Heck
- 6
- Heckseitenteil
- 7
- Strömungsführungsfläche
- 8
- Radkasten
- 9
- Oberfläche
- 10
- Stoßfänger
- 11
- Front
- 12
- Erste Stoßkante
- 13
- Seitenteil
- 14
- Türrahmen
- 15
- Zweite Stoßkante
- 16
- Heckmittenteil
- 17
- Dritte Stoßkante
- 18
- C-Säulenstruktur
- 19
- Vierte Stoßkante
- 20
- Abschlusskante
- 21
- Fahrboden
- 22
- Schwenkachse
- 23
- Außenfläche
- 24
- Heckabschlussfläche
- 25
- Deckelement
- 26
- Spalt
- 27
- Bewegungsvorrichtung
- 28
- Lücke
- 29
- Abrisskante
- P1
- Pfeil
- X
- Karosserielängsachse
- Y
- Karosseriequerachse
- Z
- Karosseriehochachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3613301 A1 [0004]
- DE 102010008332 A1 [0005]
- DE 102009034517 A1 [0006]
