DE102021124173B4

DE102021124173B4 - Fahrzeug mit einer vor einem Fahrzeugrad angeordneten Luftleitvorrichtung

Info

Publication number: DE102021124173B4
Application number: DE102021124173.1A
Authority: DE
Inventors: Fabian Groh; Torsten Schenk
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2021-09-20
Filing date: 2021-09-20
Publication date: 2023-09-14
Anticipated expiration: 2041-09-21
Also published as: DE102021124173A1

Abstract

Fahrzeug (10) mit einer vor einem Fahrzeugrad (11) an der Unterseite (12) des Fahrzeugs (10) angeordneten Luftleitvorrichtung (1), die einen aerodynamisch geformten Radanlaufkörper (2) mit einer ersten Anströmfläche (3) umfasst, der aus einer Neutralposition (I) in eine erste Aktivposition (II) in Richtung einer Fahrbahn (20) verstellbar ist, in welcher aus einer Anströmrichtung (R) ein Luftstrom (L) auf die erste Anströmfläche (3) auftrifft, dadurch gekennzeichnet, dass- der Radanlaufkörper (2) in einem Längsschnitt in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) keilförmig mit einer von einer fahrbahnzugewandten Unterseite (4.1) und einer fahrzeugseitigen Oberseite (4) als Keilflächen an einem radabgewandten Ende (2.1) gebildeten Keilspitze geformt ist,- der Radanlaufkörper (2) am radzugewandten Ende (2.2) eine radzugewandte Seitenwand (2.3) aufweist und dessen fahrzeugseitige Oberseite (4) eine zweite Anströmfläche (5) aufweist, welche in Anströmrichtung (R) als Kühlkanal (5.1) ausgebildet ist, und- der Radanlaufkörper (2) in eine zweite Aktivposition (III) in Richtung der Fahrbahn (20) verstellbar ist, in welcher die fahrzeugseitige Oberseite (4) einen spitzen Winkel (α) mit der Anströmrichtung (R) bildet, so dass der auf die zweite Anströmfläche (5) auftreffende Luftstrom (L) aus der Anströmrichtung (R) in Richtung (R1) einer Radbremse (11.1) des Fahrzeugrades (11) gelenkt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer vor einem Fahrzeugrad an der Unterseite des Fahrzeugs angeordneten Luftleitvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Luftleitvorrichtungen mit einem vor den Vorderrädern eines Fahrzeugs angeordneten Radanlaufkörpern zum Bewirken einer günstigen Luftströmung um die Vorderräder, so dass die Luft das dahinter angeordnete Rad aerodynamisch günstig anströmen und umströmen kann, sind bekannt.
Eine gattungsgemäße Luftleitvorrichtung beschreibt die DE 10 2017 128 632 A1 , bei welcher vor den beiden Vorderrädern eines Fahrzeug jeweils ein Radanlaufkörper angeordnet ist, welcher motorisch zwischen einer eingefahrenen und einer ausgefahrenen Position in Fahrzeughochrichtung verschiebbar ist. Der Radanlaufkörper ist in der eingefahrenen Position derart in dem Fahrzeug montiert, dass eine Unterseite des Radanlaufkörpers bündig mit der Oberfläche der umliegenden Frontschürze des Fahrzeugs ist. In der eingefahrenen Position des Radanlaufkörpers übernimmt dieser die Funktion eines 3-dimensionalen Luftabweisers, mit welchem die Luft um das Fahrzeugrad umgeleitet wird.
Aus der DE 10 2019 003 358 A1 ist eine Luftleitvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem 2-teiligen Radanlaufkörper bekannt, wobei die beiden Teile unabhängig voneinander ein- und ausfahrbar sind. Ein erster Teil des Radanlaufkörpers ist vor einem Vorderrad des Fahrzeugs angeordnet, während ein zweites Teil des Radanlaufkörpers sich an den ersten Teil horizontal in Richtung Fahrzeugmitte anschließt. Das zweite Teil des Radanlaufkörpers gibt im ausgefahrenen Zustand einen Bremsluftkanal des Fahrzeugs frei, durch welchen eine Kühlung eines Bremsensystems des Fahrzeugs ermöglicht wird. Im eingefahrenen Zustand verschließt der zweite Teil des Radanlaufkörpers den Bremsluftkanal. Durch diese mehrteilige Gestaltung des Radanlaufkörpers wird eine bedarfsgerechte Steuerung der Zielgrößen Luftwiderstand, Bremsenkühlung und Auftrieb durch eine individuelle Verformung und Bewegung der einzelnen Teile des Radanlaufkörpers angestrebt.
Eine vor einem Fahrzeugrad eines Fahrzeugs angeordnete Luftleitvorrichtung mit einem Kühlkanal, über welchen ein Teil eines durch die Bewegung des Fahrzeugs erzeugten Luftstroms in Richtung einer Bremsvorrichtung des Fahrzeugrades gelenkt wird und bewegliche Mittel zum selektiven Verschließen des Kühlkanals aufweist, ist aus der bekannt. Diese Luftleitvorrichtung ist als in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Klappe vor dem Fahrzeugrad angeordnet und an einem radabgewandten Ende mittels einer in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Drehachse schwenkbar gelagert. Ferner umfasst die Luftleitvorrichtung eine in Fahrzeughochrichtung verlaufende Verstellvorrichtung, welche in Fahrzeughochrichtung motorisch verstellbar ist und in einem unteren Teil zwei Anschläge bildende Schultern und in einem oberen Teil eine mit einem Aktuator zusammenwirkende Zahnstange aufweist. Das radzugewandte Ende der schwenkbaren Klappe wirkt derart mit den beiden Schultern derart zusammen, dass in einer obersten Position der Verstellvorrichtung das radzugewandten Ende der schwenkbaren Klappe derart an der untersten Schulter anliegt, dass die schwenkbare Klappe ausgehend vom radabgewandten Ende nach oben in Fahrzeughochrichtung verläuft und dadurch der Kühlkanal gebildet und eine Öffnung in einem Kotflügel des Fahrzeugs freigegeben wird, so dass ein Luftstrom auf die Bremsvorrichtung gelenkt wird. Wird die Verstellvorrichtung in Richtung der Fahrbahn nach unten in eine zweite Position verstellt, verläuft die schwenkbare Klappe nicht mehr schräg nach oben sondern waagerecht in der Ebene des Fahrzeugunterbodens des Fahrzeugs und wird mittels eines mit der Drehachse gekoppelten Federelementes an die unterste Schulter der Verstellvorrichtung gedrückt, wodurch die Öffnung in dem Kotflügel verschlossen wird. In einer dritten Position, in welcher die Verstellvorrichtung nach unten weiter in Richtung der Fahrbahn verstellt wird, ragt ein Abschnitt des unteren Teils der Verstellvorrichtung über den Fahrzeugunterboden hinaus, wobei das radzugewandtes Ende der schwenkbaren Klappe an einer Unterseite der zweiten Schulter anliegt und hierbei waagerecht in der Ebene des Fahrzeugunterbodens des Fahrzeugs verläuft.
Eine Unterbodenverkleidung für ein Fahrzeug weist gemäß der DE 10 2007 022 298 A1 eine Einlassöffnung für einen unterhalb der Unterbodenverkleidung strömenden Luftstrom zur Kühlung eines Aggregats auf. Dieser Einlassöffnung ist ein angetriebenes Verschlusselement zugeordnet, welches die Einlassöffnung in Abhängigkeit eines Betriebszustandes des Aggregats und einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs verschließt oder zumindest teilweise freigibt.
Schließlich beschreibt die DE 42 08 999 C2 ein aerodynamisches, verstellbares Unterbodenfrontend für Fahrzeuge, welches aus einer formfesten Bugwanne besteht, die mithilfe eines Verstellmechanismus schottartig aus einer Grundposition in wenigstens eine tiefer liegende und in Fahrtrichtung vorverlagerte Wirkposition absenkbar ist. Durch die beim Absenken erreichte Vorverlagerung der als Bugschürze ausgebildeten Vorderseite des Unterbodenfrontendes soll eine Verringerung des Luftwiderstandes erreicht werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Fahrzeug mit einer einen Radanlaufkörper aufweisenden Luftleitvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 hinsichtlich einer die Umströmung des Fahrzeugrades und die Kühlung von dessen Bremsvorrichtung betreffenden Funktion zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Ein solches Fahrzeug mit einer vor einem Fahrzeugrad an der Unterseite des Fahrzeugs angeordneten Luftleitvorrichtung, die einen aerodynamisch geformten Radanlaufkörper mit einer ersten Anströmfläche umfasst, der aus einer Neutralposition in eine erste Aktivposition in Richtung der Fahrbahn verstellbar ist, in welcher aus einer Anströmrichtung ein Luftstrom auf die erste Anströmfläche auftrifft,
zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass

- der Radanlaufkörper in einem Längsschnitt in Fahrzeuglängsrichtung keilförmig mit einer von einer fahrbahnzugewandten Unterseite und einer fahrzeugseitigen Oberseite als Keilflächen an einem radabgewandten Ende gebildeten Keilspitze geformt ist,
- der Radanlaufkörper am radzugewandten Ende eine radzugewandte Seitenwand aufweist und dessen fahrzeugseitige Oberseite eine zweite Anströmfläche aufweist, welche in Anströmrichtung als Kühlkanal ausgebildet ist, und
- der Radanlaufkörper in eine zweite Aktivposition in Richtung der Fahrbahn verstellbar ist, in welcher die fahrzeugseitige Oberseite einen spitzen Winkel mit der Anströmrichtung bildet, so dass der auf die zweite Anströmfläche auftreffende Luftstrom aus der Anströmrichtung in Richtung einer Radbremse des Fahrzeugrades gelenkt wird.

Bei diesem erfindungsgemäßen Fahrzeug ist der Radanlaufkörper der Luftleitvorrichtung in drei unterschiedliche Positionen verfahrbar, nämlich aus einer Neutralposition in eine erste Aktivposition und in eine zweite Aktivposition. In der ersten Aktivposition befindet sich der Radanlaufkörper in einer solche Position vor dem Vorderrad des Fahrzeug, dass die Umströmung des Fahrzeugrades und sich damit auch der cw-Wert des Fahrzeugs verbessert. In der zweiten Aktivposition wird zumindest ein Teil des auf den Radanlaufkörper auftreffenden Luftstroms mittels des auf der Oberseite des Radanlaufkörpers verlaufenden Kühlkanals in Richtung einer Radbremse des Fahrzeugrades gelenkt, um so die Kühlung der Radbremse zu verbessern. Um diesen Effekt zu erreichen, nimmt der Radanlaufkörper gegenüber dem Fahrzeugrad bzw. dem Fahrzeug eine solche Position ein, dass die fahrzeugseitige Oberseite mit der als Kühlkanal ausgebildeten zweiten Anströmfläche einen spitzen Winkel mit der Anströmrichtung bildet, so dass diese zweite Anströmfläche in die entgegengesetzte Richtung der Anströmrichtung zeigt.
Mit der solchen Luftleitvorrichtung können zwei Funktionen realisiert werden, nämlich zum einen eine Luftwiderstandreduktion in der ersten Aktivposition des Radanlaufkörpers und zum anderen eine Verbesserung der Bremsenkühlung in der zweiten Aktivposition des Radanlaufkörpers.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gegeben, dass

- der Kühlkanal umfangsseitig als halboffener Kühlkanal mit der zweiten Anströmfläche als Kühlkanaloberfläche ausgebildet ist, wobei
- die zweite Anströmfläche an einem radabgewandten Ende des Radanlaufkörpers an dessen fahrzeugseitigen Oberseite endet, und
- die zweite Anströmfläche am radzugewandten Ende des Radanlaufkörpers in einer radzugewandten Seitenwand des Radanlaufkörpers endet.

Bei einem solchen halboffenen Kühlkanal nimmt dessen Kanaltiefe ausgehend vom radabgewandten Ende des Radanlaufkörpers bis zum radzugewandten Ende des Radanlaufkörpers stetig zu, so dass am radabgewandten Ende der Kühlkanal nahezu an der fahrzeugseitigen Oberseite des Radanlaufkörpers endet, während am radzugewandten Ende des Radanlaufkörpers der halboffene Kühlkanal in einer radzugewandten Seitenwand des Radanlaufkörpers endet. Eine solche Kühlkanaloberfläche führt zu einer vorteilhaften aerodynamischen Kontur des Radanlaufkörpers.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die das Ende des Kühlkanals am radabgewandten Ende des Radanlaufkörpers bildende Kante gegenüber der Radmittellängsebene des Fahrzeugrades in Richtung der Fahrzeugmitte des Fahrzeugs versetzt ist. In vorteilhafter Weise wird damit sichergestellt, dass bereits der am radabgewandten Ende des Radanlaufkörpers auf die zweite Anströmfläche auftreffende Luftstrom in Richtung der Radbremse des Fahrzeugrades, insbesondere nach oben in Fahrzeughochrichtung gerichtet ist.
Vorzugsweise ist auch die das Ende des Kühlkanals am radzugewandten Ende des Radanlaufkörpers bildende Kante in Richtung der Fahrzeugmitte des Fahrzeugs gegenüber der Innenseite des Fahrzeugrades versetzt. Damit wird eine verbesserte Ausrichtung des auf die zweite Anströmfläche auftreffenden Luftstroms in Richtung auf die Radbremse verbessert.
Eine direkte Umlenkung des aus dem Kühlkanal in Richtung der Radbremse strömenden Luftstroms kann mit einer Leitschaufel erreicht werden, die in Richtung der Fahrzeugmitte gegenüber einer Bremsscheibe der Radbremse versetzt angeordnet ist.
Zur Sicherstellung einer laminaren Umströmung des Anströmkörpers in der zweiten Aktivposition ist weiterbildungsgemäß vorgesehen, dass

- die auf der Oberseite des Anströmkörpers verlaufende radabgewandte Kante des Kühlkanals konkav ausgebildet ist, und
- die auf der Oberseite des Anströmkörpers in Anströmrichtung verlaufenden Kanten des Kühlkanals jeweils konkav ausgebildet sind.

Weitere aerodynamische Verbesserungen des Anströmkörpers in dessen zweiten Aktivposition bestehen darin, dass die Kontur der Kühlkanaloberfläche in einer in Anströmrichtung verlaufenden Schnittebene einem Parabelast oder einer Teilkurve eines Hyperbelastes entspricht, wobei der Scheitelpunkt des Parabelastes oder der Teilkurve des Hyperbelastes auf der der Kante des Kühlkanals am radabgewandten Ende des Radanlaufkörpers liegt.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der

- Radanlaufkörper in der Neutralposition bezüglich der Fahrzeughochrichtung oberhalb der Unterseite des Fahrzeugs mindestens teilweise in einem Aufnahmeraum des Fahrzeugs schwenkbar gelagert ist, wobei
- die Oberseite des Radanlaufkörpers in Fahrtrichtung bezüglich der Fahrzeughochrichtung nach unten geneigt ist.

Damit wird erreicht, dass der Radanlaufkörper in der Neutralposition einen nahezu vernachlässigbaren Einfluss auf den Luftwiderstand des Fahrzeugs aufweist.
In bevorzugter Weise ist weiterbildungsgemäß der Radanlaufkörper in der ersten Aktivposition mit einer in der Ebene der Unterseite verlaufenden Oberseite schwenkbar gelagert. In dieser Position befindet sich der Radanlaufkörper in der aerodynamisch wirksamsten Lage, in welcher das Vorderrad optimal umströmt wird, ohne den Luftwiderstand des Fahrzeugs wesentlich negativ zu beeinflussen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass

- der Radanlaufkörper mittels einer Schwenkvorrichtung schwenkbar mit dem Fahrzeug verbunden ist,
- die Schwenkvorrichtung ein erstes Gelenk umfasst, welches das radabgewandte Ende des Radanlaufkörpers mit dem Fahrzeug schwenkbar verbindet, und
- die Schwenkvorrichtung ein zweites Gelenk umfasst, welches das radzugewandte Ende des Radanlaufkörpers mit dem Fahrzeug schwenkbar verbindet.

Eine solche Schwenkvorrichtung sichert eine stabile und funktionssichere Lage des Radanlaufkörpers in der Neutralposition, in der ersten Aktivposition und in der zweiten Aktivposition.
Schließlich wird einer letzten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die aerodynamische Eigenschaft des Radanlaufkörpers dadurch verbessert, dass

- der Anströmkörper am radabgewandten Ende konvex gewölbt ist, und
- der Anströmkörper an der fahrbahnzugewandten Unterseite des Anströmkörpers ebenso konvex gewölbt ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

1 eine schematische Seitendarstellung eines Frontbereichs eines Fahrzeugs mit einem in einer Neutralposition dargestellten Radanlaufkörper einer Luftleitvorrichtung,
2 eine Darstellung gemäß 1 mit dem Radanlaufkörper in einer ersten Aktivposition,
3 eine Darstellung gemäß 1 mit dem Radanlaufkörper in einer zweiten Aktivposition,
4 eine Schnittdarstellung mit einem Schnitt A-A gemäß 5,
5 eine Draufsicht auf den Radanlaufkörper gemäß 3, und
6 eine Schnittdarstellung mit einem Schnitt B-B gemäß 5.

Die 1 bis 5 zeigen den Frontbereich eines Fahrzeugs 10 auf einer Fahrbahn 20 mit einer vor einem Vorderrad 11 angeordneten Luftleitvorrichtung 1 mit einem aerodynamisch geformten Radanlaufkörper 2. Dieser Radanlaufkörper 2 ist aus seiner in 1 dargestellten Neutralposition I in eine erste Aktivposition II gemäß 2 und in eine zweite Aktivposition III gemäß den 3 bis 5 mittels einer Schwenkvorrichtung 6 motorisch verstellbar. Die beiden Aktivpositionen II und III werden in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 10 aktiviert (mit dem Bezugszeichen F ist in den 1 bis 5 die Fahrtrichtung des Fahrzeugs 10 bezeichnet).
Der Radanlaufkörper 2 ist in einem Längsschnitt in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) keilförmig mit einer von einer fahrbahnzugewandten Unterseite 4.1 und einer fahrzeugseitigen Oberseite 4 als Keilflächen an einem radabgewandten Ende 2.1 gebildeten Keilspitze geformt, wobei der keilförmige Radanlaufkörper 2 am radzugewandten Ende 2.2 eine radzugwandte Seitenwand 2.3 aufweist. Die radzugewandte Seitenwand 2.3 bildet zusammen mit der fahrbahnzugewandten Unterseite 4.1 eine radzugewandte Kante 2.21.
Die fahrbahnzugewandte Unterseite 4.1 ist als erste Anströmfläche 3 ausgebildet und weist eine konvexe Kontur auf, d. h. sowohl in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) gemäß den 1 bis 4 als auch in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) entsprechend der Darstellung nach 6.
Der Radanlaufkörper 2 ist in der Neutralposition I gemäß 1 teilweise in einem an dessen Keilform angepassten und nach oben in Fahrzeughochrichtung sich erstreckenden Aufnahmeraum 13 mittels der Schwenkvorrichtung 6 gehalten, so dass das radabgewandte Ende 2.1 in der Ebene der Unterseite 12 des Fahrzeugs 10 liegt und das radzugewandte Ende 2.2 teilweise in den Aufnahmeraum 13 nach oben in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) eintaucht. Der Aufnahmeraum 13 wird nach oben in Fahrzeughochrichtung von einer Fläche 13.1 begrenzt und endet offen am radzugewandten Ende in der Radhausschale 11.4 des Fahrzeugrades 11.
In dieser Neutralposition I des Radanlaufkörpers 2 wird der aus einer Anströmrichtung R auftreffende Luftstrom L von dem Radanlaufkörper 2 nur geringfügig beeinflusst, ohne dass ein wesentlicher Einfluss auf den Luftwiderstand des Fahrzeugs 10 entsteht.
Die Verstellung des Radanlaufkörpers 2 in die erste und zweite Aktivposition II und III erfolgt mittels eines ersten Gelenks 6.1 und eines zweiten Gelenks 6.2 der Schwenkvorrichtung 6. Jedes dieser beiden Gelenke 6.1 und 6.2 weist zwei gelenkig verbundene Gelenkelemente auf, wobei ein Gelenkelement mit dem Radanlaufkörper 2 und das weitere Gelenkelement mit dem Fahrzeug 10 verbunden ist. Das erste Gelenk 6.1 verbindet das radabgewandte Ende 2.1 des Radanlaufkörpers 2 gelenkig mit dem Fahrzeug 10 und das zweite Gelenk 6.2 verbindet das radzugewandte Ende 2.2 gelenkig mit dem Fahrzeug 10. Die beiden Gelenke 6.1 und 6.2 werden zur Verstellung zwischen der Neutralposition I und den Aktivpositionen II und III motorisch angetrieben und mittels einer Steuereinheit gesteuert und sind in den 1 bis 5 nur schematisch dargestellt.
Aus der Neutralposition I wird der Radanlaufkörper 2 mittels der motorisch angetriebenen Schwenkvorrichtung 6 in die erste Aktivposition II verstellt (vgl. 2), in welcher die Oberseite 4 des Radanlaufkörpers 2 mit der Ebene der Unterseite 12 des Fahrzeugs 10 fluchtet. Hierbei wird der Radanlaufkörper 2 mittels des ersten Gelenkes 6.1 um eine Drehachse 6.10 am radabgewandten Ende 2.1 in Richtung der Fahrbahn 20 verschwenkt, wobei das radzugewandte Ende 2.2 mittels des zweiten Gelenkes 6.2 in Richtung der Fahrbahn 20 um das Maß d3 abgesenkt wird, so dass die radzugewandte Seitenwand 2.3 in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) ausgerichtet ist.
Der aus der Anströmrichtung R auf den Frontbereich des Fahrzeugs 10 auftreffende Luftstrom L wird mittels des Radanlaufkörpers 2 in der ersten Aktivposition II zumindest teilweise am Fahrzeugrad 11 umgelenkt bzw. strömungsgünstig vorbei geleitet, um das Auftreffen des Luftstroms L auf das Fahrzeugrad 11 zu verhindern und infolgedessen den Gesamtluftwiderstand des Fahrzeugs 10 zu verringern.
Der Radanlaufkörper 2 wird aus der ersten Aktivposition II in die in den 3 bis 5 dargestellte zweite Aktivposition III mittels der Schwenkvorrichtung 6 motorisch verstellt. Hierbei wird der Radanlaufkörper 2 mittels des ersten Gelenkes 6.1 am radabgewandten Ende 2.1 um das Maß d4 gegenüber der Unterseite 12 abgesenkt und am radzugewandten Ende 2.2 um das Maß d5 gegenüber der Unterseite 12 in Richtung des Aufnahmeraums 13 angehoben, so dass die Ebene der Oberseite 4 mit der Ebene der Unterseite 12 des Fahrzeugs 10 einen spitzen Winkel α bildet. In dieser zweiten Aktivposition III ist der Radanlaufkörper 2 ausgehend vom radzugewandten Ende 2.2 in Richtung des radabgewandten Endes 2.1 nach unten in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) geneigt, so dass der aus der Anströmrichtung R strömende Luftstrom L nicht nur auf die erste Anströmfläche 3 sondern zumindest teilweise auch auf die Oberseite 4 auftrifft.
Die Oberseite 4 des Radanlaufkörpers 2 wird gemäß 5 durch eine Kante 2.10 am radabgewandten Ende 2.1, durch eine innenseitig in Fahrzeuglängsrichtung bzw. in Anströmrichtung R verlaufende Kante 5.12 und durch eine außenseitig in Fahrzeuglängsrichtung bzw. in Anströmrichtung R verlaufende Kante 2.4 begrenzt, wobei diese Kanten 2.10, 5.12 und 2.4 durch die Oberseite 4 und die erste Anströmfläche 3 gebildet werden. Die Kanten 2.10, 5.12 und 2.4 können jeweils konkav ausgeführt werden. Diese Kanten 2.10, 5.12 und 2.4 können gemeinsam auch bspw. parabelförmig oder hyperbelförmig realisiert werden.
Die Oberseite 4 umfasst eine als Kühlkanal 5.1 ausgebildete zweite Anströmfläche 5, wobei der Kühlkanal 5.1 umfangseitig als halboffener Kühlkanal ausgebildet ist (vgl. 6). Diese zweite Anströmfläche 5 als halboffener Kühlkanal verläuft am radabgewandten Ende 2.1 kontinuierlich bis an die Oberfläche der Oberseite 4 und bildet dort mit der ersten Anströmfläche 3 eine Kante 5.10 (vgl. 5).
Da die Symmetrielinie 5.2 der Kante 5.10 des Kühlkanals 5.1 auf der Oberseite 4 gegenüber der Radmittellängsebene 11.2 des Fahrzeugrades 11 in Richtung der Fahrzeugmitte M des Fahrzeugs 10 um ein Maß d1 versetzt ist, verläuft die Kante 5.10 nur teilweise identisch mit der von der Oberseite 4 und der ersten Anströmfläche 3 gebildeten Kante 2.10. Die Kante 5.10 des Kühlkanals 5.1 ist konkav geformt und geht in die den Kühlkanal 5.1 in Fahrzeugquerrichtung begrenzenden und ebenso konkav verlaufenden Kanten 5.12 und 5.13 über, die an der radzugewandten Stirnseite 2.3 enden. Die Kante 5.12 begrenzt auch die Oberseite 4 des Radanlaufkörpers 2 in Richtung der Fahrzeugmitte M. Die außenseitige Begrenzung des Kühlkanals 5.1 wird durch die Kante 5.13 realisiert, die von der zweiten Anströmfläche 5 und der Oberseite 4 gebildet wird.
Die 4 zeigt einen Längsschnitt in Fahrzeuglängsrichtung mit einer in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Schnittebene der Symmetrielinie 5.2 (vgl. 5). Die Kontur der zweiten Anströmfläche 5 in dieser Schnittebene entspricht einem Parabelast oder einer Teilkurve eines Hyperbelastes, wobei der zugehörige Scheitelpunkt S dieser Kurven auf der Kante 5.10 des Kühlkanal 5.1, genauer im Schnittpunkt der Kante 5.10 mit der Symmetrielinie 5.2 liegt (vgl. 5).
Ausgehend von der radabgewandten Kante 5.10 verläuft der Kühlkanal 5.1 aufgrund des konkaven Verlaufs der beiden Kanten 5.12 und 5.13 leicht geschwungen und versetzt in Richtung der Fahrzeugmitte M in Richtung der radzugewandten Seitenwand 2.3 und endet dort mit einer in der Ebene der Seitenwand 2.3 verlaufenden radzugewandten Kante 5.11, welche gemäß 5 eine konkave Kontur aufweist.
Die Seitenwand 2.3 wird zum einen von einer oberen Kante 2.20, die sich aus der Kante 5.11 des Kühlkanals 5.1 und einer von der Oberseite 4 und der Seitenwand 2.3 gebildeten Kante zusammensetzt, und zum anderen von der von der ersten Anströmfläche 3, d. h. von der Fahrbahn zugewandten Unterseite 4.1 und der Seitenwand 2.3 gebildeten Kante 2.21 begrenzt. Diese radzugewandte Kante 2.21 weist natürlich entsprechend von 6 einen konvexen Verlauf bezüglich der ersten Anströmfläche 3 auf der Unterseite 4.1 auf.
Aufgrund des geschwungenen Verlaufs des Kühlkanal 5.1 in Richtung der Fahrzeugmitte M ist die Symmetrielinie 5.3 der Kante 5.11 gegenüber der Innenseite 11.3 des Fahrzeugrades 11 um das Maß d2 und gegenüber der Radmittellängsebene 11.2 um das Maß (d1 + d2) in Richtung der Fahrzeugmitte M versetzt.
Ein Teilstrom des aus der Anströmrichtung R auf den in die zweite Aktivposition III verstellten Radanlaufkörpers 2 strömenden Luftstroms L trifft auch auf die als Kühlkanal 5.1 ausgebildete zweite Anströmfläche 5. Aufgrund der in Fahrtrichtung F geneigten zweiten Aktivposition III des Radanlaufkörpers 2 wird der Luftstrom als Luftstrom L1 zum einen nach oben in Fahrzeughochrichtung und zum anderen aufgrund der in Richtung der Fahrzeugmitte M versetzten Lage der Kante 5.11 des Kühlkanals 5.1 in Richtung einer Radbremse 11.1, die in 5 schematisch mit einer Bremsscheibe 11.10 und mit Bremsbacken 11.11 dargestellt ist, abgelenkt. Damit wird die Kühlung der Radbremse 11.1 verbessert. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Umlenkung des Luftstroms L1 auf die Radbremse 11.1 mittels einer Leitschaufel 14 (vgl. 5) unterstützt wird. Diese Leitschaufel 14 ist in Richtung der Radbremse 11.1 konkav geformt.
Die Führung des Luftstroms L1 nach oben in Fahrzeughochrichtung wird auch durch die den Aufnahmeraum nach oben begrenzende Fläche 13.1 des Aufnahmeraumes 13 unterstützt.
Der motorische Antrieb der Schwenkvorrichtung 6 kann mittels eines elektrischen oder pneumatischen Antriebs oder in sonstiger geeigneter Weise realisiert werden. Die Steuerung eines solchen motorischen Antriebs, insbesondere die getrennte Ansteuerung der beiden Gelenke 6.1 und 6.2 erfolgt mittels einer Steuereinheit.
Der Radanlaufkörper 2 wird in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und in Abhängigkeit von Fahrsituationen in jeweils einer der drei Positionen verstellt.
Bei niedrigen Geschwindigkeiten (bspw. kleiner als 80 km/h) oder bei Hindernissen auf der Fahrbahn 20 wird der Radanlaufkörper 2 in die Neutralposition I verstellt oder verbleibt in dieser Neutralposition I. Bei hohen Geschwindigkeiten (bspw. größer als 80 km/h) wird der Radanlaufkörper 2 in die erste Aktivposition II verstellt.
Der Radanlaufkörper 2 wird in die dritte Aktivposition III verstellt, wenn ein zusätzlicher kühlender Luftstrom L1 an der Radbremse 11.1 benötigt wird. Dazu stehen im Fahrzeug 10 mehrere Indikatoren zur Verfügung, die für die Steuerung des Radanlaufkörpers 2 genutzt werden können. Zum Beispiel die Stellung des Bremspedals, der Bremsenstressindex, die Lage- und Neigungssensoren des Fahrzeugs 10 oder eine Kombination der genannten Indikatoren.
BEZUGSZEICHEN:

1: Luftleitvorrichtung
2: Radanlaufkörper der Luftleitvorrichtung 1
2.1: radabgewandtes Ende des Radanlaufkörpers 2
2.10: radabgewandte Kante des Radanlaufkörpers 2
2.2: radzugewandtes Ende des Radanlaufkörpers 2
2.20: radzugewandte obere Kante des Radanlaufkörpers 2
2.21: radzugewandte Kante des Radanlaufkörpers 2
2.3: radzugewandte Seitenwand des Radanlaufkörpers 2
2.4: in Anströmrichtung R verlaufende Kante des Radanlaufkörpers 2
3: erste Anströmfläche des Radanlaufkörpers 2
4: fahrzeugseitige Oberseite des Radanlaufkörpers 2
4.1: fahrbahnzugewandte Unterseite des Radanlaufkörpers 2
5: zweite Anströmfläche des Radanlaufkörpers 2
5.1: Kühlkanal des Radanlaufkörpers 2
5.10: Kante des Kühlkanals 5.1 am radabgewandten Ende 2.1 des Radanlaufkörpers 2
5.11: Kante des Kühlkanals 5.1 am radzugewandten Ende 2.2 des Radanlaufkörpers 2
5.12: in Anströmrichtung R verlaufende Kante des Kühlkanals 5.1
5.13: in Anströmrichtung R verlaufende Kante des Kühlkanals 5.1
5.2: Symmetrielinie der Kante 5.10
5.3: Symmetrieebene der Kante 5.11
6: Schwenkvorrichtung der Luftleitvorrichtung 1
6.1: erstes Gelenk der Schwenkvorrichtung 6
6.10: Drehachse des ersten Gelenkes 6.1
6.2: zweites Gelenk der Schwenkvorrichtung 6
10: Fahrzeug
11: Fahrzeugrad des Fahrzeugs 10
11.1: Radbremse des Fahrzeugrades 11
11.10: Bremsscheibe der Radbremse 11.1
11.11: Bremsbacken der Radbremse 11.1
11.2: Radmittellängsebene des Fahrzeugrades 11
11.3: Innenseite des Fahrzeugrades 11
11.4: Radhausschale des Fahrzeugrades 11
12: Unterseite des Fahrzeugs 10
13: Aufnahmeraum des Radanlaufkörpers 2
13.1: den Aufnahmeraum 13 begrenzende Fläche
14: Leitschaufel
20: Fahrbahn
d1: Maß
d2: Maß
d3: Maß
d4: Maß
d5: Maß
L: Luftstrom
L1: Luftstrom
M: Fahrzeugmitte des Fahrzeugs 10
R: Anströmrichtung
R1: Strömungsrichtung Radbremse 11.1
α: Winkel
I: Neutralposition des Radanlaufkörpers 2
II: erste Aktivposition des Radanlaufkörpers 2
III: zweite Aktivposition des Radanlaufkörpers 2

Claims

Fahrzeug (10) mit einer vor einem Fahrzeugrad (11) an der Unterseite (12) des Fahrzeugs (10) angeordneten Luftleitvorrichtung (1), die einen aerodynamisch geformten Radanlaufkörper (2) mit einer ersten Anströmfläche (3) umfasst, der aus einer Neutralposition (I) in eine erste Aktivposition (II) in Richtung einer Fahrbahn (20) verstellbar ist, in welcher aus einer Anströmrichtung (R) ein Luftstrom (L) auf die erste Anströmfläche (3) auftrifft, dadurch gekennzeichnet, dass - der Radanlaufkörper (2) in einem Längsschnitt in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) keilförmig mit einer von einer fahrbahnzugewandten Unterseite (4.1) und einer fahrzeugseitigen Oberseite (4) als Keilflächen an einem radabgewandten Ende (2.1) gebildeten Keilspitze geformt ist, - der Radanlaufkörper (2) am radzugewandten Ende (2.2) eine radzugewandte Seitenwand (2.3) aufweist und dessen fahrzeugseitige Oberseite (4) eine zweite Anströmfläche (5) aufweist, welche in Anströmrichtung (R) als Kühlkanal (5.1) ausgebildet ist, und - der Radanlaufkörper (2) in eine zweite Aktivposition (III) in Richtung der Fahrbahn (20) verstellbar ist, in welcher die fahrzeugseitige Oberseite (4) einen spitzen Winkel (α) mit der Anströmrichtung (R) bildet, so dass der auf die zweite Anströmfläche (5) auftreffende Luftstrom (L) aus der Anströmrichtung (R) in Richtung (R1) einer Radbremse (11.1) des Fahrzeugrades (11) gelenkt wird.
Fahrzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - der Kühlkanal (5.1) umfangsseitig als halboffener Kühlkanal mit der zweiten Anströmfläche (5) als Kühlkanaloberfläche ausgebildet ist, wobei - die zweite Anströmfläche (5) an einem radabgewandten Ende (2.1) des Radanlaufkörpers (2) an dessen fahrzeugseitigen Oberseite (4) endet, und - die zweite Anströmfläche (5) am radzugewandten Ende (2.2) des Radanlaufkörpers (2) in einer radzugewandten Seitenwand (2.3) des Radanlaufkörpers (2) endet.
Fahrzeug (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die das Ende des Kühlkanals (5.1) am radabgewandten Ende (2.1) des Radanlaufkörpers (2) bildende Kante (5.10) gegenüber der Radmittellängsebene (11.2) des Fahrzeugrades (11) in Richtung der Fahrzeugmitte (M) des Fahrzeugs (10) versetzt ist.
Fahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die das Ende des Kühlkanals (5.1) am radzugewandten Ende (2.2) des Radanlaufkörpers (2) bildende Kante (5.11) in Richtung der Fahrzeugmitte (M) des Fahrzeugs (10) gegenüber der Innenseite (11.3) des Fahrzeugrades (11) versetzt ist.
Fahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die auf der Oberseite (4) des Anströmkörpers (2) verlaufende radabgewandte Kante (5.10) des Kühlkanals (5.1) konkav ausgebildet ist, und - die auf der Oberseite (4) des Anströmkörpers (2) in Anströmrichtung (R) verlaufenden Kanten (5.12, 5.13) des Kühlkanals (5.1) jeweils konkav ausgebildet sind.
Fahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur der zweiten Anströmfläche (5) in einer in Anströmrichtung (R) verlaufenden Schnittebene einem Parabelast oder einer Teilkurve eines Hyperbelastes entspricht, wobei der Scheitelpunkt (S) des Parabelastes oder der Teilkurve des Hyperbelastes auf der Kante (5.10) des Kühlkanals (5.1) am radabgewandten Ende (2.1) des Radanlaufkörpers (2) liegt.
Fahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Radanlaufkörper (2) in der Neutralposition (I) bezüglich der Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) oberhalb der Unterseite (12) des Fahrzeugs (10) mindestens teilweise in einem Aufnahmeraum (13) des Fahrzeugs (10) schwenkbar gelagert ist, wobei - die Oberseite (4) des Radanlaufkörpers (2) in Fahrtrichtung (F) bezüglich der Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) nach unten geneigt ist.
Fahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Radanlaufkörper (2) in der ersten Aktivposition (II) mit einer in der Ebene der Unterseite (12) verlaufenden Oberseite (4) schwenkbar gelagert ist.
Fahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Radanlaufkörper (2) mittels einer Schwenkvorrichtung (6) schwenkbar mit dem Fahrzeug (10) verbunden ist, - die Schwenkvorrichtung (6) ein erstes Gelenk (6.1) umfasst, welches das radabgewandte Ende (2.1) des Radanlaufkörpers (2) mit dem Fahrzeug (10) schwenkbar verbindet, und - die Schwenkvorrichtung (6) ein zweites Gelenk (6.2) umfasst, welches das radzugewandte Ende (2.2) des Radanlaufkörpers (2) mit dem Fahrzeug (10) schwenkbar verbindet.
Fahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Anströmkörper (2) am radabgewandten Ende (2.1) konvex gewölbt ist, und - der Anströmkörper (2) an der fahrbahnzugewandten Unterseite (4.1) des Anströmkörpers ebenso konvex gewölbt ist.