DE10320865A1

DE10320865A1 - Fahrdynamische Front- und Heckflügel Neigungsverstellung

Info

Publication number: DE10320865A1
Application number: DE2003120865
Authority: DE
Inventors: Oral Guenes
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-05-09
Filing date: 2003-05-09
Publication date: 2004-11-25

Abstract

Die bei automobilen Fahrzeugen angewendeten Front- bzw. Heckflügel, die aerodynamischen Anpressdruck (Abtrieb) erzeugen, um das Fahrzeug auf die Fahrbahn zu drücken und somit die Fahrstabilität erhöhen, werden durch eine starre Halterung am Fahrzeug befestigt. Dies wirkt sich bei wechselnden Geschwindigkeiten trotz einstellbaren Flügelprofilen nachteilig aus, weil die starre Heckflügelhalterung eine Flexibilität des Abtriebs ausschließt. DOLLAR A Um dem Heckflügel eine Flexibilität in der Querachse zu geben, wird in der Heckflügelhalterung (3) eine Federungs-Einheit (5) verbaut, die das untere Flügelprofil (1) abstützt, in der eine Kugellagerachse (4) o. ä. den Drehpunkt des Heckflügels definiert. Demzufolge drückt der Luftwiderstand, dessen Kräfte bei steigender Geschwindigkeit stärker werden, den Heckflügel (Fig. 12/a-c) kontinuierlich nach hinten, womit die Stirnfläche A(m·2·)(1a-1c) verringert wird und somit der Luftwiderstand abnimmt. DOLLAR A Der Heckflügel produziert bei verschiedenen Geschwindigkeiten automatisch einen fahrdynamisch optimalen Anpressdruck (siehe Fig. 13/Abtriebs-Diagramm), der bei niedriger - mittlere Geschwindigkeit (0-180 km/h) viel aerodynamischen Abtrieb erzeugt, damit auf kurvenreichen Strecken maximale Spurstabilität erreicht wird. Bei höheren Geschwindigkeiten (200-350 km/h) wird wenig bzw. minimaler Abrieb produziert, so dass eine hohe Endgeschwindigkeit (V-max) erreicht werden kann. Damit gehört die physikalische Regel "viel Abtrieb = hoher ...

Description

Es ist bekannt, das Heckspoiler (Heckflügel) bei Automobilen im Motorsport oder auf Öffentlichen Straßen angewendet werden, um die Fahrdynamische Stabilität der Fahrzeuge in schnellen Kurven und insbesondere bei Höchstgeschwindigkeit zu erhöhen.

Bei verstellbaren Heckflügeln bietet sich die Möglichkeit an, den Neigungsgrad bzw. Neigungswinkel der Flügelprofile den Anforderungen anzupassen. Wählt der Fahrer einen hohen Neigungswinkel von z.b. 47° für max. Anpressdruck (Abtrieb) auf kurvigen Landstrassen, bewirkt es bei forcierter Fahrweise eine hohe Aerodynamisch-Fahrdynamische Stabilität. Diese wirkt sich allerdings kontraproduktiv aus, wenn der Fahrer eine Autobahn wählt. Bei höheren Geschwindigkeiten über 200km/h bremst der hohe Neigungswinkel der Flügelprofile das Fahrzeug ein, weil die größere Stirnfläche A(m²) des Heckflügels einen höheren Luftwiderstand zufolge hat. Wegen dem hohen Luftwiderstandswert des Heckflügels, verbraucht das Fahrzeug wesentlich mehr Kraftstoff und erreicht eine geringere Höchstgeschwindigkeit. Wählt der Fahrer einen geringen Neigungswinkel von z.b. 24° für geringen Anpressdruck, verringert sich die Stirnfläche und somit auch der Luftwiderstand des Heckflügels. Durch den niedrigeren Luftwiderstand verbraucht das Fahrzeug demzufolge weniger Kraftstoff und erreicht eine höhere Höchstgeschwindigkeit. Dabei verringert sich der Abtrieb und dadurch auch der stabilisierende Effekt des Heckflügels in Kurven.

Der im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung liegt das Problem zugrunde, dem Fahrzeug in Kurven maximalen Anpressdruck zu gewährleisten ohne auf geraden Strecken die Höchstgeschwindigkeit und den Kraftstoffverbrauch negativ zu Beeinträchtigen.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale (Flexible Heckflügelhalterung durch Federungselemente) gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass der Fahrer eines Fahrzeugs keine Einstellungen beim Heckflügel vornehmen muss um die gewünschte Wirkung des Anpressdrucks (Down-Force, Abtrieb) zu erzielen, da die automatische Neigungsverstellung des Heckflügels durch Fahrdynamische Umstände wie Fahrzeuggeschwindigkeit und daraus resultierenden Aerodynamischen Kräften (Luftwiderstand) erfolgt. Die Fahrdynamische Neigungsverstellung des Heckflügels ermöglicht dem Fahrzeug jederzeit einen optimalen Anpressdruck. Bei einer kurvigen Landstrasse produziert der Heckflügel bei 47° Neigungswinkel maximalen Abtrieb, der jedoch bei zügiger Autobahnfahrt nicht überproportional zunimmt, weil die bei steigender Geschwindigkeit immer höher werdend Luftwiderstandkraft den Heckflügel kontinuierlich nach hinten drückt und der Neigungswinkel z.b. nur noch 24° beträgt. Durch den niedrigeren Neigungswinkel verringert sich die Stirnfläche A(m²) des Heckflügels und damit auch der Luftwiderstand so das der einbremsende Effekt eine auf hohen Abtrieb ausgelegte Heckflügel-Konfiguration nicht mehr besteht. Daraus Resultiert sich maximaler Abrieb in Kurven und einen hohe Höchstgeschwindigkeit ohne das der Kraftstoffverbrauch ansteigt.

Eine Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 2 ermöglicht es, eine Elektrisch-, Hydraulisch- oder Pneumatisch betätigte Neigungsverstellung des Heckflügels, die der Fahrer eines Fahrzeugs vom Innenraum aus verstellen kann oder dem Schalt- bzw. Regel-System der Neigungsverstellungseinheit das am Kfz-Bordcomputer (Daten für Geschwindigkeit, Quer- und Längsbeschleunigung) angeschlossen ist, die Einstellungen selbst überlässt.

Eine Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 3 angegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 3 ermöglicht es, die einzelnen Flügelprofile inkl. Flap (Abrisskante) mit Federungselemente oder bewegliche Komponenten eine Flexibilität in der Querachse zu geben.

Eine Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 4 angegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 4 ermöglicht es, die seitlichen Endplatten in der vertikalen- und horizontalen Achse zu flexibilisieren.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
1: Prinzip der Verstellung des Heckflügels in der Querachse mit Darstellung der Stirnfläche A(m²) (1a – 1c)
2 – 4: Beispiele der Federungsmöglichkeiten
5 – 8: Position des Heckflügels bei versch. Geschwindigkeiten
9 – 12: Zeichnung der Zusammenfassung
13: Abtrieb Diagramm
In der 1 ist der Heckflügel in der Seitenansicht dargestellt. Im untersten Flügelprofih 1 befindliche Halterungen 2 sind mit an der Heckflügelhalterung 3 eingebauten Kugellagerachse 4 befestigt, die den Drehpunkt des Heckflügels definiert. Eine Feder 5 bzw. Federungseinheit, eingelassen in der Heckflügelhalterung, stützt das unterste Flügelprofil ab. Beim Heckflügel(a) ist die Feder komplett ausgedehnt, was den Neigungswinkel der Flügelprofile 6 auf 47° erhöht, dadurch verstärkt sich bei geringeren Geschwindigkeiten die Wirkung des Aerodynamischen Abtriebs und demzufolge erhöht sich auch der Luftwiderstand. Sobald sich die Geschwindigkeit und daraus resultierender Luftwiderstand erhöht, neigt sich der Heckflügel(b) nach hinten, weil die stützende Feder nachgibt und der Neigungswinkel der Flügelprofile dann 35° beträgt. Beim Heckflügel(c) wirkt bei Höchstgeschwindigkeit die Kraft des Luftwiderstandes so stark auf die stützende Feder, das der von der Feder abgestützte Flügelprofil sich bis auf den verstellbaren Federweg-Begrenzer 7 neigt und der Winkel der Flügelprofile nur noch 24° beträgt. Durch die Verkleinerung der Stirnfläche A(m²) verringert sich der Luftwiderstandsindex, der durch folgende Formel (Luftwiderstandsbeiwert Cw X Stirnfläche A(m²)) errechnet wird.

Claims

Heckspoiler (Heckflügel) für Automobile mit einstellbaren Flügelprofile und starre Halterung, wobei der Heckflügel den Einstellungen der Flügelprofile zufolge nur eine Konfiguration des geforderten Aerodynamischen Anpressdruckes z.b. minimal, mittel, maximal gewährleisten kann, weil die starre Heckflügelhalterung den Heckflügel in nur einer vorher bestimmten Position hält.
Heckflügel nach Patentanspruch 1, bei dem die Heckflügel-Halterung durch eine intrigierte Federeinheit die Querachse der Heckflügelposition flexibilisiert, so das der bei steigender Geschwindigkeit höher werdende Luftwiderstand den Heckflügel kontinuierlich nach hinten drückt und somit die Stirnfläche A(m²) des Heckflügels verringert. Demzufolge wird eine Reduktion des Luftwiderstands erreicht.
Heckflügel nach Patentanspruch 2, bei dem die Querachse der Heckflügelposition durch Elektrische-, Hydraulische- oder Pneumatische- Bauteile inkl. Steuereinheit, variabel bestimmt werden kann.
Heckflügel nach Patentanspruch 3, bei dem die einzelnen Flügelprofile inkl. Flap (Abrisskante) mit Federungselemente oder bewegliche Komponenten in der Querachse Flexibilisiert sind.
Heckflügel nach Patentanspruch 4, bei dem die seitlichen Endplatten in der horizontalen und vertikalen Achse beweglich sind.