DE112017004445T5

DE112017004445T5 - Vorrichtung und Verfahren zum Verringern von Verschmutzungen an einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE112017004445T5
Application number: DE112017004445.6T
Authority: DE
Inventors: Matthew Osborne; Ross Turner; Rob Lawrence; Lara Schembri Puglisevich
Original assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Current assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Priority date: 2016-09-05
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2019-08-08
Anticipated expiration: 2037-08-31
Also published as: GB2553359A; WO2018041890A1; GB2553359B; GB201615033D0; DE112017004445B4

Abstract

Ausführungsformen der Erfindung stellen ein Fahrzeug, das einen Spoiler umfasst, und ein Verfahren zum Verringern von Verschmutzungen auf dem Heck des Fahrzeugs bereit. Der Spoiler umfasst einen Kanal zum Leiten eines Luftstroms von der Oberseite des Fahrzeugs nach unterhalb des Spoilers. Der geleitete Luftstrom bildet einen Wirbel, der sich an der Heckoberfläche des Fahrzeugs nach unten dreht, und dann nach oben zum Spoiler hin. Die Drehung des Wirbels kann das Verschmutzen des Hecks des Fahrzeugs weiter verringern.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Aspekte der Erfindung betreffen ein Fahrzeug, die Verwendung eines Spoilers und ein Verfahren zum Verringern von Verschmutzungen an einem Fahrzeug.
STAND DER TECHNIK
Fahrzeuge, die unter nassen oder schmutzigen Bedingungen fahren, neigen oft zur Verschmutzung, insbesondere am Heckabschnitt des Fahrzeugs. Dies ist darauf zurückzuführen, dass Schmutz oder Wasser von den Fahrzeugreifen versprüht oder von dem sich um das Fahrzeug herum bewegenden Luftstrom aufgenommen wird. Einige Schmutzpartikel, insbesondere kleinere Schmutzpartikel oder Sprühnebel, können von dem Luftstrom hinter dem Fahrzeug mitgerissen werden, wenn sich dieses vorwärts bewegt. Der Schmutz oder Sprühnebel wird dann in einer Wirbelschleppe hinter dem Fahrzeug zirkuliert, wobei er sich auf dem Heck des Fahrzeugs ablagern kann. Es versteht sich, dass sich Schmutz oder Sprühnebel auch auf anderen Oberflächen des Fahrzeugs ablagern kann.
Eine Möglichkeit, Verschmutzungen zu vermindern, besteht darin, Schmutzfänger bereitzustellen, die einen Abschnitt des Rades bedecken, um das Wasser oder den Schmutz zu verringern, der direkt von den Reifen aufgeworfen wird oder vom Boden aufgeworfen wird, wenn die Reifen stehendes Wasser durchqueren. Die hat jedoch keine oder nur geringe Wirkung auf den Sprühnebel oder die Schmutzpartikel, die mit der Wirbelschleppe mitgerissen werden.
Eine andere Möglichkeit, Verschmutzungen zu vermindern, besteht darin, die Fahrzeugkarosserie so zu formen, dass die Größe der hinter dem Fahrzeug entstehenden Wirbelschleppe minimiert wird. Dieser Ansatz ist jedoch aufgrund anderer gestalterischer Beschränkungen der Karosserieform häufig nicht möglich oder ineffektiv, insbesondere für SUVs oder ähnliche Arten von Fahrzeugkarosserien, denen eine hohe Verschmutzungsanfälligkeit eigen ist. Darüber hinaus ist, wiederum aufgrund gestalterischer Beschränkungen, die Verringerung der Größe der Wirbelschleppe, die mit diesem Ansatz erreicht werden kann, häufig gering.
Es ist eine Aufgabe von Ausführungsformen der Erfindung, ein oder mehrere der Probleme des Standes der Technik zumindest zu mildern.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung stellen ein Fahrzeug, eine Verwendung eines Spoilers und ein Verfahren zum Verringern von Verschmutzungen am Heck eines Fahrzeugs bereit, wie in den angefügten Ansprüchen beansprucht.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Spoiler bereitgestellt, der Folgendes umfasst: einen Kanal, um einen Luftstrom von oberhalb der Oberseite des Fahrzeugs nach unterhalb des Spoilers zu leiten, wenn sich das Fahrzeug bewegt, um Verschmutzungen der Heckoberfläche zu verringern.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug mit einem Neigungswinkel von 30 bis 60° zur Vertikalen bereitgestellt, wobei das Fahrzeug einen Spoiler umfasst, der sich in der horizontalen Richtung von der Heckoberfläche mindestens über 200 mm erstreckt, wobei der Spoiler Folgendes umfasst: einen Kanal, um einen Luftstrom von oberhalb der Oberseite des Fahrzeugs nach unterhalb des Spoilers zu leiten, wenn sich das Fahrzeug bewegt, so dass ein den Kanal verlassender Luftstrom einen Wirbel bildet, in dem sich der Luftstrom ungefähr parallel zur Heckoberfläche des Fahrzeugs abwärts bewegt und dann nach oben zur hintersten Kante des Spoilers zirkuliert wird, um Verschmutzungen auf der Heckoberfläche zu verringern.
Durch das Umleiten von Luft zwecks Bildens eines Wirbels, der über die Heckoberfläche nach unten, und auswärts und hin zur Rückseite des Spoilers zirkuliert (d. h. bei Betrachtung von der linken Seite des Fahrzeugs aus entgegen dem Uhrzeigersinn), kann der Spoiler Verschmutzungen verringern, indem er saubere Luft von der Oberseite des Fahrzeugs in den Bereich hinter der Heckoberfläche umleitet, wodurch Luftströme von den Seiten und insbesondere unter dem Fahrzeug verringert werden, die sonst Schmutz auf die Heckoberfläche des Fahrzeugs trügen. Die beschriebene Zirkulation des Luftstroms in dem Wirbel stellt im Vergleich zu anderen Strömungsmustern unter dem Spoiler eine verbesserte Verringerung von Verschmutzungen bereit.
Der Wirbel kann außerdem den Luftwiderstand verringern, indem der Luftstrom im Bereich unmittelbar hinter dem Spoiler verstärkt wird. Dies verringert die Menge des Luftstroms von oberhalb der Oberseite des Spoilers, der sonst hinter dem Spoiler stagnieren würde, und kann somit den Druckwiderstand verringern.
Somit kann, wie vorstehend erläutert, ein Spoiler, der einen Wirbel bildet, wie es im Vorliegenden beschrieben ist, eine verbesserte Unterdrückung des Verschmutzens der Heckoberfläche eines Fahrzeugs bereitstellen. Die Verwendung eines Spoilers zum Bilden des Wirbels, wie er im Vorliegenden beschrieben ist, kann außerdem den Luftwiderstand verbessern.
In einem Aspekt ist ein Verfahren vorgesehen, welches das Bereitstellen eines Spoilers an einem Fahrzeug umfasst, wobei der Spoiler einen Kanal umfasst und wobei der Spoiler, wenn sich das Fahrzeug bewegt, einen Luftstrom durch den Kanal von oberhalb der Oberseite des Fahrzeugs nach unterhalb des Spoilers leitet, um einen Wirbel zu bilden, in dem der Luftstrom ungefähr parallel zur Heckoberfläche des Fahrzeugs nach unten geleitet und aufwärts zur Rückseite des Spoilers zirkuliert wird.
In einem Aspekt ist die Verwendung eines Spoilers, wie er im Vorliegenden definiert ist, vorgesehen, um Verschmutzungen auf einer Heckoberfläche eines Fahrzeugs zu verringern.
In einem Aspekt ist ein Fahrzeug vorgesehen, das Folgendes umfasst: einen ersten Spoiler, der einen Kanal umfasst, um einen Luftstrom von oberhalb der Oberseite des Fahrzeugs nach unterhalb des ersten Spoilers zu leiten, um Verschmutzungen der Heckoberfläche zu verringern; und einen zweiten Spoiler, der an einem Anbringungspunkt am Fahrzeugunterboden angebracht ist, wobei der zweite Spoiler vom Unterboden nach unten ragt, um den Luftstrom, der entlang der Mitte des Fahrzeugunterbodens übertragen wird, zu verändern, wenn sich das Fahrzeug bewegt, um zu unterbinden, dass der Luftstrom, der am Heck des Fahrzeugunterbodens austritt, einen Wirbel nahe der Heckoberfläche bildet, um Verschmutzungen auf dem Heck des Fahrzeugs durch in dem Luftstrom schwebenden Schmutz im Vergleich zu Verschmutzungen bei einem Fahrzeug ohne den zweiten Spoiler zu verringern.
In Ausführungsformen leitet der erste Spoiler einen Luftstrom durch den Kanal um, wenn sich das Fahrzeug bewegt, so dass ein Luftstrom, der aus dem Kanal austritt, einen Wirbel bildet, in dem sich der Luftstrom parallel zur Heckoberfläche des Fahrzeugs nach unten bewegt und hin zur hintersten Kante des ersten Spoilers nach oben zirkuliert wird, um Verschmutzungen auf der Heckoberfläche zu verringern.
In Ausführungsformen kann der zweite Spoiler ein beliebiger Spoiler sein, wie er in der britischen Patentanmeldung Nummer 1615019.5 beschrieben ist, deren Inhalt durch Bezugnahme in das Vorliegende aufgenommen ist.
In einem Aspekt ist ein Verfahren zum Verringern von Verschmutzungen vorgesehen, das Folgendes umfasst: Verwenden eines ersten Spoilers an einem Fahrzeug, um einen Luftstrom von der Oberseite eines Fahrzeugs nach unterhalb des Spoilers zu leiten, so dass der umgeleitete Luftstromkanal einen Wirbel bildet, in dem sich der Luftstrom parallel zur Heckoberfläche des Fahrzeugs nach unten bewegt und hin zur hintersten Kante des Spoilers nach oben zirkuliert wird; und außerdem Verändern des Luftstroms, der entlang der Mitte des Fahrzeugunterbodens übertragen wird, um eine Verringerung von Verschmutzungen auf dem Heck des Fahrzeugs durch Schmutz zu bewirken, der in dem Luftstrom mitgetragen wird.
Das Umleiten des Luftstroms über die Oberseite des Fahrzeugs und das Verändern des Luftstroms unter dem Fahrzeugunterboden stellen eine kombinierte Wirkung auf das Unterbinden von Verschmutzungen bereit, die deutlich größer als erwartet ist.
In Ausführungsformen kann ein zweiter Spoiler (ein Fahrzeugunterbodenspoiler) am Fahrzeugunterboden angewendet werden, der vom Fahrzeugunterboden nach unten ragt, um den Luftstrom zu verändern, der entlang der Mitte des Fahrzeugunterbodens übertragen wird.
In Ausführungsformen verändert der zweite Spoiler den Luftstrom, der entlang der Mitte des Fahrzeugunterbodens übertragen wird, so dass unterbunden wird, dass ein Luftstrom, der am Heck des Fahrzeugunterbodens austritt, nahe der Heckoberfläche des Fahrzeugs einen Wirbel bildet, um Verschmutzungen auf dem Heck des Fahrzeugs durch in dem Luftstrom schwebenden Schmutz im Vergleich zu Verschmutzungen bei einem Fahrzeug ohne den zweiten Spoiler zu verringern.
In Ausführungsformen liegt der Kanal in einem Winkel zwischen ± 10° zum Neigungswinkel der Heckoberfläche des Fahrzeugs. Dies kann optimale Winkel zum Erzeugen des Wirbels bereitstellen.
In Ausführungsformen weist der mindestens eine Kanal eine Länge von mindestens 10 mm auf. Dies kann eine optimale Kanallänge zum Erzeugen des Wirbels bereitstellen, wenn die Kanallänge zu kurz ist, kann der ihn durchquerende Luftstrom gestreut werden, wenn er aus dem Kanal austritt. In Ausführungsformen weist der Kanal eine Länge zwischen 20 und 80 mm oder zwischen 30 und 60 mm auf.
In Ausführungsformen umfasst der mindestens eine Kanal nach vorn und nach hinten weisende Flächen mit einem Zwischenraum von 10 mm dazwischen auf. Dies kann einen Kanal mit einem Zwischenraum zum Erzeugen eines optimalen Wirbels bereitstellen, indem das Umleiten einer optimalen Luftmenge sichergestellt wird.
In Ausführungsformen umfasst der mindestens eine Kanal eine nach vorn weisende Fläche mit einer Oberkante und eine nach hinten weisende Fläche mit einer Oberkante, die zwischen 10 und 20 mm niedriger als die Oberkante der nach vorn weisenden Fläche ist. In Ausführungsformen kann die Oberkante der nach hinten weisenden Fläche zwischen 0 und 20 mm oder zwischen 5 und 15 mm niedriger als die Oberkante der nach vorn weisenden Fläche sein.
In Ausführungsformen umfasst die unterste Kante der nach vorn weisenden Fläche und/oder der nach hinten weisenden Fläche des Kanals scharfe Kanten mit Radien kleiner als 20 mm. Die Verwendung scharfer Kanten an diesen Positionen ruft eine saubere Ablösung des Stroms hervor und stellt deshalb optimale Bedingungen zum Erzeugen eines Wirbels bereit. Vorteilhafterweise fördern die scharfen Kanten die Erzeugung eines Luftstrahls, indem eine saubere Ablösung des Stroms hervorgerufen und somit das Streuen des Luftstroms gestoppt wird.
In Ausführungsformen beträgt der Zwischenraum zwischen der nach vorn weisenden Fläche und der nach hinten weisenden Fläche, gemessen am engsten Punkt des Kanals, zwischen 10 und 30 mm.
In Ausführungsformen liegen die nach vorn weisende Fläche und die nach hinten weisende Fläche des Kanals in einem Winkel von ± 20° zueinander.
In Ausführungsformen erstreckt sich der mindestens eine Kanal zwischen 50 und 95 % der Gesamtbreite des Spoilers, wobei die Breite die Abmessung senkrecht und horizontal zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs ist.
In Ausführungsformen leitet der Spoiler zwischen 10 und 30 Prozent des Luftstroms innerhalb des Fünffachen der Größe der Breite des Kanalausgangs von oberhalb der Oberseite des Fahrzeugs um, wenn sich das Fahrzeug mit 30 bis 180 km/h bewegt, so dass er den Spoilerkanal durchquert.
In Ausführungsformen beträgt die mittlere Geschwindigkeit des Luftstroms durch den Kanal 30 bis 80 % der Freiströmgeschwindigkeit, wenn sich das Fahrzeug mit 30 bis 180 km/h bewegt.
In Ausführungsformen beträgt der Volumenstrom durch den Kanal 0,1 bis 0,5 m³/s, wenn sich das Fahrzeug mit 30 bis 100 km/h bewegt.
In Ausführungsformen tritt die Luft mit einer Geschwindigkeit zwischen 6 und 20 m/s aus dem Kanal aus, wenn sich das Fahrzeug mit 50 bis 100 km/h bewegt.
In Ausführungsformen leitet der Spoiler zwischen 10 und 30 Prozent des Luftstroms innerhalb einer Schicht von der Oberseite des Fahrzeugs um, deren Höhe das Fünffache der Größe der Breite des Kanalausgangs beträgt. Der Spoiler leitet zwischen 10 und 30 Prozent des Luftstroms innerhalb der Schicht um, wenn sich das Fahrzeug mit 30 bis 180 km/h bewegt, wobei der umgeleitete Luftstrom durch den Kanal umgeleitet wird.
In Ausführungsformen kann sich ein Abschnitt des Fahrzeugs über die Heckoberfläche des Fahrzeugs hinaus in die rückwärtige Richtung erstrecken. Der Spoiler kann sich, gemessen von einer Ebene, die durch die Heckfläche gebildet wird, zum hintersten Abschnitt des Spoilers, einschließlich des Abschnitts des Fahrzeugs, der sich über die Heckfläche hinaus in die rückwärtige Richtung erstreckt, über mindestens 200 mm erstrecken.
In Ausführungsformen ist der Luftstrom, der aus dem Kanal austritt, ein freier rechtwinkliger Strahl. Dies ist von Vorteil, da der freie rechtwinklige Strahl dabei hilft, das Moment des Luftstroms, der aus dem Kanal austritt, an der Mittellinie aufrechtzuerhalten, was die Wahrscheinlichkeit verringert, dass der Luftstrom an der Heckoberfläche des Fahrzeugs anliegt. Der abgelöste Luftstrom kann infolge des Neigungswinkels des Fahrzeugs hin zum Spoiler nach oben zirkuliert werden, was die Erzeugung eines Wirbels fördert.
In Ausführungsformen ist der zweite Spoiler derart eingerichtet, dass er, wenn er an einem Fahrzeugunterboden angewendet wird, um 10 bis 60 mm aus dem Unterboden des Fahrzeugs herausragt.
In Ausführungsformen umfasst der Körper des zweiten Spoilers ein ebenes Element.
In Ausführungsformen ist der zweite Spoiler derart eingerichtet, dass eine ebene Oberfläche des Spoilers, wenn dieser an einem Fahrzeugunterboden angewendet wird, senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet ist.
In Ausführungsformen ist der zweite Spoiler aus einem flexiblen Material mit ausreichend Steifigkeit gebildet, um dem Luftstrom zu widerstehen und bei Bodenkontakt verformbar zu sein.
In Ausführungsformen umfasst der zweite Spoiler Anbringungsmittel, die dafür eingerichtet sind, den Spoiler lösbar oder beweglich am Unterboden des Fahrzeugs anzubringen.
In Ausführungsformen ist der zweite Spoiler derart an einem Anbringungspunkt am Unterboden des Fahrzeugs angebracht, dass der Spoiler hinter der Hinterachse des Fahrzeugs angewendet werden kann.
In Ausführungsformen ist der zweite Spoiler derart an einem Anbringungspunkt am Unterboden des Fahrzeugs angebracht, dass der zweite Spoiler so angewendet werden kann, dass er über die Bodenlinie des Fahrzeugs hinaus herausragt, wobei die Bodenlinie eine Linie oder Ebene parallel zur Straßenoberfläche ist und deckungsgleich mit der untersten starren Komponente des Unterbodens ist.
In Ausführungsformen ist der zweite Spoiler derart an einem Anbringungspunkt am Unterboden des Fahrzeugs angebracht, dass der zweite Spoiler so angewendet werden kann, dass er über die Ansatzlinie des Fahrzeugs hinaus herausragt, wobei die Ansatzlinie eine Linie oder Ebene von den Punkten, an denen die hinteren Reifen die Straße berühren, bis zum hintersten Abschnitt des Fahrzeugs ist.
In Ausführungsformen befindet sich der Anbringungspunkt an einem Batteriefach des Unterbodens eines Fahrzeugs.
Figurenliste
Erfindungsgemäße Ausführungsformen werden nun nur beispielhalber unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt;
2 eine alternative Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt;
3 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Ausführungsform zeigt;
4 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt;
5 eine Seitenansicht eines Aspekts einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt;
6 eine Seitenansicht eines Aspekts einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt und
7 Schnittdarstellungen eines Modells numerischer Strömungsmechanik eines nicht erfindungsgemäßen Fahrzeugs und einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt. Bild A ist von einem Fahrzeug, an dem kein Spoiler angebracht ist; Bild B ist von dem gleichen Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Spoiler.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Wie im Vorliegenden verwendet, kann der Begriff „Fahrzeug“ ein beliebiges Landfahrzeug bezeichnen. Ein Fahrzeug kann unter anderem ein beliebiges Automobil beinhalten, zum Beispiel Pkws, Lieferwagen, Lastkraftwagen oder andere Warentransportfahrzeuge.
Wie im Vorliegenden verwendet, bezeichnet der Ausdruck „Oberseite des Fahrzeugs“ die obersten Oberflächen des Fahrzeugs, die zum Beispiel im Fall vieler Fahrzeugarten das Dach des Fahrzeugs beinhalten können.
Wie im Vorliegenden verwendet, bezeichnet der Begriff „Luftstrom“ die Bewegung von Luft im Verhältnis zum Fahrzeug. Verweise im Vorliegenden auf Richtung oder Bewegung des Luftstroms können im Allgemeinen die durchschnittliche oder massemäßige Bewegung des Luftstroms in einem Bereich bezeichnen und sind nicht zwangsläufig auf einzelne Stromlinien beschränkt.
Wie im Vorliegenden verwendet, kann der Begriff „vertikal“ die vertikale Achse des Fahrzeugs bezeichnen, d. h. die mit der Höhe des Fahrzeugs übereinstimmende Achse, d. h. die Höhe des Fahrzeugs, wenn es sich auf einer horizontalen Oberfläche befindet.
Wie im Vorliegenden verwendet, bezeichnet der Begriff „Grenzschicht“ eine Schicht stationärer oder sich im Verhältnis zur Geschwindigkeit des Hauptluftstroms langsam bewegender Luft, unbeeinflusst durch Viskosität in der Nähe einer festen Oberfläche.
Wie im Vorliegenden verwendet, bezeichnet „Heck“ das hintere Ende des Fahrzeugs, welches das Ende ist, das in die rückwärtige Richtung weist. Wie im Vorliegenden verwendet, bezeichnet der Begriff „Heckoberfläche“ die Oberflächen der Karosserie des Fahrzeugs am Heck des Fahrzeugs, die in die rückwärtige Richtung weisen. Insbesondere kann dieser Begriff die obere Heckoberfläche oder -verkleidung unter dem ersten Spoiler bezeichnen, zum Beispiel eine Heckscheibe. Wie im Vorliegenden verwendet, kann „Heck des Fahrzeugs“ alle Oberflächen beinhalten, die in die rückwärtige Richtung des Fahrzeugs weisen, einschließlich der Heckoberfläche. Wie im Vorliegenden verwendet, bezeichnet der Begriff „rückwärts/rückwärtig“ die Richtung, die der normalen Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs entgegengesetzt ist, d. h. weg von der Heckoberfläche des Fahrzeugs. Das Umgekehrte gilt für „Front“, „Frontoberflächen“ und „vorwärts“.
Wie im Vorliegenden verwendet, beinhaltet der Begriff „Spoiler“ eine Vorrichtung oder eine äußere Oberfläche des Fahrzeugs zum Verändern oder „Zerstören“ des Luftstroms nahe dem Spoiler. Der Spoiler kann den Luftstrom verändern, indem er ein Hindernis bereitstellt, das den Luftstrom veranlasst, seinen Weg zu ändern.
Wie im Vorliegenden verwendet, bezeichnet der Begriff „Unterboden“ die Oberfläche unter dem Fahrzeug, die zur Straße weist. Ein Fahrzeugunterboden kann eine unregelmäßige Oberfläche umfassen, die aus freiliegenden Komponenten des Fahrzeugs gebildet ist, oder kann eine Verkleidung umfassen, welche die Unterbodenkomponenten des Fahrzeugs bedeckt.
Wie im Vorliegenden verwendet, bezeichnet der Begriff „Bewegung“ die Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs. Bewegung kann insbesondere auch den Zustand bezeichnen, in dem die Vorwärtsrichtung größer als 20 km/h oder 30 km/h oder 40 km/h oder 50 km/h oder 60 km/h oder 70 km/h oder 80 km/h oder 90 km/h oder 100 km/h oder 110 km/h oder 120 km/h ist.
Wie im Vorliegenden verwendet, bezeichnet der Begriff „Wirbel“ einen Bereich eines Luftstroms, der sich um eine Mittelachse dreht.
Wie im Vorliegenden verwendet, beinhaltet der Begriff „Verschmutzung“ eine Ablagerung von Schmutz auf dem Fahrzeug. Wie im Vorliegenden verwendet, beinhaltet der Begriff „Schmutz“ eine beliebige unerwünschte Substanz, die auf dem Fahrzeug abgelagert werden kann. Dies kann Wasser, Schlamm oder feine Partikel beinhalten, ist aber nicht darauf beschränkt. Der Schmutz kann zum Beispiel in Luft mitgetragen werden, in Wasser, das von der Luft mitgetragen wird, in Tröpfchen- oder Aerosolform.
Wie im Vorliegenden verwendet, ist ein „anliegender Luftstrom“ ein Luftstrom, der sich nicht von dem Objekt gelöst hat, über das er strömt. Ein anliegender Luftstrom kann ein laminarer oder ein turbulenter Luftstrom sein. Wie im Vorliegenden verwendet, ist ein abgelöster Luftstrom, wenn Luft mit hoher Geschwindigkeit, die sich den Fahrzeugunterboden entlang bewegt, durch rückzirkulierende Luft mit geringerer Geschwindigkeit ersetzt wird. Strömungsablösung tritt auf, wenn der Strom entlang einer Oberfläche auf einen nachteiligen Druckgradienten trifft und sich der Strom an der Oberfläche verlangsamt oder die Richtung umkehrt, was den Strom mit höherer Geschwindigkeit von der Oberfläche ablöst. Die Ablösung enthält rückzirkulierende Luft, einen Luftstrom mit geringeren Geschwindigkeiten und typischerweise geringere Drücke.
Wie im Vorliegenden verwendet, beinhaltet der Begriff „Mitte des Fahrzeugunterbodens“ den Bereich am Fahrzeugunterboden, der nicht die Räder beinhaltet, ist aber nicht darauf beschränkt. „Mitte des Fahrzeugunterbodens“ kann als der Bereich zwischen den Aufhängungsarmen am Unterboden des Fahrzeugs betrachtet werden. „Mitte des Fahrzeugunterbodens“ kann als der Bereich des Fahrzeugs innerhalb 5 cm, 10 cm, 15 cm, 30 cm, 40 cm, 50 cm, 70 cm oder 80 cm beiderseits der Mittellinie betrachtet werden.
Wie im Vorliegenden verwendet, beinhaltet „Luftstrom, der entlang der Mitte des Fahrzeugunterbodens übertragen wird“ einen Luftstrom, der mindestens einen Abschnitt der Mitte des Fahrzeugunterbodens unterquert. Dies kann nur einen solchen Luftstrom beinhalten, der innerhalb 15 cm, 10 cm, 5 cm oder 2 cm unter der Mitte des Fahrzeugunterbodens strömt. Dies kann nur einen solchen Luftstrom beinhalten, der kein Teil der Wirbelschleppe der Räder ist.
Wie im Vorliegenden verwendet, beinhaltet der Ausdruck „Luftstrom, der am Heck des Fahrzeugunterbodens austritt“ einen Luftstrom, der unter mindestens einem Teil der Mitte des Fahrzeugunterbodens verlaufen ist und die Mitte des Fahrzeugunterbodens nach hinten hinaus unterquert hat, ist aber nicht darauf beschränkt.
Wie im Vorliegenden verwendet, beinhaltet der Begriff „Unterbinden“ das Verringern der Größe oder des Durchmessers eines Wirbels, das Vermindern der Höhe eines Wirbels, das Bewegen eines Wirbels nach hinten und/oder das Verhindern der Bildung eines Wirbels, ist aber nicht darauf beschränkt.
Wie im Vorliegenden verwendet, beinhaltet der Begriff „Mitte des Fahrzeugunterbodens“ den Bereich am Fahrzeugunterboden, der nicht die Räder beinhaltet, ist aber nicht darauf beschränkt. „Mitte des Fahrzeugunterbodens“ kann als der Bereich zwischen den Aufhängungsarmen am Unterboden des Fahrzeugs betrachtet werden. „Mitte des Fahrzeugunterbodens“ kann als der Bereich des Fahrzeugs innerhalb 5 cm, 10 cm, 15 cm, 30 cm, 40 cm, 50 cm, 70 cm oder 80 cm beiderseits der Mittellinie betrachtet werden.
Wie im Vorliegenden verwendet, beinhaltet „Luftstrom, der entlang der Mitte des Fahrzeugunterbodens übertragen wird“ einen Luftstrom, der mindestens einen Abschnitt der Mitte des Fahrzeugunterbodens unterquert. Dies kann nur einen solchen Luftstrom beinhalten, der innerhalb 15 cm, 10 cm, 5 cm oder 2 cm unter der Mitte des Fahrzeugunterbodens strömt. Dies kann nur einen solchen Luftstrom beinhalten, der kein Teil der Wirbelschleppe der Räder ist.
Wie im Vorliegenden verwendet, beinhaltet der Ausdruck „Luftstrom, der am Heck des Fahrzeugunterbodens austritt“ einen Luftstrom, der unter mindestens einem Teil der Mitte des Fahrzeugunterbodens verlaufen ist und die Mitte des Fahrzeugunterbodens nach hinten hinaus unterquert hat, ist aber nicht darauf beschränkt.
Wie im Vorliegenden verwendet, kann der Begriff „hinterer Stagnationspunkt“ als der Punkt hinter dem Fahrzeug betrachtet werden, an dem der Luftstrom die Geschwindigkeit null erreicht, wenn er über die Zeit gemittelt wird. Der hintere Stagnationspunkt liegt in der Mitte des Bereichs hohen Drucks, der erzeugt wird, wenn die rückzirkulierende Luft in der Wirbelschleppe hinter dem Fahrzeug auf die Heckoberfläche des Fahrzeugs gerichtet ist.
Nun werden ein Spoiler, ein Fahrzeug und ein Verfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 kann ein Fahrzeug 2 eine Karosserie mit einer Heckoberfläche 14 und einen Unterboden 34 umfassen. Die Heckoberfläche 14 des Fahrzeugs ist ein Bereich, der anfällig ist für das Verschmutzen durch Schmutz, der in der Wirbelschleppe hinter dem Fahrzeug 2 mitgerissen wird, wenn sich dieses vorwärts bewegt. Die Heckoberfläche 14 des Fahrzeugs 2 kann ein Heckfenster und/oder eine Karosserieverkleidung umfassen. In 1 ist ein Spoiler 4 gezeigt, der an der Oberseite der Heckoberfläche 14 angebracht.
Die Heckoberfläche 14 des Fahrzeugs 2 kann, gemessen zur Vertikalen, einen Neigungswinkel zwischen 20 und 70° oder zwischen 30 und 60° oder zwischen 40 und 50° aufweisen. Der Neigungswinkel wird als der Winkel zwischen der Verkleidung unter dem Spoiler 4 und der Vertikalen betrachtet, wenn ein Querschnitt entlang der Mittellinie betrachtet wird (wie in 2 durch den Winkel θ gezeigt). Wenn die Verkleidung unter dem Spoiler 4 gewölbt ist, wird der Durchschnittswinkel der Verkleidung wie auch der Winkel an der Mittellinie verwendet.
Der Spoiler 4 erstreckt sich über die Heckoberfläche 14, was in Kombination mit dem Neigungswinkel der Heckoberfläche 14 ein Volumen 11 unter dem Spoiler bereitstellt, in dem ein Wirbel gebildet werden kann.
Der Spoiler 4 kann sich in der horizontalen Richtung um mindestens 200 mm, 300 mm, 400 mm, 500 mm oder 600 mm erstrecken. Der Spoiler 4 kann sich um einen Betrag erstrecken, der 500 mm, 600 mm, 700 mm, 800 mm oder 900 mm nicht übersteigt. Der Spoiler 4 kann sich um eine beliebige Spanne unter Verwendung einer beliebigen Kombination der genannten Werte erstrecken. Die Erstreckung des Spoilers 4 in der horizontalen Richtung kann in der horizontalen Richtung vom hintersten Teil des Spoilers 4 zu der Ebene gemessen werden, die durch die Heckoberfläche 14 gebildet wird, wie in 2 durch die Abmessung 28 gezeigt ist. Der Spoiler 4 stellt eine Barriere bereit, um zu verhindern, dass sich ein Luftstrom, der sich über die Oberseite des Spoilers 4 nach hinten bewegt, mit Luft mischt, die in dem Wirbel rückzirkuliert, der in dem Volumen 11 unter dem Spoiler 4 gebildet wird; es ist somit von Vorteil, dass sich der Spoiler 4 um mindestens 200 mm erstreckt, um das Bilden eines Wirbels in dem Volumen 11 zu fördern, wenn sich das Fahrzeug 2 bewegt.
Der Spoiler 4 umfasst einen Kanal 6, der einen Luftstrom von oberhalb der Oberseite des Fahrzeugs 2 nach unterhalb des Spoilers 4 leitet, wie durch den Pfeil 8 in 1 dargestellt ist. Der Kanal 6 kann ein Schlitz oder ein anderer Durchlass im Spoiler 4 sein, der Kanal 6 kann zum Beispiel nur durch Wände innerhalb des Spoilers 4 begrenzt sein oder er kann teilweise durch die Fahrzeugkarosserie begrenzt sein. Durch Umleiten eines Luftstroms hin zur Heckoberfläche 14 können Verschmutzungen der Heckoberfläche 14 verringert werden. Der durch den Spoiler 4 umgeleitete Luftstrom bildet einen Luftstrahl, der über die Heckoberfläche 14 in das Volumen 11 unter dem Spoiler 4 geleitet wird. Der Luftstrahl hilft, das Moment in dem Luftstrom in der Richtung des Kanals 6 aufrechtzuerhalten, was dem Anliegen des Luftstroms an der Heckoberfläche 14 des Fahrzeugs 2 entgegenwirkt. Der Luftstrahl kann ein freier rechtwinkliger Strahl sein.
Die obere Linie oder das Dach eines Fahrzeugs 2 kann sich in der rückwärtigen Richtung über die Heckoberfläche 14 des Fahrzeugs 2 hinaus erstrecken. In diesem Fall schließt die Erstreckung des Spoilers 4 in der horizontalen Richtung den Abschnitt der oberen Linie oder des Dachs des Fahrzeugs ein, der sich über die Ebene der Heckoberfläche 14 hinaus erstreckt. Eine Erstreckung der oberen Linie oder des Dachs des Fahrzeugs 2 über die Heckoberfläche 14 hinaus ist vorteilhaft, da sie verhindert, dass sich der Luftstrahl, der aus dem Kanal 6 austritt, an die Heckoberfläche 14 des Fahrzeugs 2 anlegt; somit kann der abgelöste Luftstrahl, der aus dem Kanal 6 austritt, effizienter nach oben zum Spoiler 4 hin zirkuliert werden. Dies fördert die effiziente Erzeugung eines Vortex in dem Volumen 11.
Der Kanal 6 produziert einen Luftstrahl, um einen Wirbel zu erzeugen, typischerweise einen freien rechtwinkligen Strahl. Somit tritt Luft, die durch den Kanal 6 strömt, aus dem Kanal 6 aus, wo der Großteil des Luftstroms ungefähr parallel zur Heckoberfläche 14 des Fahrzeugs 2 strömt und dann nach oben zur Rückseite 10 des Spoilers hin zirkuliert wird. Das Zirkulieren des Luftstroms nach oben zur Rückseite 10 des Spoilers 4 hin unterstützt die Bildung eines Wirbels in dem Volumen 11 unter dem Spoiler 4. Der Körper des Spoilers 4 vergrößert außerdem den Winkel des Luftstroms, der von der Oberseite der hinteren Kante strömt, wenn er sich vom Fahrzeug 2 ablöst. Dieser Luftstrom tritt dann an einem tieferen Punkt als ohne Vorhandensein des Spoilers 4 in die Wirbelschleppe hinter dem Fahrzeug 2 ein. Dies erzeugt einen Stagnationspunkt weiter unten am Heck der Fahrzeugkarosserie und kann außerdem Bedingungen erzeugen, die begünstigen, dass sich der Wirbel 12 in der gewünschten Richtung dreht. Der Wirbel 12 stellt eine deutliche Verringerung von Verschmutzungen bereit, indem schmutzige Luft von unter dem Fahrzeugunterboden weg von der Heckoberfläche 14 umgeleitet wird.
Der Kanal 6 ist hinter der Ebene positioniert, die von der Heckoberfläche 14 gebildet wird. Der Ausgang zu dem Kanal 6 kann, in horizontaler Richtung gemessen, hinter der Ebene positioniert sein, die von der Heckoberfläche gebildet wird. Der Zwischenraum kann zwischen 5 mm und 900 mm oder zwischen 10 mm und 500mm oder zwischen 15 mm und 400 mm oder zwischen 50 mm und 300 mm oder zwischen 100 mm und 200 mm betragen oder einen beliebigen Bereich umfassen, der einen der genannten Werte umfasst. Das Positionieren des Kanals 6 hinter der Ebene, die von der Heckoberfläche 14 gebildet wird, ist vorteilhaft, da es die Möglichkeit des Anlegens des Strahls an die Heckoberfläche 14 verringert. Wenn sich der Luftstrahl an die Heckoberfläche 14 anlegt, ist es schwerer, die Luft nach oben zur Rückseite des Spoilers 4 hin zurückzuzirkulieren, um den Wirbel 12 zu erzeugen.
Der Wirbel 12 bildet sich an der Heckoberfläche 14 und dreht sich nach unten und dann auswärts von der Heckoberfläche 14, oder dreht sich, wie in 1 gezeigt ist, entgegen dem Uhrzeigersinn, von der linken Seite des Fahrzeugs 2 aus betrachtet. Dies bedeutet, dass der Wirbel 12 saubere Luft von der Oberseite des Fahrzeugs umfassen kann und die Heckoberfläche 14 des Fahrzeugs 2 vor schmutziger Luft schützen kann, die vom Boden in der Wirbelschleppe hinter dem Fahrzeug nach oben zirkuliert wird.
Die Drehung des Wirbels 12 kann außerdem einen Luftwiderstand verringern, indem der Druck unmittelbar hinter dem Spoiler erhöht wird, da der zusätzliche Luftstrom zu diesem Bereich geleitet wird. Das Erhöhen des Drucks in diesem Bereich kann den Druckwiderstand des Fahrzeugs 2 verringern.
Ein Spoiler, der sich, gemessen von einer Ebene, die von der Heckoberfläche 14 gebildet wird, um mindestens 200 mm in horizontaler Richtung erstreckt, wobei der Spoiler 4 einen Kanal 6 umfasst, um einen Luftstrom von oberhalb der Oberseite des Fahrzeugs 2 nach unterhalb des Spoilers 4 zu leiten, wenn sich das Fahrzeug 2 bewegt, kann verwendet werden, um einen Wirbel 12 zu bilden, wobei sich der Luftstrom ungefähr parallel zur Heckoberfläche 14 des Fahrzeugs 2 nach unten bewegt und nach oben zur hintersten Kante des Spoilers hin zirkuliert wird, was Verschmutzungen auf der Heckoberfläche 14 des Fahrzeugs 2 verringert.
Somit können Verschmutzungen des Hecks eines Fahrzeugs durch ein Verfahren verringert werden, welches das Anbringen eines Spoilers 4 an dem Fahrzeug 2 umfasst, wobei der Spoiler 4 einen Kanal 6 aufweist; und wobei der Spoiler 4, wenn sich das Fahrzeug 2 bewegt, einen Luftstrom von der Oberseite des Fahrzeugs 2 nach unterhalb des Spoilers 4 durch den Kanal 6 leitet, um einen Wirbel 12 zu bilden, wobei der Luftstrom ungefähr parallel zur Heckoberfläche 14 des Fahrzeugs 2 nach unten geleitet und nach oben zur Rückseite des Spoilers 4 hin zirkuliert wird.
In Ausführungsformen kann der Spoiler eine Rückseite umfassen, die sich mindestens 200 mm in der vertikalen Richtung nach unten erstreckt. Die Rückseite kann sich mindestens 500 mm oder 700 mm oder 900 mm erstrecken und kann sich optional nicht mehr als 600 mm, 800 mm, 1200 mm und/oder in einem beliebigen Bereich mit einer beliebigen Kombination aus den genannten Werten erstrecken. Die Rückseite kann Masse bereitstellen, die das Bilden des Wirbels zusätzlich fördert, und die Menge der Luft verringern, die über den hinteren Luftstrom von oberhalb des Spoilers strömt, um hinter oder unter dem Spoiler zu stagnieren.
In Ausführungsformen kann der Wirbel gebildet werden, wenn das Fahrzeug 2 mit bestimmten Geschwindigkeiten fährt. In diesem Fall können der Umfang der Erstreckung des Spoilers 4 und der Neigungswinkel des Fahrzeugs 2 verwendet werden, um den Spoiler 4 derart zu konfigurieren, dass der Wirbel bei der gewünschten Geschwindigkeit auftritt. Des Weiteren können außerdem die Kanalgröße und die Versetzung der obersten Kante der nach vorn weisenden Fläche zur obersten Kante der nach hinten weisenden Fläche des Kanals verwendet werden. Die gewünschte Geschwindigkeit kann als die Geschwindigkeit (oder der Bereich von Geschwindigkeiten) betrachtet werden, bei der das Maß der Verschmutzung der Heckoberfläche am problematischsten ist. Werte für die genannten Parameter können mit Hilfe von Verfahren festgestellt werden, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, z. B. mit Hilfe von Simulationen numerischer Strömungsmechanik oder experimentell, z. B. mit Hilfe von Windkanalprüfungen.
In Ausführungsformen weist der Kanal einen Winkel von ±10° zum Winkel der Heckoberfläche 14 des Fahrzeugs 2 auf. In alternativen Ausführungsformen kann dies ±15°, ±10°, ±5°, ±1° sein oder parallel dazu. Der Winkel des Kanals 6 im Verhältnis zur Heckoberfläche 14 kann als der Winkel betrachtet werden, der zwischen der Heckoberfläche 14 und der Linie gebildet ist, die den Kanal, von der Seite betrachtet, exakt halbiert.
In Ausführungsformen weist der mindestens eine Kanal 6 eine Länge von mindestens 10 mm auf. Die Kanallänge kann mindestens 20 mm, 30 mm, 40 mm, 60 mm, 80 mm oder 100 mm betragen. Die Kanallänge kann eine geeignete Länge bereitstellen, in welcher der austretende Strom in einer „Strahl“-Form austritt, was das Bilden eines Wirbels unterstützen kann. Werte für den genannten Parameter können mit Hilfe von Verfahren erzeugt werden, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, zum Beispiel mit Hilfe von Simulationen numerischer Strömungsmechanik.
In Ausführungsformen umfasst der mindestens eine Kanal 6 nach vorn und nach hinten weisende Flächen 16, 22 mit einem Zwischenraum von mindestens 10 mm dazwischen, gemessen über die schmalste Abmessung des Kanals 6 (wie durch die Abmessung W in 2 gezeigt ist). Der Zwischenraum kann alternativ zwischen 5 und 20 mm, 10 und 30 mm, 15 und 40 mm und 20 und 50 mm betragen oder Bereiche mit einer beliebigen Kombination aus den genannten Werten umfassen. Der Zwischenraum kann verwendet werden, um den Umfang des Luftstroms zu bestimmen, der in den Kanal eintritt. Werte für den genannten Parameter können mit Hilfe von Verfahren erzeugt werden, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, zum Beispiel mit Hilfe von Simulationen numerischer Strömungsmechanik.
Wie in 2 gezeigt ist, kann der Ausgang des Kanals 6 divergent sein. Das Vorhandensein eines divergenten Ausgangs des Kanals 6 fördert das Ablösen des Luftstroms, wenn er den Kanal 6 verlässt, was dabei hilft, dass der Luftstrom einen freien rechtwinkligen Strahl bildet, der von der Heckoberfläche 14 abgelöst ist.
In Ausführungsformen umfasst der mindestens eine Kanal 6 eine nach vorn weisende Fläche 16 mit einer Oberkante 18 und eine nach hinten weisende Fläche 22 mit einer Oberkante 24, die zwischen 10 mm über und 20 mm unter der Oberkante 18 der nach vorn weisenden Fläche 16 liegt. Dieser Abstand zwischen den Oberkanten 18 und 24 wird im Vorliegenden als „Versatz“ bezeichnet. Der Versatz kann senkrecht zur oberen Linie des Fahrzeugs an der Stelle, an der sie in den Kanal 6 übergeht, gemessen werden, wie in 2 durch die Abmessung H gezeigt ist. In erfindungsgemäßen Ausführungsformen beträgt die Höhe des Versatzes zwischen 0 und 15 mm.
In Ausführungsformen umfasst die unterste Kante der nach vorn weisenden Fläche 16 und/oder der nach hinten weisenden Fläche 22 des Kanals 6 scharfe Kanten mit Radien kleiner als 20 mm. Dies kann eine saubere Ablösung des Stroms vom Spoiler 4 bereitstellen, wenn der Luftstrom aus dem Kanal 6 austritt. Dies unterstützt das Bilden eines freien rechtwinkligen Luftstrahls, der über das Heck des Fahrzeugs 104 geleitet wird. Der freie rechtwinklige Strahl ist von der Heckoberfläche 14 und dem Spoiler 4 des Fahrzeugs 2 abgelöst, was dabei hilft zu verhindern, dass der Strahl gestreut wird und einen gestreuten Luftstrom bildet. Der freie rechtwinklige Strahl weist ein höheres Mittellinienmoment als ein äquivalenter durch Wände begrenzter Strahl oder ein gestreuter Luftstrom auf, was von Vorteil ist, da das höhere Mittellinienmoment dabei hilft, den Luftstrahl aufrechtzuerhalten, der dann nach oben zum Spoiler hin zirkuliert wird, um den Wirbel 12 effizient zu bilden.
In Ausführungsformen liegen die nach vorn weisende Fläche 16 und die nach hinten weisende Fläche 22 des Kanals 6 in einem Winkel zwischen ±20° zueinander. Wenn eine der Fläche nicht gerade ist, kann der durchschnittliche Winkel der Fläche in Betracht gezogen werden. In Ausführungsformen kann sich der Kanal hin zum oder weg vom Ausgang des Spoilers verjüngen.
In Ausführungsformen erstreckt sich der mindestens eine Kanal 6 zwischen 50 und 95 % der Gesamtbreite des Spoilers 4, wobei die Breite die Abmessung senkrecht und horizontal zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs 2 ist. Unter Bezugnahme auf 3 ist ein Spoiler 4 gezeigt, der an einem Fahrzeug 2 angebracht ist. Der Spoiler umfasst einen Kanal 6, der 3 Teilabschnitte umfasst. Die Breite des Kanals ist die kumulative Breite dieser Teilabschnitte 32. Die Gesamtbreite des Spoilers 4 ist durch die Abmessung 30 gezeigt.
In Ausführungsformen ist der Spoiler 4 derart gestaltet, dass er zwischen 10 und 30 Prozent des Luftstroms umleitet, der sich in einer Schicht über der Oberseite des Fahrzeugs 2 bewegt, wobei die Höhe der Schicht über der Oberseite des Fahrzeugs das Fünffache der Größe der Breite des Kanals 6 beträgt, wobei die umgeleitete Luft durch den Spoilerkanal 6 umgeleitet wird, wenn das Fahrzeug 2 mit einer Geschwindigkeit zwischen 30 und 180 km/h fährt, oder optional zwischen 50 und 100 km/h oder in einem beliebigen Bereich mit einer beliebigen Kombination der genannten Werte. Der Spoiler kann durch Verändern des Versatzes, des Kanalzwischenraums, des Kanalwinkels oder anderer hier genannter Parameter gestaltet werden. Dies kann mit Hilfe von Simulationen numerischer Strömungsmechanik oder anderen auf dem Fachgebiet bekannten Verfahren bestimmt werden.
In Ausführungsformen ist der Spoiler 4 derart gestaltet, dass die Geschwindigkeit des Luftstroms durch den Kanal 6 zwischen 30 % und 80 % der Freiströmgeschwindigkeit beträgt, wenn das Fahrzeug 2 mit einer Geschwindigkeit zwischen 30 und 180 km/h fährt, oder optional zwischen 50 und 100 km/h oder in einem beliebigen Bereich mit einer beliebigen Kombination der genannten Werte. Der Spoiler kann durch Verändern des Versatzes, des Kanalzwischenraums, des Kanalwinkels oder anderer hier genannter Parameter gestaltet werden. Dies kann mit Hilfe von Simulationen numerischer Strömungsmechanik oder anderen auf dem Fachgebiet bekannten Verfahren bestimmt werden.
In Ausführungsformen beträgt das durch den Kanal 6 strömende Luftvolumen 0,1 bis 0,5 m³/s, wenn das Fahrzeug 2 mit einer Geschwindigkeit zwischen 30 und 100 km/h fährt, oder optional zwischen 50 und 100 km/h oder liegt in einem beliebigen Bereich mit einer beliebigen Kombination der genannten Werte. Der Spoiler kann durch Verändern des Versatzes, des Kanalzwischenraums, des Kanalwinkels oder anderer hier genannter Parameter gestaltet werden. Dies kann mit Hilfe von Simulationen numerischer Strömungsmechanik oder anderen auf dem Fachgebiet bekannten Verfahren bestimmt werden.
In Ausführungsformen umfasst das Fahrzeug ferner einen Spoiler 50 an der Unterseite 52 des Fahrzeugs 2, siehe zum Beispiel 4.
Der Unterbodenspoiler 50 kann derart aus dem Unterboden 52 nach unten herausragen, dass der Luftstrom, der entlang der Mitte des Fahrzeugunterbodens übertragen wird, wenn sich das Fahrzeug bewegt, durch den Unterbodenspoiler derart verändert wird, dass unterbunden wird, dass der Luftstrom, der am Heck des Fahrzeugunterbodens austritt, nahe der Heckoberfläche des Fahrzeugs einen Wirbel bildet, um Verschmutzungen auf dem Heck des Fahrzeugs durch in dem Luftstrom schwebenden Schmutz im Vergleich zu Verschmutzungen bei einem Fahrzeug ohne den zweiten Spoiler zu verringern. Der Unterbodenspoiler verändert den Luftstrom, der aus dem Fahrzeugunterboden austritt, und kann insbesondere den Luftstrom verändern, der sich ungefähr parallel zur Mittellinie des Fahrzeugs bewegt. Durch Bereitstellen eines Unterbodenspoilers, der in einer funktionsfähigen Gestaltung angewendet werden kann, die aus dem Fahrzeugunterboden nach unten herausragt, kann das Bilden von Wirbeln nahe oder an der Heckoberfläche des Fahrzeugaufbaus unterbunden werden, insbesondere Wirbel, die sich nahe der Straßenoberfläche bilden und dazu neigen, schmutzige Luft zurückzuzirkulieren. Das Unterbinden kann zum Beispiel das Verlagern der Wirbel unter oder hinter die Heckoberflächen des Fahrzeugs, das Verhindern des Bildens von Wirbeln oder das Verringern des Durchmessers, der Größe oder der Luftmenge im Wirbel beinhalten. Durch Unterbinden, dass der Luftstrom, der am Fahrzeugunterboden austritt, nahe der Fahrzeugkarosserie Wirbel bildet, können Verschmutzungen an der Heckoberfläche des Fahrzeugs verringert werden. Dies kann teilweise deshalb eintreten, weil die Zirkulation des Luftstroms, der Schmutz von der Straßenoberfläche enthält, gegen die Heckoberflächen des Fahrzeugs verringert wird. Durch das Unterbinden von Wirbeln nahe den Heckoberflächen, die aus Luft gebildet werden, die am Fahrzeugunterboden austritt, kann stattdessen eine erhöhte Menge an Luftstrom von oberhalb der Oberseite des Fahrzeugs gegen die Heckoberflächen zirkuliert werden, und da der Luftstrom von oberhalb der Oberseite des Fahrzeugs weniger Schmutz enthalten kann, werden Verschmutzungen auf der Heckoberfläche des Fahrzeugs verringert.
Durch das Verwenden eines Spoilers 4 in Kombination mit einem Unterbodenspoiler 50 wird eine Verringerung von Verschmutzungen erreicht, die größer ist, als wenn jeder Spoiler allein verwendet würde. Dies ist vermutlich darauf zurückzuführen, dass die kombinierte Wirkung auf die Wirbel hinter dem Fahrzeug sehr günstige Strömungsmuster für das Verringern von Verschmutzungen erzielt.
In Ausführungsformen ist der Körper des Unterbodenspoilers 50 ein ebenes Element. Diese Form kann einen Spoiler mit vereinfachter Konstruktion bereitstellen und ist eine Form, die eine gute Veränderung des Luftstroms zur Verringerung von Verschmutzungen bereitstellen kann.
In Ausführungsformen ist eine ebene Oberfläche des Unterbodenspoilers 50 senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet. Durch das Ausrichten des Unterbodenspoilers 50 senkrecht oder nahezu senkrecht zum Luftstrom kann eine weitere Verringerung von Verschmutzungen erzielt werden.
In Ausführungsformen kann der Unterbodenspoiler 50 um zwischen 5 und 80 mm oder zwischen 10 und 60 mm oder zwischen 20 und 40 mm oder um einen Bereich mit einer beliebigen Kombination der genannten Werte aus dem Unterboden herausragen. Ein Herausragen in diesem Umfang kann die verbesserte Verringerung von Verschmutzungen bereitstellen.
Der Unterbodenspoiler 50 kann zwischen 0 cm und dem hintersten Punkt des Fahrzeugunterbodens oder zwischen 0 und 100 cm hinter der Hinterachse oder zwischen 20 und 80 cm hinter der Hinterachse oder zwischen 40 und 60 cm hinter der Hinterachse oder zwischen beliebigen Kombinationen der genannten Endpunkte positioniert oder angewendet werden.
Unter Bezugnahme auf 5 kann ein Fahrzeug 104 eine Karosserie mit einem Heck 108 und einem Unterboden 106 umfassen. Das Heck der Fahrzeugkarosserie ist ein Bereich des Fahrzeugs, der für Verschmutzungen durch Schmutz anfällig ist, der in der Wirbelschleppe hinter dem Fahrzeug 104 mitgerissen wird, wenn sich dieses bewegt. Das Heck des Fahrzeugs 104 kann ein Heckfenster und Karosserieverkleidungen umfassen. Ein Fahrzeugunterboden 106 kann eine unregelmäßige Oberfläche umfassen, die aus freiliegenden Komponenten des Fahrzeugs gebildet ist, oder kann eine Verkleidung umfassen, welche die Unterbodenkomponenten des Fahrzeugs bedeckt. Das Heck 108 kann die Heckoberfläche 114 einschließen, die als der obere Abschnitt des Hecks 108 betrachtet werden kann.
Ein Fahrzeug umfasst typischerweise eine Bezugslinie oder -ebene, welche die Grundlinie genannt wird. Die Grundlinie ist eine Linie oder Ebene parallel zur Straßenoberfläche und deckungsgleich mit dem untersten zulässigen starren Teil des Unterbodens. Die Höhe der Grundlinie kann auch die Höhe der Bodenfreiheit des Fahrzeugs definieren.
Ein Fahrzeug umfasst typischerweise eine Bezugslinie oder -ebene, welche die Ansatzlinie genannt wird. Die Ansatzlinie ist eine Linie oder Ebene von den Punkten, an denen die hinteren Reifen die Straße berühren, bis zum hintersten Abschnitt des Fahrzeugs. Der Winkel zwischen Ansatzlinie und Boden, bekannt als der Ansatzwinkel, ist der maximale Winkel, den das Fahrzeug erreichen kann, wenn es über Hindernisse fährt oder auf abschüssigen Boden wechselt.
Unter Bezugnahme auf 5 ist ein zweiter Spoiler 102 gezeigt, der am Unterboden 106 eines Fahrzeugs 104 angebracht ist. Der Spoiler umfasst einen Körper und ein Anbringungsmittel (nicht dargestellt). Das Anbringungsmittel ist zum Anbringen des zweiten Spoilers am Fahrzeug vorgesehen. Der zweite Spoiler wird in der Darstellung hinter der Hinterachse 110 angewendet und ist über die Mittellinie des Fahrzeugs vermittelt. Der zweite Spoiler 102 ist in der Darstellung ungefähr 500 mm hinter der Hinterachse 110 positioniert. Der rückwärtige Abstand des zweiten Spoilers kann durch Messen der horizontalen Trennung (d. h. des Abstands parallel zum Boden oder der Grundlinie) zwischen der Mitte der Hinterachse und dem zweiten Spoiler berechnet werden, wie in 5, Bezugszeichen 111, gezeigt. Der in 5 gezeigte zweite Spoiler umfasst einen Körper, der als ebenes Element gebildet und derart positioniert ist, dass er sich nahe der Grundlinie 112 und der Ansatzlinie 114 des Fahrzeugs erstreckt. Der zweite Spoiler 102 ist derart positioniert, dass eine ebene Fläche des Spoilers rechtwinklig zur Luftrichtung liegt, wenn sich das Fahrzeug vorwärts bewegt, d. h. senkrecht zur Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs 104. In dieser bestimmten Ausführungsform ist der zweite Spoiler an den Unterboden montiert gezeigt, indem der zweite Spoiler 102 an der untersten Oberfläche des Batteriefachs 20 des Fahrzeugunterbodens angebracht ist.
„Angewendet“ beinhaltet im Kontext der Erfindung, dass der Spoiler integriert oder montiert am Unterboden angebracht ist. „Angewendet“ beinhaltet außerdem, dass der Spoiler von einer Position weg bewegt ist, an der er den Luftstrom nicht zerstört (zum Beispiel mit dem Spoilerkörper parallel zum Luftstrom), zu einer, an der er den Luftstrom zerstören kann (zum Beispiel mit dem Spoilerkörper senkrecht zum Luftstrom).
6 zeigt ein Fahrzeug 103 ohne eingebauten zweiten Spoiler in Seitenansicht A und in Rückansicht B, und ein Fahrzeug 104 mit einem eingebauten Spoiler 102 in Seitenansicht C und in Rückansicht D. In D ist der Spoiler 2 als weißer rechteckiger Bereich gezeigt, bei dem die längste Abmessung die Breite und die kürzeste das Herausragen des Spoilers ist. In den Seitenansichten A und C sind Stromlinien eingezeichnet, um den Luftstrom zu veranschaulichen, der das Fahrzeug 103, 104 über- und unterquert, wenn sich dieses vorwärts bewegt. Wie bei einem Vergleich der Stromlinien zwischen A und C zu erkennen ist, besteht die Wirkung des zweiten Spoilers 102 darin, den Luftstrom in der hinteren Wirbelschleppe zu verändern. Der zweite Spoiler kann dies erreichen, indem er direkt hinter dem Spoiler einen höheren statischen Luftdruck in dem Luftstrom erzeugt, der sich entlang des Unterbodens des Fahrzeugs bewegt, und die Beschleunigung der Luft zu den Seiten und unter dem Spoiler erhöht. Dies kann unterbinden, dass der Luftstrom, der von entlang der Mitte des Fahrzeugunterbodens austritt, einen Wirbel nahe oder gegen die Heckoberfläche des Fahrzeugs bildet. Dies kann den Wirbel vom Fahrzeug nach hinten bewegen, seine Drehachse absenken, die Drehgeschwindigkeit oder den Umfang oder die Luftstromzirkulation verringern oder eine Wirbelbildung verhindern. Das Unterbinden eines Wirbels kann verhindern, dass in dem Luftstrom mitgerissener Schmutz das Heck des Fahrzeugs erreicht oder kann die Höhe vermindern, in der der mitgerissene Schmutz abgelagert wird. Der zweite Spoiler kann außerdem die Wirbelschleppen, die hinter den Rädern gebildet werden, von der Wirbelschleppe am Heck trennen. Der zweite Spoiler kann außerdem einen verstärkten Luftstrom von der Oberseite des Fahrzeugs nahe der Heckoberfläche des Fahrzeugs bewirken.
Die Veränderung in der Wirbelschleppe hinter dem Fahrzeug kann das Mitreißen von Straßensprühwasser in der Wirbelschleppe verringern und erhöht den Umfang des Luftstroms von oberhalb der Oberseite oder um das Auto, der in der Wirbelschleppe zirkuliert wird. Dies kann den Luftstrom von unterhalb des Fahrzeugs, der in die hintere Wirbelschleppe aufsteigt, weiter verringern, wodurch der Umfang von in der hinteren Wirbelschleppe mitgerissenem Straßensprühwasser weiter verringert wird.
Ein erfindungsgemäßer Spoiler kann in die Luft mit höherer Geschwindigkeit herunterragen, die unter den Bereichen des größtenteils abgelösten Luftstroms mit geringer Geschwindigkeit strömt, die aus turbulenten Interaktionen mit dem Unterboden des Fahrzeugs entstehen.
Der Spoiler 102 kann flexibel sein, wie in 5 dargestellt ist. Die gestrichelten Linien 122 veranschaulichen die Durchbiegung des Spoilers, der sich durchbiegen kann, wenn das Fahrzeug zum Beispiel über ein hohes Objekt fährt. Da die Geschwindigkeit des Luftstroms zunimmt, je schneller das Fahrzeug gefahren wird, muss ein flexibler Spoiler möglicherweise eine ausreichende Steifigkeit aufweisen, um höheren Luftgeschwindigkeiten widerstehen zu können, um seine Position zu halten, aber auch ausreichende Flexibilität, um sich zu verformen, wenn er in Kontakt mit einem Objekt gelangt.
Ein flexibler Spoiler kann zum Beispiel durch Verwenden eines Materials erzielt werden, das von Haus aus flexibel ist, wie beispielsweise Kautschuk oder ein anderes flexibles Polymer. Die Flexibilität kann durch Verwendung verschiedener Dicken oder durch Schneiden von Rillen oder anderen Schwächungspunkten in das Material variiert werden. Der Spoiler kann außerdem ein starres Material umfassen, wie beispielsweise ein Metall oder Polymer. Der Spoiler kann gelenkig an den Unterboden angebracht sein oder entlang seiner Länge mehrere Gelenke umfassen, wobei jedes Gelenk gegen ein Vorspannmittel wirken kann, wie beispielsweise eine Feder, um den Spoiler in einer Anwendungsposition zu halten.
Der zweite Spoiler kann aus dem Unterboden herausragen; dies kann das Herausragen um zwischen 5 und 80 mm oder zwischen 10 und 60 mm oder zwischen 20 und 40 mm oder um eine beliebige Kombination der genannten Werte beinhalten, ist aber nicht darauf beschränkt. Der zweite Spoiler kann außerdem zur Grundlinie herausragen oder über die Grundlinie hinaus herausragen. Der zweite Spoiler kann außerdem zur Ansatzlinie herausragen oder über die Ansatzlinie hinaus herausragen.
Die Breite des zweiten Spoilers kann zwischen 100 mm und der Breite des Fahrzeugs oder zwischen 200 mm und 1000 mm oder zwischen 500 mm und 300 mm betragen oder einen Bereich mit einer beliebigen Kombination der genannten Werte umfassen. Wie im Vorliegenden verwendet, beinhaltet „Breite“ in Bezug auf einen Spoiler die Gesamtspanne des Körpers des Spoilers in einer Richtung senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs und parallel zum Boden. Insbesondere kann sich dies in einigen Ausführungsformen auf die größte Gesamtabmessung des Spoilerkörpers beziehen.
Der Körper des zweiten Spoilers kann jede beliebige Form umfassen, die geeignet ist, den Luftstrom zu zerstören. Dies kann ebene Elemente, Kästen, Kanäle oder hohle Elemente beinhalten oder eine beliebige Kombination aus diesen. Der Körper des Spoilers kann zusätzlich Rippen, Rillen oder Kanäle zum Leiten eines Luftstroms umfassen. Ein ebenes Element stellt eine Form bereit, die leicht derart eingezogen werden kann, dass sie flach am Unterboden anliegt; es kann ebenso leicht so hergestellt werden, dass es flexibel ist. Der Körper des Spoilers bezeichnet den Hauptabschnitt des Spoilers, der dem Luftstrom ausgesetzt ist, d. h. mit Ausnahme eines Abschnitts zum Anbringen des zweiten Spoilers an einem Fahrzeug.
Abschnitte des zweiten Spoilers können anders als der Rest des Körpers des Spoilers ausgerichtet, geformt oder angeordnet sein, um einen Luftstrom zu leiten, zum Beispiel kann der zweite Spoiler derart gestaltet sein, dass ein Teil des Luftstroms um die Seiten des Spoilers herum oder hin zu den Seitenrändern des Fahrzeugs geleitet wird.
Der zweite Spoiler kann an beliebiger Stelle am Unterboden des Fahrzeugs positioniert sein. Der zweite Spoiler kann zwischen den Vorderrädern oder den Hinterrädern oder dahinter positioniert sein. Die Position kann es Luft ermöglichen, zwischen den Rädern und dem zweiten Spoiler hindurchzuströmen, was eine Zunahme eines Luftstroms parallel zu und hinter den Rädern bewirken kann, um die Wirbelschleppen der Räder auswärts zu leiten, was Verschmutzungen weiter verringern kann. Der zweite Spoiler kann derart positioniert sein, dass er nicht mit einem turbulenten Luftstrom interagiert, der von den Rädern kommt, insbesondere den Hinterrädern. Der zweite Spoiler kann über die Mittellinie des Fahrzeugs vermittelt oder seitlich positioniert sein. Der zweite Spoiler kann zwischen der Hinterachse und der hinteren Kante des Fahrzeugs positioniert sein. Das Fahrzeug kann einen Unterbodenspoiler (zweiten Spoiler) oder mehr als einen umfassen.
Der Anbringungsabschnitt des zweiten Spoilers kann mit Hilfe eines bekannten Befestigungsverfahrens am Fahrzeug angebracht werden, das eine ausreichend sichere Verbindung bereitstellt. Der Anbringungsabschnitt des zweiten Spoilers kann Befestigungselemente oder Montagepunkte bereitstellen, um das Anbringen am Fahrzeug zu erleichtern. Befestigungselemente können Schrauben, Clips, Schnellspannsysteme oder andere bekannte Befestigungssysteme beinhalten. Das Fahrzeug kann am Unterboden einen Montagepunkt umfassen. Montagepunkte können Stifte, Öffnungen (zum Beispiel für Schrauben) oder eine beliebige Form beinhalten, die an einer entsprechenden Form des zweiten Spoilers ausgerichtet sein kann. Der zweite Spoiler kann dauerhaft am Fahrzeug angebracht sein oder abnehmbar, so dass der Spoiler von dem Fahrzeug gelöst werden kann. Der zweite Spoiler kann außerdem beweglich am Fahrzeugunterboden angebracht sein. Alternativ kann der zweite Spoiler in eine Komponente am Unterboden eingebunden sein, zum Beispiel kann ein Batteriefach derart geformt sein, dass es ein ebenes Element umfasst, das sich unter dem Fahrzeugunterboden erstreckt.
Der zweite Spoiler kann derart gestaltet sein, dass er in einer Position angewendet werden kann, in der er den Luftstrom zerstört, um Verschmutzungen zu verringern, und in einer Position, in der er den Luftstrom nicht zerstört. Der Spoiler kann einen Anbringungsabschnitt umfassen, um den zweiten Spoiler an einem Anbringungspunkt des Fahrzeugs anzubringen. Der Anbringungsabschnitt kann die Anbringung des Spoilers in einer der genannten Positionen ermöglichen. Der zweite Spoiler kann zum Beispiel mittels eines Gelenks mit dem Fahrzeugunterboden verbunden sein. Das Gelenk kann ermöglichen, dass sich der Spoiler zwischen einer Position, in der er sich in einen Luftstrom unter dem Fahrzeugunterboden erstreckt, und einer, in der er zurückgezogen ist, um flach am Fahrzeugunterboden anzuliegen, bewegt. Der Spoiler oder das Fahrzeug kann Clips oder einen beliebigen anderen Arretierungsmechanismus umfassen, der den Spoiler in einer dieser Positionen sichert. Dies kann die Nutzbarkeit verbessern, was es ermöglicht, dass der zweite Spoiler angewendet wird, wenn eine Verringerung von Verschmutzungen erforderlich ist (z. B. Bedingungen mit nassen Straßen), und eingezogen wird, wenn er nicht erforderlich ist (z. B. trockene Bedingungen oder wenn maximale Bodenfreiheit benötigt wird). In ähnlicher Weise kann der zweite Spoiler dafür gestaltet sein, in mehreren Positionen zwischen einem maximalen Herausragen in den Luftstrom unter dem Fahrzeugunterboden und einem minimalen Herausragen in diesen positioniert zu werden. Dies kann die Nutzbarkeit verbessern, was es dem Benutzer ermöglicht, das Herausragen und damit das Ausmaß, in dem der zweite Spoiler in den Luftstrom eingreift, mit den Fahrbedingungen, wie beispielsweise Fahrzeuggeschwindigkeit oder Windgeschwindigkeit oder Nutzung im Gelände, in Einklang zu bringen.
BEISPIEL
7 zeigt Abbildungen numerischer Strömungsmechanik (CFD - Computational Fluid Dynamics) von einem Modell numerischer Strömungsmechanik, das der Mittellinie eines Fahrzeugs entnommen ist. Abbildung A zeigt ein Fahrzeug 2 mit einem angebauten Spoiler, aber ohne einen Kanal, wie er im Vorliegenden beschrieben ist, und Abbildung B zeigt ein Fahrzeug 2 mit einem erfindungsgemäßen Spoiler 4, der an die Oberseite der Heckoberfläche des Fahrzeugs montiert ist. Die Linien stellen Geschwindigkeitsverteilungen und Strömungswege entlang der Mittellinie des Fahrzeugs dar. 61 ist ein Beispiel für einen Bereich hoher Geschwindigkeit und 62 ein Beispiel für einen Bereich niedriger Geschwindigkeit. 63 zeigt einen Wirbel hinter der Heckoberfläche und in dem Volumen 11 unter dem Spoiler, wo ein erfindungsgemäßer Spoiler 4 angebaut ist. Der Wirbel 63 dreht sich unmittelbar hinter der Heckoberfläche 14 abwärts, weiter nach hinten dreht sich der Wirbel 63 nach oben zum Spoiler 4 hin. In Abbildung A ist keine gleichartige Wirbelstruktur zu erkennen. Darüber hinaus nimmt der Druck in Abbildung B unmittelbar hinter dem Spoiler 4 zu, was den Druckwiderstand weiter verringert.
Der in dem Volumen 11 unter dem Spoiler 4 gebildete Wirbel 63 empfängt aus dem Kanal 6 einen sauberen Luftstrahl, der die Heckoberfläche 14 des Fahrzeugs 2 überquert und infolge des in 7 veranschaulichten Neigungswinkels des Fahrzeugs 2 nach oben zur Rückseite des Spoilers 4 hin zirkuliert wird. Der Wirbel 63 zirkuliert saubere Luft über die Heckoberfläche 14 des Fahrzeugs 2 zurück, wodurch Verschmutzungen der Heckoberfläche 14 vermindert werden.
Alle in dieser Schrift (einschließlich beiliegender Ansprüche, Zusammenfassung und Zeichnungen) offenbarten Merkmale und/oder alle Schritte eines derart offenbarten Verfahrens oder Prozesses können in einer beliebigen Kombination kombiniert werden, mit Ausnahme von Kombinationen, bei denen sich zumindest einige dieser Merkmale und/oder Schritte gegenseitig ausschließen.
Jedes in dieser Schrift (einschließlich beiliegender Ansprüche, Zusammenfassung und Zeichnungen) offenbarte Merkmal kann durch alternative Merkmale ersetzt werden, die dem gleichen, einem äquivalenten oder einem ähnlichen Zweck dienen, sofern nicht ausdrücklich anderes angegeben ist. Somit ist jedes offenbarte Merkmal lediglich ein Beispiel einer generischen Reihe äquivalenter oder ähnlicher Merkmale, sofern nicht ausdrücklich anderes angegeben ist.
Die Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten vorstehend beschriebener Ausführungsformen beschränkt. Die Erfindung erstreckt sich auf jedes neuartige der Merkmale oder jede neuartige Kombination von Merkmalen, die in dieser Schrift (einschließlich beiliegender Ansprüche, Zusammenfassung und Zeichnungen) offenbart sind oder auf jeden neuartigen der Schritte oder jede neuartige Kombination der Schritte eines derart offenbarten Verfahrens oder Prozesses. Die Ansprüche sollten dahingehend ausgelegt werden, dass sie nicht nur die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen umfassen, sondern auch alle Ausführungsformen, die im Schutzumfang der Ansprüche liegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

GB 1615019 [0016]

Claims

Fahrzeug, Folgendes umfassend: eine Heckoberfläche des Fahrzeugs mit einem Neigungswinkel zwischen 30 und 60° zur Vertikalen und einen Spoiler, der sich, gemessen von einer Ebene, die durch die Heckoberfläche gebildet wird, um mindestens 200 mm in der horizontalen Richtung erstreckt, wobei der Spoiler Folgendes umfasst: einen Kanal, um einen Luftstrom derart von oberhalb der Oberseite des Fahrzeugs nach unterhalb des Spoilers zu leiten, wenn sich das Fahrzeug bewegt, dass ein aus dem Kanal austretender Luftstrom einen Wirbel bildet, in dem sich der Luftstrom parallel zur Heckoberfläche des Fahrzeugs nach unten bewegt und nach oben zur hintersten Kante des Spoilers hin zirkuliert wird, um Verschmutzungen auf der Heckoberfläche zu verringern.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Kanal in einem Winkel von zwischen ± 10° zum Neigungswinkel der Heckoberfläche des Fahrzeugs liegt.
Fahrzeug nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der mindestens eine Kanal eine Länge von mindestens 10 mm aufweist.
Fahrzeug nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der mindestens eine Kanal nach vorn und nach hinten weisende Flächen mit einem Zwischenraum von mindestens 10 mm dazwischen aufweist.
Fahrzeug nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der mindestens eine Kanal eine nach vorn weisende Fläche mit einer Oberkante und eine nach hinten weisende Fläche mit einer Oberkante, die zwischen 10 mm über und 20 mm unter der Oberkante der nach vorn weisenden Fläche liegt, aufweist.
Fahrzeug nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Kanal eine Länge zwischen 20 und 80 cm aufweist.
Fahrzeug nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die unterste Kante der nach vorn weisenden Fläche und/oder der nach hinten weisenden Fläche des Kanals scharfe Kanten mit Radien kleiner als 20 mm umfasst.
Fahrzeug nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Zwischenraum zwischen der nach vorn weisenden Fläche und der nach hinten weisenden Fläche, gemessen an der Oberseite des Kanals, zwischen 10 und 30 mm beträgt.
Fahrzeug nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die nach vorn weisende Fläche und die nach hinten weisende Fläche in einem Winkel von ± 20° zueinander liegen.
Fahrzeug nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei sich der mindestens eine Kanal zwischen 50 und 95 % der Gesamtbreite des Spoilers erstreckt, wobei die Breite die Abmessung senkrecht und horizontal zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs ist.
Fahrzeug nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Spoiler zwischen 10 und 30 Prozent des Luftstroms umleitet, der sich innerhalb einer Schicht oberhalb der Oberseite des Fahrzeugs bewegt, wobei die Höhe der Schicht oberhalb der Oberseite des Fahrzeugs das Fünffache der Größe der Breite des Kanals beträgt, wobei die umgeleitete Luft durch den Spoilerkanal umgeleitet wird, wenn sich das Fahrzeug mit 30 bis 180 km/h bewegt.
Fahrzeug nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Geschwindigkeit des Luftstroms durch den Kanal 30 bis 80 % der Freiströmgeschwindigkeit beträgt, wenn sich das Fahrzeug mit 30 bis 180 km/h bewegt.
Fahrzeug nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Volumenstrom durch den Kanal 0,1 bis 0,5 m³/s beträgt, wenn sich das Fahrzeug mit 30 bis 100 km/h bewegt.
Fahrzeug nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Luft mit einer Geschwindigkeit zwischen 6 und 20 m/s aus dem Kanal austritt, wenn sich das Fahrzeug mit 50 bis 100 km/h bewegt.
Fahrzeug nach einem vorhergehenden Anspruch, das ferner einen Spoiler an der Unterseite des Fahrzeugs umfasst.
Fahrzeug nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei sich ein Abschnitt des Fahrzeugs über die Heckoberfläche des Fahrzeugs hinaus in die rückwärtige Richtung erstreckt, wobei sich der Spoiler, gemessen von einer Ebene, die von der Heckfläche bis zum hintersten Abschnitt des Spoilers gebildet wird, einschließlich des Abschnitts des Fahrzeugs, der sich über die Heckfläche hinaus in die rückwärtige Richtung erstreckt, über mindestens 200 mm erstreckt.
Fahrzeug nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Ausgang aus dem Kanal, gemessen in der horizontalen Richtung, zwischen 10 und 500 mm hinter der Ebene positioniert ist, die von der Heckoberfläche gebildet wird.
Fahrzeug nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Luftstrom, der aus dem Kanal austritt, ein freier rechtwinkliger Strahl ist.
Fahrzeug, Folgendes umfassend: einen ersten Spoiler, der einen Kanal umfasst, um einen Luftstrom von oberhalb der Oberseite des Fahrzeugs nach unterhalb des Spoilers zu leiten, wenn sich das Fahrzeug bewegt, um Verschmutzungen der Heckoberfläche zu verringern, und einen zweiten Spoiler, der an einem Anbringungspunkt am Fahrzeugunterboden angebracht ist, wobei der zweite Spoiler vom Unterboden nach unten herausragt, um den Luftstrom zu verändern, der entlang der Mitte des Fahrzeugunterbodens übertragen wird, wenn sich das Fahrzeug bewegt, um zu unterbinden, dass der Luftstrom, der am Heck des Fahrzeugunterbodens austritt, nahe dem Heck des Fahrzeugs einen Wirbel bildet, um Verschmutzungen auf dem Heck des Fahrzeugs durch in dem Luftstrom schwebenden Schmutz zu verringern.
Fahrzeug nach Anspruch 19, wobei der erste Spoiler derart gestaltet ist, dass ein aus dem Kanal austretender Luftstrom einen Wirbel bildet, in dem sich der Luftstrom parallel zur Heckoberfläche des Fahrzeugs nach unten bewegt und nach oben zur hintersten Kante des ersten Spoilers hin zirkuliert wird.
Verwendung eines Spoilers oder von Spoilern wie in einem vorhergehenden Anspruch definiert, um Verschmutzungen auf dem Heck eines Fahrzeugs zu verringern.
Verfahren zum Verringern von Verschmutzungen auf dem Heck eines Fahrzeugs, Folgendes umfassend: Versehen eines Fahrzeugs mit einem Spoiler, wobei der Spoiler einen Kanal umfasst, und wobei der Spoiler, wenn sich das Fahrzeug bewegt, einen Luftstrom von der Oberseite des Fahrzeugs nach unterhalb des Spoilers durch den Kanal leitet, um einen Wirbel zu bilden, in dem der Luftstrom parallel zur Heckoberfläche des Fahrzeugs nach unten geleitet und nach oben zur Rückseite des Spoilers zirkuliert wird.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Spoiler zwischen 10 und 30 Prozent des Luftstroms innerhalb eines Abstands, der das Fünffache der Größe der Breite des Kanalausgangs beträgt, oberhalb der Oberseite des Fahrzeugs umleitet, wenn sich das Fahrzeug mit 30 bis 180 km/h bewegt, und wobei der umgeleitete Luftstrom durch den Kanal umgeleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 23, wobei die Geschwindigkeit des Luftstroms durch den Kanal zwischen 30 und 80 % der Freiströmgeschwindigkeit beträgt, wenn sich das Fahrzeug mit 30 bis 180 km/h bewegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei der Spoiler Luft durch den Kanal mit einem Volumenstrom von 0,1 und 0,5 m³/s umleitet, wenn sich das Fahrzeug mit 20 bis 30 km/h bewegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei der Volumenstrom durch den Kanal 0,1 bis 0,5 m³/s beträgt, wenn sich das Fahrzeug mit 30 bis 100 km/h bewegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, wobei die Heckoberfläche des Fahrzeugs einen Winkel von 30 bis 60 Grad zur Vertikalen aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 27, das ferner das Anbringen eines Spoilers an der Unterseite des Fahrzeugs umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 28, wobei der Kanal eine Länge zwischen 20 und 80 cm aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 29, wobei der Kanal in einem Winkel von ± 10° zum Neigungswinkel der Heckoberfläche des Fahrzeugs liegt.
Fahrzeug, Verwendung eines Spoilers oder Verfahren zum Verringern von Verschmutzungen auf dem Heck eines Fahrzeugs, im Wesentlichen wie im Vorliegenden beschrieben und optional in Bezug auf die dazugehörigen Zeichnungen.