DE202010010586U1 - Dynamic airflow system for automobiles - Google Patents

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Abstract

Dynamic Airflow System (DAS) – Dynamisches Luftflusssystem für Automobile,
dadurch gekennzeichnet,
– dass zwei unabhängige Lufteinlässe in der Frontpartie (rechte Luftführung/linke Luftführung) eines Fahrzeuges die Luft aufnimmt und mittels Luftkanälen durch das Fahrzeug hindurch leitet, um sie seitlich und/oder oberhalb und/oder unterhalb des Fahrzeuges im Front- und/oder Heckbereich zu entlassen.
– dass zwei unabhängige Lufteinlässe vor und/oder oberhalb der Hinterreifen die strömende Luft aufnimmt und mittels Luftkanälen durch das Fahrzeug hindurch leitet, um sie am Heck des Fahrzeuges zu entlassen.Dynamic Airflow System (DAS) - Dynamic airflow system for automobiles,
characterized,
- That two independent air intakes in the front end (right air duct / left air duct) of a vehicle receives the air and air ducts through the vehicle passes through them to the side and / or above and / or below the vehicle in the front and / or rear area dismiss.
- That two independent air inlets before and / or above the rear tire receives the flowing air and passes through air channels through the vehicle through it to fire at the rear of the vehicle.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Bereich der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Automobile und insbesondere Personenkraftfahrzeuge.The The present invention relates generally to automobiles, and more particularly Passenger vehicles.

Stand der TechnikState of the art

Heutzutage ist die aerodynamische Ausrichtung von Fahrzeugen ein wesentlicher Bestandteil der Leistungseffizienz (Beschleunigung, Fahrverhalten, etc.), Energieeffizienz (Luftwiderstand, Abnutzung der Reifen, etc.) sowie der Sicherheit (Bremsleistung, Handling etc.) eines Fahrzeuges.nowadays The aerodynamic orientation of vehicles is an essential Part of the power efficiency (acceleration, driveability, etc.), energy efficiency (air resistance, tire wear, etc.) as well as the safety (braking power, handling, etc.) of a vehicle.

Hauptverantwortlich für einen guten Strömungswiderstand (cw-Wert) ist die Karosserieform des Fahrzeuges. Da diese nicht immer in idealer Weise den Ansprüchen in Hinsicht auf die technische/gestalterische Entwicklung angepasst werden kann, bedient man sich bestimmter Anbauelemente, um einen möglichst harmonischen Luftfluss um/über/unter dem Fahrzeug zu ermöglichen. Erreicht wird dies durch verschiedene aerodynamische Anpassungen des Fahrzeuges wie z. B. Front-, Seiten- und Heckspoiler; Front-, Seiten- und Heckschweller oder auch sogenannten Diffusoren z. B. am Unterboden oder Heck des Fahrzeuges. Des Weiteren sind z. B. auch das Fahrzeuggewicht und dessen Verteilung auf Vorder- oder Hinterachse bzw. ein tiefer Schwerpunkt für ein gutes Fahrverhalten verantwortlich.The main reason for a good flow resistance (c w value) is the body shape of the vehicle. Since this can not always be ideally adapted to the requirements in terms of technical / design development, one uses certain attachments to allow the most harmonious air flow around / above / below the vehicle. This is achieved by various aerodynamic adjustments of the vehicle such. B. front, side and rear spoiler; Front, side and rear sills or so-called diffusers z. B. on the underbody or rear of the vehicle. Furthermore, z. As well as the vehicle weight and its distribution on front or rear axle or a low center of gravity responsible for a good driving.

Unterstützt wird das Fahrverhalten durch heute gängige elektronische Stabilitätsprogramme wie z. B. ESC (Electronic Stability Control), ABS (Antiblockiersystem) oder ASC (Anti Schlupf Control). Diese unterstützen bei Bedarf z. B. durch automatische Regelung der Antriebsräder den Fahrer in der entsprechenden Situation, indem sie bspw. ein oder mehrere der Räder unterschiedlich regeln.Supported the driving behavior by today common electronic stability programs like z. B. ESC (Electronic Stability Control), ABS (Antilock Braking System) or ASC (Anti Slip Control). These support z. B. by automatic control of the drive wheels the driver in the appropriate Situation by, for example, one or more of the wheels different regulate.

Mängel an der heutigen TechnikDeficiencies in today's technology

Durch unzählige, unterschiedlichste Fahrsituationen, hervorgerufen u. a. durch verschiedene Geschwindigkeiten, unterschiedlichste Streckenverhältnisse (z. B. Steigungen, Gefälle, enge/weite Kurven, Straßenneigungen und Kombinationen aus diesen Gegebenheiten) sowie ständig wechselnden Witterungsbedingungen, stoßen die heute gängigen Stabilitätsprogramme schnell an ihre Grenzen.By countless different driving situations, caused u. a. through different speeds, different track conditions (eg gradients, gradients, narrow / wide curves, road slopes and combinations of these circumstances) as well as constantly changing Weather conditions, encounter the current stability programs quickly to their limits.

Die starre aerodynamische Ausrichtung des Fahrzeuges bietet hier keine Möglichkeit der gezielten Unterstützung des Fahrers. Gängige Spoiler sind unflexibel, u. a. aus Gründen der Straßenverkehrsordnung, welche bewegliche/abstehende Teile streng regelt oder aber daher, dass die meisten Spoiler auf vermehrten, dynamischen Abtrieb bei hohen Geschwindigkeiten ausgelegt sind.The rigid aerodynamic orientation of the vehicle does not offer here possibility the targeted support the driver. common Spoilers are inflexible, u. a. for reasons of the Highway Code, which controls moving / protruding parts strictly or, therefore, that most spoilers contribute to increased, dynamic downforce high speeds are designed.

Meist wird dieses gewünschte Verhalten durch Heckspolier realisiert, welche zusätzlichen, dynamischen Abtrieb auf die hintere Achse erzeugen oder über Frontspoiler, welche den auf das Fahrzeug treffenden Luftstrom für zusätzlichen Anpressdruck auf der Vorderachse nützen. Hier wird der große Nachteil an heutigen Karosserieformen deutlich: Starre Ausrichtung, ausgelegt auf dynamischen Abtrieb. Dies macht Fahrzeuge in den unterschiedlichsten Fahrsituationen in Hinblick auf die Aerodynamik unflexibel und kann sogar negative Auswirkungen nach sich ziehen (z. B. Spoiler welche zusätzlichen Abtrieb auf der Hinterachse erzeugen, während das Fahrzeug z. B. bei Bergabfahrten vermehrt dynamischen Auftrieb an der Vorderachse erhält und somit die Gefahr eines Abhebens besteht).Most of time will this be desired Behavior by Heckspolier realized, which additional, produce dynamic downforce on the rear axle or via front spoiler, which the air flow striking the vehicle for additional Use contact pressure on the front axle. This is the big disadvantage on today's body shapes clearly: Rigid alignment, designed on dynamic downforce. This makes vehicles in the most diverse Driving situations in terms of aerodynamics inflexible and can even cause negative effects (eg spoilers which additional downforce generate on the rear axle while the vehicle z. B. on downhill roads increasingly dynamic buoyancy receives at the front axle and thus there is a risk of taking off).

Erläuterung der Erfindungexplanation the invention

KurzzusammenfassungQuick Facts

Durch gezielte, unabhängige Luftführungen durch das Fahrzeug, unterstützt von variablen, sich den Fahrsituationen anpassenden Spoilern in unmittelbarer Nähe des Bodenkontakts des Fahrzeuges, wird eine optimale dynamische Auf-/Abtrieb-Situation gewährleistet.By targeted, independent Air ducts through the vehicle, supported of variable spoilers adapting to the driving situations in in close proximity to the ground contact of the vehicle, will be an optimal dynamic Up / down situation ensured.

Ausführliche ErläuterungDetailed explanation

Zwei unabhängige Lufteinlässe in der Frontpartie des Fahrzeuges führen den Luftstrom durch das Fahrzeug hindurch, um ihn seitlich, hinter den Vorderrädern wieder frei zu geben. Durch die unmittelbare Führung der Luftschächte über bzw. neben den Reifen und dadurch an Fahrzeugpunkten mit den höchsten Neigungskräften ergibt sich eine ideale Luftführung in Hinblick auf den nötigen Bodenkontakt der Reifen.Two independent air intakes in the front of the vehicle lead the air flow through the Vehicle through to him laterally, behind the front wheels again to give free. By the direct guidance of the air shafts over or next to the tires and thereby at vehicle points with the highest tilt forces results an ideal airflow in terms of the necessary Ground contact of the tires.

Die hinter den Vorderräder wieder ausströmende Luft wird durch die Karosserieführung entlang an der Seitenlinie des Fahrzeuges (u. a. an den Türen) geleitet und zusammen mit neuer Luft in die seitlich, vor den Hinterrädern liegenden Lufteinlässe des Fahrzeuges geleitet. Hier wird wiederum die Luft über bzw. neben den Hinterräder durch das Fahrzeug hindurch geleitet, um am Heck des Wagens wieder entlassen zu werden.The behind the front wheels outflowing again Air gets through the bodywork along the side line of the vehicle (including the doors) and together with new air in the side, in front of the rear wheels air intakes of the vehicle. Here again the air is over or next to the rear wheels passed through the vehicle to the rear of the car again to be dismissed.

Auch im hinteren Bereich des Fahrzeuges führen die Luftkanäle direkt oberhalb bzw. seitlich der Reifen und der Stoßdämpfer durch das Fahrzeug und bieten somit eine ideale Kraftübertragung direkt auf die Straße.Also in the rear of the vehicle, the air ducts lead directly above and to the side of the tire and the shock absorber by the vehicle and offer thus an ideal power transmission directly on the street.

Unterstützt wird diese Luftführung durch variable Spoiler, welche sich jeweils an den Lufteinlässen und/oder in den Luftkanälen und/oder an den Luftauslässen befinden und unabhängig voneinander ihre Neigung noch oben oder unten verändern können.This air flow is supported by va riable spoilers, which are located in each case at the air inlets and / or in the air ducts and / or at the air outlets and independently of each other can change their inclination up or down.

Durch diese voneinander unabhängigen Spoiler ist es möglich unterschiedlichen dynamischen Auf- bzw. Abtrieb an den einzelnen Bodenkontakten (d. h. Reifen) zu erzeugen und somit eine Überbelastung einzelner Reifen (z. B. in Kurvenfahrten) sowie fehlenden Fahrbahnkontakt (z. B. durch Bodenwellen) zu minimieren.By these independent spoilers Is it possible different dynamic up or down to the individual Ground contacts (i.e., tires) to produce and thus an overload individual tires (eg when cornering) as well as missing road contact (eg by bumps) to minimize.

In der neutralen Stellung sind die Lufteinlässe durch eine 0 bzw. 180 Grad-Stellung der Spoiler mit einer Zusatzklappe am Boden oder Decke der Luftschächte verschlossen und leiten somit den Luftstrom um das Auto (minimierter Cw-Wert). Bei Bedarf wird die Zusatzklappe komplett geöffnet (90 Grad Stellung nach hinten) und der Spoiler ebenfalls im 90 Grad-Winkel in eine neutrale Position bei geöffneten Luftkanälen positioniert.In the neutral position, the air intakes are closed by a 0 or 180 degrees position of the spoiler with an additional flap on the floor or ceiling of the air ducts and thus direct the air flow around the car (minimized C w value). If necessary, the additional flap is fully opened (90 degrees backwards position) and the spoiler is also positioned at a 90 degree angle in a neutral position with the air channels open.

Durch die geöffneten Luftkanäle wird zusätzlicher, dynamischer An- oder Abtrieb erzeugt (dies hängt je nach genauer Führung der Luftkanäle ab). Die Luftkanäle können unabhängig voneinander geöffnet oder geschlossen werden.By the open ones air ducts becomes additional, generates dynamic drive or output (this depends on the exact guidance of the air ducts from). The air channels can independently open from each other or closed.

Die einzelnen Spoiler können nun bei Bedarf ihren Winkel zwischen 0 und 180 Grad bewegen.The individual spoilers can Now if necessary, move your angle between 0 and 180 degrees.

Im Bereich

  • 1–89 Grad: wird zusätzlicher dynamischer Abtrieb erzeugt
  • 90 Grad: Neutral-Stellung
  • 91–179 Grad: wird zusätzlicher dynamischer Auftrieb erzeugt
In the area
  • 1-89 degrees: additional dynamic downforce is generated
  • 90 degrees: neutral position
  • 91-179 degrees: additional dynamic buoyancy is generated

Des Weiteren wird durch die komplette 0 bzw. 180 Grad Stellung der Spoiler bzw. durch die komplette Schließung der Lufteinlässe (Spoiler + Boden-/Deckenklappe) die Bremsleistung und dadurch die Verzögerung des Fahrzeuges durch maximalen Luftwiderstand erhöht.Of Further is the complete 0 or 180 degrees position of the spoiler or by the complete closure the air inlets (Spoiler + floor / ceiling flap) the braking power and thus the delay of the vehicle increased by maximum air resistance.

Die Steuerung der Spoiler kann über zwei Wege geregelt werden:
Ein unabhängiges System, welches Geschwindigkeit, Fahraktion (Beschleunigung, Bremsen, Lenken etc.), die Neigung des Wagens und Belastung der einzelnen Reifen (z. B. durchdrehend, blockiert, etc.) ermittelt und dadurch die ideale Spoiler-Positionierung an den einzelnen Punkten errechnet und elektronisch regelt.

Oder

Gekoppelt an bestehende elektronische Fahrhilfen wie z. B. ESC oder ASC, welchen es durch Anpassung ermöglicht wird, die Spoilerpositionierung selbst zu regeln.The control of the spoiler can be regulated in two ways:
An independent system that determines the speed, driving action (acceleration, braking, steering, etc.), the inclination of the car and the load on the individual tires (eg spinning, jammed, etc.) and thus the ideal spoiler positioning on the individual Calculated points and electronically regulated.

Or

Coupled to existing electronic driving aids such. As ESC or ASC, which it is made possible by adjustment to regulate the spoiler positioning itself.

FazitConclusion

Durch die gezielte Luftführung ergibt sich eine vollkommen flexible Gestaltung der benötigten, dynamischen Auf- und Abtriebskräfte. Dies ermöglicht die optimale aerodynamische Ausrichtung eines Fahrzeuges, ungeachtet dessen äußerer Karosserieform oder Gewichtsverteilung. Die Fahrleistung und Fahrsicherheit werden maximiert, während Energieverbrauch und Reifenverschleiß minimiert werden.By the targeted airflow results in a completely flexible design of the required, dynamic Up and down forces. this makes possible the optimal aerodynamic orientation of a vehicle, regardless its outer body shape or weight distribution. The driving performance and driving safety will be maximized while Energy consumption and tire wear are minimized.

Durch die Variabilität der Spoiler in den Luftschächten und damit im Fahrzeuginnern besteht kein Bedenken in Hinsicht auf StVO-Vorschriften. Bei Bedarf können die Luftschächte zusätzlich noch mit Luftgittern abgesichert werden.By the variability the spoiler in the air shafts and thus in the vehicle interior there is no concern in terms of Highway Code regulations. If necessary you can the air shafts additionally be secured with air grilles.

Kurzerklärung der AbbildungenBrief explanation of the pictures

1: Verlauf der Luftschächte und Luftströmung durch das Fahrzeug (Draufsicht). 1 : Course of the air shafts and air flow through the vehicle (top view).

2: Seitenansicht der Luftführung. 2 : Side view of the air duct.

3: Draufsicht eines variablen Spoilers im Luftkanal. 3 Image: Top view of a variable spoiler in the air duct.

4: Querschnitt eines variablen Spoilers im Luftkanal (geöffnet). 4 : Cross section of a variable spoiler in the air duct (open).

5: Querschnitt eines variablen Spoilers im Luftkanal (geschlossen). 5 : Cross section of a variable spoiler in the air duct (closed).

6: Querschnitt eines variablen Spoilers im Heckbereich. 6 : Cross section of a variable spoiler in the rear area.

Ausführliche Erklärung der AbbildungenDetailed explanation of pictures

1: Verlauf der Luftschächte und Luftströmung durch das Fahrzeug (Draufsicht). 1 : Course of the air shafts and air flow through the vehicle (top view).

In der Draufsicht des Fahrzeugs ist zu sehen, an welchen Stellen im Frontbereich (1 – 1) die Luft in die vorderen Luftführungen (1 – 2) aufgenommen und über bzw. an den Vorderrädern bzw. Stoßdämpfer vorbei (1 – 3) durch das Auto geleitet wird, bis sie hinter den Vorderrädern wieder entweicht (1 – 4). Durch die angepasste Seitenführung wird die ausströmende Luft entlang der Fahrzeuglinie mit zusätzlicher, neuer Luft in die hinteren Lufteinlässe (1 – 5) vor der Hinterachse geleitet.In the top view of the vehicle it can be seen at which points in the front area ( 1 - 1 ) the air in the front air ducts ( 1 - 2 ) and over or on the front wheels or shock absorbers over ( 1 - 3 ) is passed through the car until it escapes behind the front wheels ( 1 - 4 ). Due to the adapted side guide the outflowing air along the vehicle line with additional, new air in the rear air inlets ( 1 - 5 ) in front of the rear axle.

In den hinteren Luftkanälen (1 – 6) wird die Luft abermals oberhalb bzw. neben den Reifen und Stoßdämpfern (1 – 7) geführt, um eine ideale Positionierung zu erreichen. An Position 1 – 8 wird die Luft entlassen.In the rear air ducts ( 1 - 6 ), the air is again above or next to the tires and shock absorbers ( 1 - 7 ) led to an ide ale positioning to achieve. At position 1 - 8th the air is released.

2: Seitenansicht der Luftführung. 2 : Side view of the air duct.

In der Seitenansicht des Fahrzeuges wird primär die Luftführung gezeigt, welche nach der Aufnahme im Frontbereich (2 – 1), durch die vorderen Luftführungen (2 – 2), dem Austritt hinter den Vorderrädern (über die Luftauslässe (2 – 3)) entlang der Fahrzeugseite (u. a. Türen) (2 – 4) erfolgt, bevor sie vor den Hinterrädern (2 – 5) wieder in die hinteren Luftschächte (2 – 6) gelangt. Am Fahrzeugheck entweicht die Luft über entsprechende Luftauslässe (2 – 7).In the side view of the vehicle primarily the air guide is shown, which after recording in the front area ( 2 - 1 ), through the front air ducts ( 2 - 2 ), the exit behind the front wheels (via the air outlets ( 2 - 3 )) along the vehicle side (including doors) ( 2 - 4 ) before being in front of the rear wheels ( 2 - 5 ) back into the rear air shafts ( 2 - 6 ). At the rear of the vehicle, the air escapes via corresponding air outlets ( 2 - 7 ).

3: Draufsicht eines variablen Spoilers im Luftkanal. 3 Image: Top view of a variable spoiler in the air duct.

In der Draufsicht ist die Spoilerfläche (3 – 1) in der Platzierung des Luftkanals (3 – 2) zu erkennen. Die Spoileraufhängung (3 – 3) zeigt die Führung zum Steuergerät (3 – 4), welche die elektronische Regelung der Neigung des Flügels steuert.In the plan view, the spoiler surface ( 3 - 1 ) in the placement of the air duct ( 3 - 2 ) to recognize. The spoiler suspension ( 3 - 3 ) shows the guide to the control unit ( 3 - 4 ), which controls the electronic control of the inclination of the wing.

4: Querschnitt eines variablen Spoilers im Luftkanal (geöffnet). 4 : Cross section of a variable spoiler in the air duct (open).

Diese Abbildung skizziert den Querschnitt und den dadurch entstehenden Luftstrom eines in den Lufteinlässen befindlichen variablen Spoilers (4 – 1). In dieser Skizze ist ebenfalls die mögliche Neigung von 0 bis 180 Grad (4 – 2) sowie die Neutralstellung von 90 Grad gezeigt. Die Verschlussklappe (Boden) (4 – 3) ist geöffnet.This figure outlines the cross-section and resulting air flow of a variable spoiler located in the air inlets ( 4 - 1 ). In this sketch is also the possible inclination from 0 to 180 degrees ( 4 - 2 ) as well as the neutral position of 90 degrees. The flap (bottom) ( 4 - 3 ) it is open.

5: Querschnitt eines variablen Spoilers im Luftkanal (geschlossen). 5 : Cross section of a variable spoiler in the air duct (closed).

In der Skizze ist die Positionierung des Spoilers (5 – 1) sowie der Bodenklappe (5 – 2) im geschlossenen Zustand dargestellt.In the sketch, the positioning of the spoiler ( 5 - 1 ) and the bottom flap ( 5 - 2 ) shown in the closed state.

6: Querschnitt eines variablen Spoilers im Heckbereich. 6 : Cross section of a variable spoiler in the rear area.

In dieser Abbildung ist die Platzierung eines variablen Spoilers (5 – 1) im Heckbereich (im Querschnitt) sowie die Positionierung kurz vor der Hinterachse (5 – 2) zu erkennen. Durch die Spoilerstellung für zusätzlichen Abtrieb sind auch die auftretenden, dynamischen Abtriebs-Kräfte (5 – 3) auf das hintere Rad (5 – 4) erkenntlich.In this illustration, the placement of a variable spoiler ( 5 - 1 ) in the rear area (in cross-section) and the positioning just before the rear axle ( 5 - 2 ) to recognize. Due to the spoiler position for additional downforce, the occurring, dynamic output forces ( 5 - 3 ) on the rear wheel ( 5 - 4 ) recognizable.

Claims (4)

Dynamic Airflow System (DAS) – Dynamisches Luftflusssystem für Automobile, dadurch gekennzeichnet, – dass zwei unabhängige Lufteinlässe in der Frontpartie (rechte Luftführung/linke Luftführung) eines Fahrzeuges die Luft aufnimmt und mittels Luftkanälen durch das Fahrzeug hindurch leitet, um sie seitlich und/oder oberhalb und/oder unterhalb des Fahrzeuges im Front- und/oder Heckbereich zu entlassen. – dass zwei unabhängige Lufteinlässe vor und/oder oberhalb der Hinterreifen die strömende Luft aufnimmt und mittels Luftkanälen durch das Fahrzeug hindurch leitet, um sie am Heck des Fahrzeuges zu entlassen.Dynamic Airflow System (DAS) - dynamic air flow system for automobiles, characterized in that - two independent air intakes in the front part (right air duct / left air duct) of a vehicle picks up the air and directs it through air channels through the vehicle to the side and / or Above and / or below the vehicle in the front and / or rear area to dismiss. - That two independent air inlets before and / or above the rear tire receives the flowing air and passes through air channels through the vehicle through it to fire at the rear of the vehicle. Variable Spoiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie in, vor oder hinter den Luftkanälen sitzen und je nach variabler Neigung zusätzlichen dynamischen An- oder Abtrieb auf den jeweiligen Bodenkontakt (Fahrzeugreifen) erzeugen. Die Spoiler sind unabhängig voneinander regelbar. Die Spoiler können horizontal, vertikal oder in einer beliebiger Schräglage angebracht sein.Variable spoiler according to claim 1, characterized that they sit in, in front of or behind the air ducts and depending on the variable Inclination additional dynamic input or output to the respective ground contact (vehicle tires) produce. The spoilers are independent adjustable from each other. The spoilers can be horizontal, vertical or in any inclined position to be appropriate. Variable Spoiler nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass sie unabhängig voneinander über ein eigenständiges, elektronisches System oder über bestehende elektronische Regelsysteme (z. B. ESC oder ASC) gesteuert werden können.Variable spoiler according to one of the preceding claims, characterized that they are independent over each other an independent, electronic System or over existing electronic control systems (eg ESC or ASC) are controlled can be. Verschlussklappe der Lufteinlässe nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass sie mithilfe der Spoiler oder alleine die Luftkanäle für den Luftfluss unabhängig voneinander verschließen/öffnen können.The flap of the air intakes following one of the preceding ones claims, characterized in that they use the spoiler or alone the air channels for the Airflow independent can close / open each other.
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