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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Kraftfahrzeugschild mit einer beweglichen unteren Schürze.
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Es ist bekannt, dass Kraftfahrzeugschilde dazu
dienen, einerseits die Stoßfänger zu
umhüllen und
andererseits das Zirkulieren eines zu starken Luftstroms unter dem
Fahrzeug zu vermeiden, um dessen Straßenlage zu verbessern.
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Im vorderen Teil ist man bestrebt,
das Eindringen von Luft zu begrenzen, um den Auftrieb des Fahrzeugs
zu begrenzen.
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Im hinteren Teil ist man bestrebt,
den Fahrtwiderstand und den Auftrieb des Fahrzeugs zu reduzieren.
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Bei den geläufigsten Fahrzeugen erstreckt sich
der Schild über
eine mittlere Höhe,
die einem Kompromiss zwischen einer ausreichenden Bodenfreiheit
und einer gewissen Begrenzung des Luftstroms entspricht.
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Bei sogenannten Sportfahrzeugen werden Schilde
verwendet, die sich weiter unten fortsetzten, oder aber es werden
Schürzen
zugefügt,
die auch unter dem Begriff „Spoiler" bekannt sind, was
die Bodenfreiheit vermindert, jedoch die Straßenlage des Fahrzeugs deutlich
verbessert.
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Der Nachteil derartiger Vorrichtungen
besteht darin, dass eine verminderte Bodenfreiheit nicht immer mit
den Einsatzbedingungen des Fahrzeugs vereinbar ist, insbesondere
wenn dieses in der Stadt gefahren wird. Ein Problem stellt sich
insbesondere, wenn das Fahrzeug eine Zufahrtsrampe eines Parkhauses
oder einer Tiefgarage benutzt, und zwar in dem Augenblick des Übergangs
zwischen der horizontalen Ebene des Park-oder Farbereichs und der geneigten Ebene
der Rampe. Dieses Problem stellt sich übrigens häufiger am hinteren Teil der
Fahrzeuge, wo der Überstand
oft größer ist
als vorne
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Das Problem der Bodenfreiheit tritt
auch auf, wenn das Fahrzeug auf nicht befahrbaren Wegen auf dem
Land gefahren wird.
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In der französischen Patentanmeldung FR-A-2
540 813 wurde ein Deflektor mit einer schwenkbaren Blende beschrieben,
dessen Vorderkante mit einer Nase versehen ist, wobei die auftreffende
Luft an diese Nase drückt,
um die Drehung der Blende zu bewirken. Diese Anmeldung entspricht dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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In dem Patent
US 4 659 130 wurde ein schwenkbarer
Deflektor beschrieben, der in Form eines Kastens vorliegt, welcher
ebenfalls an seiner Vorderkante eine Nase aufweist.
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In diesen beiden älteren Dokumenten ist der Deflektor
aufgrund des Vorhandenseins der Nase relativ unschön.
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Es besteht ein Bedarf nach einem
mit einer beweglichen Schürze
versehenen Schild, dessen Design verbessert ist.
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Die Erfindung erreicht dies dank
der in Patentanspruch 1 formulierten Merkmale.
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Durch das Vorliegen der Druckkammer
oberhalb der Schürze
bei dem erfindungsgemäßen Schild kann
vermieden werden, eine Schürze
ausbilden zu müssen,
die an ihrer Vorderkante eine Nase aufweist, wobei das Verschwenken
der Schürze
zu einem nicht unwesentlichen Teil durch den Druck der Luft auf
die Schürze
anderswo als im Bereich ihrer Vorderkante bedingt ist.
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Die Vorderkante kann somit im Gegensatz
zu den vorgenannten älteren
Deflektoren ohne Nase ausgebildet werden.
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Der erfindungsgemäße Schild kann zwei Formen
annehmen, nämlich
eine sogenannten Form für
geringe Geschwindigkeit, bei der sich seine bewegliche Schürze in der
oberen Position befindet, vorzugsweise wenigstens teilweise hinter
dem Schild verdeckt ist, so dass der untere Rand des Schildes in der
gleichen Höhe
wie oder sogar höher
liegt als die Schilde der herkömmlichen
Fahrzeuge, und eine sogenannte Form für hohe Geschwindigkeit, bei
der sich die Schürze
nach unten erstreckt, indem der Schild derart verlängert wird,
dass seine Nutzfläche vergrößert und
die Luftzirkulation unter dem Fahrzeug begrenzt wird.
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So kann der Auftrieb des Fahrzeugs
bei hoher Geschwindigkeit vermindert werden, was seine aerodynamischen
Leistungen verbessert, sowohl hinsichtlich seines Fahrtwiderstandes,
was durch eine Reduzierung des Motorverbrauchs zum Ausdruck kommt,
als auch hinsichtlich seines Auftriebs, was eine Verbesserung des
Straßenverhaltens
des Fahrzeugs bewirkt.
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Bei geringer Geschwindigkeit hingegen
ermöglicht
die große
Bodenfreiheit des Schilds, geläufige
Hindernisse, wie beispielsweise Verkehrsschwellen zur Tempodrosselung,
Gehwegränder
und andere häufige
Hindernisse im Stadtverkehr, zu überwinden
oder auf nicht befahrbaren Wegen auf dem Land zu fahren.
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Dank des erfindungsgemäßen Schilds
kann überdies
vorgesehen werden, dass sich der Schild in der oberen Position noch
höher befindet
als die herkömmlichen
Schilde, da die Luftabschirmungsfunktion keinerlei Nutzen hat solange
das Fahrzeug langsam fährt.
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Vorteilhafterweise weist der Schild
wenigstens ein in die Druckkammer mündendes Luftloch auf.
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Vorzugweise ist die Schürze derart
angeordnet, dass sie bei fahrendem Fahrzeug – zusätzlich zu dem mittels der Druckkammer
auf ihrer Oberseite erzeugten Überdruck – die Erzeugung
eines Unterdruckes auf ihrer Unterseite ermöglicht.
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Die Schürze kann insbesondere ein Profil
einer umgekehrten Flugzeugtragfläche
haben.
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So wird das Verschwenken der Schürze erleichtert.
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Vorzugweise weist die Schürze eine
Vorderkante auf, welche ausgebildet ist, um sich bei stehendem Fahrzeug
mit dem unteren Rand des Schildes fortzusetzen, so dass dessen Kontur
verlängert
wird.
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Auf diese Weise kann ein besonders ästhetischer
Schild ausgebildet werden.
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Die Vorderkante der Schürze ist
vorteilhafterweise von einem Ansatzstück gebildet, wodurch es möglich ist,
sich leicht an das Design und die Bauart der Fahrzeuge anzupassen.
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Die Schürze kann ein flexibles hinteres
Teil aufweisen, das bei fahrendem Fahrzeug einen gewissen Winkelausschlag
unter der Wirkung der Druckunterschiede Ober- und unterhalb der
Schürze zulässt.
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Ein solcher Winkelausschlag liegt
beispielsweise zwischen 5 und 10°,
wobei er vorzugsweise nahe 7° liegt.
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Das vorgenannte hintere Teil ist
vorteilhafterweise elastisch verformbar, wodurch es möglich ist, die
Schürze
in ihre Ausgangsposition zurückzubringen,
wenn das Fahrzeug steht.
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Die Schürze ist vorteilhafterweise
als oben offenes Gehäuse
gestaltet, was ihr mehr Steifigkeit verleiht.
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Bei einer besonderen Ausführungsform
ist die Schürze
um eine geometrische Querachse an dem Schild angelenkt.
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Bei dieser Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass
der Schild ein Verstärkungsgegenblech
aufweist, das sich zwischen seiner Befestigung am Chassis des Fahrzeugs
und der Anlenkung der Schürze
erstreckt, so dass die Kräfte,
denen die Schürze
in der unteren Position unterworfen ist, zum Chassis des Fahrzeugs
reflektiert werden.
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In einer anderen Ausführungsform
ist die Schürze
direkt an einem steifen Teil des Fahrzeugs, zum Beispiel an der
Motorlagerung angelenkt. Die Schürze
ist nun verstärkt,
beispielsweise durch Rippen, und bildet eine untere Stütze des
vorderen Teils des Fahrzeugs im Falle eines Aufpralls.
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Eine solche untere Stütze vervollständigt die Stoßfängervorrichtung,
um sie im Falle eines Zusammenstoßes mit einem Fußgänger weniger
aggressiv zu machen.
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Denn Tests bezüglich dieser Art von Zusammenstoß haben
gezeigt, dass schwere Verletzungen an den Beinen von Fußgängern dadurch
vermieden werden können,
dass die Kräfte
dank einer unteren, relativ steifen Stütze bestens zwischen Schienbein und
Oberschenkelknochen verteilt werden.
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In einer ausschließlich diesem
Sicherheitsziel gewidmeten Variante ist die Schürze verstärkt, um eine untere Stütze zu bilden.
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Die Schürze kann mit einem Rückstellmechanismus
verbunden sein, der es ihr ermöglicht,
in die obere Position zurückzukehren,
wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs geringer wird als eine vorbestimmte
Schwellengeschwindigkeit.
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Die Schürze kann auch mit einem Dämpfer verbunden
sein, der insbesondere dazu dient, eine natürliche Schwelle zwischen ihrer
oberen und ihrer unteren Position festzulegen.
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Vorzugweise ist der Dämpfer eingestellt,
um die Bewegung der Schürze
zu verhindern, solange der durch die Druckkammer auf sie ausgeübte Druck nicht
wenigstens eine vorbestimmte Zeit angedauert hat.
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In einer besonderen Ausführungsform
ist die Schürze
lösbar.
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So kann ein Hersteller von derartigen
Schilden seiner Kundschaft Schilde ohne Schürze für einfache Versionen sowie
Schilde mit Schürze
für Spitzenversionen
anbieten.
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Um die Erfindung besser verständlich zu
machen, werden nun unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung
Ausführungsformen
beschrieben, die als nicht einschränkende Beispiele der Reichweite
der Erfindung gegeben werden; in dieser Zeichnung zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht eines Fahrzeugs, das mit einem erfindungsgemäßen Schild
ausgestattet ist,
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2 eine
schematische Ansicht des Vorderteils des Fahrzeugs der 1, wobei sich die Schürze in der
unteren Position befindet,
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3 eine
Detailansicht im Schnitt der Schürze
des Schildes der 1 und 2,
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4 eine
Ansicht ähnlich
der 3, welche die Schürze in der
unteren Position darstellt,
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5 eine
perspektivische Dreiviertelrückansicht,
welche den Innenraum des Schildes in seinem rechten Teil zeigt,
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6 eine
doppelte Grafik, welche die Lageänderungen
(P) der Schürze
in Abhängigkeit
von der Geschwindigkeit (v) des Fahrzeugs zeigt,
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7 eine
Querschnittansicht eines Stoßfängers mit
einer oberen und einer unteren Stütze,
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8 eine
schematische Schnittansicht einer Schürze mit flexiblem hinteren
Teil,
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9 eine
schematische Teilansicht in der Perspektive einer Schürze mit
angesetzter Vorderkante, und
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10 eine
schematische Ansicht einer Schürze,
welche am hinteren Teil eines Kraftfahrzeugs angebracht ist.
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Das in 1 dargestellte
Fahrzeug weist eine Karosserie auf, die insbesondere in der Nähe des vorderen
Fahrwerks 4 eine Motorhaube 1, einen vorderen
Kotflügel 2 und
einen vorderen Schild 3 enthält.
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Der Schild, von dem hier lediglich
die Außenhaut
dargestellt ist verbirgt in seinem oberen Teil eine Stoßfängervorrichtung,
die nicht beschrieben wird.
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Der untere Teil des Schilds ist mit
einer beweglichen Schürze 5 versehen,
die in den 2 bis 5 besser zu sehen ist.
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Die Schürze 5 besteht aus
einer Bodenwand 5a und einer Stirnwand 5b abgerundeter
Form, deren Höhe
von ihrem mittleren Teil aus in Richtung ihrer beiden nach hinten
gerichteten Seitenenden abnimmt, die im Wesentlichen in Höhe der Bodenwand 5a auslaufen.
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Diese Gestaltung der Schürze macht
aus ihr ein oben offenes Gehäuse.
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Die Außenhaut des Schildes 3 weist
eine Öffnung 6 auf,
die als Luftloch dient und das Einleiten eines Luftstroms 7 hinter
der Außenhaut
des Schildes oberhalb der Schürze 5 ermöglicht,
wenn das Fahrzeug in Bewegung ist.
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Der Innenraum des Schildes stromabwärts der Öffnung 6 bildet
eine Druckkammer 8, die unten durch die als Gehäuse ausgebildete
Schürze 5 verschlossen
ist.
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Die Schürze ist in dem beschriebenen
Beispiel an ihrem hinteren Ende 9 um eine Querachse 10 angelenkt,
die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Fahrzeugs verläuft.
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Die Stirnwand 5b der Schürze weist
einen nach vorne gerichteten, oberen Rand 11 auf.
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Die Außenhaut des Schildes 3 läuft an ihrem unteren
Teil durch einen nach innen gerichteten Rand 13 aus.
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In der oberen Position der Schürze schlägt die Stirnwand 5b gegen
den Rand 13, wie dies aus 3 ersichtlich
ist.
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In der unteren Position schlägt der obere Rand 11 gegen
den Rand 13, wie in 4 dargestellt.
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Das Gelenk 10 der Schürze ist
mit einer in den Schild integrierten Vorrichtung 14 ausgestattet, die
gleichzeitig einen Dämpfer
und einen Mechanismus zum Rückstellen
der Schürze
in die obere Position bildet.
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Es ist zu entnehmen, dass – wenn das
Fahrzeug mit geringer Geschwindigkeit fährt – der Rückstellmechanismus 14 seine
Aufgabe übernimmt,
indem er die Schürze 5 in
der oberen Position (h in 6)
hält.
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Wenn das Fahrzeug beschleunigt, übt der über die Öffnung 6 in
die Druckkammer 8 eintretende Luftstrom 7 eine
Kraft auf die Bodenwand 5a der Schürze aus.
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Der unter dem Fahrzeug durch die
Geschwindigkeit erzeugte Unterdruck ist ebenfalls bestrebt, die
Schürze
zu verschwenken.
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Die kombinierte Wirkung des Druckes
oberhalb der Bodenwand 5a der Schürze und des Unterdruckes unter
dieser bewirkt die Abwärtsbewegung der
Schürze
in die untere Position (b in 6).
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Das Bestreben der Abwärtsbewegung
der Schürze
ist es, den Unterdruck unter dem Fahrzeug zu erhöhen.
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Der Dämpfer 14 ist derart
eingestellt, dass die Abwärtsbewegung
der Schürze
verzögert
wird, wie dies aus 6 ersichtlich
ist.
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So ist – nachdem die Geschwindigkeit
des Fahrzeugs eine vorbestimmte Abwärtsbewegungs-Schwellengeschwindigkeit
Vd überschritten hat – eine gewisse
Zeit d erforderlich, damit sich die Schürze nach unten bewegt.
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Die Zeit d ist durch das Vorhandensein
des Dämpfers
bedingt, der so die kurzen Überschreitungen
der Schwellengeschwindigkeit Vd filtert, um lediglich die dauerhaften Überschreitungen
zu behalten, damit die Schürze
nicht zwischen ihren beiden Stellungen schwenkt, wenn die Geschwindigkeit
des Fahrzeugs nahe dieser Schwelle Vd gelegen ist.
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Ab diesem Zeitpunkt gelangt die Schürze in die
untere Position, eine Position, die sie erreicht, sobald der Weg
c des Dämpfers
zurückgelegt
ist.
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Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs wieder
geringer wird als die vorbestimmte Aufwärtsbewegungs-Schwellengeschwindigkeit
Vm, bewegt sich die Schürze
aufgrund des Rückstellmechanismus
wieder in die obere Position.
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Man wird feststellen, dass die Aufwärtsbewegungs-Schwellengeschwindigkeit
Vm geringer ist als die Abwärtsbewegungs-Schwellengeschwindigkeit
Vd, was die Schürze
stabilisiert, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs nahe der Geschwindigkeit
bleibt, die eine Positionsänderung
der Schürze bewirkt
hat.
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Wie in 5 ersichtlich
ist, weist der Schild innen ein Gegenblech 15 auf, dessen
Funktion es ist, die Kräfte,
denen das Gelenk 10 der Schürze unterworfen ist, mittels
der Befestigung des Schildes an das Fahrzeugchassis zurückzugeben,
um nicht den Schild zu verformen, wenn sich die Schürze in der unteren
Position befindet.
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In dem Querschnitt der 7 wurde ein Stoßfänger mit
einer Außenhaut 16 und
einer Schürze 17 dargestellt,
die durch einen Lufteinlass 18 getrennt sind.
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Die Außenhaut 16 ist, wie
dies wohl bekannt ist, durch einen Energieaufnahmeträger 19 verstärkt.
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Die Außenhaut 16 und der
Träger 19 bilden eine
obere Stütze
des Stoßfängers.
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Die Schürze 17 ist durch eine
Traverse 20 verstärkt,
die eine geringere Steifigkeit als der Energieaufnahmeträger 19 aufweist.
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Die Schürze 17 bildet eine
untere Stütze
des Stoßfängers.
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Diese untere Stütze vervollständigt den Stoßfänger, um
die Kräfte,
die das Bein eines Fußgängers im
Falle eines Aufpralls gegen den vorderen Teil des Fahrzeugs erfährt, zu
verteilen.
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Zu ihrer Verstärkung weist die Schürze Längsrippen 21 auf,
und sie ist mittels eines Gelenks 23 an der Motorlagerung 22 befestigt.
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In den soeben beschriebenen Ausführungsbeispielen
ist die Schürze
mittels einer oder mehrerer Achsen angelenkt.
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Es kann jedoch – ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen – am
hinteren Teil der Schürze
ein flexibles Teil ausgebildet werden, das sich verformen kann,
um bei fahrendem Fahrzeug einen gewissen vertikalen Ausschlag des
vorderen Teils der Schürze
zu ermöglichen.
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Als Beispiel ist in 8 eine Schürze 25 dargestellt,
die ein hinteres flexibles Teil 26 enthält, das eine Form aufweist,
die einen gewissen Ausschlag des Vorderteils 27 der Schürze zulässt.
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In dieser Figur ist in gestrichelten
Linien die Schürze 25 nach
dem Verschwenken nach unten dargestellt.
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In dem beschriebenen Beispiel beträgt der Winkelausschlag
etwa 7°.
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Wie in 9 dargestellt,
ist die Vorderkante der Schürze
vorteilhafterweise von einem Ansatzstück gebildet.
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In dieser Figur wurde teilweise der
vordere Teil einer Schürze
mit einer Bodenwand 32 und einer mit Öffnungen 34 versehenen
Vertikalen 35 dargestellt.
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Die Vertikale 35 weist auch
vertikale Versteifungsrippen 36 auf.
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Ein Teil 31, das die Vorderkante
der Schürze bilden
soll, ist an der Vertikalen 35 angesetzt.
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Dieses Teil 31 weist hinten
Federn (Zungen) 33 auf, welche in die vorgenannten Öffnungen 34 einrasten
sollen.
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Es ist vorteilhaft, ein Ansatzstück zur Bildung der
Vorderkante der Schürze
zu verwenden, da dies ein leichtes Anpassen an die Bauart der Fahrzeuge ermöglicht.
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In 8 ist
ersichtlich, dass sich das Vorderteil 27 bei stehendem
Fahrzeug mit dem unteren Teil des Schildes fortsetzt.
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Bei der Ausführungsform der 10 weist der hintere Schild 44 in
seinem unteren Teil eine abgerundete Form auf, die sich über eine
untere Wand 45, welche nahezu horizontal ist, nach vorne
verlängert.
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Die Schürze ist von einem Teil 46 gebildet, das
sich über
nahezu die gesamte Breite des Fahrzeugs erstreckt und eine im Wesentliche
plane Oberseite 47 aufweist.
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Die Schürze 46 ist schwenkbar
um eine Achse 48 angelenkt, was es ihr ermöglicht,
eine obere Position, die sogenannte Position „geringer Geschwindigkeit", die in 10 in strichpunktierten
Linien dargestellt ist, und eine untere Position, die sogenannte
Position „hoher
Geschwindigkeit",
welche in durchgezogenen Linien dargestellt ist, einzunehmen.
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In der oberen Position verläuft die
Oberseite 47 der Schürze
im Wesentlichen parallel zur unteren Wand 45 des Schildes.
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Es ist ersichtlich, dass zwischen
der Wand 45 und der Seite 47 ein Raum verbleibt,
der den Durchgang eines von der Unterseite des Fahrzeugs stammenden
Luftstroms ermöglicht,
und dass dieser Durchgang einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt
aufweist.
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In der unteren Position ist die Schürze gegenüber der
unteren Wand 45 des Schildes geneigt. Der Durchgang für den von
der Unterseite des Fahrzeugs stammenden Luftstrom weist einen von
dem vorderen Teil zum hinteren Teil des Fahrzeugs abnehmenden Querschnitt
auf. Die Schürze
und die Wand 45 bilden einen Lufttrichter, welcher die
Luft bei Austritt aus dem Fahrzeug beschleunigt und dessen Fahrtwiderstand
vermindert.
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Des Weiteren vermindert die Ausrichtung des
austretenden Luftstroms nach oben den Auftrieb des Fahrzeugs, indem
er die Aufgabe eines Querruders übernimmt.
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Der Positionswechsel der Schürze wird durch
den Luftstrom sichergestellt. Indem die Luft über die Oberseite 47 der
Schürze
streicht, übt
sie auf die Schürze
eine Kraft aus, die in Kombination mit dem unter dem Fahrzeug herrschenden
Unterdruck und mit der Reaktion der Achse ein Drehmoment bildet,
das die Drehung der Schürze
um ihre Achse bewirkt.
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Die Rückkehr der Schürze in ihre
obere Position wird durch eine Rückstellfeder 50 sichergestellt,
deren Steife derart eingestellt ist, dass sich der Positionswechsel
der Schürze
bei der gewünschten Bewegungsgeschwindigkeit
des Fahrzeugs vollzieht.
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Ein (nicht dargestellter) Anschlagmechanismus
blockiert die Schürze
in der unteren Position. Der Fachmann wird diese Anschläge derart
anordnen oder ausrichten können,
dass die große
Bodenfreiheit des Fahrzeugs genutzt wird, wenn sich die Schürze in der
oberen Position befindet.
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Es versteht sich von selbst, dass
die soeben beschriebenen Ausführungsformen
keinerlei einschränkenden
Charakter aufweisen und dass sie jedwede gewünschte Abwandlung erfahren
können, ohne
deswegen den Rahmen der Erfindung zu verlassen.