DE602004005135T2

DE602004005135T2 - Einfahrbare Luftleitvorrichtung, montierbar unter den Boden eines Kraftfahrzeuges, und Kraftfahrzeug mit einer derartigen Vorrichtung

Info

Publication number: DE602004005135T2
Application number: DE602004005135T
Authority: DE
Inventors: Mauro Casella; Stefano Alacqua; Enrico Rinero; Roberto Tregnago
Original assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Current assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Priority date: 2003-12-10
Filing date: 2004-06-18
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2024-06-19
Also published as: EP1541452A1; ATE356019T1; DE602004005135D1; ES2281713T3; ITTO20030989A1; EP1541452B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Luftleitvorrichtungen (Frontspoiler), die unter dem Bodenblech eines Kraftfahrzeuges (zum Beispiel Auto oder Lastkraftwagen) vormontiert werden können und vom Typ sind, der eine Halterung, die am Aufbau des Kraftfahrzeuges befestigt werden kann (zum Beispiel am Bodenblech oder am vorderen Stoßfänger); zumindest eine Verkleidung, die an der Halterung montiert und zwischen einer unwirksamen Stellung und einer wirksamen Stellung bewegbar ist; und eine zwischen der Halterung und der Verkleidung angeordnete Federeinrichtung, die die Verkleidung in Richtung ihrer unwirksamen Stellung zurücknimmt, umfasst.
Eine Luftleitvorrichtung des oben angegebenen Typs ist zum Beispiel in der Druckschrift US-A-4 976 489 beschrieben und dargestellt.
Das allgemeine Problem, das der Verwendung dieser Vorrichtungen zugrunde liegt, ist das der Verbesserung der Eigenschaften der aerodynamischen Durchströmung eines Kraftfahrzeuges, bei dem der Durchfluss von Luft unter dem Bodenblech verhindert wird. Dies wird im Allgemeinen dadurch erhalten, dass unter dem Stoßfänger des Kraftfahrzeuges eine Leitvorrichtung vormontiert ist, die dazu führt, dass der Einlass des zwischen dem Erdboden und dem Bodenblech gebildeten Kanals für den Luftdurchgang behindert wird. In Vorrichtungen dieser Art, die eine feste Geometrie aufweisen, ist der Höhenumfang der Leitvorrichtung durch die Notwendigkeit begrenzt, jede Behinderung mit kleiner Geschwindigkeit bei schrägen Auffahrten, Absätzen, kleinen Hügeln oder dergleichen zu verhindern. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird in der zuvor erwähnten Druckschrift zum Stand der Technik eine bewegbare Leitvorrichtung vorgeschlagen, die ihre wirksame Stellung erreicht, sobald eine Ansprechgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges überschritten ist. Jedoch wird in der bekannten Vorrichtung die Verschiebung der Leitvorrichtung in ihre wirksame Stellung automatisch durch aerodynamische Wirkung dank des Drucks erreicht, der durch den auf die Leitvorrichtung auftreffenden Luftstrom ausgeübt wird, wenn sich das Fahrzeug bewegt. Dieses System ist daher sehr einfach, zeigt jedoch den Nachteil, dass keine vorher eingerichtete und programmierbare Steuerung des Eingriffs der Luftleitvorrichtung ermöglicht wird.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Vorrichtung des oben angegebenen Typs, der es ermöglichen wird, einerseits die oben genannten Nachteile zu überwinden und die andererseits in jedem Fall eine einfache und wirkungsvolle Struktur darstellen wird.
Mit der Absicht, das oben erwähnte Ziel zu erreichen, ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Luftleitvorrichtung mit den zu Anfang der vorliegenden Beschreibung angegebenen Eigenschaften und außerdem dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Formgedächtnis-Antriebselementeinrichtung zum Steuern einer Verschiebung der Verkleidung aus ihrer unwirksamen Stellung in ihre wirksame Stellung umfasst.
Formgedächtnis-Antriebselementeinrichtungen sind seit einiger Zeit bekannt und werden wegen ihrer interessanten Eigenschaften vom Standpunkt kleiner Gesamtabmessungen, ihres geringen Energieverbrauches und ihrer niedrigen Herstellungskosten auch im Kraftfahrzeugsektor verwendet. Sie nutzen die Eigenschaften von Metalllegierungen aus, die den Zustand verändern, wenn eine vorher eingerichtete Übergangstemperatur schwankt. Zum Beispiel werden die Formgedächtnis-Antriebselemente durch Drähte, die sich verkürzen, wenn die Übergangstemperatur in dem Fall überschritten wird, wo es notwendig ist, eine seitliche Verschiebung zu steuern, oder durch Drähte gebildet, die gewickelt werden, um eine Schraubenlinie zu bilden und eine Drehung um ihre Achse ausführen, wenn die Übergangstemperatur überschritten ist, oder wiederum durch Torsionsstäbe, die bei Überschreitung der Übergangstemperatur aktiviert werden, wobei diese letzteren zwei Fälle zum Beispiel bevorzugt werden, wenn es notwendig ist, eine Drehbewegung zu steuern. Der vorliegende Patentanmelder ist Inhaber einer Anzahl von Patenten die Formgedächtnis-Antriebselemente betreffen, die so genommen werden wie sie sind, oder Formgedächtnis-Antriebselemente zum Steuern von Bauteilen von Kraftfahrzeugen wie zum Beispiel ein Rückspiegel, das Ablenkblech einer Luftverteilungsvorrichtung oder ein Bauteil eines Sitzes für Kraftfahrzeuge.
In der bevorzugten Ausführung nach der Erfindung umfassen die oben erwähnten Formgedächtnis-Antriebselementeinrichtungen einen Formgedächtnis-Draht und eine Einrichtung zum Zuführen von elektrischem Strom durch den Draht für den Zweck, um eine Erwärmung desselben zu bewirken. Der Formgedächtnis-Draht kann zum Beispiel zu einer Schraubenlinie gewickelt sein, um eine Drehung des gesteuerten Elements zu erzeugen. Wiederum ist in dem Fall einer bevorzugten Ausführung der in einer Schraubenlinie gewickelte Formgedächtnis-Draht entsprechend einer Achse parallel zu und in einem Abstand von der Schwenkachse der Verkleidung der Luftleitvorrichtung angeordnet, und es sind Übertragungseinrichtungen zwischen dem Draht und der Verkleidung in der Weise ins Auge gefasst, dass die Aktivierung des Formgedächtnis-Drahtes eine Schwingung der Verkleidung um ihre Schwenkachse in Richtung ihrer Arbeitsstellung bewirken wird.
In der oben erwähnten, bevorzugten Ausführung umfasst die Einrichtung zum Zuführen von elektrischem Strom durch den Formgedächtnis-Draht eine elektronische Steuereinrichtung und eine Sensoreinrichtung zum Detektieren der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges, wobei die elektronische Steuereinrichtung so ausgeführt ist, um den Formgedächtnis-Draht entsprechend dem Signal am Ausgang von der Sensoreinrichtung zu steuern. Genauer, die elektronische Steuereinrichtung kann programmiert werden, um eine Aktivierung des Formgedächtnis-Drahtes und die anschließende Verschiebung der Luftleitvorrichtung in ihre wirksame Stellung zu bewirken, wenn ein vorher eingerichteter Ansprechwert der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges überschritten wird. In einer einfacheren Lösung ist es möglich ins Auge zu fassen, dass der Formgedächtnis-Draht aktiviert bleiben wird, solange die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges höher als der Schwellenwert bleibt, während die elastische Rückführeinrichtung zum Zurücknehmen der Leitvorrichtung letztere in die unwirksame Stellung zurückbringt, wenn die Geschwindigkeit unter diesen Schwellenwert abfällt, so dass das Formgedächtnis-Antriebselement deaktiviert wird. Zum Zweck der Energieeinsparung ist es außerdem möglich, eine Formgedächtnis-Antriebselementeinrichtung bistabiler Art in Auge zu fassen, in der Klemmeinrichtungen zum Festlegen der Verkleidung in ihre wirksame Stellung in Aussicht genommen sind, dem sich eine Aktivierung des Formgedächtnis-Antriebselements anschließt, so dass die Stromzufuhr an das Antriebselement unterbrochen werden kann, sobald diese Stellung erreicht ist. In diesem Fall bewirkt ein weiteres elektrisches Signal eine Deaktivierung der Klemmeinrichtung, wenn die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges wieder unter den Schwellenwert abfällt, indem es ermöglicht wird, dass die elastische Rückführeinrichtung die Leitvorrichtung in ihre unwirksame Stellung zurückbringt.
Die oben erwähnten und weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden sich aus der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen ergeben, die ausschließlich durch ein nicht einschränkendes Beispiel vorgesehen sind und in denen:
1 und 2 sind schematische Querschnittsansichten des vorderen Teils eines Kraftfahrzeuges, in denen eine erfindungsgemäße Luftleitvorrichtung jeweils in ihrer unwirksamen Stellung und in ihrer wirksamen Stellung dargestellt ist;
3 und 4 sind perspektivische Darstellungen einer Verkleidung, die Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung bildet und jeweils im unwirksamen Zustand und im wirksamen Zustand dargestellt ist;
5 ist eine schematische perspektivische Darstellung, die das Steuersystem einer einzelnen Verkleidung zeigt;
6 ist eine perspektivische Ansicht, die die gesamte Vorrichtung unter der Karosserie eines Kraftfahrzeuges zeigt; und
7 ist eine perspektivische Darstellung im vergrößerten Maßstab einer Einzelheit der Vorrichtung von 6;
Mit Bezug auf die 1, 2 und 6 bezeichnet die Bezugszahl 1 den Stoßfänger eines Kraftfahrzeuges als Ganzes, der an der Unterseite mit der Luftleitvorrichtung 2 versehen ist. Im dargestellten Beispiel umfasst die Vorrichtung 2 eine Vielzahl von Verkleidungen 3, von denen jede schwingend um eine im Wesentlichen horizontale Achse 3a einer Halterung 4 (die in 3 und 4 deutlich sichtbar ist) angebracht ist.
Die Halterung 4 ist so ausgeführt, dass sie durch beliebige geeignete Verbindungsmittel unter dem Stoßfänger 1 befestigt wird und die entsprechende Verkleidung 3 drehbar um die Achse 3a lagert. Im veranschaulichten Beispiel ist jede Verkleidung 3 starr mit einer Welle 5 verbunden, die schwingend um die Achse 3a auf der Halterung 4 angebracht ist. Die Drehung der Welle 5 jeder Verkleidung 3 wird über einen Riemenantrieb 6 durch ein Formgedächtnis-Antriebselement 7 gesteuert, das durch einen in Schraubenlinie gewi ckelten Formgedächtnis-Draht gebildet ist. Der Formgedächtnis-Draht 7 wird in Betrieb gesetzt, indem er stromführend gemacht wird. Die Einrichtung zum Zuführen von elektrischem Strom wird in 5 durch "8" als Ganzes bezeichnet und durch die elektronische Steuereinrichtung 9 auf der Basis eines Signals 10 gesteuert, das von einem Sensor (nicht dargestellt) zum Erfassen der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges stammt. Die elektronische Einrichtung 9 ist programmiert, um eine Auslösung der Formgedächtnis-Antriebselementeinrichtung 8 zu bewirken, wenn eine vorher eingerichtete Geschwindigkeit überschritten wird.
Wenn das Formgedächtnis-Antriebselement 7 außer Betrieb gesetzt ist, wird die Verkleidung durch Federmittel (nicht dargestellt), die durch eine längs der Achse 3a angebrachte Schraubenfeder ausgebildet sind, in ihre unwirksame Stellung zurückgebracht, die in 1 dargestellt ist. Wenn der Ansprechwert der Geschwindigkeit, für den der Eingriff der Luftleitvorrichtung programmiert ist, durch das Kraftfahrzeug überschritten wird, bewirkt die elektronische Steuerung 9 eine Aktivierung des Formgedächtnis-Antriebselements 7, was deshalb gegen die Wirkung der oben erwähnten Federmittel eine Drehung der entsprechenden Verkleidung 3 in die in 3 dargestellte wirksame Stellung bewirkt.
Wie in 4 ersichtlich ist, kommt beim Erreichen der oberen wirksamen Stellung die obere Kante der Verkleidung 3 mit den Anschlagsflächen 4a der Verkleidung zur Anlage. 7 ist eine perspektivische Darstellung der Einzelheit der Gelenkverbindung zweier wechselseitig benachbarter Verkleidungen 3.
Wie bereits oben in Verbindung mit dem Formgedächtnis-Antriebselement 7 erwähnt ist, kann zum Beispiel in einer dem Antrieb 6 entsprechenden Stellung eine Eingriffsvorrichtung eines beliebigen bekannten Typs vorgesehen werden, die die Verkleidung 3 in der wirksamen Stellung behält, nachdem diese Stellung erreicht worden ist. Auf diese Weise kann die Stromzufuhr an den Formgedächtnis-Draht 7 unterbrochen werden, was in jedem Fall garantiert, dass die Verkleidung in ihrer wirksamen Stellung bleiben wird, solange wie die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs über dem programmierten Ansprechwert der Geschwindigkeit bleibt. Wenn die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs unter den Ansprechwert abfällt, deaktiviert die elektronische Steuereinrichtung die Klemmeinrichtung, damit die Verkleidung 3 durch ihre elastische Rückkehreinrichtung in ihre un wirksame Stellung zurückkehren kann. Es wäre auch möglich, die elastische Rückführeinrichtung zu entfernen und zwei Formgedächtnis-Antriebselemente ins Auge zu fassen, eines zur Steuerung des Ausgangs und eines zur Steuerung des Zurückziehens der Verkleidung.
Dank der oben angegebenen Eigenschaften werden die aerodynamischen Eigenschaften des Kraftfahrzeuges insoweit deutlich verbessert, dass bei einer wie oben vorher eingerichteten Geschwindigkeit der Luftdurchgang unter dem Bodenblech verhindert wird. Gleichzeitig wird bei geringen Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeuges die Leitvorrichtung in ihre unwirksame Stellung zurückgezogen, um kein Hindernis während möglicher Verschiebungen bei geringer Geschwindigkeit über unregelmäßiges Gelände oder auf schrägen Auffahrten, Absätzen, kleinen Hügeln oder dergleichen zu bilden.
Natürlich kann jede Verkleidung 3 aus einem verschleißfesten Werkstoff mit geringem Reibungskoeffizient hergestellt werden oder es ist auch möglich sich vorzustellen, dass die Verkleidung mit einem ersetzbaren Endverschleißband versehen wird.
Die vorherige Anordnung elektronisch gesteuerter Formgedächtnis-Antriebselementeinrichtungen ermöglicht eine umfassende Flexibilität, um die Strategie zur Steuerung eines Eingriffs der Luftleitvorrichtung entweder entsprechend der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges oder möglicherweise auch entsprechend weiterer Parameter oder außerdem, falls gewünscht, einer absichtlichen manuellen Steuerung durch den Fahrer untergeordnet zu entscheiden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auch geeignet, als abdeckende Leitvorrichtung vor einem Rad des Kraftfahrzeuges oder vor speziellen Elementen, die unterhalb des Bodenblechs hervorstehen, wie zum Beispiel vor den Aufhängungen des Kraftfahrzeuges verwendet zu werden.
Natürlich können die Konstruktionsdetails und die Ausführungen in Bezug auf das, was hier ausschließlich beispielhaft beschrieben und dargestellt ist, breit variieren, ohne das Prinzip der Erfindung zu beeinträchtigen.

Claims

Luftleitvorrichtung, die unter dem Bodenblech eines Kraftfahrzeuges vormontiert werden kann, umfassend: eine Halterung (4), die an dem Aufbau des Kraftfahrzeuges befestigt werden kann; zumindest eine Verkleidung (3), die an der Halterung (4) angebracht ist und zwischen einer unwirksamen Stellung und einer wirksamen Stellung bewegbar ist; und eine zwischen der Halterung (4) und der Verkleidung (3) angeordnete Federeinrichtung, die die Verkleidung in Richtung ihrer unwirksamen Stellung zurücknimmt, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie des Weiteren eine Formgedächtnis-Antriebselementeinrichtung (7) zum Steuern einer Verschiebung der Verkleidung (3) aus ihrer unwirksamen Stellung in ihre wirksame Stellung umfasst.
Luftleitvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgedächtnis-Antriebselementeinrichtung einen Formgedächtnis-Draht (7) und eine Einrichtung (8, 9) zum Zuführen von elektrischem Strom durch den Draht (7) für den Zweck aufweist, eine Erwärmung desselben zu bewirken.
Luftleitvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkleidung (3) auf der Halterung (4) angebracht ist, so dass sie sich um eine Achse (3a) zwischen ihrer unwirksamen Stellung und ihrer wirksamen Stellung hin- und herbewegt, und dadurch, dass der Formgedächtnis-Draht (7) durch einen Draht gebildet wird, der in einer Schraubenlinie gewickelt ist, was eine Drehung von einem Ende desselben um seine Achse bewirkt, wenn er unter Strom gesetzt wird.
Luftleitvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der in einer Schraubenlinie (7) gewickelte Formgedächtnis-Draht längs einer Achse parallel zu der Schwenkachse (3a) der Verkleidung (3) und in einem Abstand davon angeordnet ist, und dass eine Antriebseinrichtung (6) zur mechanischen Verbindung des Formgedächtnis-Drahtes (7) mit der Verkleidung (3) beabsichtigt ist.
Luftleitvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die oben erwähnte Einrichtung zum Zuführen von elektrischem Strom durch den Formgedächtnis-Draht (7) eine elektronische Steuereinrichtung (9) und eine Sensoreinrichtung (10) zum Detektieren der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges umfasst, wobei die elektronische Steuereinrichtung (9) dazu bestimmt ist, die Einrichtung zum Zuführen von elektrischem Strom durch den Formgedächtnis-Draht (7) entsprechend dem Signal (10) zu aktivieren, das durch die Sensoreinrichtung ausgesendet wird.
Luftleitvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (9) eine Aktivierung der Formgedächtnis-Antriebselementeinrichtung (7) bewirkt, wenn die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges einen vorher bestimmten und programmierbaren Schwellenwert überschreitet.
Luftleitvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klemmeinrichtung beabsichtigt ist, um die Verkleidung (3) in ihrer wirksamen Stellung auch nach einer Deaktivierung der Formgedächtnis-Antriebselementeinrichtung (7) zu halten, und eine Einrichtung zur Freigabe der Klemmeinrichtung, wenn die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges unter den vorher bestimmten Schwellenwert abfällt.
Luftleitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine ausgerichtete Reihe von Verkleidungen (3) beabsichtigt ist, die, sich jeweils um eine entsprechende Schwenkachse (3a) hin- und herbewegend, angebracht sind.
Luftleitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie unter einem vorderen Stoßfänger eines Kraftfahrzeuges befestigt wird.
Luftleitvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie vor einem Rad des Kraftfahrzeuges angebracht wird.
Luftleitvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie unter dem Bodenblech des Kraftfahrzeuges vor Teilen des Kraftfahrzeuges, die von der Unterseite des Bodenblechs hervorstehen, montiert wird.
Luftleitvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgedächtnis-Antriebselementeinrichtung umfasst: ein Formgedächtnis-Element (7), eine Einrichtung (8) zum Zuführen von elektrischem Strom zu dem Element (7), um eine Erwärmung desselben zu bewirken, und eine elektronische Steuereinrichtung (9), um eine Aktivierung und Deaktivierung der Einrichtung zum Zuführen von elektrischem Strom als eine Funktion von einem oder mehreren Betriebsparametern des Kraftfahrzeuges entsprechend einer vorher eingerichteten, programmierbaren Logik zu steuern.
Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer oder mehreren Luftleitvorrichtungen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche versehen ist.