WO2024078868A1 - Kraftrad - Google Patents

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WO2024078868A1
WO2024078868A1 PCT/EP2023/076625 EP2023076625W WO2024078868A1 WO 2024078868 A1 WO2024078868 A1 WO 2024078868A1 EP 2023076625 W EP2023076625 W EP 2023076625W WO 2024078868 A1 WO2024078868 A1 WO 2024078868A1
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WO
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motorcycle
air
guide element
air guide
flow channel
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/076625
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sebastien Martin
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J17/00—Weather guards for riders; Fairings or stream-lining parts not otherwise provided for
    • B62J17/10—Ventilation or air guiding devices forming part of fairings

Definitions

  • the present invention relates to a motor vehicle, in particular a motorcycle.
  • Aerodynamically effective profile devices for motorcycles are known from the prior art.
  • DE 10 2019 105 755 A1 discloses such a profile device, in particular for a tilting vehicle, with at least one aerodynamically effective profile body arranged on a supporting structure of the vehicle, around which ambient air flows when the vehicle is moving.
  • Wings arranged laterally in motorcycles in this way are also called “winglets”. It has been found that when cornering, negative aerodynamic forces are created on the inside wing profile due to the inclined position, which push the motorcycle out of the curve in the direction of centrifugal force, which has a negative effect on drivability.
  • a motorcycle comprises at least one laterally arranged air guide element, wherein the air guide element has an internal flow channel which ends on an outer surface of the air guide element in an opening which acts as an air outlet, and wherein the flow channel is connected or can be connected in a fluid-conducting manner to an air inlet which is designed or arranged at a distance from the air guide element.
  • air guide elements which are arranged on the side of the motorcycle are also referred to as "winglets" (small wings).
  • the aim is therefore to eliminate the effect of the internal air guide element as temporarily or as required as possible.
  • the fact is used that when cornering on the inside of the motorcycle than on the outside.
  • excess pressure occurs, for example on the front edge of the fairing, if present, which can cause a flow from the air inlet via the inner flow channel to the air outlet. This can cause the flow on the inner wing to separate.
  • the effect of the inner air guide element is thus interrupted and the negative effects described above do not occur. If there is no pressure gradient as described above, there is no or only insignificant flow through the air guide element and the air guide element can work normally, for example when driving straight ahead.
  • the respective inlet not to be arranged or designed in such a way that a dynamic pressure is created or applied which would cause a constant flow through the air guiding element.
  • the motorcycle has at least one air guide element arranged laterally on each side, which is designed to allow air to flow through.
  • Motorcycles of the type in question are in particular scooters or, above all, motorcycles, whereby tilting vehicles such as LNM vehicles (LNM-Lean Multiwheel) are also included.
  • LNM vehicles LNM-Lean Multiwheel
  • the air guiding element is expediently designed as a wing or winglet.
  • such an air guiding element serves primarily to generate downforce.
  • the air guiding elements preferably protrude at an angle which is dimensioned such that the air guiding elements generate maximum downforce in a certain inclined position. Viewed from the front, along the direction of travel, the air guiding elements are preferably inclined slightly downwards.
  • the air inlet is arranged on the same side of the motorcycle as the air guide element connected to it by fluid. This makes it possible to use the higher pressure present inside when the motorcycle is in an inclined position to build up a pressure gradient that causes air to escape at the internal air guide element.
  • the air guide element has a top and a bottom.
  • the at least one opening which represents the air outlet is bottom side. This allows the desired flow separation to be achieved effectively. Alternatively or additionally, it is also possible to provide one or more such openings on the top side.
  • the at least one opening is arranged in the front area of the air guide element.
  • the expression “in the front area” refers to the direction of travel. This allows the flow to separate as early as possible and thus eliminates the aerodynamic forces of the internal air guide element.
  • the air guiding element has a longitudinal direction, wherein a plurality of openings are formed along and/or transversely to the longitudinal direction. If necessary, several rows of openings can be formed, wherein the openings can also be of different sizes. Optimal geometries of the openings as well as shapes and/or sizes are preferably worked out in the simulation. According to preferred embodiments, the opening or openings are round, in particular circular or also slot-shaped, square or the like.
  • the motorcycle comprises an external flow channel which ends in at least one opening which acts as the air inlet.
  • the external flow channel is connected to the internal flow channel in a fluid-conducting manner.
  • the internal flow channel is connected to the air inlet via the external flow channel.
  • the air inlet is formed, for example, on a fairing of the motorcycle.
  • the air inlet is expediently arranged at a distance from the air outlet, which is formed in the air guide element. This enables the air inlet to be optimally positioned where the pressure in the inclined position is as high as possible. This makes it possible to create the pressure gradient that allows the air to flow through the air guide element and thus causes the flow around it to be separated.
  • the air inlet is arranged below the respective air guide element when viewed along a vertical axis. It has been found that this enables particularly effective flow separation on the inner wing to be achieved. Further advantages and features will become apparent from the following description of a motorcycle with reference to the attached figures.
  • Fig. 1 an embodiment of a motorcycle in an inclined position seen from the front;
  • Fig. 2 the section A-A sketched in Fig. 1;
  • Fig. 3 the section B-B sketched in Fig. 1.
  • Fig. 1 shows a schematic view of a motorcycle 1 in an inclined position.
  • the motorcycle extends along a vertical axis H, which is inclined to the right accordingly.
  • a driver is not shown here.
  • the reference symbol F designates a direction of travel, which in this case immediately emerges from the plane of the drawing.
  • an air guide element 10 is formed on both sides of the vertical axis or central axis H of the motorcycle 1.
  • Two air inlets 32 are sketched in a fairing 2 of the motorcycle 1, wherein it is schematically shown that a flow S is formed from the internal air inlet 32 in the direction of the internal air guide element 10.
  • the flow S runs, for example, along an external flow channel 30 into the corresponding air guide element 10, cf. in particular the sections A-A and B-B.
  • Fig. 2 shows the section AA, as sketched in Fig. 1.
  • the air guiding element 10 designed as a wing or winglet can be seen in section, in which an internal flow channel 20 is formed along its longitudinal direction L, which ends in an opening or an air outlet 22, see also Fig. 3 in this regard.
  • the air guiding element 10 has an outer surface 12, which comprises an upper side 14 and a lower side 16.
  • the opening 22 is preferably formed on the lower side 16 and, with respect to a direction of travel F, more towards the front of the air guiding element 10. In an inclined position, there is an increase in pressure on the inside, which is used in this case to cause the flow on the inner wing or on the inner air guiding element 10 to separate.
  • the pressure gradient is used to create a flow from the air inlet 32 to the air outlet 22. to cause the air outlet 22 on the air guide element 10 to cause the flow to break off.
  • This therefore temporarily loses its aerodynamic effectiveness and the aerodynamic forces that are counterproductive when leaning and cause the motorcycle to be pulled or pushed outwards from the curve in the direction of centrifugal force are eliminated.
  • the big advantage is that the effect described above does not occur if there is no such pressure gradient, as is the case with the air guide element on the outside of the curve or when driving straight ahead. It should be noted, however, that the air inlet is not arranged in such a way that a dynamic pressure is created, which would otherwise cause a constant flow through the air guide element.

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Abstract

Kraftrad, umfassend zumindest ein seitlich angeordnetes Luftleitelement, wobei das Luftleitelement einen innenliegenden Strömungskanal aufweist, welcher an einer Außenfläche des Luftleitelements in einer Öffnung endet, welche als Luftauslass wirkt, und wobei der Strömungskanal fluidleitend mit einem Lufteinlass verbunden oder verbindbar ist, welcher vom Luftleitelement beabstandet ausgebildet oder angeordnet ist.

Description

Kraftrad
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftrad, insbesondere ein Motorrad.
Aus dem Stand der Technik sind aerodynamisch wirksame Profilvorrichtungen für Motorräder bekannt. So offenbart die DE 10 2019 105 755 A1 beispielsweise eine derartige Profilvorrichtung, insbesondere für ein Neigefahrzeug, mit mindestens einem an einer Tragstruktur des Fahrzeugs angeordneten aerodynamisch wirksamen Profilkörper, der beim Bewegen des Fahrzeugs durch Umgebungsluft umströmt ist. Derart bei Motorrädern seitlich angeordnete Flügel werden auch „Winglets“ genannt. Es hat sich herausgestellt, dass bei Kurvenfahrt am innenliegenden Flügelprofil durch die Schräglage negative aerodynamische Kräfte entstehen, die das Motorrad aus der Kurve in Richtung Zentrifugalkraft drücken, was sich negativ auf die Fahrbarkeit auswirkt.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftrad anzugeben, welches auch bei Kurvenfahrt bzw. in Schräglage aerodynamisch optimal arbeitet.
Diese Aufgabe wird durch ein Kraftrad gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
Erfindungsgemäß umfasst ein Kraftrad zumindest ein seitlich angeordnetes Luftleitelement, wobei das Luftleitelement einen innenliegenden Strömungskanal aufweist, welcher an einer Außenfläche des Luftleitelements in einer Öffnung endet, welche als Luftauslass wirkt, und wobei der Strömungskanal fluidleitend mit einem Lufteinlass verbunden oder verbindbar ist, welcher vom Luftleitelement beabstandet ausgebildet oder angeordnet ist. Derartige Luftleitelemente, welche seitlich am Motorrad angeordnet sind, werden auch als „Winglets“ (kleine Flügel) bezeichnet. Bei Kurvenfahrt bzw. bei Schräglage (des Kraftrads/Motorrads) können bei konventionellen Winglets negative aerodynamische Kräfte auftreten, die das Motorrad aus der Kurve in Richtung Zentrifugalkraft nach außen ziehen bzw. drücken, was die Fahrbarkeit negativ beeinflusst. Ziel ist es daher, die Wirkung des innenliegenden Luftleitelements temporär oder bedarfsgerecht möglichst zu eliminieren. Hierzu wird vorliegend der Umstand genutzt, dass bei Kurvenfahrt auf der innenliegenden Seite des Motorrads ein höherer Druck herrscht als auf der außenliegenden Seite. Insbesondere entsteht beispielsweise auf der Fahrbahnseite, also innen, ein Überdruck, beispielsweise an der Vorderkante der Verkleidung, soweit vorhanden, welcher eine Strömung vom Lufteinlass über den innenliegenden Strömungskanal zum Luftauslass bewirken kann. Damit kann erreicht werden, die Strömung am innenliegenden Flügel zum Ablösen zu bringen. Die Wirkung des innenliegenden Luftleitelements ist damit unterbrochen bzw. die vorbeschriebenen negativen Effekte treten nicht auf. Liegt ein wie vorher beschriebenes Druckgefälle nicht an, wird das Luftleitelement nicht oder nur unwesentlich durchströmt und das Luftleitelement kann normal arbeiten, wie beispielsweise bei Geradeausfahrt.
Zweckmäßigerweise ist der jeweilige Einlass möglichst nicht derart angeordnet oder ausgebildet, dass ein Staudruck entsteht oder anliegt, welcher ein konstantes Durchströmen des Luftleitelements bewirken würde.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Kraftrad jeweils seitlich zumindest ein seitlich angeordnetes Luftleitelement auf, welches durchströmbar ausgebildet ist. Krafträder der in Rede stehenden Art sind insbesondere Roller oder vor allem Motorräder, wobei auch Neigefahrzeuge, wie LNM-Fahrzeuge (LNM-Lean Multiwheel), darunter verstanden werden.
Wie bereits erwähnt, ist das Luftleitelement zweckmäßigerweise als Flügel bzw. als Winglet ausgebildet. Grundsätzlich dient ein derartiges Luftleitelement vor allem dazu, Abtrieb zu erzeugen. Bevorzugt stehen die Luftleitelemente in einem Winkel ab, welcher derart bemessen ist, dass die Luftleitelemente in einer bestimmten Schräglage maximalen Abtrieb erzeugen. Von vorne, entlang der Fahrtrichtung gesehen, sind die Luftleitelemente bevorzugt leicht nach unten geneigt.
Bevorzugt ist der Lufteinlass jeweils auf der gleichen Seite des Kraftrads wie das damit fluidleitend verbundene Luftleitelement angeordnet. Damit ist es möglich, den bei Schräglage innen anliegenden höheren Druck dazu zu nutzen, ein Druckgefälle aufzubauen, welches den Luftaustritt am innenliegenden Luftleitelement bewirkt.
Typischerweise weist das Luftleitelement eine Oberseite und eine Unterseite auf.
Bevorzugt ist die zumindest eine Öffnung, welche den Luftauslass darstellt, an der Unterseite ausgebildet. Damit kann die gewünschte Strömungsablösung effektiv erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich ist es aber auch möglich, auch an der Oberseite ein oder mehrere derartige Öffnungen vorzusehen.
Bevorzugt ist die zumindest eine Öffnung im vorderen Bereich des Luftleitelements angeordnet. Der Ausdruck „im vorderen Bereich“ bezieht sich dabei auf die Fahrtrichtung. Damit kann eine möglichst frühzeitige Ablösung der Strömung und damit ein Eliminieren der aerodynamischen Kräfte des innenliegenden Luftleitelements erreicht werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Luftleitelement eine Längserstreckungs- richtung auf, wobei entlang und/oder quer zur Längserstreckungsrichtung eine Vielzahl von Öffnungen ausgebildet ist. Ggf. können mehrere Reihen von Öffnungen ausgebildet sein, wobei die Öffnungen auch unterschiedlich groß ausgebildet sein können. Optimale Geometrien der Öffnungen wie auch Formen und/oder Größen werden bevorzugt in der Simulation erarbeitet. Gemäß bevorzugter Ausführungsformen ist die oder sind die Öffnungen rund, insbesondere kreisrund oder auch schlitzförmig, eckig oder dergleichen ausgebildet.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Kraftrad einen außenliegenden Strömungskanal, welcher in zumindest einer Öffnung endet, welcher als der Lufteinlass wirkt. Der außenliegende Strömungskanal ist mit dem innenliegenden Strömungskanal fluidleitend verbunden. Über den außenliegenden Strömungskanal wird der innenliegende Strömungskanal mit dem Lufteinlass verbunden.
Der Lufteinlass ist beispielsweise an einer Verkleidung des Kraftrads ausgebildet. Wie bereits erwähnt, ist der Lufteinlass zweckmäßigerweise beabstandet zum Luftauslass, welcher im Luftleitelement ausgebildet ist, angeordnet. Dies ermöglicht eine optimale Positionierung des Lufteinlasses dort, wo der Druck in der Schräglage möglichst hoch ist. Damit kann das Druckgefälle realisiert werden, welches die Durchströmung des Luftleitelements ermöglicht und damit die Ablösung der Umströmung bewirkt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Lufteinlass entlang einer Hochachse gesehen unterhalb des jeweiligen Luftleitelements angeordnet. Es hat sich herausgestellt, dass damit eine besonders wirkungsvolle Strömungsablösung am innenliegenden Flügel realisierbar ist. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Kraftrads mit Bezug auf die beigefügten Figuren.
Es zeigen:
Fig. 1 : eine Ausführungsform eines Kraftrads in Schräglage von vorne gesehen;
Fig. 2: den in der Fig. 1 skizzierten Schnitt A-A;
Fig. 3: den in der Fig. 1 skizzierten Schnitt B-B.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Kraftrad 1 in Schräglage. Das Kraftrad erstreckt sich entlang einer Hochachse H, wobei diese entsprechend nach rechts geneigt ist. Ein Fahrer ist vorliegend nicht dargestellt. Das Bezugszeichen F bezeichnet eine Fahrtrichtung, welche vorliegend unmittelbar aus der Zeichenebene heraustritt. Zu erkennen ist, dass auf beiden Seiten der Hochachse oder auch Mittelachse H des Kraftrads 1 jeweils ein Luftleitelement 10 ausgebildet ist. Die Luftleitelemente 10, welche leicht nach unten geneigt sind, erstrecken sich jeweils entlang einer Längserstreckungsrichtung L. Skizziert sind in einer Verkleidung 2 des Kraftrads 1 zwei Lufteinlässe 32, wobei schematisch dargestellt ist, dass vom innenliegenden Lufteinlass 32 eine Strömung S in Richtung des innenliegenden Luftleitelements 10 ausgebildet ist. Die Strömung S verläuft beispielsweise entlang eines außenliegenden Strömungskanals 30 in das entsprechende Luftleitelement 10 hinein, vgl. hierzu insbesondere die Schnitte A-A und B-B.
Fig. 2 zeigt den Schnitt A-A, wie in der Fig. 1 skizziert. Zu erkennen ist das als Flügel oder Winglet ausgebildete Luftleitelement 10 im Schnitt, in welchem entlang dessen Längserstreckungsrichtung L ein innenliegender Strömungskanal 20 ausgebildet ist, welcher in einer Öffnung bzw. einem Luftauslass 22 endet, vgl. diesbezüglich auch die Fig. 3. Das Luftleitelement 10 weist eine Außenfläche 12 auf, wobei diese eine Oberseite 14 und eine Unterseite 16 umfasst. Die Öffnung 22 ist bevorzugt an der Unterseite 16 und, bezogen auf eine Fahrtrichtung F, eher vorne am Luftleitelement 10 ausgebildet. In Schräglage kommt es innenliegend zu einem Druckanstieg, welcher vorliegend dazu genutzt wird, die Strömung am innenliegenden Flügel bzw. am innenliegenden Luftleitelement 10 zum Ablösen zu bringen. Hierzu wird das Druckgefälle dazu genutzt, eine Strömung vom Lufteinlass 32 zum Luftauslass 22 zu bewirken, wobei der Luftauslass 22 am Luftleitelement 10 dazu führt, dass die Strömung an diesem abreißt. Dieser verliert also - temporär - seine aerodynamische Wirksamkeit und die in Schräglage kontraproduktiven aerodynamischen Kräfte, welche dazu führen, dass das Motorrad aus der Kurve in Richtung Zentrifu- galkraft nach außen gezogen oder gedrückt wird, werden eliminiert. Der große Vorteil besteht darin, dass der vorbeschriebene Effekt nicht auftritt, wenn kein derartiges Druckgefälle anliegt, wie es beispielsweise beim kurvenäußeren Luftleitelement der Fall ist bzw. bei Geradeausfahrt. Zu beachten ist allerdings, dass der Lufteinlass zweckmäßigerweise nicht derart angeordnet ist, dass ein Staudruck entsteht, wel- eher ggf. ein ständiges Durchströmen des Luftleitelements bewirken würde.
Bezugszeichenliste
1 Kraftrad
2 Verkleidung
10 Luftleitelement
12 Außenfläche
14 Oberseite
16 Unterseite
20 innenliegender Strömungskanal
22 Luftauslass
30 außenliegender Strömungskanal
32 Lufteinlass
S Strömung(-srichtung)
L Längserstreckungsrichtung
H Hochachse, Mittelachse
F Fahrtrichtung

Claims

Ansprüche
1. Kraftrad (1), umfassend zumindest ein seitlich angeordnetes Luftleitelement (10), wobei das Luftleitelement (10) einen innenliegenden Strömungskanal (20) aufweist, welcher an einer Außenfläche (12) des Luftleitelements (10) in einer Öffnung endet, welche als Luftauslass (22) wirkt, und wobei der Strömungskanal (20) fluidleitend mit einem Lufteinlass (32) verbunden oder verbindbar ist, welcher vom Luftleitelement (10) beabstandet ausgebildet oder angeordnet ist.
2. Kraftrad (1) nach Anspruch 1 , wobei das Kraftrad (1) jeweils seitlich zumindest ein seitlich angeordnetes Luftleitelement aufweist.
3. Kraftrad (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Luftleitelement (10) als Flügel ausgebildet ist.
4. Kraftrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lufteinlass (32) jeweils auf der gleichen Seite des Kraftrads (1) wie das damit fluidleitend verbundene Luftleitelement (10) angeordnet ist.
5. Kraftrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Luftleitelement (10) eine Oberseite (14) und eine Unterseite (16) aufweist, und wobei die zumindest eine Öffnung an der Unterseite (16) ausgebildet ist.
6. Kraftrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Öffnung im vorderen Bereich des Luftleitelements (10) angeordnet ist.
7. Kraftrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Luftleitelement (10) eine Längserstreckungsrichtung (L) aufweist, und wobei entlang und/oder quer zu der Längserstreckungsrichtung (L) eine Vielzahl von Öffnungen ausgebildet ist. Kraftrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen außenliegenden Strömungskanal (30), welcher in zumindest einer Öffnung endet, welche als der Lufteinlass (32) wirkt. Kraftrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lufteinlass (32) in einer Verkleidung (2) des Kraftrads (1) ausgebil- det sind. Kraftrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lufteinlass (32) entlang einer Hochachse (H) gesehen unterhalb des jeweiligen Luftleitelements (10) angeordnet ist.
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