DE102011121407A1

DE102011121407A1 - Diffusoranordnung

Info

Publication number: DE102011121407A1
Application number: DE102011121407A
Authority: DE
Inventors: Sukruth Srikanth; Christian Dülk
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-12-17
Filing date: 2011-12-17
Publication date: 2012-06-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Diffusoranordnung (16) für einen Kraftwagen (12) mit wenigstens einem im Unterbodenbereich (10) des Kraftwagens (12) angeordneten Luftleitelement (14), welches zwischen einer ersten Funktionsstellung, in welcher es zumindest im Wesentlichen bündig mit dem Unterboden (38) abschließt, und einer zweiten Funktionsstellung, in welcher es zumindest bereichsweise vom Unterboden (38) in Richtung zur Fahrbahn abragt, bewegbar ist. Die Diffusoranordnung (16) zeichnet sich dadurch aus, dass das Luftleitelement (14) zum Bewegen zwischen der ersten Funktionsstellung und der zweiten Funktionsstellung schwenkbar am Unterboden (38) angelenkt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Diffusoranordnung für einen Kraftwagen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Einstellen eines aerodynamischen Profils eines Kraftwagens mit einer solchen Diffusoranordnung.
Es ist bekannt, zur Verbesserung des aerodynamischen Verhaltens von Kraftwagen sogenannte Diffusoren im Unterbodenbereich des Kraftwagens anzubringen. Ein Diffusor formt den Luftstrom im Unterbodenbereich und verbessert den Übergang zwischen dem Hochgeschwindigkeitsluftstrom unterhalb des Kraftwagens und dem wesentlich langsameren freien Luftstrom der Umgebung. Insbesondere kann durch einen Diffusor ein Unterdruck im Unterbodenbereich erzeugt werden, welcher einen Anpressdruck auf die Räder des Kraftwagens bezüglich der Fahrbahnoberfläche aufbringt. Hierdurch wird die Straßenlage des Kraftwagens verbessert.
Meist sind Diffusoren in einer festen Lage angeordnet und so gestaltet, dass sie unter allen Betriebsbedingungen des Kraftwagens einen akzeptablen Anpressdruck auf die Räder des Kraftwagens erzeugen.
Aus der DE 10 2008 012 238 A1 ist ein Diffusor bekannt, welcher mittels wenigstens einer Strebe zwischen einer Ruheposition und einer Ausfahrposition bewegbar ist, wobei der Diffusor in einen Aufnahmeschlitz eines Stoßfängers einfahren kann. Mittels einer derartigen Diffusoranordnung kann die Aerodynamik des Kraftwagens an unterschiedliche Fahrsituationen verbessert angepasst werden. Bekannte bewegliche Diffusoren leiden jedoch unter dem Nachteil, dass sie komplexe Mechanismen zu ihrer Bewegung benötigen und daher viel Bauraum beanspruchen und gleichzeitig aufwändig in ihrer Montage und in ihrem Betrieb sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Diffusoranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine besonders einfache Einstellung eines aerodynamischen Profils eines Kraftwagens bei geringen Gewichts- und Bauraumaufwand ermöglicht. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Einstellen eines aerodynamischen Profils eines Kraftwagens bereitzustellen, welches eine optimale Anpassung des aerodynamischen Profils an unterschiedliche Fahrsituationen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Diffusoranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.
Eine derartige Diffusoranordnung für einen Kraftwagen umfasst wenigstens ein im Unterbodenbereich des Kraftwagens angeordnetes Luftleitelement, welches zwischen einer ersten Funktionsstellung, in welcher es zumindest im wesentlichen bündig mit dem Unterboden abschließt und einer zweiten Funktionsstellung, in welcher es zumindest bereichsweise vom Unterboden abragt, bewegbar ist. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass das Luftleitelement zum Bewegen zwischen der ersten und der zweiten Funktionsstellung schwenkbar am Unterboden angelenkt ist. Im Gegensatz zum Stand der Technik sind hier keine komplexen Strebenanordnungen sowie Aufnahmeschlitze zum Aufnehmen des Luftleitelements während oder nach seiner Bewegung notwendig, so dass eine derartige Diffusoranordnung besonders Bauraum sparend und leicht gestaltet werden kann und gleichzeitig einfach in ihrer Montage und ihrem Betrieb ist. Durch den einfachen Bewegungsmechanismus wird zudem Verschleiß vorzugsweise vermieden, zumindest aber gering gehalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind jeweils zwei Luftleitelemente paarweise so angeordnet, dass sich in der zweiten Funktionsstellung ein Strömungskanal in Fahrzeuglängsrichtung zwischen ihnen ausbildet. Durch einen derartigen Strömungskanal wird lokal die Strömungsgeschwindigkeit der Luft im Unterbodenbereich erhöht und dadurch der Staudruck der Luft reduziert, so dass die gewünschte Anpresskraft des Kraftwagens gegenüber der Fahrbahn erzeugt wird.
Vorzugsweise erweitert sich dabei der Strömungskanal im Heckbereich des Kraftwagens in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten, um einen optimierten Übergang zwischen der hohen Strömungsgeschwindigkeit im Unterbodenbereich und der Umgebungsströmung zu erzielen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Einstellen eines aerodynamischen Profils eines Kraftwagens, bei welchem wenigstens ein Luftleitelement einer Diffusoranordnung der vorgehend beschriebenen Art bei Überschreiten einer vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit des Kraftwagens von der ersten Funktionsstellung in die zweite Funktionsstellung bewegt wird und bei Unterschreiten der vorgeschriebenen Geschwindigkeit von der zweiten Funktionsstellung in die erste Funktionsstellung bewegt wird. Hierdurch wird sicher gestellt, dass bei hohen Fahrgeschwindigkeiten der notwendige Anpressdruck des Fahrzeugs gegenüber der Fahrbahn bereitgestellt wird, während bei niedrigen Geschwindigkeiten ein besonders strömungsgünstiges Profil des Kraftwagens, also ein Profil mit besonders geringem Strömungswiderstand, eingenommen wird, um so den Verbrauch des Kraftwagens zu senken. Bei hohen Fahrgeschwindigkeiten kann durch den erhöhten Anpressdruck zudem auf das Absenken eines Fahrwerks des Kraftwagens verzichtet werden, so dass eine hohe Bodenfreiheit gewährleistet bleibt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine Unterbodenansicht eines Kraftwagens mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Diffusoranordnung;
2 eine Heckansicht des Kraftwagens gemäß 1; und
3A bis 3C eine Detailansicht der Luftleitelemente eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Diffusoranordnung in verschiedenen Funktionsstellungen.
Im Unterbodenbereich 10 eines im Ganzen mit 12 bezeichneten Kraftwagens sind zur Beeinflussung des Luftstroms Luftleitelemente 14 angeordnet, welche insgesamt eine Diffusoranordnung 16 ausbilden beziehungsweise Teil derselben sind. Zwischen jeweils zumindest zwei in einem Abstand voneinander angeordneten Luftleitelementen 14 sind dabei jeweilige Strömungskanäle 18 ausgebildet, die auf Seiten der Fahrzeugfront 20 eine Eintrittöffnung 22 aufweisen, welche gegenüber einem im Mittenbereich 24 des Unterbodens vorgesehenen Mittelabschnitt des Strömungskanals einen vergrößerten freien Querschnitt aufweisen. Das heißt, die jeweiligen Strömungskanäle weisen ausgehend von der Fahrzeugfront einen konvergierenden Verlauf auf. Wie aus 1 ersichtlich, erweitern sich die Strömungskanäle in Richtung des Fahrzeughecks 26 wieder. Mit anderen Worten, die Strömungskanäle 18 weisen im Bereich ihrer Austrittsöffnungen 28 einen freien Querschnitt auf, welcher größer ist als der freie Querschnitt der Strömungskanäle in deren Mittelabschnitt. Durch diese Erweiterung des Querschnitts der Strömungskanäle im Heckbereich 26 in Folge der divergierenden Luftleitelemente 14 wird ein besonders guter Übergang zwischen der schnellen Strömung in den auch als Luftleitkanäle bezeichenbaren Strömungskanälen 18 und der langsamen Umgebungsströmung realisiert.
Durch die Querschnittsverjüngung im Mittenbereich 24 der Strömungskanäle wird die Strömungsgeschwindigkeit der Luft erhöht und der Staudruck erniedrigt, so dass im Unterbodenbereich 10 des Kraftwagens 12 ein Unterdruck entsteht, durch welchen letztlich die Räder 30 des Kraftwagens an die Fahrbahn mit erhöhter Kraft angepresst werden.
Während bei hohen Fahrgeschwindigkeiten eine derartige Diffusoranordnung 16 zur Verbesserung der Straßenlage des Kraftwagens 12 beiträgt, ist bei langsamen Fahrgeschwindigkeiten ein derartiger Effekt nicht nötig. Die Diffusoranordnung 16 erhöht bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten viel mehr den Luftwiderstand des Kraftwagens 12, was zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch führt.
Aus diesem Grund ist die Diffusoranordnung 16, wie in 3 veranschaulicht, einstellbar ausgebildet. Die Luftleitelemente 14 sind dabei über Gelenke 32 in Richtung der Pfeile 34 schwenkbar an einem Halteelement 36 des Unterbodens 38 angelenkt. 3A zeigt die Luftleitelemente 14 in ihrer aus einer in 3B dargestellten Nichtgebrauchsstellung ausgelenkten Position, in der sie die beschriebenen aerodynamischen Effekte erzielen. Durch Verschwenken der Luftleitelemente 14 um die Gelenke 32 können die Luftleitelemente 14 flach am Unterboden 38 positioniert werden, beispielsweise derart, dass deren Flachseite zumindest im Wesentlichen parallel zur in den Figuren nicht dargestellten Fahrbahn verläuft beziehungsweise ausgerichtet ist. In dieser auch als erste Funktionsstellung bezeichneten Luftleitstellung haben die Luftleitelemente vorzugsweise keine, allenfalls aber nur eine geringe aerodynamische Auswirkung mehr auf das Profil des Kraftwagens. Diese flachgestellte Anordnung der Luftleitelemente wird vorzugsweise bei langsamen Fahrgeschwindigkeiten eingenommen beziehungsweise durch entsprechende Ansteuerung der Luftleitelemente gezielt herbeigeführt, während die in 3C nochmals dargestellte zweiten Funktionsstellung 14 bei hohen Fahrgeschwindigkeiten eingenommen wird, um dort den Anpressdruck des Kraftwagens auf die Fahrbahn zu erhöhen und dessen Straßenlage zu verbessern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008012238 A1 [0004]

Claims

Diffusoranordnung (16) für einen Kraftwagen (12) mit wenigstens einem im Unterbodenbereich (10) des Kraftwagens (12) angeordneten Luftleitelement (14), welches zwischen einer ersten Funktionsstellung, in welcher es zumindest im Wesentlichen bündig mit dem Unterboden (38) abschließt, und einer zweiten Funktionsstellung, in welcher es zumindest bereichsweise vom Unterboden (38) in Richtung zur Fahrbahn abragt, bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitelement (14) zum Bewegen zwischen der ersten Funktionsstellung und der zweiten Funktionsstellung schwenkbar am Unterboden (38) angelenkt ist.
Diffusoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Luftleitelemente (14) paarweise so angeordnet sind, dass sich in der zweiten Funktionsstellung ein Strömungskanal (18) in Fahrzeuglängsrichtung zwischen ihnen ausbildet.
Diffusoranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (18) einen sich in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten erweiternden ersten Längsabschnitt aufweist, welcher vorzugsweise im Heckbereich des Kraftwagens angeordnet ist.
Diffusoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (18) einen sich in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten verjüngenden zweiten Längsabschnitt aufweist, welcher vorzugsweise im Frontbereich des Kraftwagens angeordnet ist.
Verfahren zum Einstellen eines aerodynamischen Profils eines Kraftwagens, bei welchem wenigstens ein Luftleitelement einer Diffusoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 bei Überschreiten einer vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit des Kraftwagens von der ersten Funktionsstellung in die zweite Funktionsstellung bewegt wird und bei Unterschreiten der vorgegebenen Geschwindigkeit von der zweiten Funktionsstellung in die erste Funktionsstellung bewegt wird.