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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft eine versenkbare Frontschürze für ein Kraftfahrzeug.
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HINTERGRUND
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Neben verschiedenen anderen Verwendungen verwenden Kraftfahrzeuge oft eine Umgebungsluftströmung zum Kühlen von Antriebskomponenten, die sich in einem Motorraumabteil befinden. Eine Umgebungsluftströmung tritt typischerweise durch eine Grillöffnung, die strategisch in einem Hochdruckbereich auf der Fahrzeugkarosserie positioniert ist, oder von unter der Fahrzeugkarosserie in das Motorraumabteil ein.
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Ein Kraftfahrzeug kann auch einen Frontspoiler oder eine Frontschürze anwenden, um die Menge der Umgebungsluftströmung zu steuern, die so in das Motorraumabteil eintritt. Solch eine Frontschürze kann auch angewendet werden, um eine Luftströmung in Bezug auf das Fahrzeug bei einer Geschwindigkeit zu steuern, um die/das Fahrzeugdynamik und -Handling zu verbessern, wie auch den Strömungswiderstandsbeiwert der Fahrzeugkarosserie zu optimieren oder eine Anpresskraft darauf zu erzeugen.
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Solch eine Frontschürze ist typischerweise unter dem vorderen Stoßfänger des Fahrzeugs positioniert oder damit integriert. Damit eine Frontschürze ihre Funktion erfüllen kann, kann die betreffende Frontschürze jedoch so tief positioniert sein, dass einige auf Straßen anzutreffende Hindernisse und Behinderungen in die Frontschürze eingreifen und Schäden daran verursachen.
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Aus der Druckschrift
US 6 286 893 B1 ist ein Vorderflügel mit Fahrgastraumanpassung bekannt. Die Druckschrift
DE 10 2009 038 678 A1 beschreibt eine einklappbare gebogene Frontschürze. In der Druckschrift
US 4 457 558 A ist ein auf und ab bewegbarer Mechanismus für einen Luftspoiler beschrieben.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein System zum Steuern der Luftströmung durch ein Motorraumabteil einer Fahrzeugkarosserie hindurch umfasst eine verstaubare bzw. versenkbare Frontschürzenanordnung, die ausgestaltet ist, um eine Luftströmung zwischen der Karosserie und einer Straßenoberfläche von außerhalb des Fahrzeuges zu dem Motorraumabteil zu steuern. Die Frontschürzenanordnung umfasst einen zurückziehbaren Abschnitt und eine Antriebswelle, die ausgestaltet ist, um den zurückziehbaren Abschnitt zwischen einer verstauten Position und einer ausgefahrenen oder erweiterten Position umzustellen. Der zurückziehbare Abschnitt ist in der verstauten Position in einer ersten Höhe und in der ausgefahrenen Position in einer zweiten Höhe eingestellt, wobei die erste Höhe in Bezug auf die Straßenoberfläche größer ist als die zweite Höhe. Die Frontschürzenanordnung umfasst auch einen Aktuator, der ausgestaltet ist, um die Antriebswelle zu betreiben. Das System umfasst auch einen Controller, der ausgestaltet ist, um den Aktuator zu regeln. Der zurückziehbare Abschnitt umfasst eine Vielzahl von zurückziehbaren Komponenten umfassen, wobei jede der Vielzahl der zurückziehbaren Komponenten einen Arm umfasst, der ausgestaltet ist, um eine Antriebswelle, z. B. über eine Öse, aufzunehmen und wobei jeder Arm einen Mechanismus, z. B. eine Einstellschraube, umfasst, der ausgestaltet ist, um die Antriebswelle relativ zu dem jeweiligen Arm zu fixieren.
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Die Vielzahl von zurückziehbaren Komponenten kann eine erste zurückziehbare Komponente, eine zweite zurückziehbare Komponente und eine dritte zurückziehbare Komponente umfassen. In solch einem Fall umfasst jede von der ersten und der dritten zurückziehbaren Komponente eine gekrümmte Fläche, die ausgestaltet ist, um sich zumindest teilweise um das erste Ende der Karosserie herum zu wickeln, und die zweite zurückziehbare Komponente ist zwischen der ersten und der dritten zurückziehbaren Komponente angeordnet.
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Die Antriebswelle kann aus einem Material ausgestaltet sein, das gegenüber einer Torsion widerstandsfähig ist, aber gegenüber einer Biegung flexibel ist, z. B. Fiberglas.
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Das System kann auch eine Aktuatorstange umfassen, die funktionell mit dem Aktuator verbunden ist. Die Aktuatorstange kann zumindest zwei Stangenkomponenten, die ausgestaltet sind, um sich relativ zueinander teleskopartig zu verschieben, und ein Federelement umfassen, das zwischen den zumindest zwei Stangenkomponenten angeordnet ist. Das Federelement kann ausgestaltet sein, um die zumindest zwei Stangenkomponenten relativ zueinander vorzuspannen.
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Das Motorraumabteil kann einen Verbrennungsmotor und einen Wärmetauscher beherbergen. Der Motor kann von einem durch den Wärmetauscher hindurch zirkulierenden Fluid gekühlt werden. Die versenkbare Frontschürzenanordnung kann die Luftströmung derart lenken, dass die Luftströmung durch den Wärmetauscher hindurch geleitet wird, um die Kühlung des Fluids zu regulieren, nachdem das Fluid durch den Motor hindurch geströmt ist.
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Der Controller kann ausgestaltet sein, um die Luftströmung gemäß einer Last auf dem Motor über das Regeln des Aktuators durch den Wärmetauscher hindurch zu lenken. Das System kann darüber hinaus eine feststehende Frontschürze umfassen, die ausgestaltet ist, um die versenkbare Frontschürzenanordnung gegen die Luftströmung abzuschirmen, wenn sich der zurückziehbare Abschnitt in einer verstauten Position befindet.
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Es ist auch ein Fahrzeug offenbart, welches das oben beschriebene System verwendet.
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Die oben stehenden Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenlegung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsform/en und besten Art/en, die beschriebene Erfindung auszuführen, in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen und den beiliegenden Ansprüchen ohne weiteres verständlich.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Draufsicht eines Fahrzeuges, welches eine versenkbare Frontschürzenanordnung umfasst, die an einem Zugang zu einem Motorraumabteil angeordnet ist.
- 2 ist eine schematische Draufsicht der in 1 gezeigten versenkbaren Frontschürzenanordnung, wobei die Anordnung in einer verstauten Position gezeigt ist.
- 3 ist eine schematische Seitenansicht des in 1 gezeigten Fahrzeuges, wobei die versenkbare Frontschürzenanordnung in einer ausgefahrenen Position gezeigt ist.
- 4 ist eine schematische Draufsicht der in 1 gezeigten versenkbaren Frontschürzenanordnung, wobei die Anordnung in der ausgefahrenen Position gezeigt ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsziffern gleiche Komponenten bezeichnen, ist in 1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeuges 10 gezeigt, das relativ zu einer Straßenoberfläche 12 positioniert ist. Das Fahrzeug umfasst eine Fahrzeugkarosserie 14. Die Fahrzeugkarosserie 14 definiert vier Karosserieseiten. Die vier Karosserieseiten umfassen ein erstes oder vorderes Ende 16, ein zweites oder hinteres Ende 18, eine linke Seite 20 und eine rechte Seite 22. Wie gezeigt, kann das vordere Ende 16 eine Stoßfängeranordnung 24 umfassen, während das hintere Ende 18 eine Stoßfängeranordnung 26 umfassen kann.
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Das Fahrzeug 10 umfasst auch einen Antrieb 28, der ausgestaltet ist, um das Fahrzeug anzutreiben. Wie in 1 gezeigt, kann der Antrieb 28 einen Verbrennungs (IC, vom engl. internal combustion)-Motor 30 und ein Getriebe 32 umfassen. Der Antrieb 28 kann auch einen oder mehrere Motoren/Generatoren wie auch eine Brennstoffzelle umfassen, wobei keines davon gezeigt ist; aber eine Antriebskonfiguration, die solche Vorrichtungen verwendet, ist Fachleuten verständlich. Das Fahrzeug 10 umfasst auch eine Vielzahl von vorderen Rädern 34 und hinteren Rädern 36. Abhängig von der speziellen Konfiguration des Antriebes 28 kann Leistung des Motors 30 auf die Straßenoberfläche 12 über die Räder 34, die Räder 36 oder über alle Räder 34 und 36 übertragen werden.
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Wie ebenfalls in 1 gezeigt, umfasst die Fahrzeugkarosserie 14 eine Haube 38, die ausgestaltet ist, um einen Abschnitt des vorderen Endes 16 der Karosserie abzudecken, um dadurch ein Motorraumabteil 40 zu definieren. Wie in den 3-4 gezeigt, ist eine versenkbare Frontschürzenanordnung 42 an dem vorderen Ende 16 angeordnet und ausgestaltet, um eine Luftströmung 44 von außerhalb des Fahrzeuges, d. h. der Umgebung, zu dem Motorraumabteil 40 zu steuern, um eine Kühlung für den Antrieb 28 bereitzustellen. Wie in 3 gezeigt, ist die Frontschürzenanordnung 42 unter der Stoßfängeranordnung 24 angeordnet, sodass die Frontschürzenanordnung selektiv in den Weg der Luftströmung 44 erweitert oder ausgefahren werden kann und aus dem Weg der Luftströmung 44 zurückgezogen oder verstaut werden kann. Demgemäß ist die Frontschürzenanordnung 42 ausgestaltet, um den Strom der Luftströmung 44 zwischen dem vorderen Ende 16 der Karosserie und der Straßenoberfläche 12 auf dem Weg zu dem Motorraumabteil 40 zu regeln.
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Die Frontschürzenanordnung 42 umfasst einen zurückziehbaren Abschnitt 46. Der zurückziehbare Abschnitt 46 umfasst eine Vielzahl von zurückziehbaren Komponenten, die in den 2 und 4 als eine erste zurückziehbare Komponente 48, eine zweite zurückziehbare Komponente 50 und eine dritte zurückziehbare Komponente 52 gezeigt sind. Wenngleich drei eigene zurückziehbare Komponenten gezeigt sind, kann jede beliebige Anzahl solcher Komponenten verwendet werden, um einen zurückziehbaren Abschnitt 46 zu bilden. Darüber hinaus kann die zweite zurückziehbare Komponente 50 aus einer Vielzahl von separaten Abschnitten zusammengesetzt sein. Zum Beispiel kann, wie in den 2 und 4 gezeigt, die zweite zurückziehbare Komponente 50 aus zwei Abschnitten zusammengesetzt sein. Jede von der ersten und der dritten zurückziehbaren Komponente 48, 52 umfasst eine gekrümmte Fläche, die ausgestaltet ist, um sich zumindest teilweise um das vordere Ende 16 der Karosserie 14 herum zu wickeln. Die zweite zurückziehbare Komponente 50 ist zwischen der ersten und der dritten zurückziehbaren Komponente 48, 52 angeordnet. Außerdem kann die zweite zurückziehbare Komponente 50 eine im Wesentlichen gerade oder gekrümmte Oberflächenform aufweisen, was immer als der Kontur des vorderen Endes 16 passender folgend erachtet wird.
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Mit fortgesetzter Bezugnahme auf die 2 und 4 umfasst die Frontschürzenanordnung 42 auch eine Antriebswelle 54, die ausgestaltet ist, um den zurückziehbaren Abschnitt 46 zwischen der verstauten Position und der ausgefahrenen Position umzustellen. Außerdem umfasst die Frontschürzenanordnung 42 einen Aktuator 56, der ausgestaltet ist, um die Antriebswelle 54 zu betreiben. Der Aktuator 56 kann ein Elektromotor sein, der ein Antriebsdrehmoment auf die Antriebswelle 54 überträgt, wobei die Antriebswelle 54 wiederum den zurückziehbaren Abschnitt 46 umstellt. Die Antriebswelle 54 kann aus einem elastischen Material ausgestaltet sein, das gegenüber einer Torsion widerstandsfähig ist, aber gegenüber einer Biegung flexibel ist. Die Antriebswelle 54 kann als solche als ein Drehmomentkabel, d. h., ein Kabel, das ausgestaltet ist, um Torsionsbelastungen ohne eine wesentliche Verdrehung aufzunehmen, ausgestaltet sein, um dadurch Antrieb von dem Aktuator 56 auf den zurückziehbaren Abschnitt 46 zu übertragen. Solch ein Drehmomentkabel kann aus einem beliebigen geeigneten Material wie z. B. Fiberglas oder einer speziell ausgelegten Matrix von Materialien, wie z. B. einem einzellagigen oder einem mehradrige Kabelkanal, hergestellt sein
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Weiterhin Bezug nehmend auf 2 umfasst jede der Vielzahl von zurückziehbaren Komponenten, d. h., die erste, die zweite und die dritte zurückziehbare Komponente 48, 50, 52, zumindest einen Arm 58. Jeder Arm 58 umfasst eine Öse 60, die ausgestaltet ist, um die Antriebswelle 54 aufzunehmen. Außerdem umfasst jeder Arm 58 einen Sperrmechanismus 62, wie z. B. eine Einstellschraube, in 2 gezeigt, oder einen Splint, der ausgestaltet ist, um die Antriebswelle 54 relativ zu dem jeweiligen Arm zu fixieren.
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Die Frontschürzenanordnung 42 umfasst auch eine Aktuatorstange 64, die funktionell mit dem Aktuator 56 verbunden ist. Die Aktuatorstange 64 kann ein unitäres Element sein, oder, wie in den 2-4 gezeigt, eine Vielzahl von Stangenkomponenten umfassen, die hierin als zwei eigene Stangenkomponenten 66 und 68 gezeigt sind. Die Stangenkomponenten 66 und 68 sind ausgestaltet, um sich relativ zueinander teleskopartig zu verschieben, und weisen ein dazwischen positioniertes Federelement 70 auf. Wie gezeigt, ist das Federelement 70 ausgestaltet, um die zwei Stangenkomponenten 66 und 68 relativ zueinander vorzuspannen und zu gestatten, dass sich die Stangenkomponente 66 unter einer axialer Belastung, z. B. während einer Einwirkung auf dem zurückziehbaren Abschnitt 46, im Inneren der Stangenkomponente 68 verschachtelt. Alternativ kann die Aktuatorstange 64 derart ausgestaltet sein, dass sich die Stangenkomponente 68 unter einer Belastung im Inneren der Stangenkomponente 66 verschachteln wird. Die oben beschriebene Teleskopkonstruktion der Aktuatorstange soll die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der Frontschürzenanordnung 42 aufgrund einer Einwirkung von verschiedenen Hindernissen, wie z. B. Parkblöcken, auf die das Fahrzeug 10 treffen kann, minimieren.
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Wie in den 1 und 3 gezeigt, kann das Fahrzeug 10 außerdem einen Controller 72 umfassen. Wie in 3 gezeigt, können der Controller 72 und die Frontschürzenanordnung 42 gemeinsam ein System 73 bilden, das zum Steuern der Luftströmung 44 durch das Motorraumabteil 40 hindurch verwendet wird. Der Controller 72 kann eine eigenständige Einheit sein, die programmiert ist, um den Aktuator 56 zu regeln. Der Controller 72 kann eine elektronische Steuereinheit (ECU, vom engl. electronic control unit) sein, die programmiert ist, um den Betrieb des Antriebes 28 mit dem Betrieb des Aktuators 56 zu koordinieren. Demzufolge kann der Controller 72 den IC-Motor 30 regeln, der durch ein Fluid 74 gekühlt wird. Das Fluid 74 wiederum wird durch einen Wärmetauscher 76 hindurch zirkuliert, der in dem Motorraumabteil Haube 40 beherbergt ist, wie gezeigt. Die durch die Frontschürzenanordnung 42 gesteuerte Luftströmung 44 wird dann durch den Wärmetauscher 76 hindurch geleitet, um das Fluid 74 zu kühlen, nachdem das Fluid durch den IC-Motor 30 geleitet wurde. Daher kann der Controller 72 den Aktuator 56 in Übereinstimmung mit einer Last auf den-IC Motor 30 regeln, um Wärme von dem Fluid 74 abzuführen und die erforderliche Motorkühlung bereitzustellen.
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Während des Betriebes der Frontschürzenanordnung 42 erzeugt der Aktuator 56 ein Antriebsmoment, um die erste, die zweite und die dritte Komponente 48, 50, 52 über die Antriebswelle 54, die durch die jeweiligen Arme 58 wirksam ist, in die und an jede Stelle zwischen der verstaute/n und ausgefahrene/n Position zu drehen. Wie in 3 gezeigt, ist der zurückziehbare Abschnitt, wenn der zurückziehbare Abschnitt 46 in die verstaute Position bewegt wird, auf einer ersten Höhe 78 in Bezug auf die Straßenoberfläche 12 eingestellt, während, wenn der zurückziehbare Abschnitt in die ausgefahrene Position bewegt wird, der zurückziehbare Abschnitt auf einer zweiten Höhe 80 eingestellt ist. Wie in 3 gezeigt, ist die erste Höhe 78 größer als die zweite Höhe 80. Infolgedessen wird, wenn der zurückziehbare Abschnitt 46 ausgefahren wird, im Vergleich zu einer Öffnung 84, die erzeugt wird, wenn der zurückziehbare Abschnitt verstaut ist, eine kleinere Öffnung 82 zwischen dem vorderen Ende 16 und der Straßenoberfläche 12 erzeugt.
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Die erste Höhe 78 des zurückziehbaren Abschnitts 46 soll die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung an der Frontschürzenanordnung 42 aufgrund einer Einwirkung von verschiedenen Hindernissen reduzieren, die oft auf Fahrbahnen anzutreffen sind. Wie in 3 gezeigt, kann das Fahrzeug 10 auch eine feststehende Frontschürze 86 umfassen, die ausgestaltet ist, um die Frontschürzenanordnung 42 vor der Luftströmung 44 im Wesentlichen zu verbergen und den zurückziehbaren Abschnitt 46 vor Straßenfremdkörpern abzuschirmen, wenn sich der zurückziehbare Abschnitt in der ersten Höhe 78 in der verstauten Position befindet.
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Im Allgemeinen neigen Öffnungen, die sich an der Vorderseite eines Fahrzeuges befinden, z. B. der Zwischenraum zwischen dem erweiterbaren Abschnitt 46 und der Straßenoberfläche 12, wie auch verschiedene vorstehende Elemente auf der Oberfläche der Fahrzeugkarosserie, dazu, die Strömung der Luft um die Fahrzeugkarosserie 14 herum zu stören, und das aerodynamische Profil des Fahrzeuges zu verschlechtern. Demzufolge kann der Controller 72 programmiert sein, um den Betrieb der Frontschürzenanordnung 42 mit dem Betrieb des Antriebes 28 zu koordinieren, um eine entsprechende Kühlung für den Antrieb zusammen mit einem optimierten aerodynamischen Profil für das Fahrzeug 10 während eines speziellen Fahrzeugbetriebes bereitzustellen. Im Speziellen ist, wenn sich der zurückziehbare Abschnitt 46 auf der ersten Höhe 78 in der verstauten Position befindet, das aerodynamische Profil des Fahrzeugs 10 verbessert, aber die Antriebskühlung ist herabgesetzt, während, wenn sich der zurückziehbare Abschnitt in der zweiten Höhe 80 in der ausgefahrenen Position befindet, das Gegenteil der Fall ist..
