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Die Erfindung betrifft eine Radhausabdeckung für ein Fahrzeug sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Radhausabdeckung.
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Fahrzeuge mit Radhäusern sind bekannt. Die Radhäuser haben die Funktion, die Räder des Fahrzeugs innerhalb der Fahrzeugkarosserie unterzubringen, so dass die Räder seitlich nicht über die Fahrzeugkarosserie hinaus überstehen. Auf diese Weise wird üblicherweise mittels einer Radlaufabdeckung oder eines Kotflügels ein effektiver Spritzschutz gebildet, der vom Rad aufgewirbeltes Wasser oder Schmutz abfängt und zum Boden zurück leitet. Ferner wird hierdurch die Aerodynamik des Fahrzeugs verbessert.
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Um die Aerodynamik weiter zu verbessern, ist es bekannt, die seitliche Öffnung des Radhauses mit einer Radhausabdeckung abzudecken, sodass das Rad in axialer Richtung zwischen der Radhausabdeckung außen und dem Radhaus bzw. der Fahrzeugkarosserie innen angeordnet ist. Diese Radhausabdeckungen werden üblicherweise nur für nicht lenkbare Räder eingesetzt. Bei lenkbaren Rädern, beispielsweise den Vorderrädern bei den meisten PKWs, ist ein sehr großer Abstand zwischen den Rädern und der Radhausabdeckung erforderlich, um ein Verstellen der Räder beim Lenken nicht zu behindern. Dieser erforderliche Abstand bedingt einen schmäleren Radstand, der sich negativ auf das Fahrverhalten auswirkt, oder eine entsprechend nach außen gewölbte Radhausabdeckung, die die Aerodynamik beeinträchtigt und aus Designgründen nicht bevorzugt wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Radhausabdeckung sowie ein Fahrzeug bereitzustellen, die eine verbesserte Aerodynamik aufweisen.
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Zur Lösung der Aufgabe ist eine Radhausabdeckung für ein Fahrzeug vorgesehen, die zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, eine auxetische Struktur aufweist. Eine auxetische Struktur bewirkt, dass sich die Radhausabdeckung bei einer Streckung in einer Richtung quer zur Streckungsrichtung ausdehnt. Hierdurch kann die Radhausabdeckung derart gestaltet sein, dass die Radhausabdeckung sich in gewünschter Weise verformt, beispielsweise um bei einem Lenkvorgang ein Kontakt mit dem sich verstellenden Rad auszuschließen. Auf diese Weise ist die Radhausabdeckung definiert verformbar und kann zur Abdeckung von einem Radhaus vorgesehen sein, in dem ein verstellbares Rad aufgenommen ist, ohne dass hierdurch von vornherein ein besonders großer Abstand zwischen dem Rad und dem Radhaus erforderlich ist.
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Vorzugsweise hat die Radhausabdeckung zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, eine Mesostruktur. Insbesondere weist hierbei zumindest eine außenliegende Oberfläche der Radhausabdeckung eine Mesostruktur auf. Mesostrukturen sind besonders „feinporig“ oder „feinmaschig“, d.h., sie sind blickdicht aber weisen keine vollständig geschlossene Oberfläche auf. Hierdurch kann die Radhausabdeckung so gestaltet sein, dass sie verformbar ist und gleichzeitig eine Oberfläche aufweist, die unter aerodynamischen Aspekten im Wesentlichen (d.h. zu mindestens 90%) einer geschlossenen Oberfläche entspricht. Im Unterschied zu einer groben Gitterstruktur, leitet die Mesostruktur einen Luftstrom an ihrer Oberfläche verwirbelungsarm entlang, wodurch die Radhausabdeckung besonders aerodynamisch gestaltet sein kann. Ferner erscheint die Mesostruktur für einen Betrachter ab einer gewissen Distanz geschlossen, beispielsweise ab 0,5 m, ab 1 m oder ab 3 m, so dass das Design auch ästhetischen Ansprüchen in dieser Beziehung gerecht werden kann.
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An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass eine Struktur sowohl auxetische Eigenschaften als auch Mesoeigenschaften aufweisen kann, d.h. eine Struktur kann gleichzeitig eine auxetische Struktur und eine Mesostruktur haben. Solche Strukturen, die eine Mesostruktur mit einer auxetischen Struktur kombinieren, werden nachfolgend als mesoauxetische Strukturen bezeichnet. Ferner bedeutet dies im Rahmen der Erfindung, dass alle Mesostrukturen sowie alle auxetischen Strukturen grundsätzlich auch mesoauxetische Strukturen sein können.
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Für die Radhausabdeckung gemäß der Erfindung heißt das, dass die Radhausabdeckung vollständig eine auxetische Struktur und/oder eine Mesostruktur aufweisen kann.
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Ferner können sich Bereiche mit einer auxetischen Struktur und Bereiche mit einer Mesostruktur überlappen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Radhausabdeckung zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig aus einem Material gebildet, das eine Mesostruktur und/oder eine auxetische Struktur hat. Hierdurch kann die Fertigung der Radhausabdeckung mit geringem Aufwand erfolgen.
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Es ist von Vorteil, wenn die Radhausabdeckung lediglich aus dem Material gebildet ist, das eine Mesostruktur und/oder eine auxetische Struktur hat. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die gesamte Radhausabdeckung vorteilhaft gestaltet ist, insbesondere in Bezug auf die aerodynamischen Eigenschaften.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Radhausabdeckung eine Tragestruktur mit einer Abdeckung auf, wobei die Abdeckung die Tragestruktur außenseitig zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig bedeckt. Durch diese Gestaltung kann die Radhausabdeckung besonders kostengünstig herstellbar sein, insbesondere wenn die Tragestruktur und die Abdeckung als separat herstellbare Teile gestaltet sind.
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Ferner kann dabei die Tragestruktur zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, eine auxetische Struktur und die Abdeckung zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, eine Mesostruktur aufweisen. Auf diese Weise kann die Tragestruktur speziell für die definierte Verformung und die Abdeckung speziell für die Aerodynamik der Radhausabdeckung gestaltet sein.
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Vorzugsweise bildet die Abdeckung zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, die außenliegende Oberfläche der Radhausabdeckung mit der Mesostruktur, um die Wirbelbildung am Radhaus besonders stark zu verringern und somit die Aerodynamik besonders gut zu verbessern.
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Erfindungsgemäß ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe auch ein Fahrzeug mit einer Karosserie, die ein Radhaus hat, einem Rad, das im Radhaus angeordnet ist, und einer erfindungsgemäßen Radhausabdeckung vorgesehen. Dabei ist das Radhaus zumindest abschnittsweise von der Radhausabdeckung nach außen verschlossen, wodurch die Aerodynamik des Fahrzeugs verbessert ist.
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In einer Ausführungsform bildet die außenliegende Oberfläche der Radhausabdeckung zumindest abschnittsweise einen Abschnitt der außenliegenden Oberfläche des Fahrzeugs. Somit fügt sich die Radhausabdeckung in die Oberfläche des Fahrzeugs ein, die während der Fahrt von Luft überströmt wird, wodurch die Aerodynamik des Fahrzeugs verbessert wird.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Rad im Radhaus relativ zur Karosserie verstellbar ist, insbesondere zur Lenkung des Fahrzeugs schwenkbar ist. Hierbei ist die Radhausabdeckung derart ausgebildet, dass sich die Radhausabdeckung bei einer Verstell- oder Schwenkbewegung des Rades derart verformt, dass das Rad stets frei im Radhaus rotieren kann. Dadurch kommt es nicht zu einem Kontakt zwischen dem Rad und der Radhausabdeckung und die Radhausabdeckung kann sehr nah am Rad angeordnet sein, auch dann, wenn das Rad verstellbar ist. Hierdurch kann das Fahrzeug so gestaltet sein, dass der Querschnitt des Fahrzeugs in Fahrtrichtung durch die Radhausabdeckung nicht wesentlich vergrößert wird, wodurch der Strömungswiderstand des Fahrzeugs gering gehalten wird.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeug ein dem Rad zugeordnetes radnabenfestes Element aufweist, wobei sich die Radhausabdeckung von dem radnabenfesten Element zur Karosserie erstreckt. Durch diese Gestaltung wird ein wesentlicher Teil der seitlichen Öffnung des Radhauses von der Radhausabdeckung verdeckt, so dass der negative Einfluss der Öffnung auf die Aerodynamik des Fahrzeugs deutlich verringert werden kann.
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Insbesondere ist hierbei die Radhausabdeckung an der Karosserie, insbesondere an der Begrenzung des Radhauses, und dem radnabenfesten Element befestigt. Auf diese Weise kann die Radhausabdeckung derart mit dem Rad gekoppelt sein, dass ein Verstellen des Rades zur definierten Verformung der Radhausabdeckung führt. Die Befestigung der Radhausabdeckung an dem radnabenfesten Element erfolgt hierbei derart, dass das Rad relativ zur Radhausabdeckung drehbar gelagert ist.
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Insbesondere kann diese Verformung ohne zusätzliche Aktuatoren erfolgen.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
- - 1 in einer schematischen Seitenansicht ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Radhausabdeckung,
- - 2 in einer Schnittansicht gemäß der Ebene A - A aus 1, die Radhausabdeckung in einer neutralen Stellung,
- - 3 in einer Schnittansicht gemäß der Ebene A - A aus 1, die Radhausabdeckung in einer linksfahrenden Stellung, und
- - 4 in einer Schnittansicht gemäß der Ebene A - A aus 1, die Radhausabdeckung in einer rechtsfahrenden Stellung.
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In 1 ist die Front eines Fahrzeugs 10 mit einem Rad 12 gezeigt, das in einem in der Karosserie 14 des Fahrzeugs 10 ausgebildeten Radhaus 16 aufgenommen ist. Das Fahrzeug 10 hat ferner eine Radhausabdeckung 18, die das Radhaus 16 bedeckt.
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In der gezeigten Ausführungsform ist das Fahrzeug 10 ein PKW, dessen primäre Antriebsrichtung, d.h. bei einer Fahrt in Vorwärtsrichtung, der Richtung X entspricht.
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Grundsätzlich kann das Fahrzeug 10 ein beliebiges Fahrzeug mit zumindest einem Rad sein, das in einem Radhaus 16 aufgenommen ist.
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Bei dem in der 1 gezeigten Rad 12 handelt es sich um das linke Vorderrad des Fahrzeugs 10.
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Die seitliche Öffnung 24 des Radhauses 16 wird durch einen Rand 36 der Karosserie 14 begrenzt, der einen Übergang von der Außenseite 38 der Karosserie 14 zum Radhaus 16 bildet. Die Außenseite 38 der Karosserie 14 ist hierbei die Seite der Karosserie 14, die der Umgebung des Fahrzeugs 10 zugewandt ist.
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Der Rand 36 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel Teil eines Kotflügels 40 der dem Radhaus 16 zugeordnet ist.
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In einer alternativen Ausführungsform kann der Rand 36 Teil eines beliebigen Abschnitts der Karosserie 14 sein.
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Selbstverständlich kann die Radhausabdeckung 18 zur Abdeckung eines beliebigen Radhauses 16 des Fahrzeugs 10 vorgesehen sein, wobei die nachfolgenden Erläuterungen in analoger Weise gelten.
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Das Rad 12 hat eine Radnabe 20 und ist um eine Welle 22 des Fahrzeugs 10 drehbar im Radhaus 16 aufgehängt.
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In der dargestellten Ausführungsform ist das Rad 12 lenkbar und kann aus einer neutralen Stellung (siehe 2), in der das Fahrzeug 10 geradeaus fährt, in eine linksfahrende Stellung (siehe 3), in der das Fahrzeug 10 in Vorwärtsrichtung X nach links abbiegt, und eine rechtsfahrende Stellung (siehe 4) verstellt werden, in der das Fahrzeug 10 in Vorwärtsrichtung X nach rechts abbiegt. Die Achse N entspricht der Rotationsachse des Rades 12 in der neutralen Stellung. In den 3 und 4 ist die Achse N als Referenz für die veränderte Radstellung wiedergegeben.
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Das der seitlichen Öffnung 24 des Radhauses 16 zugewandte Ende 26 der Welle 22 bildet hierbei ein radnabenfestes Element 28, das beim Lenken mit dem Rad 12 verstellt wird, aber nicht mit dem Rad 12 rotiert.
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In einer alternativen Ausführungsform kann das radnabenfeste Element 28 direkt am Rad 12 befestigt sein, wobei es in diesem Fall derart mit dem Rad 12 gekoppelt ist, dass es seine relative Position zum Rad 12 beibehält, jedoch nicht mit diesem um die Rotationsachse des Rades 12 drehmomentübertragend gekoppelt ist. Somit wird eine Lenkbewegung des Rades 12 auf das radnabenfeste Element 28 übertragen, ohne dass dieses bei der Fahrt mit dem Rad 12 rotiert.
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Die Radhausabdeckung 18 hat eine innenliegende Tragestruktur 30 und eine Abdeckung 32, die die Tragestruktur 30 entgegengesetzt zum Radhaus 16 bedeckt und die eine außenliegende Oberfläche 34 der Radhausabdeckung 18 bildet.
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Die Radhausabdeckung 18 erstreckt sich an der Außenseite 38 der Karosserie 14 vom Rand 36 über die seitliche Öffnung 24 des Radhauses 16 und bildet auf diese Weise mit seiner Oberfläche 34 einen Teil der außenliegenden Oberfläche 42 des Fahrzeugs 10.
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In Richtung Z erstreckt sich die Radhausabdeckung 18 über das radnabenfeste Element 28 hinaus, wodurch im gezeigten Ausführungsbeispiel die seitliche Öffnung 24 zu ca. 95 % von der Radhausabdeckung 18 bedeckt ist.
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Grundsätzlich kann die Radhausabdeckung 18 im Wesentlichen beliebig geformt sein und einen beliebigen Anteil der seitlichen Öffnung 24 bedecken. Vorzugsweise bedeckt die Radhausabdeckung 18 jedoch einen möglichst großen Anteil der seitlichen Öffnung 24. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die Radhausabdeckung 18 die seitliche Öffnung 24 vollständig verdeckt.
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Die Tragestruktur 30 ist an dem radnabenfesten Element 28 sowie am Rand 36, vorzugsweise vollständig in Umfangsrichtung winddicht, befestigt.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Tragestruktur 30 an einer beliebigen Stelle an der Karosserie 14 befestigt sein.
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Die Radhausabdeckung 18 ist hierbei derart gestaltet, dass sie sich, bevorzugt nahtlos, in die Linienführung der Karosserie 14 einfügt und in der neutralen Stellung des Rades 12 vorzugsweise seitlich in Richtung Y nicht oder nur minimal über die Karosserie 14 übersteht.
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Vorzugsweise bildet die Abdeckung 32 hierbei die gesamte außenliegende Oberfläche 34 der Radhausabdeckung 18.
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In einer alternativen Ausführungsform kann die Abdeckung 32 nur ein Teil der außenliegenden Oberfläche 34 der Radhausabdeckung 18 bilden, indem die Abdeckung 32 die Außenseite der Tragestruktur 30 lediglich teilweise bedeckt.
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Die Tragestruktur 30 hat eine auxetische Struktur und die Abdeckung 32 hat eine Mesostruktur.
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Die Tragestruktur 30 ist beispielsweise gitterförmig.
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Die Abdeckung 32 ist beispielsweise ein feinmaschiges Gewebe.
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Grundsätzlich kann die Tragestruktur 30 und die Abdeckung 32 im Wesentlichen beliebig gestaltet sein, wobei die Tragestruktur 30 zumindest abschnittsweise eine auxetische Struktur und die Abdeckung 32 zumindest abschnittsweise eine Mesostruktur aufweist.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Tragestruktur 30 und die Abdeckung 32 einstückig miteinander ausgebildet sein, wobei die Abdeckung 18 in diesem Fall eine mesoauxetische Struktur aufweist.
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In der dargestellten Ausführungsform ist Radhausabdeckung 18 einteilig gestaltet, d.h. sie hat eine einteilige Tragestruktur 30, die von einer einteiligen Abdeckung 32 bedeckt wird.
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Selbstverständlich kann die Radhausabdeckung 18 auch mehrteilig gestaltet sein, beispielsweise indem die Radhausabdeckung 18 durch mehrere miteinander verbundene fächerförmige Einzelteile gebildet ist.
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In einer weiteren Ausführungsform hat die Radhausabdeckung 18 keine separate Tragestruktur 30 und Abdeckung 32 und ist insbesondere einstückig ausgebildet.
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In diesem Fall kann die Radhausabdeckung 18 durch ein feinmaschiges Gitter mit einer auxetischen Struktur gebildet sein, das zumindest abschnittsweise eine Mesostruktur aufweist, die wenigstens einen Teil der Oberfläche 34 der Radhausabdeckung 18 bildet.
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Grundsätzlich kann die Radhausabdeckung 18 aus einem oder mehreren beliebigen Materialien gebildet sein, solange die Radhausabdeckung 18 die entsprechende auxetische Struktur sowie Mesostruktur aufweist.
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Vorzugsweise ist die Radhausabdeckung 18 vollständig aus einem Material gebildet, das eine mesoauxetische Struktur hat.
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Ferner kann die Radhausabdeckung 18 vollständig eine mesoauxetische Struktur aufweisen, unabhängig davon, aus welchem Material die Radhausabdeckung 18 gebildet ist.
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Die Radhausabdeckung 18 ist zum Beispiel durch ein additives Fertigungsverfahren hergestellt.
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Um die Lenkung des Fahrzeugs 10 nicht zu behindern, ist die Radhausabdeckung 18 so gestaltet, dass der Druck, der beim Verstellen des Rades 12 über das radnabenfeste Element 28 auf die Radhausabdeckung 18 wirkt, die Radhausabdeckung 18 derart verformt, dass das Rad 12 durch die Radhausabdeckung 18 nicht behindert wird. Dies ist in den 3 und 4 veranschaulicht.
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Hierzu ist die Tragestuktur 30 vorzugsweise steif ausgeführt, sodass die über das radnabenfeste Element 28 und die Karosserie 14 in die Tragestruktur 30 eingeleiteten Kräfte zu Spannungen und/oder Drücken in der Radhausabdeckung 18 führen, die die entsprechende definierte Verformung bewirken.
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Die auxetische Struktur der Tragestruktur 30 wird hierbei genutzt, um das Volumen zu vergrößern, das von der Radhausabdeckung 18 und dem Radhaus 16 umschlossen ist, indem sich die Radhausabdeckung 18 in Richtung Y nach außen wölbt.
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Alternativ kann sich die Tragestruktur 30 auch so verformen, dass sich das Volumen nicht vergrößert, d.h. das Volumen ändert sich nicht oder verringert sich.
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Wie in 3 dargestellt, wölbt sich der vordere Abschnitt 44 der Radhausabdeckung 18 in Richtung Y nach außen, wenn das Rad 12 in die linksfahrende Stellung verstellt wird, um dem Rad 12 auszuweichen.
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Wird das Rad 12 in die rechtsfahrende Stellung (siehe 4) verstellt, wölbt sich der hintere Abschnitt 46 in Richtung Y nach außen, um dem Rad 12 entsprechend Raum zu geben.
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Im Schnitt A-A hat die Radhausabdeckung 18 hierbei eine S-Form.
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Ferner kann die Radhausabdeckung 18 derart gestaltet sein, dass sich die Radhausabdeckung 18 bei aktiver oder passiver Sturzverstellung, d.h. bei Neigung des Rades 12 gegenüber der X-Y-Ebene, zusätzlich oder alternativ zur Neigung des Rades 12 gegenüber der X-Z-Ebene, wie diese bei der Lenkung der Fall ist (siehe 3 und 4), entsprechend verformt, um dem Rad 12 Platz zu machen.
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Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Rad 12 im Radhaus 16 frei rotieren kann, insbesondere ohne dass der Reifen und/oder die Lauffläche des Rads 12 die Radhausabdeckung 18 kontaktieren.
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Die genaue Gestaltung der Radhausabdeckung 18 ist anhand der individuellen Geometrie des Radhauses 16 und der Positionen, die das radnabenfeste Element 28 im Betrieb des Fahrzeugs 10 einnehmen kann, bestimmt, zum Beispiel mittels computergestützter Modelle.
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Vorzugsweise beträgt der minimale Abstand zwischen dem Rad 12 und der Radhausabdeckung 18 in allen Positionen und Stellungen des Rades 12 mindestens 5 mm, vorzugsweise mindestens 10 mm, insbesondere mindestens 20 mm.
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Indem die Radhausabdeckung 18 so gestaltet ist, das sich ihre Geometrie aufgrund der auxetischen Struktur an die unterschiedlichen Stellungen des Rades 12 anpasst, kann die Radhausabdeckung 18 besonders kompakt gestaltet sowie nahe am Rad 12 angeordnet sein.
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Durch die Mesostruktur der äußeren Oberfläche 34 ist diese besonders aerodynamisch und entspricht hohen Designanforderungen.
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Ferner fügt sich die Radhausabdeckung 18 fließend in die Linienführung der Karosserie 14 ein und sorgt damit für eine besonders gute Aerodynamik des Fahrzeugs 10.
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Auf diese Weise ist ein Fahrzeug 10 bereitgestellt, das durch die Radhausabdeckung 18 einen geringeren Luftwiderstand aufweist.
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Die Erfindung ist nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt. Insbesondere können einzelne Merkmale einer Ausführungsform beliebig mit Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert werden, insbesondere unabhängig von den anderen Merkmalen der entsprechenden Ausführungsformen.
