WO2010136460A1 - Luftleiteinrichtung - Google Patents

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WO2010136460A1
WO2010136460A1 PCT/EP2010/057177 EP2010057177W WO2010136460A1 WO 2010136460 A1 WO2010136460 A1 WO 2010136460A1 EP 2010057177 W EP2010057177 W EP 2010057177W WO 2010136460 A1 WO2010136460 A1 WO 2010136460A1
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WO
WIPO (PCT)
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louver
rear axle
motor vehicle
fuel tank
guiding device
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2010/057177
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English (en)
French (fr)
Inventor
Marcel Eichentopf
Lars Naeve
Vanja Zivkov
Christian Seitz
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Publication date
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Priority to CN2010800069613A priority patent/CN102307776A/zh
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Priority to US13/221,238 priority patent/US20110309652A1/en
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D35/00—Vehicle bodies characterised by streamlining
    • B62D35/02—Streamlining the undersurfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G7/00—Pivoted suspension arms; Accessories thereof
    • B60G7/001—Suspension arms, e.g. constructional features
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2204/00—Indexing codes related to suspensions per se or to auxiliary parts
    • B60G2204/40—Auxiliary suspension parts; Adjustment of suspensions
    • B60G2204/43—Fittings, brackets or knuckles
    • B60G2204/4308—Protecting guards, e.g. for rigid axle damage protection
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/82—Elements for improving aerodynamics
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/88—Optimized components or subsystems, e.g. lighting, actively controlled glasses

Definitions

  • the invention relates to a Lucasleiteinrichtu ⁇ g according to the preamble of claim 1.
  • a generic air guide is known for example from DE 42 14 912 A1.
  • the known louver is attached to a lower arm of a rear suspension and directs the air flow on the control arm and on other parts of the suspension over. As a result, a reduction in air resistance is achieved in the region of the rear suspension.
  • the active surface of the louver is arranged substantially in an approximately vertical plane, like a spoiler, which is arranged in front of the elements of the rear suspension and while driving the motor vehicle passes the air flow over the components of the suspension away.
  • EP 0 778 187 B1 a likewise approximately vertically oriented Heilleitei ⁇ cardi is known, which deflects the air flow at the bottom of the motor vehicle for cooling wheel brakes.
  • EP 0 888 956 A1 discloses a planar cover in the region of the underbody near the rear of a motor vehicle, which is designed to be elastic and thus permits movements of the rear axle by elastically deforming the cover.
  • the object of the invention is to develop the known louver, with the aim of achieving an aerodynamically particularly effective form.
  • the central idea here is to provide an air guide, which is directed substantially parallel to the road and thereby under aerodynamic Viewpoint is formed, with a front and a rear section, which are coordinated and take into account the aerodynamic conditions both in front of and behind the rear axle.
  • the two sections of the louver are made at different angles to a horizontal plane.
  • the two sections are not necessarily planar, but may be curved two-dimensionally or three-dimensionally, so that the feature of the "different angles" optionally refers to a plane defined by the surface of each section middle plane.
  • the two sections of the louver are, starting from the transition region between the two sections, directed obliquely upward.
  • the air guide in the side view has an upwardly open trough shape.
  • the rear portion of the louver may, however, run almost parallel to the road.
  • a high aerodynamic efficiency is achieved with a low-resistance flow around the rear axle and a low-loss outflow of Unterbode ⁇ strömung behind the rear axle.
  • portions of the flow in the vehicle transverse direction are reduced and turbulences of the flow are minimized.
  • the lossy increase in pressure in the region of the rear axle is converted by the design of the louver into a directed flow with higher kinetic energy.
  • the invention reduces the air resistance of the motor vehicle and minimizes lift on the rear axle.
  • the underbody flow is directed in an optimized way past the components of the rear axle.
  • the transition region extends approximately at the height of the lower end portion of the Rad.selements to which the Luftleitei ⁇ raum is attached.
  • the wheel guide element is covered, wherein the louver is arranged as close to the wheel guide element in order not to limit the ground clearance of the motor vehicle.
  • the cover by the louver is not limited to the particular wheel guide element in the rule, but includes other components of the rear axle.
  • a fuel tank which is flowed around by the wind. Although this flow around the fuel tank increases the drag coefficient of the motor vehicle, but is required for cooling the fuel tank.
  • the front edge of the louver connects to the fuel tank.
  • the leading edge of the louver is preferably arranged above the underside of the fuel tank.
  • Under fuel tank is a container for receiving liquid or gaseous fuel to understand as well as, for example, a container for receiving at least one cell for storing electrical energy.
  • the Heilieit worn invention can not completely prevent the influx of air into the rear axle.
  • a free space is provided between the air guiding device and the underbody of the motor vehicle, for example in the form of an outlet track in the region of the end region of the air guiding device facing away from the travel direction.
  • the louver can have a spoiler edge or another flow-guiding measure, such as a counter-swing, at its end remote from the direction of travel.
  • the air guiding device extends over the entire or at least almost the entire width of the wheel guide element, whereby a flow of the rear axle is effectively reduced.
  • the right and / or the left-hand air guiding device can also extend beyond the respective wheel guide element in the direction of the vehicle center.
  • the air guiding device can also have a separate air guide surface, for example in the form of a bend, in order to selectively supply cooling air to the wheel brake of the rear wheel of the rear axle, as known per se from EP 0 778 187 B1.
  • the louver Due to the arrangement of the louver approximately in a horizontal plane, the louver is particularly suitable for covering part of the downwardly open cutout of the rear axle in the underbody of the motor vehicle.
  • the term "cover” is not to be understood here in the sense of a complete closing of the rear axle cutout. Rather, the inventive louver causes the Hi ⁇ terachs Scheme does not flow through, but is underflowed. A complete foreclosure of the rear axle area can not be achieved.
  • the aim of the invention is to pass the majority of the air flowing on the underbody when driving the motor vehicle at the rear axle of the motor vehicle, ie to achieve a U ⁇ terströmung the rear axle and to minimize the flow through the rear axle.
  • this is achieved by a louver arranged on a wheel guide element of the rear axle, preferably on a lower control arm.
  • a louver arranged on a wheel guide element of the rear axle, preferably on a lower control arm.
  • an outlet between the louver and the underbody must be provided behind the rear axle in order to allow the outflow of residual air ,
  • the degree of closure depends on the shape and size of the flow topology.
  • the aim is to allow as little air mass as possible to penetrate into the region of the rear axle cut-out in the underbody of the motor vehicle, but at the same time not to block the ventilation from the rear axle cutout.
  • the inventive air guiding device is preferably provided on both wheels of the rear axle of the motor vehicle.
  • the right and left Heilieit can be designed differently.
  • Fig. 1 shows a schematic side view of the region of a rear axle of a known motor vehicle.
  • FIG. 2 is a schematic side view of the area of a rear axle of a motor vehicle, with an air vent according to the invention
  • FIG. 3 is a representation corresponding to FIG. 2 of a second embodiment of the invention, FIG.
  • FIG. 1 shows the region of a rear axle, designated in its entirety by 102, of a known motor vehicle.
  • the individual components of the rear axle 102, which serve to guide the rear wheels 104 are designated 106,108 and 110.
  • a fuel tank 112 is arranged in front of the rear axle 102.
  • the bottom 1 13 of the fuel tank 112 extends approximately in extension of the largely flat underbody 114 of the motor vehicle.
  • To the rear axle 102 also includes a substantially flat floor 116.
  • FIG. 1 An inventive embodiment of the range of a designated in its entirety by 2 rear axle is shown in FIG.
  • the individual components of the rear axle 2, which serve to guide the rear wheels 4 are denoted by 6, 8 and 10.
  • a fuel tank 12 is arranged in front of the rear axle 2.
  • the underside 13 of the fuel tank 12 extends approximately in extension of the largely flat subfloor 14 of the motor vehicle according to the invention.
  • the rear axle 2 is followed by a largely flat underbody 16, which is formed, for example, by a trunk floor, a muffler of an exhaust system, etc.
  • the areas 14 and 16 of the subfloor can be given the best possible flat and aerodynamic shape by means of lining components which are not shown.
  • the underbody flow which occurs during the drive of the motor vehicle, is symbolized by arrows 18.
  • the flow around the fuel tank 12 for the purpose of cooling is desirable ⁇ arrows 18a).
  • an underflow of the region of the rear axle 2 is achieved, represented by the arrows 18 c. Since a complete foreclosure of the cutout in Unterbode ⁇ 14, 16 for the rear axle is not possible, remains a small flow through the Hi ⁇ terachsausiteses in the underbody 14, 16 of the motor vehicle (arrows 18b).
  • Fig. 3 shows a second embodiment of the invention, with a comparison with the principalsbeisptel of Fig. 2 greater distance between the fuel tank 12 and rear axle 2.
  • Derfahrtraumsgewandte front end portion of the louver 20 is higher than in the embodiment of FIG. 2, to the penetration of the Underground flow in the area of the rear axle 2 to effectively reduce.
  • the air guiding device 20 is subdivided into front and rear sections 26 and 28, with a narrow transition region 24 therebetween.
  • the two sections 26 and 28 of the air guiding device 20 are longitudinal X of the motor vehicle curved and run at an average angle ⁇ and ß with respect to a horizontal plane 22.
  • the lengths of the two sections 26 and 28 are denoted by Iv and Ih.
  • FIG. 5 takes up a part of the illustration of Fig. 4 and is supplemented with further embodiments of louvers 20.
  • Each of these embodiments of the Lucasleitei ⁇ cardi 20 is characterized by an asymmetry between the front and the rear portion 26 and 28.
  • FIG. 6 shows possible embodiments of front sections 26 of inventive louvers 20.
  • FIG. 7 different embodiments of the end portions facing away from the direction of travel of the rear portion 28 inventive louvers 20 are shown.
  • the sections 26 and 28 shown in FIGS. 6 and 7 can in principle be combined with one another in any desired manner.
  • the embodiments which are shown in FIGS. 5 to 7 vary.
  • the aerodynamically most favorable embodiment depends essentially on the local direction of flow at the beginning of the louver 20, the velocity components in the underbody area and on itself the louver 20 subsequent structure.
  • the louver 20 is located in the rear axle area and thus basically in the area of influence of a diffuser, a tuning of the parameters length, width and contouring of the louver 20 for optimal design of the flow of the downstream of the rear axle 2 lying area is necessary.
  • the size of the projected in vehicle vertical direction surface of the louver 20 is dependent on the balance of the entering and exiting in the rear axle cut air mass flows, so it can vary from vehicle to vehicle. In principle, it can not be assumed that an increase in the projected area of the louver 20 reduces the aerodynamic drag of the motor vehicle. Under certain circumstances, an outlet (passage opening) directly on the louver 20 for venting the Schuachsausitess be useful. Such an outlet or a plurality of such outlets is or are formed, for example, in the manner of a ramp in aerodynamically advantageous form. The effort in terms of venting increases when at the direction of travel facing the front edge of the louver 20 due to structural conditions in the underbody area of the motor vehicle, an influx of air into the Deutschenachsausites can not be prevented to a sufficient degree.
  • the Flg. 8 and 9 show in the Untera ⁇ sicht of the motor vehicle differently wide louvers 20. While in the embodiment of FIG. 8, the louvers 20 end approximately with the Rad Installations instituten 6, the louver 20 extend according to the principalsbeispfel of FIG. 9 to close to the longitudinal center plane of the motor vehicle ,
  • the cross sections through the louvers 20 according to FIGS. 5 to 7 can vary in the transverse direction Y of the motor vehicle, that is to say the louvers 20 can have different cross-sectional profiles along their width extension.
  • louvers 20 are not necessarily rectangular in a horizontal projection.
  • Fig. 10 shows possible spatial configurations of louvers 20 in the lower view, with different sized front and rear portions 26 and 28. From Fig. 10 shows clearly that depending on the application, the size and / or shape of the louver 20 according to the invention greatly can be different.
  • the front and / or rear edge of the louver 20 may include an angle to the transverse direction Y of the motor vehicle or have a curved course (S-blow, bow, etc.).
  • louvers 20 are designed in contrast to known louvers targeted aerodynamic considerations and adapt to the course of the subfloor 14 or 16 before and after the rear axle 2 at. They cover a substantial portion of the rear axle 2 in the underbody of the motor vehicle and make it difficult for the underbody flow marked by the arrows 18 to flow into the area of the rear axle cutout.
  • the louvers 20 guide the underfloor flow 18 with very low flow losses, while avoiding turbulence, along their smooth outer surfaces with low flow losses along the underside of the motor vehicle.
  • the angle .beta. Or .beta. With respect to the horizontal plane 22 is an angle indication for the inclination of a mean pitch straight line or an average pitch plane of the front or the rear section 26 or 28 of the draft device 20.
  • the transition region 24 between the two sections 26 and 28 does not have to run exactly in the transverse direction Y of the motor vehicle, but may deviate therefrom at an angle ⁇ , as shown in FIG. 10.
  • the angle ⁇ is preferably based on the orientation of that component 6 to 10 of the rear axle 2, to which the louver 20 is attached.
  • the lower wishbone 6 of a rear axle 2, also called bump handle is suitable for the attachment of an air guiding device 20.
  • louver 20 for example, by screwing, by snapping, by expanding rivets, clips, etc.
  • the louver 20 has a limited flexibility in order to yield to a limited extent, for example, under stress as a result of a curb run or when driving over a different obstacle and to be able to return to their original position. Also needs sufficient stability However, a slipping or twisting of the louver 20 relative to the components 6 to 10 of the rear axle 2 is to be prevented constructively in order to ensure a constant defined position of the louver 20 during the entire life of the motor vehicle.
  • the Heilieit Marie 20 may have additional configurations, such as bends or additional guide elements to improve the cooling air supply in the region of the service brake on the rear axle 2.
  • radnahe surfaces of the louver 20 may be formed so that the supply of cooling air to elements of the brake system is improved on the rear wheels 4.
  • the louver 20 has an aerodynamically optimized shape and extends from an area behind the underbody 14 or an underfloor lining 14 to the boot floor 16
  • the louvers 20 extend in an area in front of the rear axle 2 ⁇ section 26) and an area behind the rear axle (section 28).
  • the projected open areas to the section of the rear axle 2 in the lower floor 14, 16 are partially covered.
  • an inflow of air into the region of the rear axle cutout is made more difficult.
  • the size and shape of the louver 20 is determined in aerodynamic experiments and simulations in several Optimieru ⁇ gsschleifen, so that arise depending on the motor vehicle differently shaped Gutleitei ⁇ cardien 20.
  • this iterative process is based on the finding according to the invention that the air guiding device 20 extends in an area in front of and behind the rear axle 2 and has to run in a horizontal plane 22 in the two sections 26 and 28 at different angles ⁇ and ⁇ . Due to the size and shape of the Air guiding device 20, in particular in its rear section 28, the outflow conditions are optimized specifically to the flow topology of the area behind the rear axle 2 (vehicle rear).

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Abstract

Eine Luftleiteinrichtung (20) an einem etwa quer zur Längsrichtung (X) eines Kraftfahrzeugs verlaufenden Radführungselement (6) einer Hinterachse (2) des Kraftfahrzeugs verläuft im Wesentlichen in einer horizontalen Ebene (22) und ist in einen vorderen Abschnitt (26) und einen hinteren Abschnitt (28) unterteilt. Die beiden Abschnitte (26 bzw. 28) verlaufen mit unterschiedlichen Winkeln (a, ß) zur horizontalen Ebene (22).

Description

Luftleiteinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Luftleiteinrichtuπg nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine gattungsgemäße Luftleiteinrichtung ist beispielsweise aus der DE 42 14 912 A1 bekannt. Die bekannte Luftleiteinrichtung ist an einem unteren Querlenker einer Hinterradaufhängung befestigt und leitet den Luftstrom am Querlenker sowie an weiteren Teilen der Radaufhängung vorbei. Hierdurch wird im Bereich der hinteren Radaufhängung eine Reduzierung des Luftwiderstands erreicht. Die Wirkfläche der Luftleiteinrichtung ist im Wesentlichen in einer etwa vertikalen Ebene angeordnet, nach Art eines Spoilers, der vor den Elementen der hinteren Radaufhängung angeordnet ist und während der Fahrt des Kraftfahrzeugs den Luftstrom über die Bauteile der Radaufhängung hinweg leitet.
Ferner ist aus der EP 0 778 187 B1 eine ebenfalls etwa vertikal ausgerichtete Luftleiteiπrichtung bekannt, die den Luftstrom am Unterboden des Kraftfahrzeugs zur Kühlung von Radbremsen umlenkt. Außerdem ist aus der EP 0 888 956 A1 eine flächige Abdeckung im hinterachsnahen Bodenbereich eines Kraftfahrzeuges bekannt, die elastisch ausgebildet ist und somit Bewegungen der Hinterachse zuiässt, indem sich die Abdeckung elastisch verformt.
Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannte Luftleiteinrichtung weiterzubilden, mit dem Ziel, eine aerodynamisch besonders wirksame Form zu erreichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Luftleiteinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Kerngedanke ist es hierbei, eine Luftleiteinrichtung vorzusehen, die im Wesentlichen etwa parallel zur Fahrbahn gerichtet ist und dabei unter aerodynamischen Gesichtspunkten geformt ist, mit einem vorderen sowie einem hinteren Abschnitt, die aufeinander abgestimmt sind und die aerodynamischen Gegebenheiten sowohl vor als auch hinter der Hinterachse berücksichtigen. Die beiden Abschnitte der Luftleiteinrichtung sind mit unterschiedlichen Winkeln gegenüber einer horizontalen Ebene angestellt. Hierbei sind die beiden Abschnitte nicht zwangsläufig ebenflächig ausgebildet, sondern können zweidimensional oder dreidimensional gekrümmt sein, so dass das Merkmal der "unterschiedlichen Winkel" sich gegebenenfalls auf eine durch die Fläche des jeweiligen Abschnitts gelegte mittlere Ebene bezieht. Die beiden Abschnitte der Luftleiteinrichtung sind, ausgehend von dem Übergangsbereich zwischen den beiden Abschnitten, schräg aufwärts gerichtet. Somit hat die Luftleiteinrichtung in der Seitenansicht eine nach oben offene Wannenform. Insbesondere der hintere Abschnitt der Luftleiteinrichtung kann jedoch nahezu parallel zur Fahrbahn verlaufen.
Die Lageangabe „vor / hinter der Hinterachse" bezieht sich auf die Verbindungslinie der Radmittelpunkte der Hinterräder.
Durch die Anstellung der beiden Abschnitte, gegebenenfalls in Verbindung mit einer geeigneten Profilierung und/oder Konturierung der Luftleiteinrichtung, wird eine hohe aerodynamische Wirksamkeit erreicht, mit einer widerstandsarmen Umströmung des Hinterachsbereichs und einem verlustarmen Abströmen der Unterbodeπströmung hinter der Hinterachse. Durch die Erfindung werden Anteile der Strömung in Fahrzeugquerrichtung reduziert und Verwirbelungen der Strömung minimiert. Der verlustbehaftete Druckanstieg im Bereich der Hinterachse wird durch die Gestaltung der Luftleiteinrichtung in eine gerichtete Strömung mit höherer kinetischer Energie gewandelt. Durch die Erfindung wird der Luftwiderstand des Kraftfahrzeugs reduziert und der Auftrieb an der Hinterachse minimiert. Die Unterbodenströmung wird in optimierter Weise an den Komponenten der Hinterachse vorbei geleitet. Hierdurch wird verhindert, dass die Strömung auf Achsbauteile direkt auftrifft, sich hierdurch in verschiedene Richtungen aufspaltet, in den Unterbodenabschnitt im Bereich der Hinterachse eindringt und dort verschiedene Bauteile widerstandserhöhend um- und durchströmt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verläuft der Übergangsbereich etwa auf der Höhe des unteren Endabschnitts des Radführungselements, an dem die Luftleiteiπrichtung befestigt ist. Somit wird das Radführungselement abdeckt, wobei die Luftleiteinrichtung möglichst nahe am Radführungselement angeordnet ist, um die Bodenfreiheit des Kraftfahrzeugs nicht einzuschränken. Die Abdeckung durch die Luftleiteinrichtung beschränkt sich in der Regel nicht auf das betreffende Radführungselement, sondern umfasst weitere Bauteile der Hinterachse.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befindet sich vor der Hinterachse ein Kraftstoffbehälter, der vom Fahrtwind umströmt wird. Diese Umströmung des Kraftstoffbehälters erhöht zwar den Luftwiderstandsbeiwert des Kraftfahrzeugs, ist jedoch zur Kühlung des Kraftstoffbehälters erforderlich. Um die oben geschilderte Durchströmung des Hinterachsbereichs des Kraftfahrzeugs zu reduzieren, schließt sich an den Kraftstoffbehälter die Vorderkante der Luftleiteinrichtung an. Um das Einströmen des Fahrtwindes in den Hinterachsbereich zu verhindern, ist dabei die Vorderkante der Luftleiteinrichtung bevorzugt oberhalb der Unterseite des Kraftstoffbehälters angeordnet. Unter Kraftstoffbehälter ist ein Behältnis zur Aufnahme von flüssigem oder gasförmigem Kraftstoff ebenso zu verstehen wie beispielsweise ein Behältnis zur Aufnahme wenigstens einer Zelle zur Speicherung elektrischer Energie.
Die erfindungsgemäße Luftieiteinrichtung kann das Einströmen von Luft in den Hinterachsbereich nicht vollkommen verhindern. Um ein Ausströmen der Luft aus dem Hinterachsbereich zu ermöglichen, ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Bereich des fahrtrichtungsabgewandten Endbereichs der Luftleiteinrichtung ein Freiraum zwischen Luftleiteinrichtung und Unterboden des Kraftfahrzeugs, beispielsweise in Form eines Auslassspaites, vorgesehen.
Zur Erhöhung der aerodynamischen Wirksamkeit kann die Luftleiteinrichtung an ihrem fahrtrichtungsabgewandten Endabschnitt eine Abrisskante oder eine andere Strömungsleitmaßnahme, wie beispielsweise einen Gegenschwung, aufweisen.
Bevorzugt erstreckt sich die Luftleiteinrichtung über die gesamte oder zumindest nahezu gesamte Breite des Radführungselements, wodurch eine Durchströmung des Hinterachsbereichs wirksam reduziert wird. Je nach Ausgestaltung des Hinterachsbereichs kann sich die rechte und/oder die linke Luftleiteinrichtung auch über das jeweilige Radführungselemeπt in Richtung der Fahrzeugmitte hinaus erstrecken.
Die Luftleiteinrichtung kann auch eine gesonderte Luftleitfläche aufweisen, beispielsweise in Form einer Abwinkelung, um der Radbremse des Hinterrades der Hinterachse gezielt Kühlluft zuzuführen, wie an sich aus der EP 0 778 187 B1 bekannt.
Aufgrund der Anordnung der Luftleiteinrichtung in etwa in einer horizontalen Ebene ist die Luftleiteinrichtung in besonderem Maße dafür geeignet, einen Teil des nach unten offenen Ausschnittes der Hinterachse im Unterboden des Kraftfahrzeugs abzudecken. Der Begriff "abdecken" ist hierbei nicht im Sinn eines kompletten Verschließens des Hinterachsausschnittes zu verstehen. Vielmehr bewirkt die erfindungsgemäße Luftleiteinrichtung, dass der Hiπterachsbereich nicht durchströmt, sondern unterströmt wird. Eine völlige Abschottung des Hinterachsbereichs kann nicht erreicht werden. Ziel der Erfindung ist es jedoch, den Hauptanteil der am Unterboden bei Fahrt des Kraftfahrzeugs strömenden Luft am Hinterachsausschnitt des Kraftfahrzeugs vorbeizuleiten, also eine Uπterströmung des Hinterachsbereichs zu erreichen und die Durchströmung des Hinterachsbereichs zu minimieren. Dies wird erfindungsgemäß durch eine an einem Radführungselement der Hinterachse, bevorzugt an einem unteren Querlenker, angeordnete Luftleiteinrichtung erreicht Für die Restluft, die dennoch in den Hinterachsbereich einströmt, ist hinter der Hinterachse ein Auslass zwischen Luftleiteinrichtung und Unterboden vorzusehen, um das Ausströmen der Restluft zu ermöglichen.
Der Schließungsgrad richtet sich in Form und Größe nach der Strömungstopologie. Ziel ist es, so wenig Luftmasse wie möglich in den Bereich des Hinterachsausschnittes im Unterboden des Kraftfahrzeugs eindringen zu lassen, gleichzeitig aber die Entlüftung aus dem Hinterachsausschnitt nicht zu blockieren. Die erfindungsgemäße Luftleiteinrichtung ist bevorzugt an beiden Rädern der Hinterachse des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Je nach Ausgestaltung des Unterbodeπs, der auf der rechten und der linken Fahrzeugseite beispielsweise wegen der Führung des Abgasanlage unterschiedlich sein kann, können die rechte und die linke Luftieiteinrichtung unterschiedlich gestaltet sein.
Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht auf den Bereich einer Hinterachse eines bekannten Kraftfahrzeugs.
Mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht auf den Bereich einer Hinterachse eines Kraftfahrzeugs, mit einer erfindungsgemäßen Luftieiteinrichtung,
Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung eines zweiten Ausführungsbeäspiels der Erfindung,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der geometrischen Verhältnisse an einer erfindungsgemäßen Luftieiteinrichtung,
Fig. 5 verschiedene Ausgestaltungen erfindungsgemäßer Luftleiteinrichtungen im Schnitt,
Fig. 6 verschiedene Ausgestaltungen des vorderen Abschnitts erfindungsgemäßer Luftleiteinrichtungen im Schnitt,
Fig. 7 verschiedene Ausgestaltungen des hinteren Abschnitts erfindungsgemäßer Luftleiteinrichtungen im Schnitt,
Fig. 8 und 9 schematische Darstellungen unterschiedlich breiter Luftleiteinrichtungen in der Unteransicht und Fig. 10 verschiedene Ausgestaltungen von Luftleiteinrichtungeπ in der Unteransicht.
Fig. 1 zeigt den Bereich einer in ihrer Gesamtheit mit 102 bezeichneten Hinterachse eines bekannten Kraftfahrzeugs. Die einzelnen Komponenten der Hinterachse 102, die zur Führung der Hinterräder 104 dienen, sind mit 106,108 und 110 bezeichnet. Vor der Hinterachse 102 ist ein Kraftstoffbehälter 112 angeordnet. Die Unterseite 1 13 des Kraftstoffbehälters 112 verläuft etwa in Verlängerung des weitgehend ebenen Unterbodens 114 des Kraftfahrzeugs. An die Hinterachse 102 schließt ebenfalls ein weitgehend ebener Unterboden 116 an.
Die Unterbodenströmung, die sich während der Fahrt des Kraftfahrzeugs einstellt, ist mit Pfeilen 118 symbolisiert. Während die Umströmung des Kraftstoffbehälters 112 zum Zweck der Kühlung erwünscht ist (Pfeile 118a), wird der Bereich der Hinterachse 102 in unerwünschter Weise durchströmt (Pfeile 118b), mit beträchtlichen Strömungsverlusten infolge der zerklüfteten Hinterachse 102.
Demgegenüber ist in Fig. 2 eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Bereiches einer in ihrer Gesamtheit mit 2 bezeichneten Hinterachse dargestellt. Die einzelnen Komponenten der Hinterachse 2, die zur Führung der Hinterräder 4 dienen, sind mit 6, 8 und 10 bezeichnet. Vor der Hinterachse 2 ist ein Kraftstoffbehälter 12 angeordnet. Die Unterseite 13 des Kraftstoffbehälters 12 verläuft etwa in Verlängerung des weitgehend ebenen Unterbodens 14 des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs. An die Hinterachse 2 schließt sich ein weitgehend ebener Unterboden 16 an, der beispielsweise von einem Kofferraumboden, einem Schalldämpfer einer Abgasanlage etc. gebildet wird. Grundsätzlich können die Bereiche 14 und 16 des Unterbodens durch nicht dargestellte Verkleidungsbauteile eine möglichst ebene und strömungsgünstige Form erhalten.
Die Unterbodenströmung, die sich während der Fahrt des Kraftfahrzeugs einstellt, ist mit Pfeilen 18 symbolisiert. Die Umströmung des Kraftstoffbehälters 12 zum Zweck der Kühlung ist erwünscht {Pfeile 18a). Um die Durchströmung des Bereichs der Hinterachse 2 zu vermindern, ist an der Unterseite des Radführungselements 6, beispielsweise eines unteren Querlenkers, eine erfindungsgemäße Luftleϊteinrichtung 20 vorgesehen. Somit wird eine Unterströmung des Bereiches der Hinterachse 2 erreicht, dargestellt durch die Pfeile 18c. Da eine völlige Abschottung des Ausschnittes im Unterbodeπ 14, 16 für die Hinterachse nicht möglich ist, verbleibt eine geringe Durchströmung des Hiπterachsausschnittes im Unterboden 14, 16 des Kraftfahrzeugs (Pfeile 18b). Eine Freiraum in Form eines Spaltes 19 zwischen dem Unterboden 16 und dem fahrtrichtungsabgewandten Endabschnitt der Luftleiteinrichtuπg 20 ermöglicht den Austritt dieses Anteils der Unterbodenströmung, symbolisiert durch die Pfeile 18d, aus dem Hinterachsausschnitt im Unterboden 14, 16.
Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, mit einem im Vergleich zum Ausführungsbeisptel der Fig. 2 größeren Abstand zwischen Kraftstoffbehälter 12 und Hinterachse 2. Derfahrtrichtungszugewandte vordere Endabschnitt der Luftleiteinrichtung 20 liegt dabei höher als im Ausführungsbeispiel der Fig. 2, um das Eindringen der Unterbodenströmung in den Bereich der Hinterachse 2 wirksam zu vermindern.
In beiden Ausführungsbeispieien gemäß den Fig. 2 und 3 liegt der fahrtrichtungszugewandte vordere Endabschnitt der Luftleiteinrichtung 20 oberhalb der Unterseite 13 des Kraftstoffbehälters und unmittelbar benachbart zur Rückseite 15 des Kraftstoffbehälters 12.
Fig. 4 erläutert die geometrischen Verhältnisse an der Luftleiteinrichtung 20. Die Luftleiteinrichtung 20 ist in einen vorderen und in einen hinteren Abschnitt 26 bzw. 28 unterteilt, mit einem dazwischen liegenden schmalen Übergangsbereich 24. Die beiden Abschnitte 26 und 28 der Luftleiteinrichtung 20 sind in Längsrichtung X des Kraftfahrzeugs gekrümmt und verlaufen unter einem mittleren Winkel α bzw. ß gegenüber einer horizontalen Ebene 22. Die Längen der beiden Abschnitte 26 und 28 sind mit Iv und Ih bezeichnet.
Fig. 5 greift einen Teil der Darstellung von Fig. 4 auf und ist mit weiteren Ausführungsformen von Luftleiteinrichtungen 20 ergänzt. Jede dieser Ausgestaltungen der Luftleiteiπrichtung 20 zeichnet sich durch eine Asymmetrie zwischen dem vorderen und dem hinteren Abschnitt 26 und 28 aus. Rg. 6 zeigt mögliche Ausführungsformen vorderer Abschnitte 26 erfindungsgemäßer Luftleiteinrichtungen 20.
In Fig. 7 sind unterschiedliche Ausgestaltungen der fahrtrichtungsabgewandten Endabschnitte des hinteren Abschnitts 28 erfindungsgemäßer Luftleiteinrichtungen 20 dargestellt. Beispielsweise befindet sich am hinteren Endabschnitt der Luftleiteinrichtung ein so genannter Gurney-Flap 36 oder ein Gegeπschwung 38.
Die in den Fig. 6 und 7 dargestellten Abschnitte 26 bzw. 28 können grundsätzlich in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden.
Die in den Fig. 5 bis 7 dargestellten Ausführungsformen erfindungsgemäßer Luftleiteiπrichtungen 20 variieren je nach Gestaltung des Unterbodens 14, 16. Die im Einzelfall aerodynamisch günstigste Ausführungsform hängt im Wesentlichen von der lokalen Anströmrichtung zu Beginn der Luftleiteinrichtung 20, den Geschwindigkeitskomponenten im Unterbodenbereich und der sich an die Luftleiteinrichtung 20 anschließenden Struktur ab. Weist der Uπterbodeπ 16 im Anschluss an die Hinterachse 2 eine glatte Form auf (Diffusorkontur), die widerstandsarm angeströmt werden soll, wird eine richtungsweisende Abströmkontur bevorzugt. Soll ein zerklüfteter Unterboden 16 überströmt werden, ist ein gezielter Strömungsabriss vorzuziehen. Da sich die Luftleiteinrichtung 20 im Hinterachsbereich und damit grundsätzlich im Einflussbereich eines Diffusors befindet, ist eine Abstimmung der Parameter Länge, Breite und Konturierung der Luftleiteinrichtung 20 zur optimalen Gestaltung der Anströmung des stromabwärts der Hinterachse 2 liegenden Bereiches notwendig.
Die Größe der in Fahrzeughochrichtung projizierten Fläche der Luftleiteinrichtung 20 ist von der Bilanz der in den Hinterachsausschnitt eintretenden und austretenden Luftmassenεtröme abhängig, kann damit also von Fahrzeug zu Fahrzeug variieren. Grundsätzlich kann nicht davon ausgegangen werden, dass sich mit einer Vergrößerung der projizierten Fläche der Luftleiteinrichtung 20 der Luftwiderstand des Kraftfahrzeugs verringert. Unter Umständen kann auch ein Auslass (Durchgangsöffnung) unmittelbar an der Luftleiteinrichtung 20 zur Entlüftung des Hinterachsausschnitts sinnvoll sein. Ein solcher Auslass oder mehrere solcher Auslässe ist bzw. sind beispielsweise nach Art einer Rampe in aerodynamisch vorteilhafter Form ausgebildet. Der Aufwand hinsichtlich der Entlüftungsmaßnahmen steigt, wenn an der fahrtrichtungszugewandten Vorderkante der Luftleiteinrichtung 20 aufgrund baulicher Gegebenheiten im Unterbodenbereich des Kraftfahrzeugs ein Einströmen von Luft in den Hinterachsausschnitt nicht in ausreichendem Maß verhindert werden kann.
Die Flg. 8 und 9 zeigen in der Unteraπsicht des Kraftfahrzeugs unterschiedlich breite Luftleiteinrichtungen 20. Während beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 die Luftleiteinrichtungen 20 etwa mit den Radführungselementen 6 enden, erstrecken sich die Luftleiteinrichtung 20 gemäß dem Ausführungsbeispfel der Fig. 9 bis nahe an die Längsmittenebene des Kraftfahrzeugs.
Die Querschnitte durch die Luftleiteinrichtungen 20 gemäß Fig. 5 bis 7 können in Querrichtung Y des Kraftfahrzeugs variieren, das heißt, die Luftleiteinrichtungen 20 können entlang ihrer Breitenerstreckung unterschiedliche Querschnittverläufe aufweisen.
Wie aus Fig. 10 hervorgeht, sind die Luftleiteinrichtungen 20 (abweichend von der Darstellung der Fig. 8 und 9) in einer horizontalen Projektion nicht zwingend rechteckförmig. Fig. 10 zeigt mögliche räumliche Ausgestaltungen von Luftleiteinrichtungen 20 in der Unteransicht, mit unterschiedlich großen vorderen und hinteren Abschnitten 26 bzw. 28. Aus Fig. 10 geht anschaulich hervor, dass je nach Anwendungsfall die Größe und/oder die Form der erfindungsgemäßen Luftleiteinrichtung 20 stark unterschiedlich sein kann. Die Vorder- und/oder Hinterkante der Luftleiteinrichtung 20 können einen Winkel zur Querrichtung Y des Kraftfahrzeugs einschließen oder einen gekrümmten Verlauf aufweisen (S-Schlag, Bogen etc.).
Die erfindungsgemäßen Luftleiteinrichtungen 20 sind im Unterschied zu bekannten Luftleiteinrichtungen gezielt nach aerodynamischen Gesichtspunkten gestaltet und passen sich dem Verlauf des Unterbodens 14 bzw. 16 vor und nach der Hinterachse 2 an. Sie decken einen wesentlichen Ausschnitt der Hinterachse 2 im Unterboden des Kraftfahrzeugs ab und erschweren ein Einströmen der durch die Pfeile 18 gekennzeichneten Unterbodenströmung in den Bereich des Hinterachsausschnittes. Außerdem leiten die Luftleiteinrichtungen 20 die Unterbodenströmung 18 mit sehr geringen Strömungsverlusten, unter Vermeidung von Verwirbelungen, entlang ihrer glatten Außenflächen mit geringen Strömungsverlusteπ an der Unterseite des Kraftfahrzeugs entlang. Selbstverständlich ergibt sich als Nebeneffekt der Luftleäteinrichtungen 20 ein Schutz der Komponenten 6 bis 10 der Hinterachse 2 sowie weiterer Komponenten (beispielsweise einer Antriebswelle) gegenüber Spritzwasser, Steinschlag, Korrosion und anderen Umwelteinflüssen während des Fahrbetriebs. Der Schwerpunkt der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Luftleiteinrichtungen 20 besteht jedoch in ihrer aerodynamischen Wirksamkeit.
Der Winkel □ bzw. ß gegenüber der horizontalen Ebene 22 ist, wie oben beschrieben, eine Winkelangabe zur Neigung einer mittleren Steigungsgeraden oder einer mittleren Steigungsebene des vorderen bzw. des hinteren Abschnittes 26 bzw. 28 der Luftieiteinrichtung 20.
Der Übergangsbereich 24 zwischen den beiden Abschnitten 26 und 28 muss nicht exakt in Querrichtung Y des Kraftfahrzeuges verlaufen, sondern kann hiervon unter einem Winkel γ abweichen, wie in Fig. 10 dargestellt. Der Winkel γ orientiert sich bevorzugt an der Ausrichtung derjenigen Komponente 6 bis 10 der Hinterachse 2, an der die Luftleiteinrichtung 20 befestigt ist. In besonderer Weise eignet sich der untere Querlenker 6 einer Hinterachse 2, auch Sturzlenker genannt, für die Anbringung einer Luftleiteinrichtung 20.
Die Befestigung der Luftleiteinrichtung 20 erfolgt beispielsweise durch Verschraubung, durch Einrasten, durch Spreiznieten, Klipse, etc.
Die Luftleiteinrichtung 20 weist eine begrenzte Flexibilität auf, um beispielsweise bei Beanspruchung in Folge einer Bordsteinabfahrt oder bei Überfahren eines andersartigen Hindernisses in begrenztem Maße nachgeben und in ihre Ausgangsposition zurückkehren zu können. Auch muss eine ausreichende Stabilität gegenüber einer „Wasserdurchfahrt" gegeben sein. Ein Verrutschen oder Verdrehen der Luftleiteinrichtung 20 gegenüber den Komponenten 6 bis 10 der Hinterachse 2 ist jedoch konstruktiv zu verhindern, um eine gleichbleibende definierte Position der Luftleiteinrichtung 20 während der gesamten Lebensdauer des Kraftfahrzeuges zu gewährleisten.
Die Luftieiteinrichtung 20 kann zusätzliche Ausgestaltungen aufweisen, beispielsweise Abwinkelungen oder zusätzliche Leitelemente, um die Kühlluftzufuhr in den Bereich der Betriebsbremse an der Hinterachse 2 zu verbessern. Außerdem können radnahe Flächen der Luftleiteinrichtung 20 derart geformt sein, dass die Zuführung von Kühiluft zu Elementen der Bremsanlage an den Hinterrädern 4 verbessert wird.
Zusammenfassend iässt sich die Erfindung wie folgt beschreiben: Eine Luftleiteinrichtung 20 an einem etwa quer zur Längsrichtung X eines Kraftfahrzeugs verlaufenden Radführungselemeπt 6 einer Hinterachse 2 des Kraftfahrzeugs verläuft im Wesentlichen in einer horizontalen Ebene 22 und ist in einen vorderen Abschnitt 26 und einen hinteren Abschnitt 28 unterteilt. Die beiden Abschnitte 26 bzw. 28 verlaufen mit unterschiedlichen Winkeln α und ß zur horizontalen Ebene 22. Die Luftleiteinrichtung 20 besitzt eine aerodynamisch optimierte Form und erstreckt sich von einem Bereich hinter dem Unterboden 14 bzw. einer Unterbodenverkleidung 14 bis heranreichend an den Kofferraumboden 16. Somit verlaufen die Luftleiteinrichtungen 20 in einem Bereich vor der Hinterachse 2 {Abschnitt 26) und einem Bereich hinter der Hinterachse (Abschnitt 28). Hierbei werden die projizierten offenen Flächen zum Ausschnitt der Hinterachse 2 im Unterboden 14, 16 teilweise abgedeckt. Hierdurch wird ein Einströmen von Luft in den Bereich des Hinterachsausschnittes erschwert. Die Größe und Form der Luftleiteinrichtung 20 wird in aerodynamischen Versuchen und Simulationen in mehreren Optimieruπgsschleifen ermittelt, so dass sich je nach Kraftfahrzeug unterschiedlich gestaltete Luftleiteiπrichtungen 20 ergeben. Dieser iterative Prozess basiert jedoch in allen Fällen auf der erfindungsgemäßen Erkenntnis, dass die Luftleiteinrichtung 20 sich in einem Bereich vor und hinter der Hinterachse 2 erstrecken und in den beiden Abschnitten 26 und 28 mit unterschiedlichen Winkeln α und ß zu einer horizontalen Ebene 22 verlaufen muss. Durch die Größe und die Form der Luftleiteinrichtung 20 insbesondere in ihrem hinteren Abschnitt 28 werden die Abströmbedingungen gezielt auf die Strömungstopologie des Bereiches nach der Hinterachse 2 (Fahrzeugheck) optimiert.

Claims

LuftleiteiπrichtungPatentansprüche
1. Luftleiteinrichtung an einem etwa quer zur Fahrtrichtung verlaufenden Radführungselement einer Hinterachse eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleiteinrichtung (20) in ihrer Einbauiage am Kraftfahrzeug im wesentlichen etwa horizontal verläuft und in einen Abschnitt (26) vor der Hinterachse (2) sowie in einen Abschnitt (28) hinter der Hinterachse (2) unterteilt ist, wobei die beiden Abschnitte (26, 28) mit unterschiedlichen Winkeln (α, ß) zu einer horizontalen Ebene (22) verlaufen, der Winkel (α) im Abschnitt (26) vor der Hinterachse (2) größer ist als der Winkel (ß) im Abschnitt (28) hinter der Hinterachse (2) und die beiden Abschnitte (26, 28) - ausgehend von ihrem Übergangsbereich (24) - aufwärts gerichtet sind.
2. Luftleiteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (24) zwischen den beiden Abschnitten (26, 28) etwa auf der Höhe der tiefsten Bereichs des Radführungselements (6) verläuft.
3. Luftleiteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich vor der Hinterachse (2) ein Kraftstoffbehälter (12) befindet, der von der sich bei Fahrt des Kraftfahrzeugs ergebenden Luftströmung (18a) umströmt wird, wobei die Vorderkante der Luftleiteinrichtuπg (20) hinter dem Kraftstoffbehälter (12) angeordnet ist.
4. Luftleiteinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich vor der Hinterachse (2) ein Kraftstoffbehälter (12) befindet, der von der sich bei Fahrt des Kraftfahrzeugs ergebenden Luftströmung (18a) umströmt wird, wobei die Vorderkante der Luftleiteinrichtung (20) oberhalb der Unterseite (13) des Kraftstoffbehälters (12) angeordnet ist.
5. Luftleiteinrichtung nach Anspruch 3 und/oder 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderkante der Luftleiteinrichtung (20) unmittelbar benachbart zur fahrtrichtungsabgewandten Rückseite (13) des Kraftstoffbehälters (12) angeordnet ist.
6. Luftleiteinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des fahrtrichtungsabgewandten Endabschnitts der Luftleiteinrichtung (20) ein Freiraum (19) zwischen Luftleiteinrichtung (20) und Unterbodeπ (16) des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist.
7. Luftleiteinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleiteinrichtung (20) an ihrem fahrtrichtungsabgewandten Endabschnitt eine Abrisskante ( 36) aufweist.
8. Luftleiteinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleiteinrichtung (20) an ihrem fahrtrichtungsabgewandten Endabschnitt einen Gegenschwung (38) aufweist.
9. Luftleiteinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Luftleiteinrichtung (20) über einen wesentlichen Teil der Breite des Radführungselements (6) erstreckt.
10. Luftleiteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Luftleiteinrichtung (20) über das Radführungselement (6) in Richtung der Fahrzeugmitte hinaus erstreckt.
11. Luftleiteinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleiteinrichtung (20) im radnaheπ Bereich ein Leitelement oder eine Leitfläche aufweist, wodurch Kühliuft auf wenigstens eine Komponente der Radbremse geleitet wird.
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