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Die Erfindung betrifft einen Unterboden eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 der Erfindung. Gemäß Anspruch 10 der Erfindung betrifft dieselbe ferner ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, mit einem derartigen Unterboden.
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Um bezüglich beider Achsen eines Kraftfahrzeugs einen das Fahrverhalten des Fahrzeugs optimierenden Abtrieb zu erreichen und gleichzeitig eine optimierte Kühlung der Radbremsen zu erzielen ist es aus der
DE 102 13 650 A1 bekannt, je einen benachbart zu den hinteren Radhäusern verlaufenden Luftleitkanal im Boden des Kraftfahrzeugs bzw. dessen Bodenplatte vorzusehen. Der Luftleitkanal ist über die Kanallänge gesehen konkav ausgebildet, weist eine U-förmige Profilquerschnittsform auf und ist beidseitig durch vom Fahrzeugboden gebildete Wandungen oder durch Stege begrenzt und so vom Radkasten separiert. Der tiefste Bereich der konkaven Form ist jeweils im Bereich einer Radachse angeordnet.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen im Hinblick auf den Stand der Technik alternativen Unterboden eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, welcher im Hinblick auf eine Minimierung des Luftwiderstandes des Kraftfahrzeugs optimiert ist.
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Ausgehend von einem Unterboden eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Elektro- oder Hybridfahrzeugs, mit einer Unterseite, welche zumindest einen Luftströmungskanal aufweist, der sich in Fahrzeuglängsrichtung (X-Richtung) benachbart zu einem Radkasten des Kraftfahrzeugs erstreckt und durch eine in der Unterseite ausgebildete, langgestreckte sowie nach Fahrzeug-oben gerichtete und demgemäß zum Fahrplanum des Kraftfahrzeugs hin offene Mulde mit einer fahrzeugfrontseitigen Lufteinströmrampe und einer fahrzeugheckseitigen Luftausströmrampe gebildet ist, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass der muldenförmige Luftströmungskanal drei nacheinander angeordnete Luftströmungskanalabschnitte „s1“, „s2“, „s3“, nämlich einen erster, fahrzeugfrontseitig des Radkastens angeordneten Luftströmungskanalabschnitt „s1“, einen zweiten, sich an den ersten (s1) anschließenden und unmittelbar neben dem Radkasten angeordneten Luftströmungskanalabschnitt „s2“ und einen dritten, sich an den zweiten (s2) anschließenden und fahrzeugheckseitig des Radkastens angeordneten Luftströmungskanalabschnitt „s3“ aufweist, wobei der Luftströmungskanal im Bereich des zweiten Luftströmungskanalabschnitts „s2“ zum Radhaus hin seitlich offen ausgebildet ist.
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Durch vorstehende Maßnahme ist der das Kraftfahrzeug umströmenden Luft im Bereich der Fahrzeugräder ein zusätzlicher Strömungsraum in Form des besagten Luftströmungskanals zur Verfügung gestellt, der eine nach dem Stand der Technik in diesem Bereich zu verzeichnende lokale Beschleunigung der strömenden Luft verhindert, zumindest jedoch wirkungsvoll mindert, wodurch im Weiteren nachteilige Einflüsse aus z.B. Unterdruckspitzen vermieden oder zumindest verringert sind und sich der Luftwiderstand des Fahrzeugs vorteilhaft mindert. Darüber hinaus ist der sich im Radhaus vor den Fahrzeugrädern stauenden Luft die Möglichkeit gegeben, seitlich aus demselben in besagten Luftströmungskanal einzutreten, woraus ebenfalls eine Minderung des Luftwiderstandes resultiert.
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Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
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Eine besonders vorteilhafte Wirkung des mit dem zumindest einen erfindungsgemäß ausgebildeten Luftströmungskanal ausgestatteten Unterbodens ergibt sich bevorzugt dadurch, dass im ersten Luftströmungskanalabschnitt „s1“ die Einschnitt-Tiefe des Luftströmungskanals zum Bereich des Radkastens hin in einem Winkel von 5° bis 40°, vorzugsweise 20° ansteigt, dass die sich unmittelbar anschließende Einschnitt-Tiefe des zweiten Luftströmungskanalabschnitts „s2“ im unmittelbaren Bereich des Radkastens ein gleichbleibendes Tiefenniveau zum dritten Luftströmungskanalabschnitt „s3“ hin aufweist, und dass weiter ausgehend vom Radkasten im dritten Luftströmungskanalabschnitt „s3“ die Einschnitt-Tiefe in einem Winkel von 5° bis 40°, vorzugsweise 20° abnimmt. Weiter bevorzugt ist vorgesehen, dass der Luftströmungskanal eine Breite „b1“ aufweist, die dem 0,5- bis 1,5-fachen der Reifenbreite „b2“ eines im betreffenden Radkasten angeordneten Fahrzeugrades entspricht. Alternativ dazu ist bevorzugt vorgesehen, dass der Luftströmungskanal eine Breite „b1“ aufweist, die 5% bis 20% der Karosseriebreite „b3“ des Kraftfahrzeugs entspricht. Auch diese Maßnahme optimiert vorteilhaft das Strömungsverhalten der den Unterboden umströmenden Luft im Sinne einer Minderung des Strömungswiderstandes des Kraftfahrzeugs. Wie die Erfindung weiter vorsieht, weist der Luftströmungskanal im Bereich zumindest einer Kanal-Seitenwandung und/oder des Kanalbodens zumindest einen Ausschnitt für wenigstens ein in den Luftströmungskanal zumindest temporär hineinreichendes Fahrwerksteil des Kraftfahrzeugs auf, wodurch kostenaufwendige Umgestaltungen des Fahrwerks aufgrund des erfindungsgemäß ausgebildeten Unterbodens vermieden oder vermeidbar sind. Um auch in diesem Fall die vorteilhafte Wirkung des erfindungsgemäß ausgebildeten Unterbodens nicht wesentlich zu mindern, ist das besagte wenigstens eine Fahrwerksteil bevorzugt aerodynamisch gestaltet und/oder verkleidet. Um das Strömungsverhalten der den Unterboden umströmenden Luft vorteilhaft zu beeinflussen, ist in Fortbildung der Erfindung vorgesehen, dass fahrzeugfrontseitig des betreffenden Radkastens an der Unterseite des Unterbodens zumindest ein Rad-Anström-Element und/oder fahrzeugheckseitig des betreffenden Radkastens an der Unterseite des Unterbodens zumindest ein Rad-Abström-Element angeordnet ist/sind. Das zumindest eine Rad-Anström-Element weist dazu eine derartige Gestalt auf und/oder ist derart angeordnet, dass dasselbe frontal anströmende Luft in den Luftströmungskanal geleitet wird. Das zumindest eine Rad-Abström-Element weist demgegenüber eine derartige Gestalt auf und/oder ist derart angeordnet, dass die in den Luftströmungskanal geleitete Luft nach Austritt aus demselben wieder hinter den Radkasten geleitet wird. Um den Luftwiderstand des Kraftfahrzeugs noch weiter zu mindern, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Unterseite des Unterbodens ungeachtet des zumindest einen Luftströmungskanals und des zumindest einen Rad-Anström-Elementes und/oder Rad-Abström-Elementes strömungsgünstig ebenmäßig respektive glatt ausgebildet ist. D.h., eine, zwei oder mehrere die Unterseite des Unterbodens bildende Verkleidungsteile, Unterboden-Abschnitte und/oder zugeordnete Anbauteile bilden in ihrer Gesamtheit eine ebenmäßige oder weitestgehend ebenmäßige und demnach strömungsgünstige Unterseite des Kraftfahrzeugs aus.
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Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, insbesondere Elektro- oder Hybridfahrzeug, mit einem Unterboden der vorbeschriebenen Art.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf dieses beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung soll die übliche Fahrtrichtung eines Kraftfahrzeugs mit „-x“ („minus x“), die Richtung entgegen seiner üblichen Fahrtrichtung mit „+x“ („plus x“), ausgehend von der üblichen Fahrtrichtung (-x) die Richtung in der Horizontalen quer zur x-Richtung nach rechts gesehen mit „+y“, ausgehend von der üblichen Fahrtrichtung (-x) die Richtung in der Horizontalen quer zur x-Richtung nach links gesehen mit „-y“, die Richtung in der Vertikalen quer zur x-Richtung nach oben gesehen mit „+z“, und die Richtung in der Vertikalen quer zur x-Richtung nach unten gesehen mit „-z“ bezeichnet werden. Diese Bezeichnungsweise der Raumrichtungen in kartesischen Koordinaten entspricht dem in der Kraftfahrzeugindustrie allgemein verwendeten Koordinatensystem. Überdies werden Begriffe wie „vorne“, „hinten“, „oben“ „unten“ sowie Begriffe mit ähnlichem Bedeutungsinhalt einschließlich der Begriffe „rechts“ und „links“ in der Weise verwendet, wie sie zur Richtungsbezeichnung an einem Kraftfahrzeug üblicherweise gebraucht werden. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Unteransicht eines Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Unterboden desselben, und
- 2 eine Aufsicht des Unterbodens nach 1.
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Gemäß den 1 und 2 weist der Unterboden 1 eines Kraftfahrzeugs 2, welches beispielsweise ein Elektro- oder Hybridfahrzeug ist, eine durch zumindest ein Verkleidungsteil gebildete Unterseite 3 auf, in der Luftströmungskanäle 4 angeordnet bzw. ausgebildet sind. Je ein Luftströmungskanal 4 ist benachbart zu einem Radkasten 5 der vorderen und der hinteren Fahrzeugräder 6.1, 6.2 angeordnet und erstreckt sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung (X-Richtung). Ein jeder Luftströmungskanal 4 ist durch eine in der besagten Unterseite 3 ausgebildete, langgestreckte sowie nach Fahrzeug-oben, d. h., in +X-Richtung gerichtete und demgemäß zum Fahrplanum des Kraftfahrzeugs 2 hin offene Mulde mit einer fahrzeugfrontseitigen Lufteinströmrampe 7 und einer fahrzeugheckseitigen Luftausströmrampe 8 gebildet. Ungeachtet der Luftströmungskanäle 4 ist die Unterseite 3 weitestgehend ebenmäßig respektive glatt und demgemäß strömungsgünstig ausgebildet. Durch einen leicht nach Fahrzeug-oben geführten Verlauf der Unterseite 3 im Heckbereich des Kraftfahrzeugs 2 ist zwischen der Unterseite 3 und dem nicht zeichnerisch dargestellten Fahrplanum des Kraftfahrzeugs 2 ein sogenannter Diffusor 9 gebildet, welcher sich vorteilhaft auf das Fahrverhalten eines Kraftfahrzeugs 2 auswirkt. Als Diffusor 9 werden im Fahrzeugbau Wirkflächen im Unterbodenbereich eines Kraftfahrzeugs 2 verstanden, welche zum einen zur Verbesserung der Aerodynamik durch eine Sogwirkung für Abtrieb sorgen und zum anderen auch eine Verringerung des Luftwiderstandes bewirken können. Die Haupt-Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 2 ist mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet.
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Wie insbesondere sehr gut aus 2 ersichtlich ist, weist ein jeder Luftströmungskanal 4 drei nacheinander angeordnete Luftströmungskanalabschnitte „s1“, „s2“, „s3“ auf. Ein erster Luftströmungskanalabschnitt „s1“ ist fahrzeugfrontseitig des betreffenden Radkastens 5 angeordnet und bildet besagte Lufteinströmrampe 7 aus. Die Lufteinströmrampe 7 verläuft ausgehend vom Kanaleingang 11, welcher in der Ebene der Unterseite 3 des Unterbodens 1 angeordnet ist, leicht geneigt nach Fahrzeug-hinten (vgl. insbes. 1). Gemäß diesem Ausführungsbeispiel steigt die Einschnitt-Tiefe des ersten Luftströmungskanalabschnitts „s1“ in einem Winkel von 5° bis 40°, vorzugsweise 20° an. In Fahrzeugquerrichtung (Y-Richtung) gesehen weist der erste Luftströmungskanalabschnitt „s1“ je eine außen- und innenliegende Kanal-Seitenwandung 12, 13 auf.
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Fahrzeugheckseitig schließt sich an den ersten Luftströmungskanalabschnitt „s1“ ein zweiter Luftströmungskanalabschnitt „s2“ an, welcher unmittelbar neben dem Radkasten 5 verläuft. Der zweite Luftströmungskanalabschnitt „s2“ weist ein weitestgehend gleichbleibendes Tiefenniveau auf. Im Ergebnis ist dann im Bereich des zweiten Luftströmungskanalabschnitts „s2“ ein weitestgehend paralleler Verlauf des Kanalbodens 14 zum Fahrplanum des Kraftfahrzeugs 2 mit maximaler Einschnitt-Tiefe zu verzeichnen. In Fahrzeugquerrichtung (Y-Richtung) gesehen weist der zweite Luftströmungskanalabschnitt „s2“ eine innenliegende Kanal-Seitenwandung 13 auf bzw. die innenliegende Kanal-Seitenwandung 13 des ersten Luftströmungskanalabschnitts „s1“ ist hier fortgeführt (vgl. insbes. 1). Des Weiteren ist hier auf eine außenliegende Kanal-Seitenwandung 12 am zweiten Luftströmungskanalabschnitts „s2“, d.h. im Bereich des Radkastens 5, bewusst verzichtet worden. Hierdurch ist der sich im Fahrbetrieb vor dem Fahrzeugrad 6 innerhalb des Radkastens 5 stauenden Luft eine Ausweichmöglichkeit nach Fahrzeug-innen geschaffen, indem besagte Luft Fahrzeug-innenseitig über den zweiten Luftströmungskanalabschnitts „s2“ am Fahrzeugrad 6 vorbei und weiter über den sich an den zweiten Luftströmungskanalabschnitt „s2“ anschließenden dritten Luftströmungskanalabschnitt „s3“ nach Fahrzeug-hinten geführt wird.
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Wie insbesondere der 1 zu entnehmen ist, ist der zweite Luftströmungskanalabschnitt „s2“ des jeweils im Bereich der hinteren Fahrzeugräder 6.1 angeordneten Luftströmungskanals 4 mit einem weitestgehend durchgängig verlaufenden Kanalboden 14 ausgebildet. Ungeachtet dessen ist in demselben zumindest ein Ausschnitt 15 für ein zumindest temporär, beispielsweise beim Ausfedern des Fahrzeugrades 6.1 in den Luftströmungskanal 4 hineinreichendes Fahrwerksteil 16, das z.B. ein Querlenker sein kann, ausgebildet. Gleiches ist für die innenliegende Kanal-Seitenwandung 13 festzustellen, welche beispielsweise zumindest einen nicht zeichnerisch dargestellten Ausschnitt aufweisen kann, der von einem Fahrwerksteil 16 zumindest temporär durchdrungen wird.
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Was den zweiten Luftströmungskanalabschnitt „s2“ des jeweils im Bereich der vorderen Fahrzeugräder 6.2 angeordneten Luftströmungskanals 4 anbelangt, ist hier der besagte Ausschnitt 15 im Kanalboden 14 besonders deutlich ausgebildet, da aufgrund der gelenkten Fahrzeugräder 6.2 dieselben einen weit größeren seitlichen Freiraum benötigen als die hinteren Fahrzeugräder 6.1. So kann der Ausschnitt 15 sowohl im Kanalboden 14 als auch in der innenliegenden Kanal-Seitenwandung 13 beispielsweise auch derart groß ausgebildet sein, dass eine feste Begrenzung des zweiten Luftströmungskanalabschnitts „s2“ weitestgehend nicht zu verzeichnen ist und dieser Luftströmungskanalabschnitt „s2“ sozusagen imaginär besteht bzw. ausgebildet ist dadurch, dass die strömende Luft trotzdem den vorbestimmten Strömungsweg einnimmt.
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Um jedoch in diesem Fall dennoch eine aktive Führung des Luftstroms innerhalb des zweiten Luftströmungskanalabschnitts „s2“ zu bewirken, sind die betreffenden Fahrwerksteile 16 bevorzugt mit nicht zeichnerisch dargestellten Verkleidungen ausgestattet, die beispielsweise elastisch ausgebildet sind und so bei Gewährleistung eines weitestgehend geschlossenen Kanalbodens 14 und/oder einer weitestgehend geschlossenen innenliegenden Kanal-Seitenwandung 13 die Bewegung des Fahrwerksteils 16 zumindest teilweise mit durchführen. Zweckmäßigerweise sind die luftumströmten Fahrwerksteile 16 auch aerodynamisch ausgebildet, um den Luftwiderstand zu minimieren.
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Der zweite Luftströmungskanalabschnitt „s2“ geht in den dritten Luftströmungskanalabschnitt „s3“ über, wobei die Einschnitt-Tiefe des dritten Luftströmungskanalabschnitt „s3“ ausgehend vom Bereich des Radkastens 5 in einem Winkel von 5° bis 40°, vorzugsweise 20° abnimmt. In Fahrzeugquerrichtung (Y-Richtung) gesehen weist der dritte Luftströmungskanalabschnitt „s3“ je eine außen- und innenliegende Kanal-Seitenwandung 12, 13 auf.
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Aus Versuchen zum Anmeldungsgegenstand hat sich eine Breite „b1“ des Luftströmungskanals 4 als vorteilhaft erwiesen, die dem 0,5- bis 1,5-fachen der Reifenbreite „b2“ des im betreffenden Radkasten 5 angeordneten Fahrzeugrades 6.1, 6.2 oder die 5% bis 20% der Karosseriebereite „b3“ des Kraftfahrzeugs 2 entspricht. Darüber hinaus wurde gefunden, dass eine leichte Krümmung der dritten Strömungskanalabschnitte „s3“ nach Fahrzeug-außen die gewünschte Führung des Luftstroms im Sinne einer Minderung des Strömungswiderstandes des Kraftfahrzeugs 2 vorteilhaft unterstützen kann. Der Krümmungswinkel „α“ ergibt sich dabei bevorzugt aus der Beziehung 0° < α ≤ 30° und beträgt weiter bevorzugt etwa 10°.
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Um das Strömungsverhalten der den Unterboden 1 umströmenden Luft noch weiter vorteilhaft zu beeinflussen, sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel fahrzeugfrontseitig eines jeden Radkastens 5 an der Unterseite 3 des Unterbodens 1 je ein Rad-Anström-Element 18 angeordnet. Das Rad-Anström-Element 18 weist dazu eine derartige Gestalt auf, dass dasselbe frontal anströmende Luft in den Luftströmungskanal 4 geleitet wird. Das Rad-Anström-Element 18 ist wie vorliegend gemäß einer bevorzugten Ausführungsform als dreidimensionaler Körper aus weiter bevorzugt einem Kunststoff ausgebildet und ebenfalls bevorzugt mit dem Unterboden 1 respektive dessen Unterseite 3 kraft-, stoff- und/oder formschlüssig verbunden. Ist die besagte Unterseite 3 beispielsweise durch ein Verkleidungsteil aus Kunststoff gebildet, kann dieselbe auch einstückig mit dem Rad-Anström-Element 18 ausgebildet sein. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf ein als 3D-Körper ausgebildetes Rad-Anström-Element 18, sondern erfasst beispielsweise auch ein, zwei oder mehrere plattenförmige Rad-Anström-Elemente 18 je Radkasten 5 (nicht zeichnerisch dargestellt).
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Darüber hinaus kann den Radkästen 5 auch heckseitig ein sogenanntes Rad-Abström-Element 19 zugeordnet sein, welches in den Zeichnungsfiguren lediglich im Bereich der vorderen Radkästen 5 durch eine gestrichelte Linienführung angedeutet ist. Das besagte Rad-Abström-Element 19 weist eine derartige Gestalt auf, dass die in den Luftströmungskanal 4 geleitete Luft nach Austritt aus demselben wieder hinter den Radkasten 5 geleitet wird. Auch dieses Rad-Abström-Element 19 kann wie vorliegend ersichtlich durch einen 3D-Körper oder durch ein, zwei oder mehrere plattenförmige Rad-Abström-Elemente 18 gebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Unterboden
- 2
- Kraftfahrzeug
- 3
- Unterseite (Unterboden 1)
- 4
- Luftströmungskanal
- 5
- Radkasten
- 6.1
- hinteres Fahrzeugrad
- 6.2
- vorderes Fahrzeugrad
- 7
- Lufteinströmrampe
- 8
- Luftausströmrampe
- 9
- Diffusor
- 10
- Haupt-Fahrtrichtung
- 11
- Kanaleingang
- 12
- Kanal-Seitenwandung
- 13
- Kanal-Seitenwandung
- 14
- Kanalboden
- 15
- Ausschnitt
- 16
- Fahrwerksteil
- 17
- Kanalausgang
- 18
- Rad-Anström-Element
- 19
- Rad-Abström-Element
- „s1“
- erster Strömungskanalabschnitt
- „s2“
- zweiter Strömungskanalabschnitt
- „s3“
- dritter Strömungskanalabschnitt
- „b1“
- Breite des Luftströmungskanals 4
- „b2“
- Reifenbreite
- „b3“
- Karosseriebreite
- „α“
- Krümmungswinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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