Luftleitvorrichtung für ein Fahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Luftleitvorrichtung für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Luftleitvorrichtung ist aus der DE 103 09 369 A1 bekannt und umfasst ein Spoilerelement, das mittels einer Betätigungsmechanik zwischen einer eingefahrenen Ruhestellung und einer ausgestellten Betriebsstellung verstellbar ist. Die Betätigungsmechanik umfasst eine parallelogrammartige Viergelenkanordnung mit zwei Schwenklenkern, die jeweils mit einem Ende karosseriefest angelenkt sind und mit ihren anderen Enden an einem oberen Träger angelenkt sind, der mittelbar oder unmittelbar das Spoilerelement untergreift und abstützt. Auf einen der Schwenklenker wirkt ein Antriebsgestänge, das ein von einem Elektromotor angetriebenes Kurbelteil und ein zwischen dem Kurbelteil und dem betreffenden Schwenklenker angeordnetes Kopplungsteil umfasst. Bei einer Betätigung des Antriebsmotors wird das Kurbelteil verschwenkt. Diese Schwenkbewegung wird mittels des Kopplungsteils auf die Viergelenkmechanik übertragen, so dass das Spoilerelement je nach Schwenkrichtung und Ausgangsstellung des Kurbelteils entweder eingefahren oder ausgeschwenkt wird. Durch eine Viergelenkanordnung können aber die bisweilen geforderten Anstellwinkel und Hubwerte für das Spoilerelement ohne Verletzung von Stabilitätskriterien und/oder Bauraumkriterien nicht erreicht werden. Auch ist ein Unterströmschutz bei einer derartigen Luftleitvorrichtung nur mit einer separaten oder sehr aufwändigen Kinematik darstellbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Luftleitvorrichtung zu schaffen, bei der bei gegebener Grundkonstruktion durch einfache konstruktive Maßnahmen ein gewünschter maximaler Anstellwinkel und ein gewünschter

maximaler Hub des Spoilerelementes vorgegeben und so eine einfache Anpassung an unterschiedliche Anforderungen erreicht werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Luftleitvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der Kern der Erfindung besteht mithin darin, dass eine Mehrgelenkeinheit vorgesehen ist, die eine Scherenmechanik umfasst, die aus mindestens zwei über einen Drehpunkt miteinander verbundenen Schwenkerlenkern gebildet ist und die bei Betätigung einer Antriebseinrichtung einen Hub und ein Verschwenken des Spoilerelementes bewirkt. Durch Anpassung der jeweiligen, beidseits des Drehpunkts angeordneten Schenkel und der Steuerelemente an die gestellten Anforderungen hinsichtlich Hub und Anstellwinkel des Spoilerelementes kann die Scherenmechanik in einfacher Weise unter Beibehaltung ihres Grundaufbaus den jeweiligen Anforderungen entsprechend ausgelegt werden. Eine Längenänderung der Schenkel der Schwenklenker bzw. Schwingen und/oder eine änderung der Steuerelemente führt zu einer änderung des maximalen Anstellwinkels und des maximalen Hubs des Spoilerelementes. Des Weiteren kann durch Einsatz einer Scherenmechanik im Vergleich zu einer als parallelogrammartiges Viergelenk ausgebildeten Mehrgelenkeinheit ein beträchtlich größerer Hub erreicht werden.

Die Luftleitvorrichtung, die mittels der Scherenmechanik aus- bzw. eingefahren werden kann, kann insbesondere als sogenannter Heckspoiler ausgebildet sein, der heckseitig eines Fahrzeugheckfensters in eine Fahrzeugkarosserie integriert ist. Insbesondere in diesem Fall umfasst die Betätigungsmechanik des Heckspoilers zwei Mehrgelenkeinheiten, die jeweils in einem seitlichen Endbereich des sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Spoilerelementes angeordnet sind und jeweils eine Scherenmechanik umfassen, die über eine Antriebseinrichtung angetrieben ist. Für beide Mehrgelenkeinheiten kann ein gemeinsamer Antriebsmotor, wie ein Elektromotor, vorgesehen sein.

Bei einer speziellen Ausführungsform der Luftleitvorrichtung nach der Erfindung ist ein erster Schwenklenker der Scherenmechanik mit einem Schenkel bzw. Ende karosseriefest angelenkt und mit seinem anderen Schenkel bzw. Ende über ein erstes Steuerelement mit dem Spoilerelement verbunden, wohingegen der zweite Schwenklenker mit einem Schenkel bzw. Ende an dem Spoilerelement angelenkt ist und mit seinem anderen Schenkel bzw. Ende über ein zweites Steuerelement mit einem karosseriefesten Abschnitt verbunden ist. Als Schenkel der Schwenklenker werden im vorliegenden Fall die jeweils beidseits des Drehpunkts angeordneten Bereiche der einzelnen Schwenklenker bezeichnet. Die beiden Steuerelemente legen in Kombination mit dem betreffenden, angrenzenden Schenkel des jeweiligen Schwenklenkers den maximalen Hub und den maximalen Anstellwinkel des Spoilerelementes fest.

Bei einer speziellen Ausführungsform der Luftleitvorrichtung nach der Erfindung ist das erste, dem ersten Schwenklenker zugeordnete Steuerelement ein Steuerlenker, der zwischen dem ersten Schwenklenker und dem Spoilerelement angeordnet ist. Die Länge des Steuerlenkers in Kombination mit dem angrenzenden Schenkel des ersten Schwenklenkers bestimmt im Wesentlichen den maximalen Anstellwinkel des Spoilerelementes.

Denkbar ist es aber auch, das erste Steuerelement als Steuerkulisse auszubilden, die spoilerelementfest beispielsweise an einem Träger für das Spoilerelement vorgesehen ist. Die Form der Steuerkulisse, in der das angrenzende Ende des betreffenden Schwenklenkers geführt ist, bestimmt dann im Wesentlichen den maximalen Anstellwinkel des Spoilerelementes.

Entsprechend kann auch das zweite, dem zweiten Schwenklenker zugeordnete Steuerelement als Lenker bzw. Steuerlenker ausgebildet sein, der zwischen dem zweiten Schwenklenker und dem karosseriefesten Abschnitt angeordnet ist. Die Länge dieses Steuerlenkers und dessen Anlenkpunkt an dem karosseriefesten Abschnitt bestimmen im Wesentlichen den maximalen Hub des Spoilerelementes.

Alternativ ist es auch hier denkbar, dass das zweite Steuerelement aus einer karosseriefesten Steuerkulisse gebildet ist, in der der zweite Schwenklenker mit seinem betreffenden Ende geführt ist.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Luftleitvorrichtung nach der Erfindung umfasst die Antriebseinrichtung für die Mehrgelenkmechanik eine Lenkeranordnung, die einen mit einem Antriebsmotor verbundenen Kurbellenker und einen mit dem Kurbellenker verbundenen Koppellenker umfasst, der an dem karosseriefest angelenkten Schwenklenker der Scherenmechanik angelenkt ist. Eine derartige Antriebseinrichtung ist mit geringem Bauraumbedarf in einen Spoileraufbau integrierbar und bei einer speziellen Ausführungsform so auslegbar, dass in der maximal ausgefahrenen Stellung des Spoilerelementes eine Strecklage zwischen dem Kurbellenker und dem Koppellenker vorliegt, so dass eine stabile, ausgestellte Endlage des Spoilerelementes gewährleistet ist. Durch die Strecklage oder auch eine übertotpunktlage, in der ein Gelenkbereich zwischen dem Kurbellenker und dem Koppellenker an einem Anschlag anliegen kann, ist mithin das Spoilerelement in seiner ausgefahrenen Stellung gesichert, so dass eine auftretende Windlast von der Lenkeranordnung aufgenommen wird.

Bei der Luftleitvorrichtung nach der Erfindung kann ein Unterströmschutzelement vorgesehen sein, das anströmseitig insbesondere an dem zweiten Schwenklenker fixiert ist. Das Unterströmelement, das mithin an einem fahrzeugbugseitigen Bereich der Luftleitvorrichtung angeordnet ist, schließt einen Spalt zwischen dem vorderseitigen Rand des Spoilerelementes und der Fahrzeugkarosserie, so dass das Auftreten störender Windgeräusche im Bereich der Luftleitvorrichtung minimiert ist.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Ausführungsbeispiele der Luftleitvorrichtung sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Heckansicht eines Kraftfahrzeugs mit einem Heckspoiler;

Fig. 2 eine erste perspektivische Seitenansicht einer Betätigungsmechanik des Heckspoilers bei abgesenktem Spoilerelement;

Fig. 3 eine zweite Seitenansicht der Betätigungsmechanik bei abgesenktem Spoilerelement;

Fig. 4 eine Fig. 2 entsprechende Ansicht, jedoch in einer Zwischenstellung des Spoilerelementes;

Fig. 5 eine Fig. 3 entsprechende Ansicht, jedoch in einer Zwischenstellung des Spoilerelementes;

Fig. 6 eine Fig. 2 entsprechende Ansicht, jedoch in einer maximal ausgestellten Stellung des Spoilerelementes;

Fig. 7 eine Fig. 3 entsprechende Ansicht, jedoch in einer maximal ausgestellten Stellung des Spoilerelementes;

Fig. 8 eine Außenansicht der Betätigungsmechanik;

Fig. 9 eine Innenansicht der Betätigungsmechanik;

Fig. 10 eine Seitenansicht einer Betätigungsmechanik eines erfindungsgemäß ausgebildeten Heckspoilers im ausgestellten Zustand für eine erste Auswahl von maximalen Hub- und Anstellwinkelwerten;

Fig. 11 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform für eine zweite Auswahl von maximalen Hub- und Anstellwinkelwerten;

Fig. 12 eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform für eine dritte Auswahl von maximalen Hub- und Anstellwinkelwerten; und

Fig. 13 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform, jedoch für eine vierte Auswahl von maximalen Hub- und Anstellwinkelwerten.

In Fig. 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 dargestellt, das heckseitig unterhalb einer Heckscheibe 12 eine einen Heckspoiler darstellende Luftleitvorrichtung 14 aufweist. Die Luftleitvorrichtung 14 umfasst ein sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckendes Spoilerblatt bzw. Spoilerelement 16, das mittels einer beidseits angeordneten Ausstellkinematik zwischen einer in einer heckseitigen Karosseriemulde 18 angeordneten Ruhestellung und einer ausgestellten Betriebsstellung, die eine aerodynamisch wirksame Position darstellt, verfahrbar ist.

Die Ausstellkinematik zum Ausfahren des Spoilerblatts 16 umfasst beidseits symmetrisch bezüglich einer Fahrzeuglängsmittelebene jeweils eine in den Figuren 2 bis 9 dargestellte Mehrgelenkmechanik 20, die mittels eines hier nicht näher dargestellten Elektromotors antreibbar ist und an der das Spoilerelement 16 über einen Träger 22 fixiert ist.

Die Mehrgelenkmechanik 20 umfasst einen karosseriefest ausgebildeten Lagerblock 24, der eine in vertikaler Richtung ausgerichtete Lagerplatte 26 umfasst, an der eine Scherenmechanik 28 gelagert ist, die mit dem Träger 22, an dem das Spoilerelement 16 fixiert ist, verbunden ist.

Die Scherenmechanik 28 umfasst einen ersten Schwenklenker 30, der über ein Gelenk 32 an der Lagerplatte 26 karosseriefest angelenkt ist und an seinem dem Gelenk 32 abgewandten Ende über ein Gelenk 34 mit einem Steuerlenker 36 verbunden ist, der wiederum über ein Gelenk 38 an dem Träger 22 für das Spoilerelement 16 angelenkt ist.

über ein Drehgelenk bzw. einen Drehpunkt 40, der den Schwenklenker 30 in einen dem Gelenk 32 zugeordneten Schenkel und einen dem Gelenk 34 zugeordneten Schenkel unterteilt, ist der Schwenklenker 30 mit einem zweiten Schwenklenker 42 verbunden, der über ein Gelenk 44 mit dem Träger 22 für das Spoilerelement 16 verbunden ist und an dessen dem Gelenk 44 abgewandten Ende über ein Gelenk 46 ein zweiter Steuerlenker 48 angelenkt ist,

der an seinem dem Gelenk 46 abgewandten Ende über ein weiteres Gelenk 50 an der vertikalen Lagerplatte 26 des Lagerblocks 24 angelenkt ist. Das Drehgelenk 40 unterteilt den Schwenklenker 42 in einen dem Gelenk 44 zugeordneten Schenkel und in einen dem Gelenk 46 zugeordneten Schenkel.

An dem ersten Schwenklenker 42 greift über ein Schwenklager 52 eine Lenkeranordnung 54 an, die einer Antriebseinrichtung zugeordnet ist und einen sogenannten Kurbellenker 56, der über ein Gelenk 58 ebenfalls an der Lagerplatte 26 des Lagerblocks 24 drehbar gelagert ist, und einen Koppellenker 60, der über ein Drehgelenk 62 mit dem Kurbellenker 56 verbunden ist und an dem Schwenklager 52 des ersten Schwenklenkers 42 angreift.

Im Bereich des Gelenks 58 ist der Kurbellenker 56 mit einer Antriebswelle 64 verbunden, die zu dem Elektromotor führt. Zum Ausstellen des Spoilerelements 16 wird der Kurbellenker 56 mittels der Antriebswelle 64 ausgehend von der der Ruhestellung des Spoilerelements 16 zugeordneten Position verschwenkt, bis der Kurbellenker 56 und der Koppellenker 60, der die Schwenkbewegung auf die Scherenmechanik 28 überträgt, eine Strecklage zueinander einnehmen. Diese Strecklage sichert das Spoilerelement 16 in seiner Betriebsstellung, so dass dieses nicht durch die Windlast niedergedrückt werden kann. Der Bewegungspfad des Spoilerelements 16 bzw. des Trägers 22 für das Spoilerelement 16 beim Ausstellen bzw. Einfahren ist in den Figuren 8 und 9 anhand gestrichelter Linien dargestellt.

Der maximale Hub und der maximale Anstellwinkel des Spoilerelementes 16 sind durch entsprechende Auslegung der Steuerlenker 36 und 48 und der jeweils zugeordneten Schenkel der sich kreuzenden Schwenklenker 30 und 42 sowie durch die Position des Gelenks 50 an der Lagerplatte 26 festgelegt. Unterschiedliche Auslegungen dieser Parameter sind in den Figuren 10 bis 13 dargestellt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 hat der erste Steuerlenker 36 eine Länge, die einem Abstand X zwischen dem Gelenk 38 und dem Gelenk 34

von 13 mm entspricht. Die Länge des dem Gelenk 34 zugeordneten Schenkels des Schwenklenkers 30 ist so gewählt, dass ein Abstand Y zwischen dem Gelenk 34 und dem Drehgelenk 40, der den Schwenklenker 30 mit dem Schwenklenker 42 verbindet, ebenfalls 13 mm beträgt.

Der Steuerlenker 48 hat eine Länge, die so gewählt ist, dass der Abstand Z zwischen dem Gelenk 46 und dem Gelenk 50 53 mm beträgt. Ein Abstand V zwischen dem Gelenk 32 des Schwenklenkers 30 an der Lagerplatte 26 und dem Gelenk 50 beträgt 35,8 mm. Der sich hieraus ergebende maximale Anstellwinkel des Spoilerelementes 16 beträgt 28°. Der maximale Hub zwischen der eingefahrenen Ruhestellung und der ausgefahrenen Betriebsstellung beträgt 24 mm.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 11 beträgt der Abstand X 21 ,4 mm, der Abstand Y ebenfalls 21 ,4 mm, der Abstand Z 40,9 mm und der Abstand V 50,2 mm. Die übrigen Abmessungen und Auslegungen des Heckspoilers entsprechen denjenigen der Ausführungsform nach Fig. 10. Jedoch ergibt sich mit änderung lediglich der Parameter X, Y, Z und V ein maximaler Anstellwinkel des Spoilerelementes 16 von 28° und ein maximaler Hub des Spoilerelementes von 40 mm.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 12, deren Grundkonstruktion wiederum im Wesentlichen derjenigen der Ausführungsform nach Fig. 10 entspricht, hat der Abstand X einen Wert von 45 mm, der Abstand Y ebenfalls einen Wert von 45 mm, der Abstand Z einen Wert von 43,1 mm und der Abstand V einen Wert von 47,4 mm. Durch diese Auslegung der Parameter X, Y, Z und V kann bei ansonsten gegenüber den Ausführungsformen nach den Figuren 10 und 11 unveränderter Konstruktion ein maximaler Anstellwinkel des Spoilerelements 16 von 70° und ein maximaler Hub des Spoilerelements von 24 mm erreicht werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 13, deren Grundkonstruktion ebenfalls derjenigen der Ausführungsform nach Fig. 10 entspricht, hat der Abstand

X einen Wert von 45 mm, der Abstand Y einen Wert von 45 mm, der Abstand Z einen Wert von 34,9 mm und der Abstand V einen Wert von 59,3 mm. Hieraus ergibt sich bei ansonsten gegenüber den Ausführungsformen nach den Figuren 10 bis 12 unveränderten Bauelementen ein maximaler Anstellwinkel des Spoilerelementes 16 von 70° und ein maximaler Hub des Spoilerelementes 16 von 40 mm.

Wie anhand der Ausführungsformen nach den Figuren 10 bis 13 erkennbar ist, lassen sich bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Luftleitvorrichtung ausgehend von einer Grundkonstruktion allein durch entsprechende Auslegung der Steuerlenker 36 und 48 sowie die Länge des dem Gelenk 34 zugeordneten Schenkels des Schwenkhebels 30 sowie durch die Position des Gelenks 50 an der Lagerplatte 26 der maximale Anstellwinkel des Spoilerelementes 16 und der maximale Hub des Spoilerelementes 16 festlegen. Es ist somit eine einfache Anpassung an unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich maximaler Anstellwinkel und maximaler Hub bei gleich bleibender Grundkonstruktion möglich.

Bei den Ausführungsformen nach den Figuren 10 bis 13 ist des Weiteren jeweils ein Unterströmschutzelement 66 vorgesehen, das im Bereich des Gelenks 44 an dem Schwenklenker 42 fixiert ist und das sich entsprechend der Schwenkbewegung des Schwenklenkers 42 gegenüber dem Spoilerelement 16 verschwenkt. Das Unterströmschutzelement 66 ist ein starres, plattenförmi- ges Bauteil, das flatterfrei an dem Schwenklenker 42 befestigt ist. Zum Positionieren des Unterströmschutzelementes 66 in dessen Wirkstellung ist keine weitere Kinematik erforderlich. Beim Ausstellen des Spoilerelements 16 verschwenkt sich das Unterströmschutzelement 66 zusammen mit dem Schwenklenker 42.

Bezuqszeichen

10 Kraftfahrzeug

12 Heckfenster

14 Heckspoiler

16 Spoilerelement

18 Karosseriemulde

20 Mehrgelenkmechanik

22 Träger

24 Lagerblock

26 Lagerplatte

28 Scherenmechanik

30 Schwenklenker

32 Gelenk

34 Gelenk

36 Steuerlenker

38 Gelenk 0 Drehgelenk 2 Schwenklenker 4 Gelenk 6 Gelenk 8 Steuerlenker

50 Gelenk

52 Schwenklager

54 Lenkeranordnung

56 Kurbellenker

58 Gelenk

60 Koppellenker

62 Drehgelenk

64 Antriebswelle

66 Unterströmschutzelement