Baugruppe mit einem Unterboden-Verkleidungsteil

Die Erfindung betrifft ein Unterboden-Verkleidungsteil einer Radachse im Bereich des Radkastens eines Kraftfahrzeugs und eine Baugruppe mit einem derartigen Unterboden-Verkleidungsteil.

Vor dem Hintergrund der Diskussion um eine Reduktion des C0 ₂ -Ausstoßes bei Kraftfahrzeugen spielen verbrauchssenkende Maßnahmen eine immer größere Rolle. Hierzu zählt auch das Senken des Luftwiderstands des Fahrzeugs. Während beim Karosseriedesign seit Langem nach optimalen Lösungen gesucht wird, ist die Verringerung des Luftwiderstands des Unterbodens des Fahrzeugs noch nicht sehr weit fortgeschritten. Hier bieten sich jedoch große Verbesserungsmöglichkeiten, da der Unterboden immerhin etwa 20 % zum Gesamtluftwiderstand beitragen kann.

Im Bereich der Vorderachse mit den lenkbaren Rädern stellt sich die besondere Herausforderung, eine Unterbodenverkleidung zu schaffen, die der veränderlichen Radstellung Rechnung trägt.

In der DE 10 2010 018 779 A1 ist hierzu allgemein vorgeschlagen, ein Verkleidungsteil in Abhängigkeit von einer Schwenkbewegung eines Lenkerelements bewegbar am Kraftfahrzeug zu halten. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Unterboden-Verkleidungsteil zu schaffen, das einfach im Bereich einer Radachse im Radkasten anzuordnen ist und eine wirksame Verringerung des Luftwiderstands bewirken kann.

Dies wird erfindungsgemäß mit einem Unterboden-Verkleidungsteil einer Radachse im Bereich des Radkastens eines Kraftfahrzeugs erreicht, das einen Grundkörper aufweist, dessen abdeckende Fläche veränderbar ist und der eine Befestigungsstruktur zur festen Verbindung mit der Karosserie und/oder eine Befestigungsstruktur zur festen Verbindung mit einem Querlenker des Fahrzeugs aufweist. Die abdeckende Fläche kann durch einen Radeinschlag verändert werden, sodass das Unterboden-Verkleidungsteil den Lenkbewegungen des gelenkten Rades des Kraftfahrzeugs folgen und somit die Spaltmaße zwischen dem Unterboden-Verkleidungsteil und dem Rad bzw. dem Radträger optimal gering gehalten werden können. Es ist nicht notwendig, das gesamte Unterboden-Verkleidungsteil drehbar oder verschwenkbar anzuordnen. Anstelle dessen wird die Variabilität des Grundkörpers des Unterboden-Verkleidungsteils ausgenutzt, um dessen, von unten gesehen, abdeckende und damit strömungsleitende Fläche reversibel so zu verändern, dass je nach Radstellung der erforderliche Bereich des Unterbodens durch das Unterboden-Verkleidungsteil bedeckt oder freigegeben wird.

Vorzugsweise ist das Unterboden-Verkleidungsteil abschnittsweise sowohl an der Karosserie, insbesondere an einer Innenseite des Radkastens, sowie stellenweise am Querlenker fest fixiert. Zum Beispiel kann ein Rand des Grundkörpers zumindest abschnittsweise fest an der Innenseite des Radkastens verschraubt sein.

Dabei ist es möglich, einen Großteil der Fläche des Unterboden- Verkleidungsteils unverändert zu lassen und nur einen kleinen Abschnitt dazu vorzusehen, sich mit dem Radeinschlag entsprechend zu verändern.

Diese Fixierung kann auch die notwendige Gegenkraft zur reversiblen Veränderung der abdeckenden Fläche des Grundkörpers bieten.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Grundkörper zur Veränderung der abdeckenden Fläche flexibel und vorzugsweise in einem gewissen Maß elastisch ausgebildet. Es ist denkbar, eine Vorspannung in Richtung des Radträgers aufzubauen. Beispielsweise kann der Grundkörper wenigstens einen in im Wesentlichen parallele Falten gelegten Abschnitt aufweisen und quer zu den Falten reversibel auseinanderziehbar sein. Der Grundkörperabschnitt lässt sich dabei in Form eines Faltenbalgs mit ziehharmonikaartigen Falten gestalten. Als Material kommt z.B. ein geeigneter Kunststoff oder ein geeignetes beschichtetes Gewebe infrage.

Die Falten sind vorzugsweise so positioniert, dass sie einerseits eine widerstandsarme Umströmung gewährleisten und andererseits dem Grundkörper eine möglichst große Biegesteifigkeit verleihen. Die Falten verlaufen vorzugsweise in einer Längsrichtung des Fahrzeugs. Um die Stabilität zu verbessern, können beispielsweise die Faltkanten durch Längsstäbe verstärkt sein, die eine höhere Steifigkeit aufweisen als das zwischen ihnen gespannte Material. Eine Veränderung der Fläche lässt sich hier einfach durch eine Querkraft auf den in Falten geltenden Abschnitt des Grundkörpers erreichen, bei der die Falten quer zu ihrer Längsrichtung auseinandergezogen oder zusammengeschoben werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist im Verkleidungsteil wenigstens ein quer zur Fahrzeuglängsachse verlaufender Quersteg aus einem elastischen Material vorgesehen. Es ist möglich, jeweils einen in Falten gelegten Abschnitt in Fahrzeuglängsrichtung vor und nach dem Quersteg vorzusehen.

Der Quersteg lässt sich so ausbilden, dass er eine Bewegung in sämtliche Raumrichtungen zulässt, um eine Federbewegung des Radträgers in z-Richtung, aus der Achskinematik resultierende Relativbewegungen in x- und y-Richtung sowie die aus der Elastokinematik resultierenden Bewegungen der Achsbauteile auszugleichen.

Entlang einer Längsseite des Grundkörpers ist vorzugsweise wenigstens eine flexible Strebe vorgesehen, die im eingebauten Zustand einem Radträger des Kraftfahrzeugs zugewandt ist. Diese flexible Strebe lässt sich einsetzen, um eine Kraftübertragung und somit eine Auslenkung des Unterboden-Verkleidungsteils durch beispielsweise den Radträger zu erzielen.

Eine besonders gute Anpassung kann erreicht werden, wenn die flexible Strebe an einem Ende zusammenlaufende flexible Längsstege und mehrere parallel verlaufende flexible Querstege aufweist, die sich quer zu den Längsstegen zwischen diesen erstrecken. Anders gesagt, es ist vorteilhaft, wenn die flexible Strebe so aufgebaut ist, dass sie den sogenannten Flossenstrahleffekt ausnutzen kann. Bei diesem kommt es durch die Verbindung zweier elastischer äußerer Stege mit mehreren parallel verlaufenden, in Längsrichtung des Bauteils kürzer werden flexiblen Querstegen zu dem Effekt, dass bei einer Krafteinwirkung im Bereich des Endes, an dem die Längsstege weiter beabstandet sind, sich das Ende, an dem die Längsstege aufeinander zulaufen, sich in Richtung der Krafteinwirkung und nicht von dieser weg krümmt.

Vorzugsweise werden entlang der Längsseite des Grundkörpers flexible Streben mit zusammenlaufenden Enden vorgesehen, wobei die Enden von- einander weg gerichtet sind, bzw. eine durchgehende flexible Strebe mit zwei entgegengesetzten zusammenlaufenden Enden. Auf diese Weise lässt sich der Flossenstrahleffekt ausnutzen, um bei einer Kraftübertragung auf einen Bereich in der Mitte des Unterboden-Verkleidungsteils durch eine Lenkbewegung ein Ausschwenken des vorderen bzw. hinteren Randes des Grundkörpers in Richtung des Rades hervorzurufen, um die entstehenden Spalte zu schließen.

Optional liegt der Quersteg zwischen zwei flexiblen Streben, sodass durch die Befestigung am Querlenker eine gute Kraftübermittlung auf die flexiblen Streben möglich ist.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Baugruppe mit einem erfindungs- gemäßen Unterboden-Verkleidungsteil. Dieses Verkleidungsteil ist mit der Radaufhängung des Fahrzeugs, genauer gesagt mit einem bei einem Radeinschlag bewegten Teil der Radaufhängung, mechanisch so gekoppelt, dass die abdeckende Fläche durch einen Radeinschlag verändert wird. Insbesondere ist das Unterboden-Verkleidungsteil mit dem Radträger mechanisch gekoppelt. Die abdeckende Fläche des Unterboden-Verkleidungsteils kann beispielsweise durch Kontakt mit einem beim Lenkeinschlag bewegten Teil der Radaufhängung verändert werden.

Die Baugruppe umfasst damit das Unterboden-Verkleidungsteil, die mechanische Koppelung und zumindest das entsprechende Teil der Radaufhängung.

Der Quersteg kann an einem Querlenker des Fahrzeugs befestigt sein.

Zur Übermittlung der Lenkbewegung können an einem Radträger des Fahrzeugs zwei dem Verkleidungsteil zugewandte Leitvorsprünge vorgesehen sein, die jeweils bei einer Lenkbewegung nach rechts bzw. links in Kontakt mit dem Unterboden-Verkleidungsteil, insbesondere mit der oder den flexiblen Streben, kommen. Das Unterboden-Verkleidungsteil kann auch eine zumindest teilweise Abdichtung des Radkastenbereichs gegen das Eindringen bzw. Herausdrängen von Luftströmen bewirken.

Muss bei mit Kühlluft durchströmen Radkästen für eine gute Entlüftung des Radkastens gesorgt sein, kann das Unterboden-Verkleidungsteil optional an seinem zum Fahrzeugheck gerichteten Ende einen Luftkanal begrenzen, der im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist. Dieser Luftkanal ermöglicht ein Ausströmen von Luft aus dem Radkasten in einem im Wesentlichen horizontal gerichteten Luftstrom ohne Verwirbelungen, die den Luftwiderstand erhöhen würden.

Der optionale Luftkanal lässt sich durch einen Spalt zwischen dem Unterboden-Verkleidungsteil und einem angrenzenden Karosserieabschnitt bilden, durch den die Luft parallel entlang des Unterbodens des Fahrzeugs strömen kann. Durch das Vorsehen eines derartigen Unterboden-Verkleidungsteils ist es möglich, eine normalerweise im Bereich der Vorderfront des Fahrzeugs vorgesehene Staulippe oder einen Staukörper zu verkleinern oder ganz einzusparen.

Die Gesamtgeometrie des Unterboden-Verkleidungsteils kann durch den Fachmann der Geometrie des Radkastenbereichs und dem erforderlichen Freigang des Unterboden-Verkleidungsteils in allen vorkommenden Betriebs- zuständen und Fahrzuständen angepasst werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

- Figur 1 eine schematische Ansicht eines Unterbodens eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Baugruppe mit einem erfindungsgemäßen Unterboden-Verkleidungsteil; und

- Figur 2 eine schematische Schnittansicht der Vorderfront eines Fahrzeugs, die die Luftströmungen im Bereich eines erfindungsgemäßen Unterboden- Verkleidungsteils verdeutlicht. Die Darstellung in den Figuren ist nicht maßstabsgerecht.

Figur 1 zeigt einen Unterboden eines Kraftfahrzeugs 12 im Bereich dessen Frontendes 14, der Vorderräder 16 und eines zugehörigen Radkastens 18 von unten. Jedes Rad 16 ist an einem Radträger 19 befestigt. Ein Unterboden- Verkleidungsteil 20 erstreckt sich hier in etwa horizontal durch den Radkasten 18 und deckt unter anderem ein Lenkgestänge und eine Radaufhängung zur Fahrbahn hin ab.

Das Unterboden-Verkleidungsteil 20 weist einen Grundkörper 22 auf, der zwei in im Wesentlichen parallele Falten gelegte Abschnitte 24 hat, die durch einen Quersteg 26 aus einem geeigneten elastischen Material verbunden sind. Die Falten verlaufen in etwa in Fahrzeuglängsrichtung x.

Der Quersteg 26 ist hier auf Höhe der Radachse über einem symbolisch dargestellten Querlenker 27 des Fahrzeugs 12 positioniert und teilt den Grundkörper 22 in einen vorderen und einen hinteren Abschnitt, die in etwa gleich groß sind.

Der Quersteg 26 verläuft vorzugsweise in Fahrzeugquerrichtung y und liegt in Längsrichtung, von unten gesehen, in Radmitte.

Die Abschnitte 24 bestehen beide aus einem biegsamen, witterungsbeständigen und gegenüber Umwelteinflüssen resistenten Material, beispiels- weise einem geeigneten Kunststoff oder einem geeigneten beschichteten Gewebe. Im Bereich der Faltkanten sind Verstärkungsstrukturen 28, beispielsweise flexible, aber im Wesentlichen eigensteife Stäbe oder Rippen angeordnet, sodass die Abschnitte 24 im Wesentlichen selbsttragend ausgebildet sind.

Aufgrund der in Falten liegenden Abschnitte 24 kann der Grundkörper 22 seine abdeckende Fläche verändern, indem die Falten auseinandergezogen oder zusammengeschoben werden. Dies kann abschnittsweise geschehen, beispielsweise einzeln in den beiden in Falten liegenden Abschnitten 24 oder auch nur in einzelnen Bereichen der jeweiligen Abschnitte 24.

Entlang einer ersten Längsseite 30, die zur Innenseite des Radkastens 18 gerichtet ist, ist das Unterboden-Verkleidungsteil 20 hier fest und flächig mit der Innenseite des Radkastens 18 verschraubt, um es zu fixieren. An seinem vorderen Rand 32, an dem die Falten quer zur Fahrzeuglängsrichtung x beweglich sein müssen, kann das Unterboden-Verkleidungsteil 20 in einer nicht näher dargestellten Führung in y-Richtung verschiebbar aufgenommen sein, um eine Bewegung des vorderen Rands 32 in der Richtung senkrecht zur Zeichenebene zu unterbinden.

Das Unterboden-Verkleidungsteil 20 ist hier über den Quersteg 26 fest und im Wesentlichen unverschiebbar mit dem darunterliegenden Querlenker 27 des Fahrzeugs 12 verbunden, beispielsweise durch Befestigungsstrukturen 34 in Form von Schraubverbindungen. Die Elastizität des Querstegs 26 sowie der Abschnitte 24 erlaubt jedoch eine Bewegung in allen drei Raumrichtungen, sodass sich das Unterboden-Verkleidungsteil 20 den Fahrzeug- und Radbewegungen anpassen kann.

Längs der der Längsseite 30 gegenüberliegenden, nicht fixierten Längsseite 36 sind zwei flexible Streben 38 fest mit den Abschnitten 24 verbunden. Jede der flexiblen Streben 38 ist nach dem Flossenstrahleffekt aufgebaut. Zwei langgestreckte Längsstege 40, die an einem Ende aufeinander zulaufend ausgerichtet sind, sind durch mehrere, parallel zueinander angeordnete Querstege 42 verbunden, die sukzessive zum zulaufenden Ende hin kürzer werden. Infolgedessen läuft die elastische Strebe 38 an einem Ende 44 spitz zu, während sie an ihrem anderen Ende 46 eine vorbestimmte Breite aufweist, um die die beiden Längsstege 40 voneinander beabstandet sind.

Sowohl die Längsstege 40 als auch die Querstege 42 sind in einem gewissen Maß elastisch ausgebildet, was dazu führt, dass bei einer Krafteinwirkung im Bereich des breiten Endes 46 sich das spitz zulaufende Ende 44 in Richtung der Krafteinwirkung und nicht von dieser weg krümmt.

Die beiden elastischen Streben 38 sind so angeordnet, dass ihre spitz zulaufenden Enden 44 zum vorderen Rand 32 und zum hinteren Rand 48 des Unterboden-Verkleidungsteils 20 zeigen, wobei sich die flexiblen Streben 38 im Wesentlichen zusammen über die gesamte Länge des Grundkörpers 24 in Fahr- zeuglängsrichtung x erstrecken.

Die beiden breiten Enden 46 grenzen an den Quersteg 26 an. Am Radträger 19 sind zwei Leitvorsprünge 50 angeordnet, die vom Radträger 19 beidseitig von der Radachse in Richtung zum Unterboden-Verkleidungsteil 20 abstehen. Die beiden Leitvorsprünge 50 sind in etwa schaufeiförmig gestaltet und in der in Figur 1 dargestellten Geradeausstellung in Anlage mit jeweils einer der elastischen Streben 38 im Bereich von deren breiten Ende 46. Erfolgt eine Lenkbewegung und ein Einschlag des Rades 16, so übt jeweils einer der Leitvorsprünge 50 eine Kraft auf eine der flexiblen Streben 38 aus, was dazu führt, dass sich das jeweilige zulaufende Ende 44 und somit die in Figur 1 obere bzw. untere linke Ecke des Unterboden-Verkleidungsteils 20 um das Rad 16 herum krümmt. Das Ende 44 der flexiblen Strebe 38 zieht dabei die Falten des jeweiligen Abschnitts 24 auseinander.

Natürlich könnte die Bewegung des Verkleidungsteils 20 auch von einer Bewegung eines anderen, beim Lenkeinschlag bewegten Teils der Radaufhängung abgeleitet werden. Auf diese Weise wird eine optimale Abdeckung des Unterbodens 10 im Bereich des Radkastens 18 erreicht. Durch eine entsprechende Anpassung der Form, Steifigkeit, Länge und Ausdehnung der flexiblen Streben 38, des Querstegs 26 und der in Falten gelegten Abschnitte 24 kann das Unterboden- Verkleidungsteil 20 auf einfache Weise an unterschiedliche Fahrzeuggeometrien angepasst werden, um immer eine optimale Abdeckung des Unterbodens im Bereich des Radkastens 18 zu erzielen.

Die Luftströmung, die sich entlang und unterhalb des Unterboden- Verkleidungsteils 20 ausbildet, ist in Figur 2 mittels dem Pfeil L verdeutlich. Es ist zu erkennen, dass die Luft im Wesentlichen ohne Verwirbelungen parallel zum horizontalen Verlauf des Grundkörpers 22 des Unterboden-Verkleidungsteils 20 entlang strömt. Die Pfeile K zeigen die Kühlluftströmung aus dem Inneren des Radkastens 20.

Zwischen dem hinteren Rand 48 des Unterboden-Verkleidungsteils 20 und einem Abschnitt 52 der angrenzenden Karosserie bzw. Fahrzeugverkleidung, die sich in Längsrichtung an den Radkasten 18 anschließt, ist in dem hier gezeigten Beispiel ein Luftkanal 54 mit der vertikalen Höhe Δζ ausgebildet, sodass zwischen dem Unterboden-Verkleidungsteil 20 und dem Abschnitt 52 der Fahrzeugkarosserie der Luftkanal 54 ausgebildet ist, der die aus dem Radkasten 18 ausströmende Luft parallel zum Unterboden des Fahrzeugs 12 abströmen lässt (siehe Pfeil P in Figur 2). Auf diese Weise werden Verwirbelungen und somit ein erhöhter Luftwiderstand vermieden.