DE3512378C2

DE3512378C2 - Aerodynamischer Zusatz für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE3512378C2
Application number: DE3512378A
Authority: DE
Inventors: Michitoshi Takagi; Takaaki Asano; Tsuguhiro Yamada
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1984-04-04
Filing date: 1985-04-04
Publication date: 1993-10-28
Anticipated expiration: 2005-04-05
Also published as: DE3512378A1; JPH0112715B2; US4810022A; JPS60209369A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen aerodynamischen Zusatz für ein Kraftfahrzeug der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Bei einem solchen, aus der DE 33 16 129 A1 bekannten aerodynamischen Zusatz werden mit Hilfe der Sensoreinrichtung die jeweilige Fahrzeuggeschwindigkeit und die jeweilige Bodenfreiheit des Fahrzeuges gemessen, um den als Luftleitplatte ausgebildeten Spoiler umso weiter abzusenken, je größer die festgestellten Fahrzeuggeschwindigkeit und je größer die jeweils gemessene Bodenfreiheit des Fahrzeuges ist. Auch bei der Betätigung des Bremspedales wird die Luftleitplatte angehoben, um deren Beschädigung infolge von Fahrbahnunebenheiten und einem Einnicken des Fahrzeugbugs zu verhindern.

Aus DE 26 49 953 A1 und 30 03 565 A1 sind jeweils am Heck eines Fahrzeuges vorgesehene verstellbare Luftleitvorrichtungen bekannt, die nach Maßgabe der jeweils ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit in eine die Aerodynamik des Fahrzeuges beeinflussende Stellung verstellt werden können. Eine dieser Luftleitvorrichtungen kann außerdem in Abhängigkeit des Ausgangssignals eines Feuchtigkeitsfühlers in ihre ausgefahrene Stellung verschoben werden, um bei einem Fahren auf nassen Straßen die Heckscheibe von Wasser freizuhalten. Bei Fahrten auf trockenen Straßen bleibt die bekannte Luftleitvorrichtung dagegen in ihrer Ausgangslage, um als Spoiler wirken zu können.

Aus der DE 28 51 639 A1 ist eine Spoileranordnung für ein Kraftfahrzeug bekannt, die sowohl am Bug als auch am Heck eines Fahrzeuges anbringbare Spoiler vorsieht, die mit Hilfe von Elektromotoren verstellt werden können, um nach Maßgabe der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges geeignete aerodynamische Strömungseigenschaften zu bewirken.

Aus der DE 27 26 507 A1 ist eine Vorrichtung zur Verbesserung der Bodenhaftung eines Kraftfahrzeuges bekannt, die einen oberhalb des Fahrzeugdaches vorgesehenen Spoiler benutzt, der in Abhängigkeit von Lenkbefehlen und/oder Querbeschleunigungssignalen verstellt werden kann und/oder einen Luftstrahl nach hinten ausbläst, der z. B. von einem Turbolader des Kraftfahrzeugs erzeugt wird.

Aus dem DE-GM 14 84 824 ist eine Spoileranordnung für einen Rennwagen bekannt, deren Anstellwinkel in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit und dem Reibungskoeffizienten zwischen den Fahrzeugrädern und der Fahrbahnoberfläche selbsttätig zu verstellen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen aerodynamischen Zusatz der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so weiterzubilden, daß die Steuereinrichtung zum Verstellen des Spoilers in die erste oder zweite Stellung auch die auf das sich jeweils bewegende Fahrzeug einwirkenden Umgebungsbedingungen, wie Straßenoberflächenreibung und Seitenwind, berücksichtigt.

Bei einem aerodynamischen Zusatz der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung werden zusätzlich zu den bereits bisher berücksichtigten Fahrbedingungen des Fahrzeuges, wie Fahrgeschwindigkeit und Bodenfreiheit, auf das sich bewegende Fahrzeug einwirkende Umgebungsbedingungen berücksichtigt, nämlich Seitenwind, Straßenunebenheiten und/oder Straßennässe. Aufgrund dieser Maßnahmen kann der Spoiler den jeweils festgestellten Fahrbedingungen und Umgebungseinflüssen noch optimaler angepaßt werden.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 die Darstellung eines Personenkraftwagens mit einem aerodynamischen Zusatz und einer Steuereinrichtung dafür;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der Heckansicht eines Fahrzeugs mit einer ersten Ausführungsform eines Heckspoilers;

Fig. 3(A) und 3(B) die zwei Betriebsstellungen des einstellbaren Heckspoilers nach Fig. 2;

Fig. 4 schematisch eine erste Ausführungsform einer Steuereinrichtung für den Heckspoiler nach Fig. 2;

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform einer Heckspoiler-Steuereinrichtung;

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Seitenwindsensors für die Steuereinrichtung nach Fig. 5;

Fig. 7 eine Darstellung zur Erläuterung der Wirkung einer ersten Ausführungsform des einstellbaren Heckspoilers nach Fig. 2,

Fig. 8 die Änderung des Luftwiderstandskoeffizienten und des Auftriebskoeffizienten in Abhängigkeit von dem Heckspoilerwinkel;

Fig. 9 ein Flußdiagramm eines Heckspoiler-Steuerprogramms, das in der ersten Ausführungsform der Heckspoiler- Steuereinrichtung nach Fig. 5 ausgeführt wird;

Fig. 10 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform einer einstellbaren Heckspoiler- Steuereinrichtung;

Fig. 11 einer Ausführungsform eines Straßenreibungssensors, der in der zweiten Ausführungsform der Spoiler-Steuereinrichtung nach Fig. 10 verwendet wird;

Fig. 12 eine perspektivische Darstellung eines Personenkraftwagens von vorn links, der die dritte Ausführungsform eines einstellbaren Frontspoilers verwendet;

Fig. 13 einen Schnitt durch Teile der Mechanik des Frontspoilers in Fig. 12;

Fig. 14(A) und 14(B) die Betriebsstellungen des einstellbaren Frontspoilers nach Fig. 12;

Fig. 15 das Verhalten des Luftwiderstandskoeffizienten und des Auftriebskoeffizienten im Verhältnis zu dem Ausmaß, um das der einstellbare Frontspoiler nach Fig. 12 vorsteht;

Fig. 16 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform der Frontspoiler-Steuereinrichtung zur Steuerung der Position des Frontspoilers nach Fig. 12;

Fig. 17 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Straßenunebenheitssensors, der in der vierten Ausführungsform der Steuereinrichtung verwendet wird und von einem Ultraschallsensor Gebrauch macht;

Fig. 18 ein Flußdiagramm eines Zeitsteuerungsprogramms für den Ultraschallsensor, der in der Anordnung nach Fig. 17 verwendet wird;

Fig. 19 ein Blockschaltbild der fünften Ausführungform einer Steuereinrichtung;

Fig. 20 einen Schaltkreis für den Antrieb in der Steuereinrichtung nach Fig. 25, und

Fig. 21(A) bis 21(D) schematische Darstellungen der Betriebspositionen der fünften Ausführungsform mit Front- und Heckspoilern.

Bezugnehmend auf Fig. 1 sei nun der allgemeine Aufbau einer bevorzugten Ausführungsform eines oder mehrerer aerodynamischer Zusatzteile und der zugehörigen Steuereinrichtung kurz beschrieben. ein Kraftfahrzeug 10 weist einen Heckspoiler 20 auf, der mit einem Heckspoilerantrieb 30 zur Betätigung zwischen wenigstens zwei Stellungen verbunden ist. Die Heckspoilerstellung, in der der Heckspoiler bündig mit dem Kofferraumdeckel oder dem Heck des Fahrzeugs abschließt und wenig oder keinen aerodynamischen Effekt ausübt, wird nachfolgend als "Ruhestellung" bezeichnet. Andererseits wird die Stellung, in der der Heckspoiler vom Fahrzeugheck unter einem gewissen Winkel in bezug zur Luftströmung längs des Fahrzeugs vorsteht, um diese vom Fahrzeug fort zu lenken und daher einen aerodynamischen Einfluß auf das Fahrzeug hat, nachfolgend als "Arbeitsstellung" bezeichnet.

Der Heckspoilerantrieb 30 ist mit einer Steuereinrichtung 40 verbunden, die ein Steuersignal für den Heckspoilerantrieb erzeugt, um diesen in eine der erwähnten Stellungen zu bringen. Die Steuereinrichtung 40 ist mit einer Sensoreinheit 50 verbunden, die die Fahrzustände beobachtet. In bevorzugten Ausführungsformen werden Fahrgeschwindigkeit, Seitenwind, Straßenzustand, Fahrzeughöhe, d. h. Bodenfreiheit, Scheinwerferbrechung durch Neigung, negative Beschleunigung, Straßensteigung, Seitenführungskraft des Fahrzeugs usw. selektiv als Spoilerstellungs-Steuerparameter verwendet. Die Sensoreinheit 50 ist daher so gestaltet, daß sie die Spoilerstellungs- Steuerparameter getrennt erfaßt und ein oder mehrere Ausgangssignale abgibt, die von den Fahrzuständen abhängen. Die Steuereinrichtung 40 verwendet die Sensorsignale und leitet daraus das Heckspoilersteuersignal ab.

In Fig. 1 hat das Fahrzeug 10 auch einen Frontspoiler 60. Der Frontspoiler 60 ist mit einem Frontspoilerantrieb 70 verbunden, der den Frontspoiler zwischen wenigstens zwei Stellungen verstellt. Die Stellung des Frontspoilers 60, bei der dieser hinter einer vorderen Karosserieschürze des Fahrzeugs verborgen und daher aerodynamisch unwirksam ist, wird nachfolgend als "Ruhestellung" bezeichnet. Andererseits wird die Stellung des Frontspoilers, bei der dieser vom unteren Rand der vorderen Karosserieschürze nach unten vorsteht und als Spoiler wirkt, der die Luftströmung unterhalb des Fahrzeugs unterbricht, die sonst einen Auftriebskoeffizienten hervorrufen würde, als "Betriebsstellung" bezeichnet.

Der Frontspoilerantrieb 70 empfängt ein Frontspoiler- Steuersignal von der Steuereinrichtung 40. Das Steuersignal gibt die gewünschte Stellung des Frontspoilers 60 auf der Grundlage der Sensorsignale an.

Die Einstellungen der Spoiler sollten in genauer Übereinstimmung mit den Fahrzuständen erfolgen, die durch die Fahrgeschwindigkeit, den Seitenwind, den Straßenoberflächenzustand, die Fahrzeughöhe, die Lichtbrechung durch Regen usw., die negative Beschleunigung, die Straßensteigung, die Seitenführungskraft usw. bestimmt sind. Als allgemeine Regel befinden sich die Spoiler in ihren Betriebsstellungen, wenn sich das Fahrzeug mit relativ hoher Geschwindigkeit bewegt, wo die Erzielung einer hohen Fahrstabilität gegenüber der Kraftstoffwirtschaftlichkeit im Vordergrund steht, und befinden sich die Spoiler in ihren Ruhestellungen, wenn sich das Fahrzeug nicht mit hohen Geschwindigkeiten bewegt, so daß die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs gegenüber der Fahrstabilität im Vordergrund steht. Die Steuereinrichtung 40 erzeugt Spoilersteuersignale, die die Antriebe 30 und 70 veranlassen, die Spoiler 20 und 60 in ihre Betriebsstellungen zu bewegen, wenn festgestellt worden ist, daß sich das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit bewegt, und andere Betriebsbedingungen, die durch vorbestimmte Steuerparameter dargestellt werden, befriedigt werden sollen. Ansonsten gibt die Steuereinrichtung 40 andere Steuersignalwerte ab, um die Spoiler in ihren Ruhestellungen zu halten.

In der dargestellten Anordnung kann die Steuereinrichtung 40 beispielsweise die Stellungen von Frontspoiler und Heckspoiler unabhängig beeinflussen. In der Praxis kann die Steuereinrichtung 40 vier verschiedene Spoilerzustände erzeugen:
Im ersten Zustand befinden sich beide Spoiler 20 und 60 in ihren Ruhestellungen;
im zweiten Zustand ist der Frontspoiler in seine Betriebsstellung bewegt, während sich der Heckspoiler in seiner Ruhestellung befindet;
im dritten Zustand ist der Frontspoiler in seiner Ruhestellung gehalten und der Heckspoiler ist in seine Betriebsstellung bewegt und
im vierten Zustand befinden sich beide Spoiler in ihren Betriebsstellungen.

In diesem Falle erzeugt die Steuereinrichtung 40 getrennte Front- und Heckspoiler-Steuersignale, die zwischen zwei Signalpegeln veränderbar sind. In der gesamten nachfolgenden Beschreibung sei angenommen, daß ein Steuersignal mit HOCH-Pegel befiehlt, daß der Spoiler in seine Betriebsstellung gebracht wird und ein Steuersignal mit NIEDRIG-Pegel befiehlt, daß der Antrieb den Spoiler in seiner Ruhestellung hält.

Es sei betont, obgleich das in Fig. 1 dargestellte System sowohl Front- als auch Heckspoiler aufweist, es nicht immer notwendig ist, beide Spoilerarten zugleich an einem Fahrzeug zu realisieren. Im Falle, wo nur ein Frontspoiler oder nur ein Heckspoiler installiert ist, kann die Steuereinrichtung in einfacher Weise geändert werden, um nur ein einziges Steuersignal abzugeben. Die nachfolgende Beschreibung nimmt bei einigen Ausführungsformen nur auf Einzelspoileranordnungen Bezug.

Fig. 2 beschreibt eine erste Ausführungform, bei der ein Heckspoiler zwischen der Ruhestellung und der Betriebsstellung einstellbar ist. Der Heckspoiler 20 besteht aus einer Heckspoilerflosse 202. Die Heckspoilerflosse 202 wirkt mit einem Kofferraumdeckel 102 der Fahrzeugkarosserie zusammen und ist schwenkbar innerhalb ein Vertiefung 104 angeordnet, die am hinteren Ende im Kofferraumdeckel 102 ausgebildet ist. Die Heckspoilerflosse 202 ist zwischen der Ruhestellung und der Betriebsstellung verschwenkbar, wie in den Fig. 3(A) und 3(b) dargestellt ist. In der Ruhestellung liegt die Oberseite der Heckspoilerflosse 202 bündig mit der Oberfläche des Kofferraumdeckels 102, um eine glatte, durchgehende Karosseriefläche am Fahrzeugheck zu ergeben. In der Betriebsstellung wiederum ist die Heckspoilerflosse 202 nach oben über das Fahrzeugheck vorstehend geneigt, um eine Luftströmungsführungsfläche auszubilden, die die Luftströmung vom Fahrzeugheck wegrichtet. Sie lenkt die Luftströmung längs der Oberfläche der Fahrzeugkarosserie wirksam ab, um somit den Auftriebskoeffizienten zu verringern, der sonst an der Karosserie wirken würde. Der Anstellwinkel der Spoilerflosse ist so gewählt, daß die auf die Flosse wirkende, von der Luftströmung hervorgerufene Kraft in eine am Fahrzeugheck nach unten wirkende Kraft umgewandelt wird, die so den Straßenkontakt der Reifen verbessert, um die Kraftübertragung über die Fahrzeugräder zu begünstigen. Dies ist besonders wichtig bei Fahrzeugen mit Heckantrieb. Andererseits bewirkt die Bewegung der Heckspoilerflosse in die Betriebsstellung eine Steigerung des Luftwiderstandskoeffizienten. Dies kann selbstverständlich durch Rückführen der Heckspoilerflosse 202 in die Ruhestellung korrigiert werden, wodurch freilich der Auftriebskoeffizient ansteigt.

Fig. 4 zeigt ein Heckspoilersteuersystem, das bei der ersten Ausführungsform verwendet wird. Die Vorderkante der Heckspoilerflosse 202 ist schwenkbar mittels eines Schwenkzapfens 102 am inneren Umfang der Vertiefung 104 gelagert, die längs dem hinteren Randbereich des Kofferraumdeckels 102 ausgebildet ist. Die Heckspoilerflosse 202 ist mit einem Antrieb 30 verbunden, der einen Elektromotor 306 und einen davon getriebenen Kurbelstab 304 nach Art eines Wagenhebers umfaßt. Der Kurbelstab 304 ist an einem Punkt mit der Heckspoilerflosse 202 verbunden, der nahe deren hinteren Rand liegt. Obgleich hier nur ein einzelner Kurbelstab 304 dargestellt ist, werden vorzugsweise zwei solcher Stäbe an den gegenüberliegenden Enden der Flosse 202 verwendet. Der Stab 304 kann direkt von dem Motor 306 angetrieben werden oder in einer bevorzugten Ausführungsform über ein Untersetzungsgetriebe, das zwischen dem Motorausgang und dem Stab 304 eingesetzt ist. Der Motor 302 sollte ein in der Drehrichtung umkehrbarer Motor sein, so daß er den hinteren Rand der Heckspoilerflosse 202 auf- und abbewegen kann.

Der Motor 302 ist mit der Steuereinrichtung 40 verbunden, die einen Mikroprozessor enthält. Die Steuereinrichtung 40 ist ihrerseits mit einem Fahrgeschwindigkeitssensor 502, einem Scheibenwischersensor 504 und einem Seitenwindsensor 506 verbunden. Der Fahrgeschwindigkeitssensor 502, der Scheibenwischersensor 504 und der Seitenwindsensor 506 können zusammen die Sensoreinheit 50 bilden, die im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnt worden ist. Der Fahrgeschwindigkeitssensor 502 erzeugt ein die Fahrgeschwindigkeit angebendes Signal. Der Scheibenwischersensor 504 erzeugt ein HOCH-Pegelsignal, wenn der Scheibenwischer in Betrieb ist, sonst erzeugt er ein NIEDRIG-Pegelsignal.

Der Seitenwindsensor 506 ist an einem geeigneten Punkt außen am Fahrzeug befestigt, der dem Seitenwind ausgesetzt ist. Wie Fig. 6 zeigt, besteht der Seitenwindsensor 506 aus einem Sensorgehäuse 507 mit Sensorflächen 508 und 510. Die Sensorflächen 508 und 510 weisen im wesentlichen in entgegengesetzte Richtungen, so daß sie den Seitenwinden von beiden Seiten des Fahrzeugs ausgesetzt sind. Luftströmungswege 512 und 514 sind innerhalb des Sensorgehäuses ausgebildet. Die Luftströmungswege 512 und 514 haben entsprechende äußere Enden 512a und 514a, die sich in die entsprechenden Sensorflächen 508 und 510 öffnen. Die inneren Enden der Luftströmungswege 512 und 514 sind mit einem Druck/Spannungs- Wandler 516 verbunden. Der Druck/Spannungs-Wandler 516 erzeugt Spannungssignale, die den Druck in den Luftströmungswegen angeben. Der dem Druck/Spannungs- Wandler 516 zugeführte Druck ändert sich mit der Stärke des Seitenwindes. Die Spannung gibt daher die Stärke des Seitenwindes an. Die Spannungssignale, die von dem Seitenwindsensor erzeugt werden, werden nachfolgend als "Seitenwindanzeigesignal" bezeichnet.

Das Seitenwind-Anzeigesignal, das vom Seitenwindsensor erzeugt wird, wird vom Sensor der Steuereinrichtung 40 über eine Leitung 518 zugeführt.

In den Fig. 4 und 5 ist das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal mit S₁, das Scheibenwischeranzeigesignal mit S₂ und das Seitenwindanzeigesignal mit S₃ bezeichnet. Wie oben erwähnt, enthält die Steuereinrichtung 40 einen Mikroprozessor, der aus einer Eingabeschnittstelle 402, einer zentralen Prozessoreinheit CPU 404, einem ROM 406, einem RAM 408 und einer Ausgabeschnittstelle 410 besteht. Die Ausgabeschnittstelle 410 ist mit einem Antriebssignalgenerator 308 verbunden, der zwischen die Steuereinrichtung 40 und den Motor 306 geschaltet ist. Der Antriebssignalgenerator 308 spricht auf das Heckspoiler-Steuersignal C₁ an, das über die Ausgabeschnittstelle 410 ausgegeben wird und erzeugt ein Antriebssignal S₄ mit einer Polarität, die von dem Steuersignal abhängt. In der nachfolgenden Beschreibung wird vorausgesetzt, daß die Polarität des Antriebssignals S₄, das den Motor in einer Richtung antreibt, in der die Heckspoilerflosse 202 in die Betriebsstellung bewegt wird, die "Vorwärtsrichtung" ist, während die entgegengesetzte Polarität die "Rückwärtsrichtung" ist. Gewünschtenfalls kann der Antriebssignalgenerator 308 rückgekoppelt geregelt werden, indem man ein Motorpositionsanzeigesignal zum Antriebssignalgenerator zurückführt, um den Motor in vorbestimmten Heckspoilerstellungen, speziell in den Betriebs- und Ruhestellungen anzuhalten.

In Fällen, wo das Fahrgeschwindigkeitsanzeige- Signal S₁ ein Frequenzsignal ist, dessen Frequenz proportional der Fahrgeschwindigkeit ist, kann die CPU 404 mit einem Fahrgeschwindigkeitszähler ausgerüstet sein, um auf der Basis der Frequenz dieses Signals einen Fahrgeschwindigkeitswert abzuleiten. Verfahren zum Ableiten der Fahrgeschwindigkeit aus einem Frequenzsignal, das die Fahrgeschwindigkeit angibt, sind bekannt und brauchen hier nicht weiter beschrieben zu werden.

Wie die Fig. 7 und 8 zeigen, verhalten sich der Luftwiderstandskoeffizient C_d und der Auftriebskoeffizient C_L in Abhängigkeit zum Heckspoilerwinkel R zueinander etwa gegensinnig. Der Heckspoilerwinkel R ist auf einen Winkel R₀ bezogen, in welchem die Heckspoilerflosse plan mit dem Kofferraumdeckel liegt, wie aus Fig. 7 hervorgeht. Wenn der Heckspoilerwinkel R wächst, dann steigt der Luftwiderstandskoeffizient C_d monoton aber leicht nichtlinear an, wie Fig. 8 zeigt. Dies rührt daher, weil, wenn der Heckspoilerwinkel R innerhalb eines angemessenen Bereiches größer wird, der Unterdruck am Heck des Fahrzeuges vergrößert wird, wodurch die rückwärtige Kraft, die auf das Fahrzeug als Widerstand wird, ansteigt. Gleichzeitig bewirkt die Steigerung des Heckspoilerwinkels R, daß der Auftriebskoeffizient monoton aber nicht linear abfällt. Dies führt daher, daß die nach unten gerichtete Kraft, die auf das Fahrzeug wirkt, ansteigt, wenn der Heckspoilerwinkel R größer wird.

Aus Vorstehendem ist zu entnehmen, daß vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeit gesehen es besser wäre, den Heckspoilerwinkel R so klein wie möglich zu halten, jedoch vom Standpunkt der Fahrstabilität her gesehen es wünschenswert ist, den Heckspoilerwinkel R so groß wie möglich zu machen. Die erste Ausführungsform des Spoiler-Steuerungssystems schafft einen guten Ausgleich zwischen diesen beiden Forderungen, indem die Heckspoilerstellungen gemäß den Fahrzuständen des Fahrzeugs eingestellt werden.

Fig. 9 zeigt ein Heckspoilersteuerprogramm, das von der Steuereinrichtung 40 der ersten Ausführungsform ausgeführt wird. Das dargestellte Programm kann periodisch durchgeführt werden. Unmittelbar nach dem Start werden im Block 1002 Daten vom Fahrgeschwindigkeitssensor 502, vom Scheibenwischersensor 504 und vom Seitenwindsensor 506 gelesen. Danach wird das Fahrgeschwindigkeits-Anzeigesignal S₁ mit einem unteren Fahrgeschwindigkeitsschwellenwert L_ref im Block 1004 verglichen. Wenn das Fahrgeschwindigkeitsanzeigesignal S₁ im Pegel gleich oder niedriger als der untere Schwellenwert L_ref ist, dann wird ein NIEDRIG-Pegelsteuersignal C₁ zu dem Antriebssignalgenerator 308 im Block 1006 gesandt. Der Antriebssignalgenerator 306 spricht auf das NIEDRIG-Pegelsteuersignal an und befiehlt, daß der Heckspoiler in seiner Ruhestellung verbleibt. Wenn die Heckspoilerflosse 202 sich bereits in ihrer Ruhestellung befindet, dann bleibt der Antriebssignalgenerator 308 im Ruhezustand und hält die Heckspoilerflosse in ihrer Ruhestellung. Wenn hingegen sich die Heckspoilerflosse 202 in ihrer Betriebsstellung befindet, dann erzeugt der Antriebssignalgenerator 308 ein Antriebssignal S₄ von Rückwärtspolarität, um den Antriebsmotor 306 so anzutreiben, daß dieser die Heckspoilerflosse in ihre Ruhestellung bringt.

Wenn das Fahrgeschwindigkeits-Anzeigesignal S₁ im Pegel höher ist, als der untere Fahrgeschwindigkeitsschwellenwert L_ref, dann wird das Fahrgeschwindigkeitsanzeigesignal S₁ mit einem höheren Fahrgeschwindigkeitsschwellenwert H_ref im Block 1008 verglichen. Wenn das Fahrgeschwindigkeitsanzeigesignal S₁ im Pegel niedriger ist als der Schwellenwert H_ref, dann wird das Scheibenwischersignal S₂ im Block 1010 geprüft, ob es HOCH ist. Wenn dies nicht der Fall ist, dann wird im Block 1012 geprüft, ob das Seitenwindsensorsignal S₃ HOCH ist, was anzeigt, daß die Stärke des Seitenwindes größer als ein vorbestimmter Pegel ist. Wenn das Seitenwindsensorsignal, das im Block 1012 geprüft wird, NIEDRIG ist, dann geht die Steuerung zum Block 1006 über, in welches das NIEDRIG-Pegelsteuersignal C₁ zum Antriebssignalgenerator 308 gesandt wird. Wenn jedoch das Fahrzeuggeschwindigkeitsanzeigesignal im Pegel gleich oder größer als der höhere Schwellenwert H_ref ist oder wenn das Scheibenwischeranzeigesignal HOCH ist oder wenn das Seitenwindsensorsignal S₃ HOCH ist, dann wird ein HOCH-Pegelsteuersignal C₁ erzeugt und zum Antriebssignalgenerator 308 übertragen.

Wie oben erwähnt, ist der Antriebssignalgenerator 308 sowohl auf das Steuersignal C₁ als auch auf die Heckspoilerflossenstellung empfindlich. Wenn sich die Heckspoilerflosse 202 bereits in ihrer Betriebsstellung befindet, dann bleibt der Antriebssignalgenerator in Ruhe, wenn ihm das HOCH-Pegelsteuersignal C₁ zugeführt wird und er hält dann die Heckspoilerflosse in ihrer Betriebsstellung. Wenn andererseits sich die Heckspoilerflosse 202 in ihrer Ruhestellung befindet, dann sendet der Antriebssignalgenerator 308 ein Antriebssignal S₄ zum Motor 306 mit Vorwärtspolarität, um den Motor so anzutreiben, daß dieser die Flosse aus ihrer Ruhestellung in die Betriebsstellung bringt.

Wie man aus Fig. 9 entnehmen kann, wird bei relativ hoher Fahrgeschwindigkeit oder bei relativ schlüpfriger Straßenoberfläche und/oder bei starkem Seitenwind die Heckspoilerflosse in ihre Betriebsstellung gebracht, um eine ausreichende Fahrstabilität sicherzustellen. Die Schlüpfrigkeit der Straßenoberfläche wird hier freilich indirekt über den Scheibenwischerbetrieb ermittelt, weil davon ausgegangen wird, daß die Straßenoberfläche nur bei oder nach Regen schlüpfrig ist und unter solchen Betriebsbedingungen der Scheibenwischer eingeschaltet ist. Fährt das Fahrzeug dagegen mit relativ niedriger Geschwindigkeit oder ist die Straße trocken oder ist der Seitenwind nicht stark, dann wird der Heckspoiler in seine Ruhestellung gebracht, um den Luftwiderstandskoeffizienten herabzusetzen und dadurch den Kraftstoffverbrauch zu senken. Die erste Ausführungsform einer Steuerung für einen einstellbaren Heckspoiler, wie sie oben beschrieben worden ist, stellt daher einen guten Ausgleich zwischen Wirtschaftlichkeit und Fahrstabilität her.

Fig. 10 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform eines Steuersystems für einen einstellbaren Heckspoiler. Bei dieser Ausführungsform wird ein Straßenreibungssensor 508 als Ersatz für den Scheibenwischersensor der vorangehenden Ausführungsform verwendet.

Fig. 11 zeigt ein Beispiel eines Straßenreibungssensors, der in der zweiten Ausführungsform des Heckspoilersteuersystems verwendet wird.

Der Straßenreibungssensor 508 besteht aus einem Ultraschallsensor, der an dem Fahrzeug, beispielsweise an der Türschwelle nahe einem Radkasten befestigt ist. Der Ultraschallsensor sendet Ultraschallwellen gegen die Straßenoberfläche aus. Der Ultraschallsensor leitet dann ein Durchschnittsdistanz zwischen der Straßenoberfläche und dem Fahrzeugschassis aus der Ausbreitungszeit ab. Auf der Basis der Durchschnittshöhe und der Augenblickshöhe, die durch das Rückspritzen von dem zugehörigen Rad beeinflußt wird, läßt sich der Straßenzustand ermitteln. Mit anderen Worten, indem das Auftreten des Rückspritzens vom Rad ermittelt wird, wird der Straßenoberflächenzustand ermittelt. Der Ultraschallsensor, der als Straßenreibungssensor dient, enthält Einrichtungen zum Unterscheiden zwischen nasser und trockener Straße, indem er Schwankungen der gemessenen Fahrzeughöhe aufgrund von Spritzwasser ermittelt. Wenn Spritzwasser festgestellt wird, dann gibt der Ultraschallsensor ein HOCH-Signal ab, das als niedrige Reibung anzeigendes Signal der Steuereinrichtung 40 zugeführt wird. Die Steuereinrichtung 40 verwendet das Signal vom Ultraschallsensor als einen der Spoilersteuerparameter zum Verstellen des Heckspoilers zwischen der Betriebsstellung und der Ruhestellung.

Straßenreibung kann auch auf verschiedene andere Arten anstelle mit Hilfe des Ultraschallsensors ermittelt werden. Beispielsweise kann Straßenreibung aus einer Kombination von Fahrgeschwindigkeit, Lenkwinkeländerung und Lenkgeschwindigkeit abgeleitet werden. Zunächst wird das Lenkdrehmoment beim Fahren auf normaler trockener Straße in Bezug zur Fahrgeschwindigkeit, die Lenkwinkeländerung und die Lenkgeschwindigkeit gemessen, um einen Bezugswert zu erhalten. Dann wird das augenblickliche Lenkdrehmoment gemessen und mit dem Bezugswert verglichen, um zu ermitteln, ob der Reibungskoeffizient der Straßenoberfläche geringer als beim Fahren unter normalen trockenen Bedingungen ist. Wenn das Lenkdrehmoment kleiner als der Bezugswert ist, dann wird eine Straßenoberfläche geringer Reibung durch Erzeugen eines geringe Reibung anzeigenden Signals angezeigt. Bei anderen Verfahren kann der Reibungskoeffizient durch einen Vergleich der Radgeschwindigkeiten der Antriebsräder und der angetriebenen Räder ermittelt werden.

Wie aus Fig. 10 hervorgeht, ist die zweite Ausführungsform des Heckspoilersteuersystems auf einen flügelartigen Heckspoiler 20 anwendbar. Bei dem flügelartigen Heckspoiler ist die Spoilerflosse 202 schwenkbar in einer Vertiefung 104 mittels eines Haltearmes 314 gelagert. Die Vorderkante der Heckspoilerflosse 202 schwenkt um einen Schwenkzapfen 314a, der sich durch den Haltearm 314 erstreckt. Die Hinterkante der Heckspoilerflosse 202 ist über Lenker 310a und 310b mit einem Antriebsmotor 306 verbunden. Der Lenker 310a ist direkt mit der Antriebswelle des Antriebsmotors 306 verbunden, um sich mit dieser zu drehen. Die Drehbewegung des Lenkers 310a wird durch den zweiten Lenker 310b in eine vertikale Bewegung umgesetzt. Bei dieser Anordnung bewegt sich die Hinterkante der Spoilerflosse 202 nach oben und unten, wenn sich der Antriebsmotor 306 dreht.

Bei der zweiten Ausführungsform wird die Stellung des Heckspoilers 20 im wesentlichen auf die gleiche Weise gesteuert, wie bei der ersten Ausführungsform. Wenn beispielsweise die Fahrgeschwindigkeit niedriger ist als ein unterer kritischer Wert, wenn die Straßenoberfläche trocken genug ist, um eine geeignete Traktion sicherzustellen und wenn der Seitenwind schwächer als ein kritischer Wert ist, wenn die Fahrgeschwindigkeit zwischen einem unteren und einem oberen kritischen Wert liegt, dann wird der Heckspoiler zur Kraftstoffersparnis in der Ruhestellung gehalten. Wenn andererseits die Fahrgeschwindigkeit höher als der kritische Wert ist oder wenn die Fahrgeschwindigkeit zwischen dem höheren und dem niedrigeren kritischen Wert liegt und die Reibung an der Straßenoberfläche geringer als ein gegebener Wert ist, und/oder wenn die Seitenwände stärker als der kritische Wert sind, dann wird der Heckspoiler in seine Betriebsstellung bewegt.

Die Fig. 12 bis 15 zeigen die dritte Ausführungsform der aerodynamischen Zusatzteile bei einem Kraftfahrzeug. Bei dieser Ausführungsform ist ein Frontspoiler 60 am Fahrzeug installiert. Der Frontspoiler 60 ist zwischen der Betriebsstellung, in welcher er sich von der Unterkante einer vorderen Karosserieschürze 108 nach unten erstreckt, und einer Ruhestellung, in welcher er hinter der Schürze 108 verborgen ist, beweglich.

Wie Fig. 13 zeigt, besteht der Frontspoiler 60 aus einer Frontspoilerflosse 602, die am Fahrzeug zwischen der Betriebsstellung und der Ruhestellung schwenkbar beweglich angebracht ist. Ein Antriebsmotor 704 ist mit der Frontspoilerflosse 602 über einen Hebelmechanismus 706 verbunden. Der Hebelmechanismus 706 besteht aus einem ersten unteren Hebel 706a, der mit der Unterkante der Frontspoilerflosse 602 verbunden ist und einem oberen Hebel 706b, der mit einer Antriebswelle 704a des Antriebsmotors 704 verbunden ist. Der Antriebsmotor 704 kann vor einem Kühler 110 des Fahrzeugs angeordnet sein. Der Kühler ist innerhalb des von einem Kühlergrill 112 nach außen abgeschlossenen Motorraums des Fahr zeugs angeordnet. Bei dem dargestellten Fahrzeug ist die vordere Schürze integral mit einer vorderen Stoßstange 106 ausgebildet und wird in bekannter Weise von Stoßstangenträgern gehalten. In Fig. 13 bezeichnet das Bezugszeichen 114 die Motorhaube des Fahrzeugs.

Wie die Fig. 14(A) und 14(B) zeigen, ist die Frontspoilerflosse 602 zwischen ihrer Ruhestellung und ihrer Betriebsstellung, in der sie den freien Raum zur Straßenoberfläche verringert und somit die Luftströmung unter dem Fahrzeug herabsetzt, be weglich. Die Luftströmung unter dem Fahrzeug wirkt mit der Luftströmung über dem Fahrzeug zusammen, und erzeugt einen Nettoauftrieb am Fahrzeug. Dies gilt speziell, wenn der Fahrzeugboden nicht flach ist, sondern Unregelmäßigkeiten aufgrund der Kardan welle, des Abgasleitungssystems, der Auspufftöpfe usw. aufweist, so daß die Luftströmung unter dem Fahrzeug etwas gestört wird. Dies hat merkliche Auswirkungen auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs.

In der Ruhestellung liegt der Frontspoiler 602 im wesentlichen horizontal, wobei seine Vorderkante oberhalb der Unterkante der Frontschürze 108 liegt. Dies vermindert den vorderen Querschnitt des Fahrzeuges und vermindert somit den Windwider stand, der mit dem Luftwiderstandskoeffizienten multipliziert wird, um den Gesamtluftwiderstand des sich bewegen den Fahrzeuges zu bestimmen.

Fig. 15 zeigt das Verhältnis zwischen der Aus fahrhöhe h der Frontspoilerflosse vom unteren Ende der Frontschürze 108 (Fig. 11) und den Luftwiderstands- und Auftriebskoeffizienten C_d und C_L des Fahrzeugs. Wie ersichtlich, nimmt der Auftriebskoeffizient C_L nicht linear ab, wenn die Ausfahrhöhe h ansteigt. Umgekehrt nimmt der Luftwiderstandskoeffizient C_d nicht linear zu, wenn die Ausfahrhöhe h wächst.

Die dritte Ausführungsform eines Frontspoilers kann gemäß den Fahrbedingungen eines Fahrzeuges mit Hilfe des Steuersystems beeinflußt werden, das entweder gemäß der ersten oder der zweiten Aus führungsform ausgeführt ist.

Fig. 16 zeigt ein Steuersystem, das gemäß der vierten Ausführungsform anwendbar ist. Um die Stellung der Frontspoilerflosse 602 zu beein flussen, ist die Steuereinrichtung 40 über einen Antriebssignalgenerator 710 mit dem Antriebs motor 704 verbunden. Die Steuereinrichtung 40 ist ihrerseits mit dem Fahrgeschwindigkeitssensor 502, dem Scheibenwischersensor 504, dem Seitenwindsensor 506 und dem Straßenrauhigkeitssensor 510 verbunden. Der Straßenrauhigkeitssensor 510 kann ein Ultraschall sensor zum Ermitteln der Distanz zur Straßenober fläche sein, der somit Änderungen in der gemessenen Distanz ermittelt, die ein Maß für die Straßenrauhig keit sind.

Wie Fig. 17 zeigt, enthält der Ultraschallsensor 510 im wesentlichen einen Ultraschallsensor 510-1 und einen Empfänger 510-2 zur Aufnahme reflektierter Ultraschallwellen. Der Sender 510-1 empfängt ein Triggersignal S_Tr zu einem gegebenen Zeitpunkt von der Steuereinrichtung 40. Der Sensor 510-1 ent hält einen Ultraschalloszillator 510-3 und einen Ultraschall-Senderverstärker 510-4. Der Ultraschall oszillator 510-3 spricht auf das Triggersignal S_Tr von der Steuereinrichtung 40 an, das periodisch oder intermittierend abgegeben wird, um über den Senderverstärker 510-4 Ultraschallwellen gegen die Straßenoberfläche abzustrahlen.

Die von der Straßenoberfläche reflektierten Ultraschallwellen werden von dem Empfängerteil 510-5 des Empfängers 510-2 aufgenommen. Der Empfängerteil 510-5 erzeugt ein Empfangssignal S_Rc, dessen Wert in Übereinstimmung mit der Amplitude der empfangenen Ultraschallwellen variiert. Der Empfängerteil 510-5 ist mit einem Verstärker 510-6 verbunden, der das Empfangssignal S_Rc aufnimmt. Das Empfangssignal S_Rc wird vom Verstärker 510-6 verstärkt und zu einem Gleichrichter 510-7 übertragen. Der Gleichrichter 510-7 ist über eine Impulsformerschaltung 510-10 mit Bandpaßfiltern verbunden. Der Gleichrichter 510-7 ist weiterhin mit einem Spitzenwerthalte kreis 510-11 verbunden, der den Spitzenwert des Empfangs signals festhält. Der Spitzenwerthaltekreis 510-11 erzeugt ein analoges, den Spitzenwert anzeigendes Signal S_Pe, das einen Wert hat, der dem gehaltenen Spitzenwert proportional ist. Der Spitzenwerthalte kreis 510-11 ist mit der Steuereinrichtung 40 über einen Analog/Digital-Wandler 510-12 verbunden. Der Analog/Digital-Wandler 510-12 gibt an die Steuer einrichtung 40 ein Binärsignal ab, das dem Spitzenwert entspricht.

Der Spitzenwerthaltekreis 510-11 ist ebenfalls mit der Steuereinrichtung 40 verbunden und em pfängt von dieser das Triggersignal S_Tr. Der Spitzenwert haltekreis 510-11 spricht auf das Triggersignal von der Steuereinrichtung 40 an, um den augen blicklich gehaltenen Wert zu löschen.

Fig. 18 zeigt ein Zeitsteuerprogramm, das von der Steuereinrichtung 40 ausgeführt wird, um den Triggerzeitpunkt des Ultraschallsensors 510 zu steuern.

An der Eingangsstufe des Zeitsteuerprogramms wird ein Triggersignalzeichen F_Tr in einem Speicher block des RAM im Schritt 1102 geprüft. Das Trigger signalzeichen F_Tr wird gesetzt, wenn das Trigger signal über die Ausgabeschnittstelle zum Sender 510-1 abgegeben wird, und wird rückgesetzt, wenn das Triggersignal nicht abgegeben wird.

Wenn das Triggersignalzeichen F_Tr bei der Prü fung im Schritt 1102 gesetzt ist, dann wird der Zeitpunktwert T₁ eines Zeitgebers im RAM im Schritt 1104 verriegelt. Der Zeitgeber zählt kontinuierlich Taktimpulse vom Taktgenerator. Eine Triggersignal einschaltzeit, die den Zeitwert t₁ angibt, wird dem verriegelten Zeitpunkt T₁ im Schritt 1106 hin zuaddiert. Der resultierende Wert (T₁+t₁) der als Triggersignalausschaltzeitpunkt dient, wird in ein T₂-Register im RAM im Schritt 1108 übertragen und dort gespeichert. Dann wird das Zeichen F_Tr im Schritt 1110 gesetzt. Ein HOCH-Pegelausgang wird der Ausgabeschnittstelle im Schritt 11112 als Triggersignal S_Tr zugeführt.

Während der Periode t₁, beginnend zum Zeitpunkt T₁, wird das Potential an der Ausgabeschnittstelle HOCH gehalten, um die Zuführung des Triggersignals S_Tr zum Sender 510-1 fortzusetzen. Der Zeitgeber fährt mit der Zählung der Taktimpulse fort und erzeugt ein T₁-Zeitgebersignal nach der Periode t₁, das als Triggersignal für das Zeitsteuerprogramm dient.

Als Antwort auf das T₁-Zeitgebersignal zum Zeitpunkt T₂, das das Ende der Periode t₁ markiert, wird das Zeitsteuerprogramm nochmals ausgeführt. Da das Triggersignalzeichen F_Tr im Schritt 1110 des vorangehenden Zyklus der Programmausführung gesetzt worden ist, wird die Antwort im Schritt 1102 "NEIN". Die Steuerung geht daher auf einen Schritt 1114 über, in welchem der Zeitgeberwert T₂ des zweiten Zeitgebers im RAM zugänglich wird. Ähnlich dem ersterwähnten Zeitgeber zählt der Zeitgeber kontinuierlich die Taktimpulse vom Taktgenerator eine Ausschaltintervall-Zeitinformation t₂ wird dem verriegelten Zeitgeberwert T₂ im Schritt 1116 hinzuaddiert. Die Zeitdaten t₂ haben einen Wert, der einem vorbestimmten Intervall zwischen auf einanderfolgenden Triggersignalen entspricht. Der resultierende Zeitwert (T₂+t₂) wird im Schritt 1118 in dem T₁-Zeitgeber des RAM gespeichert. Sodann wird das Zeichen F_Tr im Schritt 1120 zurückgesetzt. Nach dem Schritt 1120 fällt der Ausgangspegel der Ausgabeschnittstelle auf NIEDRIG, um die Übertragung des Triggersignals zum Sender im Schritt 1122 zu beenden.

Der Straßenunebenheitssensor kann beispielsweise ein Meßgerät enthalten, das die Vertikalbeschleuni gung der vorderen und hinteren Enden des Fahrzeugs mißt. Der Straßenunebenheitssensor 510 erzeugt ein Unebenheiten anzeigendes Signal, das HOCH ist, wenn die Straßenoberfläche relativ uneben ist.

Die Steuereinrichtung 40 beeinflußt die Stellung der Frontspoilerflosse 602 im wesentlichen in der gleichen Weise, wie unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform erläutert worden ist, d. h. auf der Basis der Fahrgeschwindigkeit, der Scheiben wischerbetätigung und der Stärke der Seitenwinde. Zusätzlich wird das die Straßenunebenheiten anzeigende Signal des Sensors 510 mit berücksichtigt, um die Stellung der Frontspoilerflosse zu bestimmen. Wenn beispielsweise die Straße extrem uneben ist und daher das die Unebenheiten anzeigende Signal HOCH ist, dann gibt die Steuereinrichtung 40 ein Steuersignal ab, das befiehlt, daß die Frontspoiler flosse 602 in ihrer Ruhestellung bleibt, so daß sie nicht die Straßenoberfläche berühren und dadurch beschädigt werden kann. Wenn andererseits der Straßen zustand gut ist und das die Unebenheiten anzeigen de Signal NIEDRIG bleibt, dann ermöglicht es die Steuereinrichtung, daß die Frontspoilerflosse nach unten in ihre Betriebsstellung bewegt wird, so daß die anderen Fahrbedingungen befriedigt werden.

Die Fig. 19 bis 21 zeigen die fünfte Ausführungs form der aerodynamischen Zusatzteile für ein Kraft fahrzeug. Die dar gestellte Ausführungsform verwendet sowohl einen Frontspoiler 60 als auch einen Heckspoiler 20. Die Steuereinrichtung 40 gibt daher Steuersignale sowohl für den Frontspoiler als auch für den Heck spoiler entsprechend den Fahrbedingungen des Fahrzeugs ab.

Die Fahrzustandssensoreinheit 50 ent hält die verschiedenen Sensoren, wie den Wischer sensor, den Seitenwindsensor, den Straßenreibungs sensor, den Straßenunebenheitssensor usw., die unter Bezugnahme auf die vorangehenden Ausführungs formen bereits beschrieben worden sind. Die Fahrzu standssensoreinheit 50 enthält weiterhin einen Fahr geschwindigkeitssensor 502, der einen Impulszug ab gibt, der eine der Fahrgeschwindigkeit proportionale Frequenz aufweist. Der Betriebsstellungssensor 714 und der Ruhestellungssensor 716 des Frontspoiler antriebssystems sind mit einem Antriebssignal generator 412a verbunden, der seinerseits mit dem Antriebsmotor 706 verbunden ist. Der Betriebs stellungssensor 714 und der Ruhestellungssensor 716 sind weiterhin mit der Steuerungseinrichtung 40 über die Eingabeschnittstelle 402 verbunden. In gleicher Weise sind der Betriebsstellungssensor 316 und der Ruhestellungssensor 318 des Heckspoilers mit dem Antriebssignalgenerator 412b verbunden, der seiner seits mit dem Antriebsmotor 306 verbunden ist. Der Betriebsstellungssensor 316 und der Ruhestellungs sensor 318 sind weiterhin mit der Steuerungseinrich tung 40 über die Eingabeschnittstelle verbunden.

Die Steuerungseinrichtung 40 enthält die Eingabe schnittstelle 402, die CPU 404, das ROM 406, das RAM 408 und die Ausgabeschnittstelle 410, wie oben erwähnt. Das RAM enthält eine Speicheradresse 408a die als Fahrtgeschwindigkeitszähler arbeitet und die Fahrgeschwindigkeitssensor-Signalimpulse zählt, um daraus die Fahrgeschwindigkeit abzuleiten. Das RAM 408 weist auch Speicherblöcke 408b und 408c auf, die als Zeichenregister dienen. Das Zeichenregister 408b hält ein Zeichen FLFE, das anzeigt, daß der Frontspoiler 60 sich in seiner Betriebsstellung be findet. Das Zeichenregister 408c hält ein Zeichen FLRE, das anzeigt, daß sich der Heckspoiler in seiner Betriebsstellung befindet.

Die Ausgabeschnittstelle 410 der Steuerein richtung 40 gibt Frontspoilersteuersignale C_F und Heckspoilersteuersignale C_R ab, um die Antriebs signalgeneratoren 412a bzw. 412b zu betätigen. Die Steuersignale geben die Betriebsrichtung für die Antriebsmotoren an.

Das die Betriebsposition des Frontspoilers an zeigende Zeichen FLFE wird in Abhängigkeit des Stel lungssensorsignals von dem Betriebspositionssensor 712 im Antriebssignalgenerator 412a gesetzt. In gleicher Weise wird das die Betriebsstellung des Heckspoilers anzeigende Zeichen FLRE in Abhängigkeit von dem Stellungssensorsignal des Betriebsstellungs sensors 316 gesetzt. Das Zeichen FLFE wird in Ab hängigkeit des Frontspoilerruhestellungssignals vom Ruhestellungssensor 714 rückgesetzt. In gleicher Weise wird das Zeichen FLRE in Abhängigkeit von dem Ruhestellungssignal vom Ruhestellungssensor 318 rückgesetzt.

Wie in Fig. 19 darge stellt ist, kann ein Handschalter 80 mit der Steuer einrichtung 40 verbunden sein, um eine manuelle Spoilerverstellung zu ermöglichen. Der Handschalter 80 kann zwischen einer Ruhestellung, durch die die Front- und Heckspoiler 60 bzw. 20 in ihre Ruhe stellungen gebracht werden, eine erste Spoilerstel lung, bei der nur der Frontspoiler in die Betriebs stellung gebracht wird, eine zweite Spoilerstellung, in der nur der Heckspoiler 20 in die Betriebsstellung gebracht wird, und eine dritte Spoilerstellung, in der sowohl der Front- als auch der Heckspoiler in die Betriebsstellung gebracht ist, und in eine Auto matikstellung, in der eine automatische Spoiler stellungssteuerung ausgeführt wird, geschaltet werden. Weiterhin kann eine Anzeigeeinheit 90 mit der Steuer einrichtung verbunden sein, um die Spoiler stellungen anzuzeigen. Die Anzeigeeinheit kann eine graphische Anzeige abgeben, die die Spoilerstellungen graphisch darstellt.

Fig. 20 zeigt die innere Verschaltung des An triebssignalgenerators 412a bzw. 412b, die im we sentlichen den gleichen Aufbau haben. Der Antriebs signalgenerator enthält einen Transistor 414, dessen Basiselektrode mit der Ausgabeschnittstelle 410 der Steuereinrichtung 40 über einen Widerstand R₁ verbunden ist. Der Schaltkreis enthält eine Diode 416, die die Emitterelektrode mit der Kollektorelektrode des Transistors 414 verbindet, um eine Kurzschluß schleife zu bilden. Der Antriebssignalgenerator 412 weist einen weiteren Transistor 418 auf, dessen Basis elektrode mit einem Zündschalter (nicht dargestellt) über einen EGN-Anschluß und einen Widerstand R₂ verbunden ist. Die Kollektorelektrode und die Emitter elektrode des Transistors 18 sind ebenfalls mittels einer Diode 420 zu einem Kurzschlußkreis miteinander verbunden.

Der Antriebssignalgenerator 412 weist einen Masseanschluß GND und einen Batterieanschluß BAT auf, über die er mit der Fahrzeugbatterie (nicht dargestellt) verbunden ist. Die Emitterelektroden der Transistoren 414 und 418 sind über den Masse anschluß GND mit Masse verbunden. Die Kollektor elektroden der Transistoren 414 und 418 sind mit einer Relaisspule 422 eines Zündrelais 424 verbun den, die ihrerseits mit der Batterie über den BAT- Anschluß verbunden ist.

Der Antriebssignalgenerator 412 weist weiterhin ein Steuerrelais 426 auf, bestehend aus einer Relaisspule 426a und ersten und zweiten beweglichen Kontakten 426b und 426c. Der bewegliche Kontakt 426b ist zwischen Anschlüssen b₁ und c₁ beweglich, deren beweglicher Kontakt 426c ist zwischen Anschlüssen b₂ und c₂ beweglich. Der bewegliche Kontakt 426b ist weiterhin mit einem normalerweise offenen Zünd relaisschalter 422a verbunden. Der bewegliche Kontakt 426c wiederum ist mit Masse über den Masse anschluß GND verbunden. Der Anschluß b₁ ist mit dem A-Anschluß des Antriebsmotors 706 über den nor malerweise offenen Kontakt 716a des Ruhestellungs sensors 716 über einen Anschluß M₁ verbunden. Der Anschluß C₂ ist über einen Anschluß M₂ mit dem nor malerweise offenen Kontakt 714a des Betriebsstellungs sensors 714 verbunden. Die Anschlüsse c₁ und b₁ sind parallel zueinander mit dem B-Anschluß des Antriebs motors 706 über einen Anschluß M₀ verbunden. Die be weglichen Kontakte 426b und 426c sind normaler weise auf ihre "b"-Anschlüsse mechanisch vorgespannt.

Wenn der Zündschalter in die ACC-Stellung (zur Stromversorgung der elektrischen Zubehörteile) geschaltet ist, oder in die EIN-Stellung, in der außerdem auch noch das Zündsystem mit Strom versorgt wird, oder in die START-Stellung geschaltet ist, in der außerdem auch noch der Anlassermotor mit Strom versorgt wird, dann wird die Zündrelaisspule 422 über den Transistor 418 mit Strom versorgt. Die erregte Relaisspule 422 schließt den normalerweise offenen Zündrelaisschalter 422a und verbindet so die Fahr zeugbatterie mit dem Kontakt 426b.

Wie oben erwähnt, gibt die Steuereinrichtung 40 das Frontspoilersteuersignal C_F ab, das eine der Betriebs- oder Ruhestellungen angibt. Wenn die Be triebsstellung gewünscht wird, dann geht das Steuer signal C_F auf HOCH, um eine einschaltende Vorspannung auf die Basiselektrode des Transistors 414 zu geben, um diesen leitfähig zu machen. Hierdurch wird ein Stromversorgungskreis für die Relaisspule 426 ver vollständigt, die dann die beweglichen Kontakte 426b und 426c auf ihre "c"-Anschlüsse umschaltet. Die Batteriespannung wird auf diese Weise zu dem B- Anschluß des Motors 706 über den Stromweg 422a, 426b c₁, M₀ geleitet und gleichzeitig wird der M₂-Anschluß über den Anschluß c₂ geerdet. Wenn sich der Front spoiler 60 daher gerade in seiner Ruhestellung befin det, so daß der Ruhestellungsschalter 716a ge schlossen ist, dann wird der Motor 706 in der Pola ritätsrichtung B→A erregt, um den Frontspoiler 60 in seine Betriebsstellung zu bringen. Beim Erreichen der Betriebsstellung öffnet sich der Schalter 716a und der Betriebsstellungsschalter 714a schließt, wodurch der Motor 706 anhält, bis das Steuersignal C_F wieder seinen Zustand ändert.

Wenn das Steuersignal, das die Ruhestellung befiehlt, über die Ausgabeschnittstelle 410 abgegeben wird, dann wird der Transistor 414 in den Sperrzu stand gebracht. Dadurch wird die Stromversorgung zur Relaisspule 426 unterbrochen und die Kontakte 426b und 426c kehren auf die Anschlüsse b₁ und b₂ zurück. Als Folge davon fließt der Batteriestrom durch den Zündrelaisschalter 422a, den Kontakt 426b, den An schluß c₁, den geschlossenen Betriebsstellungsschalter 716a, die A- und B-Anschlüsse des Antriebsmotors 706, den Kontakt 426c und den Anschluß c₂ nach Masse. Der Antriebsmotor 706 wird daher in entgegengesetzter Richtung erregt, so daß der Frontspoiler 60 in seine Ruhestellung gebracht wird. Nachdem der Front spoiler 60 die Ruhestellung erreicht hat, öffnet der Schalter 714a, während der Schalter 716a schließt. Als Folge davon wird der Stromversorgungskreis für den Motor unterbrochen, so daß die Bewegung des Frontspoilers in der eingenommenen Stellung angehalten wird.

Der Betrieb des Antriebssignalgenerators 412 läßt sich durch die folgenden Tabellen zusammenfassen:

Tabelle I

Tabelle II

Gemäß der fünften Ausführungsform werden die Seitenführungscharakteristika des Fahr zeuges beeinflußt, indem die Frontspoiler- und Heck spoilerstellungen in Abhängigkeit von den Fahrzeug fahrbedingungen gewählt werden. Wenn der Frontspoiler sich in der Betriebsstellung und der Heckspoiler sich in der Ruhestellung befinden, dann wird der Auftriebs koeffizient am vorderen Ende C_FL vermindert, wodurch die Traktion an den Vorderrädern gesteigert wird, wo durch das Übersteuerungsverhalten des Fahrzeugs ver bessert wird. Wenn andererseits sich der Heckspoiler in der Betriebsstellung und der Frontspoiler sich in der Ruhestellung befindet, dann wird der Auftriebs koeffizient am hinteren Ende C_LR herabgesetzt, wo durch die Traktion am hinteren Ende des Fahrzeugs gesteigert wird, so daß die Untersteuerungseigenschaften verbessert werden. Wenn sowohl der Frontspoiler als auch der Heckspoiler sich in der Betriebsstellung befinden, dann ändert sich das Steuerungsverhalten des Fahrzeugs nicht merklich, da die Auftriebskoeffizien ten am vorderen Ende C_LF und im hinteren Ende C_LR beide vermindert werden, so daß die Traktionscharakte ristik der Vorder- und der Hinterräder in gleichem Umfang gesteigert werden. Dies stellt ein gutes Fahrverhalten sicher.

Untersuchungen sind an einem Fahr zeug des Typs NISSAN LEOPARD ausgeführt worden, wobei ein Gesamtauftriebskoeffizient von 0,377, ein Front auftriebskoeffizient C_LF von 0,155 und eine Heck auftriebskoeffizient C_LR von 0,222 ermittelt wurden. Ergebnisse dieser Versuche sind in der folgenden Ta belle und in Fig. 21 dargestellt.

In der Praxis sollte die Spoilerstellung eine Funktion nicht nur des Auftriebskoeffizienten des Fahrzeuges sondern auch des Luftwiderstandskoeffizienten C_d und vom Strömungsquerschnitt sein, der den Kraftstoffver brauch beeinflußt.

Es sei auch betont, daß, obgleich hier spezielle Sensoren für die Ermittlung der Spoilersteuerparameter beschrieben worden sind, auch andere Parameter in die Betrachtungen einbezogen werden können, wenn man eine von den Fahrzuständen abhängige Spoilersteuerung durchführen will. Beispielsweise kann ein Bremszustand, bei welchem sich das Fahrzeug nach vorne neigt, als Steuerparameter herangezogen werden. In einem solchen Fall sollte der Frontspoiler in die Ruhestellung ge bracht werden, wenn eine plötzliche Bremsung ermit telt wird, damit dessen unteres Ende nicht die Straßenoberfläche berühren kann. Ein Belastungs sensor, der die Gewichtsverteilung im Fahrzeug mißt, kann ebenfalls in dem Spoilersteuerungssystem einge setzt werden. Die Belastungsverteilung kann bei spielsweise mittels Ultraschallhöhensensoren ermittelt werden, die am Vorderende und am Hinterende des Fahrzeugs installiert sind. In diesem Falle kann die Spoilersteuerung dazu verwendet werden, die Belastungs verteilung am Fahrzeug zu beeinflussen. Ein Photosensor kann ebenfalls dazu verwendet werden, Regenbedingungen zu ermitteln, indem von der Straßenoberfläche reflek tiertes oder gestreutes Licht ausgewertet wird. Schließlich ist ein Steigungssensor nützlich, um die Straßensteigung zu ermitteln, damit die Spoilerstel lungen entsprechend eingestellt werden können, um einen guten Ausgleich der Traktion zwischen den Vor der- und Hinterrädern sicherzustellen.

Außerdem kann ein Luftdrucksensor verwendet werden, der den auf das Fahrzeug wirkenden Luftdruck ermittelt. Ein Seitenführungskraftsensor, wie beispielsweise eine Lastzelle oder ein Kreisel zur Ermittlung des Steuerungsverhaltens können dazu verwendet werden, weitere, den Fahrzustand anzeigende Steuerparameter zu erzeugen.

Claims

1. Aerodynamischer Zusatz für ein Kraftfahrzeug, mit:

a) einem Spoiler (20, 60), der von einer Außenfläche einer Fahrzeugkarosserie (10) hervorstehen kann, um den Auftriebskoeffizienten (CL) und Luftwiderstandskoeffizienten (Cd) des Fahrzeugs (10) zu steuern, wenn sich dieses bewegt, wobei der Spoiler (20, 60) zwischen einer ersten Stellung, in der er von der Außenfläche des Fahrzeugs (10) hervorsteht, und einer zweiten Stellung beweglich ist, in der er in den Konturen des Fahrzeugs ausreichend eingeschlossen ist, um so eine verminderte aerodynamische Wirkung hervorzurufen,
b) einem Antrieb (30, 70), der dem Spoiler (20, 60) zugeordnet ist, um diesen zwischen der einen und der anderen der beiden Stellungen zu bewegen,
c) einer ersten Sensoreinrichtung (502) zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit und zum Abgeben eines diese angebenden Signals
d) sowie mindestens einer weiteren Sensoreinrichtung zum Erfassen einer bei der Einstellung des Spoilers berücksichtigbaren Größe und zum Abgeben eines diese angebenden Signals und
e) einer Steuereinrichtung (40), die auf das die Fahrzeuggeschwindigkeit angebende Signal, sowie das weitere Signal anspricht und ein Steuersignal ableitet, um den Spoilerantrieb (30, 70) und dadurch die Stellung des Spoilers (20, 60) zu steuern;
dadurch gekennzeichnet, daß
f) die mindestens eine weitere Sensoreinrichtung (504, 506, 508, 510, 50, 60) mindestens eine folgender auf das Fahrzeug wirkender Umgebungsbedingungen erfaßt. Seitenwind, Straßenunebenheiten und/oder Straßennässe und diese Umgebungsbedingungen angebende Signale abgibt, wobei
g) die Steuereinrichtung (40) das Steuersignal unter Berücksichtigung auch der diese Umgebungsbedingungen angebenden Signale ableitet.

2. Aerodynamischer Zusatz nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Spoiler (20, 202) eine Heckspoilerflosse (202) ist, die auf der Außenfläche eines Kofferraumdeckels (102) angeordnet ist.

3. Aerodynamischer Zusatz nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Spoiler (20, 60) eine Frontspoilerflosse (602) ist, die von der Unterkante des vorderen Endes des Fahrzeuges (10) nach unten vorsteht, wenn sie in ihre erste Stellung gebracht ist.

4. Aerodynamischer Zusatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Straßenunebenheitssensor (510) auf einen stark unebenen Straßenzustand anspricht, um ein entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung (40) abzugeben, die den Spoiler (602) unabhängig von dem die Fahrgeschwindigkeit anzeigenden Signal in seine zweite Position zwingt.

5. Aerodynamischer Zusatz nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Spoiler (20, 60) eine Heck- und eine Frontspoilerflosse (202, 602) umfaßt, die nach Maßgabe des Steuersignals beide verstellbar sind.