DE3712048A1 - Device for reducing lift in vehicles - Google Patents

Device for reducing lift in vehicles

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DE3712048A1 DE19873712048 DE3712048A DE3712048A1 DE 3712048 A1 DE3712048 A1 DE 3712048A1 DE 19873712048 DE19873712048 DE 19873712048 DE 3712048 A DE3712048 A DE 3712048A DE 3712048 A1 DE3712048 A1 DE 3712048A1
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Ulrich Schiefer
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Schiefer Ulrich 80935 Muenchen De
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Abstract

The invention consists essentially of two aerofoil profiles (1) which project perpendicularly and have a profile cross-section which extends approximately in the longitudinal direction of the vehicle. The aerofoil profiles (1) are arranged on the floor structure (3). An essentially horizontal surface area (5) of the floor structure (3) adjoins the suction side (4) of the aerofoil profiles (1) laterally. In addition, at the lower end of the aerofoil profiles (1) horizontal profile end plates (7) are arranged on the pressure sides of the said profiles (1). The device permits forces which are very effective aerodynamically with respect to the plane of the roadway and reduce lift or increase negative lift to be produced. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Absenken des Auftriebs an Fahrzeugen nach dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for Lowering buoyancy on vehicles after the waiter Concept of claim 1.

Eine bekannte derartige Vorrichtung (DE-OS 34 10 296) umfaßt ein flaches kastenförmiges Gehäuse, das sich im wesentlichen über die ganze Fahrzeuglänge erstreckt, nach unten sowie vorne und hinten offen ist und dessen Seitenwände als Tragflügelprofil ausgebildet sein sollen. Das Gehäuse kann in der Höhe verstellbar mit der Unterseite des Fahrzeugs verbunden sein. Die Luft­ strömung wird zwischen den mit ihrem mittleren Bereich zueinander gewölbten Seitenwänden eingeschnürt. Der sich aufgrund der höheren Strömungsgeschwindigkeit ein­ stellende Unterdruck soll das gesamte Fahrzeug gegen die Fahrbahn ziehen. Eine Verwirklichung des der Offenlegungs­ schrift entnehmbaren Gedankens erscheint äußerst schwierig, insbesondere wegen des die ganze Fahrzeug­ länge beanspruchenden Bauraums der Vorrichtung und wegen des bei dieser Länge nicht zur Verfügung stehenden Bodenabstandes. Auch das Verhältnis der vertikalen Abmessung des Gehäuses zu dessen Längserstreckung läßt die aerodynamische Wirksamkeit zweifelhaft erscheinen.A known device of this type (DE-OS 34 10 296) includes a flat box-shaped housing that is in the extends essentially over the entire length of the vehicle, is open at the bottom and front and back and its Side walls can be designed as a wing profile should. The housing can be adjusted in height with the Be connected to the underside of the vehicle. The air flow is between the middle area constricted side walls constricted. Which due to the higher flow rate negative pressure should set the entire vehicle against the Pull lane. A realization of the disclosure The thought that can be gathered from the writing appears extremely difficult, especially because of the whole vehicle length consuming space of the device and because of the not available at this length Ground clearance. Also the ratio of the vertical Dimension of the housing to its longitudinal extent the aerodynamic effectiveness appear doubtful.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung der vorausgesetzten Gattung zu schaffen, die weniger Bauraum beansprucht und auch ohne eine sich über die ganze Fahrzeuglänge erstreckende Verkleidung der Bodenstruktur trotzdem eine hohe Wirksamkeit gewähr­ leistet. The invention has for its object a direction of the presupposed genre, the takes up less space and even without one over covering the entire length of the vehicle Soil structure still guarantee high effectiveness accomplishes.  

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Tragflügelprofile an der Bodenstruktur des Fahrzeugs angeordnet sind, wobei sich seitlich auf der Saugseite der Profile ein im wesentlichen horizontaler Flächen­ bereich der Bodenstruktur anschließt. Es hat sich gezeigt, daß die ohnehin vorhandene Bodenstruktur des Fahrzeugs Flächenbereiche bietet, denen benachbart die Tragflügelprofile angebracht werden können, so daß ohne den vorbekannten unförmigen Kasten diesen Flächen­ bereichen der sich auf der Saugseite der Profile aus­ bildende Unterdruck aufgeprägt werden kann.This object is achieved in that the wing profiles on the floor structure of the vehicle are arranged, being laterally on the suction side the profiles a substantially horizontal surface area of the floor structure. It has shown that the existing floor structure of the Offers vehicle surface areas, which are adjacent to the Wing profiles can be attached so that without the previously known misshapen box of these surfaces areas on the suction side of the profiles forming negative pressure can be impressed.

Bei der besonders bevorzugten Ausführungsform sind am unteren Ende der Tragflügelprofile auf deren Druckseiten horizontale Profilendscheiben angeordnet. Auf diese Weise kann auch der Überdruck, der sich auf der konkaven Wölbung eines angeströmten Tragflügelprofils ausbildet, für die Erzeugung einer gegen die Fahrbahn wirkenden aerodynamischen Kraft ausgenützt werden. Es ergibt sich zusammen mit der auf der Saugseite über die im wesent­ lichen horizontalen Flächenbereiche der Bodenstruktur wirksamen Vertikalkraft eine Gesamtvertikalkraft, die eine deutliche Absenkung des Auftriebs an dem Fahrzeug bewirkt. Schon mit Tragflügelprofilen, deren Profilquer­ schnittslänge nur einen Bruchteil der Gesamtlänge des Fahrzeugs ausmacht, lassen sich gute Effekte erzielen. Auch die vertikale Erstreckung der Tragflügelprofile kann dabei so in Grenzen gehalten werden, daß sowohl die Stilistik als auch die Bodenfreiheit des Fahrzeugs wenig beeinträchtigt sind. Wegen der geringen Längserstreckung der Querschnittsprofile lassen sich diese je nach Bedarf verschieden an der Bodenstruktur des Fahrzeugs positionie­ ren, d. h. der Abtriebsschwerpunkt ist örtlich in weiteren Grenzen wählbar.In the particularly preferred embodiment, lower end of the wing profiles on their pressure sides horizontal profile end plates arranged. To this Wise can also use the overpressure that is on the concave Forms the curvature of an inflow wing profile, for the generation of one acting against the road aerodynamic force can be exploited. It follows together with that on the suction side about the essentially horizontal surface areas of the floor structure effective vertical force is a total vertical force which a significant reduction in lift on the vehicle causes. Already with wing profiles, their profile cross cutting length only a fraction of the total length of the Vehicle, good effects can be achieved. Also the vertical extension of the wing profiles can be kept in such a way that both the Stylistics as well as the ground clearance of the vehicle little are impaired. Because of the small length the cross-sectional profiles can be adjusted as required different positionie on the floor structure of the vehicle ren, d. H. the center of gravity is locally in further limits selectable.

Die Erfindung und weitere vorteilhafte Einzelheiten sind im folgenden anhand mehrerer in der Zeichnung darge­ stellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigtThe invention and other advantageous details are in the following based on several in the drawing illustrated embodiments explained in more detail. It shows

Fig. 1 eine perspektivische Unteransicht eines Personenkraftwagens mit der neuen Vorrichtung im Bereich der Vorderachse; Figure 1 is a bottom perspective view of a passenger car with the new device in the region of the front axle.

Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht etwa in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1; Fig. 2 is a partial perspective view approximately in the direction of arrow II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht eines Fahrzeugs von unten mit einer weiteren Ausführungsform; Fig. 3 is a view of a vehicle from below with a further embodiment;

Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Ansicht eines anderen Ausführungsbeispieles; Fig. 4 is a view corresponding to Figure 3 of another embodiment.

Fig. 5 eine perspektivische Teilansicht einer weiteren Ausführungsform und Fig. 5 is a partial perspective view of another embodiment and

Fig. 6 eine den Fig. 3 und 4 entsprechende Ansicht eines nochmals abgeänderten Ausführungs­ beispiels. Fig. 6 is a Figs. 3 and 4 corresponding view of another modified embodiment example.

Das in Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht von unten dargestellte Personenkraftfahrzeug weist an seiner Unterseite zwei senkrecht stehende Tragflügelprofile 1 auf, die einen sich annähernd in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Profilquerschnitt haben. Die Tragflügel­ profile 1 haben in Fahrtrichtung F vorne liegende Profilnasen 2 und laufen zu ihrem hinteren Ende hin zumindest annähernd spitz aus. Sie sind mit ihren gewölbten Flächen einander zugeordnet. The passenger vehicle shown in FIG. 1 in a perspective view from below has on its underside two vertically standing airfoil profiles 1 , which have a profile cross section that extends approximately in the longitudinal direction of the vehicle. The wing profiles 1 have profile noses 2 lying in the direction of travel F and run towards their rear end at least approximately pointed. They are assigned to each other with their curved surfaces.

Die Tragflügelprofile 1 sind an der Bodenstruktur 3 des Fahrzeugs angeordnet. Seitlich auf der Saugseite 4 der Tragflügelprofile 1 schließt sich ein im wesentlichen horizontaler Flächenbereich 5 der Bodenstruktur 3 an. An dem unteren Ende der vertikal stehenden Tragflügel­ profile 1 sind auf deren Druckseiten 6 horizontale Profilendscheiben 7 angeordnet. Der auf der Saugseite 4 des Tragflügelprofils durch die Anströmung der Luft erzeugte Unterdruck bewirkt auf dem Flächenbereich 5 eine durch den Pfeil 8 veranschaulichte Saugkraft nach unten, während der auf der Druckseite 6 sich ein­ stellende Überdruck an den Profilendscheiben 7 als Druckkraft 9 wirksam wird. Beide Kräfte sind zu der angedeuteten Fahrbahn hin gerichtet und führen zu einem Absenken des in der Regel an Fahrzeugen insgesamt vorhandenen Auftriebs, was bei hohen Fahrgeschwindig­ keiten die Fahrsicherheit ohne allzu große Widerstands­ erhöhung für das Gesamtfahrzeug verbessert. Die sonst üblichen Modifikationen zur Auftriebsreduzierung bzw. zur Abtriebssteigerung im Bereich der Bugschürze oder am Heckdeckel können entfallen. Mit den erwähnten Maßnahmen waren Einschränkungen, wie geringerer Böschungswinkel, Widerstandszunahme, Heckverschmutzung, schlechtere Sichtverhältnisse und schlechtere Aggregatekühlung, sowie auch in ästhetischer Hinsicht verbunden. Solche Beeinträchtigungen sind mit den erfindungsgemäßen Vertikalflügeln kaum mehr hinzunehmen. Sie lassen sich optisch unauffällig an dem Fahrzeug anordnen. Ferner ist ihre aerodynamische Wirksamkeit kaum mehr von dem momentanen Bodenabstand des Fahrzeugkörpers abhängig, was beispielsweise für Bugspoiler zutrifft.The wing profiles 1 are arranged on the floor structure 3 of the vehicle. An essentially horizontal surface area 5 of the floor structure 3 adjoins the suction side 4 of the wing profiles 1 . At the lower end of the vertical wing profile 1 6 horizontal profile end plates 7 are arranged on the pressure sides. The negative pressure generated on the suction side 4 of the airfoil profile by the flow of air causes a suction force downwards on the surface area 5, illustrated by the arrow 8 , while the pressure on the pressure side 6 , which is established, acts as a compressive force 9 on the profile end plates 7 . Both forces are directed towards the indicated roadway and lead to a lowering of the lift generally present on vehicles as a whole, which improves driving safety at high driving speeds without too great an increase in resistance for the overall vehicle. The otherwise usual modifications to reduce buoyancy or to increase downforce in the area of the front apron or on the boot lid can be omitted. Restrictions such as a smaller slope angle, increased resistance, rear dirt, poorer visibility and poorer unit cooling were associated with the measures mentioned, and also in terms of aesthetics. Such impairments can hardly be tolerated with the vertical wings according to the invention. They can be arranged visually unobtrusively on the vehicle. Furthermore, their aerodynamic effectiveness is hardly dependent on the current ground clearance of the vehicle body, which is the case, for example, for front spoilers.

Wie bereits erwähnt, sind die Tragflügelprofile 1 zur Fahrzeuglängsmittelebene hin gewölbt. Wie aus den Fig. 1, 3 und 6 hervorgeht, können sie im Bereich der Rad­ häuser 11 bzw. 12 einer Achse angeordnet sein. Bei einem Fahrzeug mit einem vorne liegenden Motor und Tragflügeln 1 im Bereich der Radhäuser 11 der Vorderachse können die Tragflügelprofile an der Unterseite der unteren Wandung 13 einer Motorkapsel angeordnet sein oder auch von einer (nicht dargestellten) Steinschlagschutzplatte nach unten abstehen.As already mentioned, the wing profiles 1 are curved towards the median longitudinal plane of the vehicle. As is apparent from FIGS. 1, 3 and 6, they may be arranged in the region of the wheel houses 11 and 12 a shaft. In a vehicle with a front engine and wings 1 in the area of the wheelhouses 11 of the front axle, the wing profiles can be arranged on the underside of the lower wall 13 of an engine capsule or can also protrude downward from a stone chip protection plate (not shown).

Allen dargestellten Ausführungsformen ist gemeinsam, daß keine viel Bauraum beanspruchende, sich verengende Kanalführung erforderlich ist (DE-OS 34 10 296), die darüber hinaus eine durchgehende, glattflächige Boden­ kapselung voraussetzen würde, was aus verschiedenen Gründen in der Praxis nicht möglich ist.All of the illustrated embodiments have in common that not a constricting space-consuming one Channel guidance is required (DE-OS 34 10 296) in addition, a continuous, smooth surface encapsulation would require what is different In practice is not possible.

Wie in Fig. 3 und auch in Fig. 6 zu erkennen ist, können die Tragflügelprofile 1 im Bereich ihrer Profilnasen 2 ihren geringsten Abstand voneinander haben, während die Enden der Flügelquerschnitte wesentlich weiter von­ einander entfernt sind. Der weiter oben beschriebene Effekt stellt sich trotzdem ein.As can be seen in FIG. 3 and also in FIG. 6, the airfoil profiles 1 can have their smallest distance from one another in the region of their profile lugs 2 , while the ends of the wing cross sections are considerably further apart. The effect described above still occurs.

Da die Tragflügelprofile 1 auch schon bei verhältnis­ mäßig geringer vertikaler Flügelerstreckung einen guten Effekt gewährleisten, kann es auch zweckmäßig sein, wie in Fig. 4 ersichtlich, die Tragflügelprofile 1′ im mittleren Bereich der Bodenstruktur 3 des Fahrzeugs anzuordnen. Weiterhin ist es möglich, den Anstellwinkel der Tragflügelprofile zu verändern, indem diese um die in Fig. 4 angedeuteten, annähernd vertikalen Schwenk­ achsen 14 verdreht werden.Since the wing profiles 1 ensure a good effect even with a relatively low vertical wing extension, it can also be expedient, as can be seen in FIG. 4, to arrange the wing profiles 1 ' in the central region of the floor structure 3 of the vehicle. Furthermore, it is possible to change the angle of attack of the airfoil profiles by rotating them about the approximately vertical pivot axes 14 indicated in FIG. 4.

Gemäß der Schemazeichnung nach Fig. 5 können die Tragflügel­ profile 1′′ auch jeweils an ihrem der Bodenstruktur 3 zugewandten Ende um eine annähernd in Fahrzeuglängs­ richtung verlaufende Achse 15 schwenkbar sein, wobei ferner die Tragflügelprofile 1′′ durch Federn 16 zur Bodenstruktur hin belastet sind. Es ergibt sich gewisser­ maßen eine automatische Verstellgeometrie, wobei bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten und demnach Strömungs­ geschwindigkeiten die Tragflügelprofile 1′′ weniger weit zur Fahrbahn hin ragen als bei höheren Geschwindig­ keiten. Bei höheren Geschwindigkeiten entfalten sie andererseits ihre höchste Wirksamkeit in dem oben erläuterten Sinn, was bei diesen höheren Geschwindig­ keiten auch gerade erforderlich ist.According to the schematic drawing of FIG. 5, the wing can profile 1 '', further wherein the airfoil sections 1 and in each case 3 facing end about an approximately direction in the vehicle longitudinal extending axis 15 to be pivotally connected at the floor structure '' are loaded by springs 16 to the base structure towards . There is, to some extent, an automatic adjustment geometry, the wing profiles 1 ′ ′ projecting less far towards the carriageway than at higher speeds, at low travel speeds and therefore flow speeds. At higher speeds, on the other hand, they develop their maximum effectiveness in the sense explained above, which is precisely what is required at these higher speeds.

Fig. 6 gibt zu erkennen, daß die Tragflügelprofile 1 auch hinter der Hinterachse angeordnet werden können. Dies erlaubt, abhängig vom Expansionsverhältnis, die Beeinflussung des Totwasserdrucks im Fahrzeugnachlauf. Eine Erhöhung dieses Drucks wirkt widerstandsver­ mindernd. Diese Anordnung wirkt wie ein Heckdiffusor. Fig. 6 shows that the wing profiles 1 can also be arranged behind the rear axle. Depending on the expansion ratio, this allows the dead water pressure in the vehicle's wake to be influenced. Increasing this pressure reduces resistance. This arrangement acts like a rear diffuser.

Außer den schon beschriebenen Veränderungen der Geometrie der Tragflügelpaare 1′ bzw. 1′′ ist es auch möglich, die Tragflügelprofile vertikal in die Boden­ struktur einzufahren oder um eine Querachse teilweise einzuschwenken. Wie aus der Beschreibung der Ausführungs­ beispiele ferner ersichtlich, ist es möglich, die Tragflügelprofile an den verschiedensten Stellen der Bodenstruktur anzubringen, je nachdem wo es bedingt durch die Karossenform oder den bevorzugten Einsatzzweck des Fahrzeugs erforderlich ist. Durch die vergleichs­ weise geringe Stirnfläche der aerodynamischen Vorrich­ tungen ist die Beschädigungsgefahr verhältnismäßig gering und ferner wird der optische Gesamteindruck des Fahrzeugs kaum verändert, da die Vorrichtungen sich an der Bodenstruktur befinden. Schließlich kann durch Nutzung der Druckverhältnisse am Profilumfang auch die Aggregatekühlung verbessert werden, beispielsweise die Bremsenkühlung durch Vergrößerung des Strömungsdurch­ satzes durch das Rad, indem der Radhausinnendruck lokal erhöht wird.In addition to the changes in the geometry of the wing pairs 1 ' and 1'' already described, it is also possible to retract the wing profiles vertically into the floor structure or to partially pivot them in about a transverse axis. As can also be seen from the description of the embodiment examples, it is possible to attach the airfoil profiles at the most varied locations in the floor structure, depending on where it is necessary due to the body shape or the preferred use of the vehicle. Due to the comparatively small end face of the aerodynamic devices, the risk of damage is relatively low and, furthermore, the overall visual impression of the vehicle is hardly changed since the devices are located on the floor structure. Finally, by using the pressure ratios on the circumference of the profile, the unit cooling can also be improved, for example the brake cooling by increasing the flow rate through the wheel by locally increasing the wheelhouse internal pressure.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Absenken des Auftriebs an Fahr­ zeugen, mit zwei unterhalb des Fahrzeugkörpers angeordneten senkrecht stehenden Tragflügel­ profilen, die einen sich annähernd in Fahrzeuglängs­ richtung erstreckenden Profilquerschnitt haben, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflügelprofile (1, 1′, 1′′) an der Bodenstruktur (3) des Fahrzeugs angeordnet sind, wobei sich seitlich auf der Saugseite (4) der Profile ein im wesentlichen horizontaler Flächenbereich (5) der Bodenstruktur (3) anschließt.1. A device for lowering the buoyancy on driving testify with two vertical wing profiles arranged below the vehicle body, which have a profile cross-section extending approximately in the longitudinal direction of the vehicle, characterized in that the wing profiles ( 1, 1 ', 1'' ) the floor structure ( 3 ) of the vehicle are arranged, an essentially horizontal surface area ( 5 ) of the floor structure ( 3 ) adjoining the side on the suction side ( 4 ) of the profiles. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am unteren Ende der Tragflügel (1, 1′, 1′′) auf deren Druckseiten (6) horizontale Profilendscheiben (7) angeordnet sind.2. Device according to claim 1, characterized in that at the lower end of the wings ( 1, 1 ', 1'' ) on the pressure sides ( 6 ) horizontal profile end plates ( 7 ) are arranged. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tragflügelprofile (1, 1′, 1′′) zur Fahrzeuglängsmittelebene hin gewölbt sind.3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the wing profiles ( 1, 1 ', 1'' ) are arched towards the median longitudinal plane of the vehicle. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tragflügelprofile (1) im Bereich der Radhäuser (11, 12) einer Achse angeordnet sind.4. The device according to claim 1, characterized in that the wing profiles ( 1 ) in the region of the wheel arches ( 11, 12 ) are arranged an axis. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tragflügelprofile (1) zumindest teilweise an der Unterseite der unteren Wandung (13) einer Motorkapsel angeordnet sind. 5. The device according to claim 4, characterized in that the wing profiles ( 1 ) are at least partially arranged on the underside of the lower wall ( 13 ) of an engine capsule. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tragflügelprofile (1) von einer Steinschlagschutzplatte nach unten abstehen.6. The device according to claim 4, characterized in that the wing profiles ( 1 ) protrude from a stone chip protection plate down. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tragflügelprofile (1′) vom mittleren Bereich der Bodenstruktur (3) des Fahrzeugs nach unten ragen.7. The device according to claim 1, characterized in that the wing profiles ( 1 ' ) protrude from the central region of the floor structure ( 3 ) of the vehicle downwards. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tragflügelprofile (1) im Bereich der Profilnasen (2) den geringsten Abstand voneinander haben.8. The device according to claim 1, characterized in that the wing profiles ( 1 ) in the region of the profile lugs ( 2 ) have the smallest distance from each other. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Anstellwinkel der Tragflügel­ profile (1′) veränderbar ist.9. The device according to claim 1, characterized in that the angle of attack of the wing profiles ( 1 ' ) is variable. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tragflügelprofile (1′′) an ihrem der Bodenstruktur (3) zugewandten Ende um eine annähernd in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Achse (15) schwenkbar sind.10. The device according to claim 1, characterized in that the wing profiles ( 1 '' ) at their bottom structure ( 3 ) facing end about an approximately in the vehicle longitudinal axis ( 15 ) are pivotable. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die schwenkbaren Tragflügelprofile (1′′) durch Federn (16) zur Bodenstruktur hin belastet sind.11. The device according to claim 10, characterized in that the pivotable wing profiles ( 1 '' ) are loaded by springs ( 16 ) towards the floor structure. 12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Länge (1) der Profilquerschnitte zwischen 1/3 und 1/10 der Länge des Fahrzeugs beträgt.12. The device according to claim 1, characterized in that the length (1), the profile cross-sections between 1/3 and 1 / 10th of the length of the vehicle.
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