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Die
Erfindung betrifft ein Zugfahrzeug für Zugfahrzeug-Anhängerkombinationen
mit wenigstens einer an einem Fahrerhaus angeordneten und über dessen
Heckwand hinaus ragenden Windleiteinrichtung zur Reduzierung des
Luftwiderstands, beinhaltend wenigstens einen verstellbaren Leitflügel, gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Aus
dem Stand der Technik sind verstellbare Windleiteinrichtungen an
Zugmaschinen zu verschiedenen Zwecken bekannt. Die gattungsgemäße
DE 103 25 346 A1 offenbart
ein Zugfahrzeug mit einer Windleiteinrichtung, bei welcher einzelne
Windleitteile so verstellt werden können, dass sie an unterschiedliche
Breiten von Anhängern
angepasst sind. Weiterhin beschreibt die
DE 41 04 149 A1 einen in seiner
Breite verstellbaren Dachspoiler eines Fahrerhauses zur Anpassung
an verschiedene Nutzfahrzeugbreiten. Die
DE 36 19 958 offenbart einen stufenlos
höhenverstellbaren
Dachspoiler, welcher als Schlaf- oder Stauraum nutzbar ist.
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Solche
Windleiteinrichtungen, beispielsweise Dachspoiler und seitlich an
dem dem Anhänger oder
Auflieger zugewandten Ende des Fahrerhauses angebrachte Leitflügel, sog.
Sideflaps dienen dazu, die Luftströmung von dem Fahrerhaus zu
dem in der Regel eine größere Frontfläche aufweisenden
Anhänger
oder Auflieger weiterzuleiten und dabei zur Erzielung eines geringen
Luftwiderstandes eine möglichst
laminare Strömung
zu erzeugen. Ideal wäre, wenn
die Windleiteinrichtung den Zwischenraum zwischen dem Fahrerhaus
des Zugfahrzeugs und der Anhänger-
bzw. Aufliegerfrontfläche
vollständig überbrückt, da
ansonsten die Strömung
abreißt,
wodurch sie turbulent wird und Verwirbelungen entstehen, welche
einen höheren
Strömungswiderstand
zur Folge haben.
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Dabei
besteht allerdings das Problem, dass der Schwenkbereich zwischen
dem Zugfahrzeug und dem Anhänger
oder Auflieger nicht eingeschränkt werden
darf, um eine möglichst
hohe Manöverierfähigkeit
zu gewährleisten
und deshalb die Windleiteinrichtung, um Kollisionen mit dem Anhänger oder
Auflieger zu vermeiden, aus geometrischen Gründen oftmals nicht den gesamten
Zwischenraum überbrücken kann.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein
Zugfahrzeug der eingangs erwähnten
Art derart weiter zu entwickeln, dass bei einer Kombination mit
einem Anhänger
oder Auflieger einerseits ein möglichst
geringer Luftwiderstand erzielt, andererseits aber der Schwenkbereich zwischen
dem Zugfahrzeug und dem Anhänger
bzw. Auflieger nicht eingeschränkt
wird.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
Erfindung basiert auf dem Gedanken, dass Fahrmanöver, bei welchen der Schwenkbereich zwischen
Zugfahrzeug und Anhänger
oder Auflieger maximal genutzt wird, hauptsächlich bei niedrigeren Geschwindigkeiten
stattfinden, z.B. zum Fahren in engen und winkeligen Strassen, Rangieren,
Einparken oder Wenden. Bei solchen niedrigen Geschwindigkeiten spielt
die Aerodynamik der Zugfahrzeug-Anhängerkombination eine eher untergeordnete
Rolle, so dass es in solchen Fahrsituationen unerheblich ist, ob
der Zwischenraum zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger oder
Auflieger durch die Windleiteinrichtung überbrückt wird oder nicht.
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Demgegenüber spielt
ein möglichst
geringer Luftwiderstand bei höheren
Geschwindigkeiten wie beispielsweise während Autobahnfahrten eine
große Rolle,
da dieser den Kraftstoffverbrauch wesentlich beeinflusst. Deshalb
sollte bei solchen höheren
Geschwindigkeiten, bei welchen der Schwenkbereich zwischen dem Zugfahrzeug
und dem Anhänger
oder Auflieger schon aus Fahrstabilitätsgründen eher eingeschränkt und
die Zugfahrzeug-Anhängerkombination
in der Regel gestreckt ist, der oben beschriebene Zwischenraum möglichst
vollständig
durch die Windleiteinrichtung überbrückt werden.
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Vor
diesem Hintergrund schlägt
die Erfindung vor, dass der wenigstens eine Leitflügel der Windleiteinrichtung
in Fahrzeuglängsrichtung
geschwindigkeitsabhängig
zwischen einer ausgefahrenen und einer eingefahrenen Stellung derart
verstellbar ist, dass er in einer ersten Geschwindigkeiten zugeordneten
eingefahrenen Stellung einen möglichst großen Schwenkbereich
zwischen dem Anhänger und
dem Zugfahrzeug ermöglicht
und in einer ausgefahre nen, gegenüber den ersten Geschwindigkeiten höheren zweiten
Geschwindigkeiten zugeordneten Stellung einen Zwischenraum zwischen
dem Fahrerhaus und dem Anhänger
im wesentlichen vollständig überbrückt.
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Damit
werden beide Forderungen an die Windleiteinrichtung erfüllt, nämlich einerseits
eine größtmögliche Freigängigkeit
zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger oder Auflieger zu ermöglichen,
wenn dies erforderlich ist, nämlich
beim Fahren mit eher niedrigen Geschwindigkeiten, zugleich aber
bei höheren
Geschwindigkeiten, bei welchen keine großen Schwenkwinkel zu erwarten
sind, die Windleiteinrichtung im Sinne einer verbesserten Aerodynamik
nach hinten zu verlängern.
Die genannten Maßnahmen
resultieren folglich in einer vorteilhaften Kraftstoffersparnis.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Patentanspruch
1 angegebenen Erfindung möglich
Gemäß einer
Alternative könnte
der wenigstens eine Leitflügel
als ganzes in Fahrzeuglängsrichtung
am Zugfahrzeug längsverschieblich
geführt
sein, insbesondere dann, wenn die beiden Sideflaps und ein Dachspoiler
zu einer relativ zum Fahrerhaus längsverschieblichen Einheit
zusammengefasst sind.
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Eine
weitere Alternative kann vorsehen, dass der Leitflügel wenigstens
zweiteilig ausgeführt ist,
wobei ein Leitflügelteil
am Fahrerhaus fest und wenigstens ein weiterer Leitflügelteil
relativ zu diesem längsverschieblich
geführt
ist. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass der
am Fahrerhaus fest angeordnete Leitflügelteil und der wenigstens
eine verschiebliche Leitflügelteil
relativ zueinander teleskopartig verschiebbar sind, wobei fest angeordnete
Leitflügelteil
außen
und der wenigstens eine verschiebliche Leitflügelteil innen angeordnet ist.
Falls die Windleiteinrichtung einen Dachspoiler und wenigstens zwei
an voneinander abgewandten Seitenflächen des Fahrerhauses angeordnete
Sideflaps beinhaltet, kann jeweils ein innerer Leitflügelteil der
Sideflaps und gegebenenfalls der Dachspoiler an jeweils einem äußeren Leitflügelteil
der Sideflaps längsverschieblich
geführt
sein.
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Nicht
zuletzt wird eine durch ein elektronisches Steuergerät ansteuerbare
Stelleinrichtung zur geschwindigkeitsabhängigen Verstellung der Windleiteinrichtung
vorgesehen, wobei das Steuergerät der
Stelleinrichtung die Geschwindigkeitssignale beispielsweise von
einem zentralen Motorsteuergerät empfangen
kann. Um einen ständigen
Wechsel zwischen der einge fahrenen und der ausgefahrenen Stellung
der Windleiteinrichtung zu verhindern, wenn die Zugfahrzeug-Anhängerkombination
gerade in dem Geschwindigkeitsbereich gefahren wird, in welchem
das Umschalten zwischen der eingefahrenen und der ausgefahrenen
Stellung erfolgt, oder das Zugfahrzeug ohne Anhänger oder Auflieger gefahren wird,
können
zusätzlich
Mittel vorgesehen sein, durch welche die Stelleinrichtung durch
den Fahrer des Zugfahrzeugs betätigbar
ist.
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Zeichnungen
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Nachstehend
sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
In der Zeichnung zeigt
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1 eine
Seitenansicht einer Zugfahrzeug-Aufliegerkombination mit einer Windleiteinrichtung
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform;
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2 eine
Draufsicht auf die Zugfahrzeug-Aufliegerkombination von 1;
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3 eine
Seitenansicht eines Zugfahrzeugs mit einer Windleiteinrichtung gemäß einer
weiteren Ausführungsform;
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4 eine
Schnittdarstellung der Windleiteinrichtung entlang der Linie IV-IV
von 3.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Die
in 1 und 2 insgesamt mit 1 bezeichnete
Zugfahrzeug-Anhängerkombination
besteht aus einem Zugfahrzeug 2 und einem Auflieger 4,
alternativ könnte
anstatt des Aufliegers 4 auch ein Anhängerfahrzeug an das Zugfahrzeug 2 gekoppelt sein.
Das Zugfahrzeug 2 weist eine im Bereich einer Heckwand 6 eines
Fahrerhauses 8 angeordnete Windleiteinrichtung 10 zur
Reduzierung des Luftwiderstands auf, welche wenigstens einen verstellbaren
Leitflügel
aufweist. Gemäß einer
besonders zu bevorzugenden Ausführungsform
sind an den voneinander wegweisenden Seitenflächen 5, 7 des
Fahrerhauses 8 Sideflaps 12, 14 und auf
dem Dach 16 des Fahrerhauses 8 ein Dachspoiler 18 angeordnet, wobei
diese als Leitflügel
für die
anströmende
Luft dienenden Bauteile beispielsweise zu einer relativ zum Fahrerhaus 8 längsverschieblichen
Einheit zusammengefasst sind.
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Der
Dachspoiler 18 besteht dabei aus einem sich in Fahrtrichtung
von einem Niveau des Dachs 16 des Fahrerhauses 8 bis
auf ein demgegenüber
höheres
Niveau des Dachs 20 des Aufliegers 4 in Fahrtrichtung
schräg
nach hinten ersteckenden Leitflügel, welcher
sich darüber
hinaus auch in seiner Breite von der Breite des Fahrerhauses 8 bis
zu einer demgegenüber
größeren Breite
des Aufliegers 4 erweitern kann, wie insbesondere anhand 1 und 2 deutlich
wird.
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Die
Sideflaps 12, 14 sind im Bereich der Heckwand 6 des
Fahrerhauses 8 angeordnet und ragen in Fahrtrichtung gesehen
schräg
von dessen Seitenflächen 5, 7 nach
außen
und hinten weg, damit ihre zum Auflieger 4 weisenden Enden
im wesentlichen mit den Seitenflächen 22, 24 des
Aufliegers 4 fluchten können.
Die Einheit aus Dachspoiler 18 und Sideflaps 12, 14 ist
in Fahrzeuglängsrichtung
gesehen geschwindigkeitsabhängig
zwischen einer eingefahrenen, in 1 mit durchgezogenen
Linien gezeichneten Stellung und einer ausgefahrenen, in 1 mit
gestrichelten Linien gezeichneten Stellung verstellbar. In der eingefahreren
Stellung soll der Abstand d der Enden der Sideflaps 12, 14 und
des Dachspoilers 18 von einer vorderen Stirnwand 26 des
Aufliegers 4 so groß sein,
dass der zum Rangieren, Einparken, Wenden etc. benötigte Schwenkbereich
zwischen dem Zugfahrzeug 2 und dem Auflieger 4 nicht
eingeschränkt
wird. Mit anderen Worten soll die Windleiteinrichtung 10 in
der ersten Geschwindigkeiten zugeordneten eingefahrenen Stellung
einen möglichst
großen
Schwenkbereich zwischen dem Auflieger 4 und dem Zugfahrzeug 2 ermöglichen
und in der ausgefahrenen, gegenüber
den ersten Geschwindigkeiten höheren
zweiten Geschwindigkeiten zugeordneten Stellung einen Zwischenraum 28 zwischen
dem der Heckwand 6 des Fahrerhauses 8 und der
vorderen Stirnwand 26 des Aufliegers 4 im wesentlichen
vollständig überbrücken.
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Unter
einer im wesentlichen vollständigen Überbrückung soll
dabei ein Zustand verstanden werden, in welchem die dem Auflieger 4 zugewandten
Enden der Windleiteinrichtung 10 einen so geringen Abstand
zu der dem Fahrerhaus 8 zugewandten Stirnwand 26 des
Aufliegers 4 aufweisen, dass die entlang der Windleiteinrichtung 10 geleitete
Luftströmung
laminar und ohne Turbulenzen ausgebildet ist. Andernfalls, d.h.
bei zu großem
Abstand der aufliegerseitigen Kanten des Dachspoilers 18 und
der Sideflaps 12, 14 von der Stirnwand 26 des
Aufliegers 4 würde
die Strömung
zum Abreißen
neigen, was einen entsprechend größeren Luftwiderstand der Zugfahrzeug-Aufliegerkombination 1 zur
Folge hätte.
Der ausgefahrene Zustand der Windleiteinrichtung 10 wird
insbesondere durch 2 verdeutlicht.
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Unter
höheren
Geschwindigkeiten, bei welchen die Windleiteinrichtung 10 in
die ausgefahrene Stellung zu verstellen ist, sollen Geschwindigkeiten der
Zugfahrzeug-Aufliegerkombination 1 verstanden werden, in
welchen zwischen dem Zugfahrzeug 2 und dem Auflieger 4 kein
größerer Schwenkbereich erforderlich
ist, wie dies beispielsweise bei Fahrten auf der Autobahn oder auf
Landstraßen
mit Geschwindigkeiten von beispielsweise mehr als 65 Stundenkilometern
der Fall ist.
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Demgegenüber soll
die Windleiteinrichtung 10 bei einer Reduzierung der Geschwindigkeit
in kleinere Geschwindigkeitbereiche, beispielsweise bei Geschwindigkeiten
kleiner als 55 Stundenkilometer in die eingefahrene Stellung zurückkehren,
wodurch sich der Abstand der aufliegerseitigen Kanten des Dachspoilers 18 und
der Sideflaps 12, 14 von der Stirnwand 26 des
Aufliegers 4 vergrößert und
somit der Auflieger 4 relativ zum Zugfahrzeug 2 um
einen größtmöglichen
Schwenkbereich verschwenkt werden kann, ohne dass Kollisionen zwischen
der Windleiteinrichtung 10 und dem Auflieger 4 vorkommen. Die
eingefahrene Stellung der Windleiteinrichtung 10 liegt
demnach bei niedrigeren Geschwindigkeiten vor, zum Beispiel beim
Fahren in engen und winkeligen Straßen, beim Rangieren, beim Einparken
oder Wenden, eben wenn ein größtmöglicher
Schwenkbereich zwischen dem Zugfahrzeug 2 und dem Auflieger 4 erforderlich
ist.
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Zum
Verstellen der Windleiteinrichtung 10 von der eingefahrenen
Stellung in die ausgefahrene Stellung und wieder zurück ist eine
hier nicht gezeigte Stelleinrichtung mit Stellantrieben vorgesehen, welche
von einem elektronischen Steuergerät angesteuert wird, das Geschwindigkeitssignale
eines Geschwindigkeitssensors empfängt, welcher ohnehin für andere
Funktionen am Zugfahrzeug 2 vorhanden ist. Die Information über die
momentane Geschwindigkeit kann auch von einem zentralen Motorsteuergerät an das
elektronische Steuergerät
der Stelleinrichtung mittels eines CAN-Fahrzeugdatenbusses übermittelt
werden. Bevorzugt werden als Stellantrieb ein oder mehrere Elektromotoren
verwendet, welche ihre Läuferdrehbewegungen
durch entsprechende Kraftumsetzer oder Getriebe in die für den vorliegenden
Fall geforderte Linearbewegung der Windleiteinrichtung 10 in
Fahrzeuglängsrichtung wandeln.
Hierbei sind beispielsweise Mutterspindelgetriebe, Zahnstangengetriebe
oder Kettenantriebe denkbar.
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Um
ein ständiges
Verfahren der Windleiteinrichtung 10 zwischen der eingefahrenen
Stellung und der ausgefahrenen Stellung zu verhindern, wenn die Zugfahrzeug-Aufliegerkombina tion 1 im
Umschaltgeschwindigkeitsbereich oder das Zugfahrzeug 2 ohne Auflieger 4 gefahren
wird, können
zusätzlich
Mittel vorgesehen sein, durch welche die Stellantriebe durch eine
Bedienperson, insbesondere durch den Fahrer des Zugfahrzeugs 2 betätigt werden
können, so
dass die von dem elektronischen Steuergerät automatisch erzeugten Stellsignale
für die
Stellantriebe auch vom Fahrer überschrieben
werden können
und beispielsweise auch bei höheren
Geschwindigkeiten ein Fahren mit einer sich in der eingefahrenen
Stellung befindlichen Windleiteinrichtung 10 möglich ist. Dabei
muss allerdings verhindert werden, dass der Fahrer das automatische
Einfahren der Windleiteinrichtung 10 bei niedrigeren Geschwindigkeiten
mit einem Betätigungssignal überschreibt,
damit es nicht zu unerwünschten
Kollisionen zwischen der Windleiteinrichtung 10 mit dem
Auflieger 4 kommt. Dies kann durch eine entsprechende Ausbildung
der Steuerroutinen des elektronischen Steuergeräts realisiert werden.
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Gemäß einer
in 3 und 4 dargestellten Ausführungsform
ist die Windleiteinrichtung 10 nicht als Ganzes relativ
zum Zugfahrzeug 2 verschieblich angeordnet, vielmehr sind
die Sideflaps 12, 14 jeweils zweiteilig ausgebildet,
und bestehen jeweils aus einem äußeren, beispielsweise
an der zum Auflieger 4 weisenden Heckwand 6 des
Fahrerhauses 8 befestigten Leitflügelteil 30 und einem
an diesen teleskopartig geführten
inneren Leitflügelteil 32,
welcher am äußeren Leitflügelteil 30 in
Fahrtrichtung längsverschieblich
geführt
ist. Der Längsverstellbereich
des inneren Leitflügelteils 32 ist
dabei so groß,
dass in der ausgefahrenen Stellung des inneren Leitflügelteils 32 der
Zwischenraum 28 zwischen der Heckwand 6 des Fahrerhauses 8 und
dem Auflieger 4 im wesentlichen vollständig überbrückt werden kann, während in
der eingefahrenen Stellung ein möglichst
großer
Schwenkbereich zwischen dem Zugfahrzeug 2 und dem Auflieger 4 gewährleistet werden
soll.
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Gemäß einer
ersten Alternative sind dabei lediglich die Sideflaps 12, 14 in
der beschriebenen Weise längsverstellbar,
während
der Dachspoiler 18 auf dem Dach 16 des Fahrerhauses 8 nicht
verstellbar und fest angeordnet ist. Denkbar ist aber auch, dass
der Dachspoiler 18 zusammen mit den inneren Leitflügelteilen 32 der
Sideflaps 12, 14 in Fahrtrichtung längsverschieblich
angeordnet ist, in dem dieser auf dem Dach 16 des Fahrerhauses 8 an
entsprechenden Längsführungen
geführt
und mit den inneren Leitflügelteilen 32 verbunden
ist. Diese Alternative ist in 3 dargestellt,
wobei die ausgefahrene Stellung durch gestrichelte Linien und die
eingefahrene Stellung des inneren Leitflügelteils 32 und des Dachspoilers 18 durch
durchgezogene Linien dargestellt ist.
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Es
versteht sich, dass die beschriebene verstellbare Windleiteinrichtung
nicht nur für
Zugfahrzeug-Aufliegerkombinationen sondern für beliebige Zugfahrzeug-Anhängerkombinationen
verwendbar ist, bei welchen ein Abstand zwischen dem Zugfahrzeug
und dem Anhänger
aus aerodynamischen Gründen
zu überbrücken ist.
Nicht zuletzt sind je nach Anforderung an die Schwenkbarkeit bzw.
an die Strömungswiderstände auch
dauerhafte Zwischenstellungen der Windleiteinrichtung zwischen der
eingefahrenen Stellung und der ausgefahrenen Stellung denkbar.