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Die
Erfindung betrifft einen Karosserieboden für einen Kraftwagen der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 genannten Art.
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Derartige
Karosserieböden
sind aus dem Serienfahrzeug z. B. von Mercedes-Benz Personenkraftwagen
bekannt. Dabei ist der Karosserieboden in üblicher Bauweise aus tiefgezogenem
Blech hergestellt und umlaufend mit der Tragstruktur der Karosserie
verschweißt.
In seinem mittleren Bereich weist der Karosserieboden mehrere Blechfelder
auf, die im Fahrbetrieb zu Biegeschwingungen angeregt werden können. An
der Unterseite des vom Fahrtwind überströmten Karosseriebodens können bei
bestimmten Fahrzuständen
hydrodynamische Druckschwankungen entstehen, durch welche die Blechfelder
des Karosseriebodens zu Schwingungen angeregt werden können. Diese
Biegeschwingungen können
Druckwellen im Fahrzeuginnenraum erzeugen, die von den Fahrzeuginsassen
als niederfrequente Dröhngeräusche wahrgenommen
werden und die somit eine erhebliche Komfortbeeinträchtigung
darstellen können.
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Zur
Reduzierung der Dröhngeräusche sind im
Serienfahrzeugbau entweder Versteifungen des Blechfeldes, z. B.
durch Sicken oder Verstärkungsbleche,
oder Abdämpfungen,
z. B. durch Aufbringen von Schwermatten üblich. Diese Maßnahmen
können
das Gewicht des Karosseriebodens in erheblichem Umfang erhöhen, das
Innenraumvolumen des Kraftwagens reduzieren und die konstruktive
Freizügigkeit
bei der Gestaltung des Karosseriebodens erheblich einschränken.
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Des
weiteren ist bekannt einen Karosserieboden eines Kraftfahrzeuges
zur Erzeugung von Abtrieb und somit zur Erhöhung der Bodenhaftung des Kraftwagens
mit eine Luftleitanordnung zu versehen. So ist z. B. aus der
EP 0 257 341 B1 ein
Heckboden für
einen Kraftwagen bekannt, an dem eine Luftleitanordnung mit mehreren
zusammenwirkenden Leitflügeln
angeordnet ist. Der Heckboden verläuft schräg nach hinten oben und begrenzt
mit den Leitflügeln
einen Strömungskanal
für den
Fahrtwind, wobei zumindest ein Leitflügel der Luftleitanordnung zur
Erzeugung einer Abtriebskraft mit seiner Hinterkante nach oben hin
angestellt ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Karosserieboden für einen Kraftwagen der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 genannten Art dahingehend zu verbessern, dass sich
die konstruktive Freizügigkeit
bei der Gestaltung des Karosseriebodens unter Beibehaltung eines
niedrigen Geräuschniveaus
deutlich erhöhen
lässt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Weitere
die Erfindung in vorteilhafter Weise ausgestaltende Merkmale enthalten
die Unteransprüche.
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Der
mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, dass auf Versteifungs-
und Abdämpfungsmaßnahmen
am schwingungsempfindlichen Bereich des Karosseriebodens weitgehend
verzichtet werden kann, da der schwingungsempfindliche Bereich des Karosseriebodens
zur Reduzierung der Schwingungsanregung durch Fahrtwindüberströmung mittels
einer Luftleitanordnung abgeschirmt ist. Der schwingungsempfindliche
Bereich des Karosseriebodens kann dabei in bekannter Weise durch
Versuche oder Simulationen ermittelt werden.
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Um
eine besonders einfache und zuverlässige Reduzierung der Schwingungsanregung
zu erreichen, kann die Luftleitanordnung zur Abschirmung jedes schwingungsempfindlichen
Bodenbereichs einen einzigen im Strömungskanal zwischen dem Karosserieboden und
der Fahrbahn angeordneten Leitflügel
umfassen, dessen Oberseite mit einer zugehörigen Gegenfläche des
Karosseriebodens einen Diffusorkanal begrenzt. Über den Diffusorkanal wird
dabei am zugehörigen
schwingungsempfindlichen Bodenbereich eine Verlangsamung und Vergleichmäßigung der
Luftströmung
erzielt, so dass die hydrodynamischen Druckschwankungen erheblich
reduziert werden. Der Leitflügel
ist dabei mit seiner Position und sowie mit seinen Längs- und
Querschnittsabmessungen auf den zugeordneten schwingungsempfindlichen
Bodenbereich abgestimmt.
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Zur
Bildung eines Diffusorkanals an einer weitgehend horizontal verlaufenden
Gegenfläche des
Karosseriebodens kann der Leitflügel
mit seiner Hinterkante nach unten hin angestellt sein. Dabei entsteht
durch die Umströmung
des Leitflügels
eine gewisse Auftriebskraft, die jedoch aufgrund der kleinen Abmessungen
des Leitflügels
sehr gering ist und somit keinen nennenswerten Einfluss auf das
Fahrverhalten des Kraftwagens hat.
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Um
die Wirksamkeit des Leitflügels
zur Abschirmung des schwingungsempfindlichen Bodenbereichs weiter
zu erhöhen,
kann der Leitflügel
an seiner dem Karosserieboden abgewandten Unterseite zumindest bereichsweise
eine konkave Krümmung aufweisen.
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Um
Beschädigungen
des Leitflügels
beim Auftreffen auf ein Hindernis wie z. B. eine Bordsteinkante
zu reduzieren, kann zumindest ein unterer Endbereich des Leitflügels bei
einer Stoßbeaufschlagung
relativbeweglich zur Karosserie sein. Hierzu kann der Leitflügel zumindest
in einem Teilquerschnitt aus gummielastischem Material bestehen und/oder
drehbeweglich gegen ein Federelement am Karosserieboden gehalten
sein, wobei die Drehachse parallel zur Längsachse des Leitflügels durch
seinen vorderen Endbereich verläuft.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand einer zeichnerischen Darstellung näher erläutert.
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In
der Darstellung zeigt:
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1 einen Heckbereich eines
Kraftwagens mit einer Luftleitanordnung eines Karosseriebodens in
einer Seitenansicht.
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In 1 ist von einem Kraftwagen
nur ein unterer Heckbereich der Karosserie 1 und ein linkes Hinterrad 2 dargestellt,
das auf einer Fahrbahn 3 aufsteht. Die Karosserie 1 ist
in üblicher
Schalenbauweise hergestellt und umfasst einen als tiefgezogenes Blechteil
ausgeführten
Karosserieboden mit einem vor dem Hinterrad 2 angeordneten
Hauptboden 4 und einem dahinterliegenden Heckboden 5.
Die Oberseiten von Hauptboden 4 und Heckboden 5 begrenzen
einen Fahrgastraum bzw. einen Kofferraum des Kraftwagens.
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Der
Karosserieboden ist im Fahrbetrieb an seiner Unterseite vom Fahrtwind überströmt und begrenzt
mit der darunter liegenden Fahrbahn 3 einen Strömungskanal.
An der Unterseite des Karosseriebodens können sich bei bestimmten Fahrgeschwindigkeiten
und Umgebungsbedingungen hydrodynamische Druckschwankungen ausbilden,
durch welche schwingungsempfindliche Bereiche des Karosserieboden
zu Biegeschwingungen angeregt werden. Diese schwingungsempfindlichen
Bereiche sind in der Regel Blechfelder, die nahe der Schwingungsbäuche der
Eigenformen des Karosseriebodens angeordnet sind, und können in
bekannter Weise durch Versuch und Simulationen ermittelt werden.
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Der
Hauptboden 4 weist in seinem unmittelbar vor der Hinterachse
angeordneten hinteren Endbereich ein schwingungsempfindliches Blechfeld 6 auf,
das sich in Fahrzeugquerrichtung von einem nicht gezeigten Türschweller
der Karosserie 1 bis zu einem ebenfalls nicht gezeigten
Mitteltunnel des Hauptbodens 4 erstreckt. Der Heckboden 5 weist ebenfalls
ein schwin gungsempfindliches Blechfeld 7 auf, das in seinem
mittleren Längenbereich
angeordnet ist und sich nahezu über
die gesamte Wagenbreite erstreckt.
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Zur
Reduzierung der Schwingungsanregung der Blechfelder 6 und 7 des
Hauptbodens 4 bzw. des Heckbodens 5 durch überströmenden Fahrtwind
ist eine Luftleitanordnung mit einem vorderen 8 und einem
hinteren Leitflügel 8a vorgesehen,
deren Längsachsen
jeweils in Wagenquerrichtung verlaufen.
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Der
vordere Leitflügel 8 ist
dabei zur Abschirmung des Blechfeldes 6 des Hauptbodens 4 unmittelbar
vor dem Blechfeld 6 im Strömungskanal zwischen Hauptboden 4 und
Fahrbahn 3 angeordnet und erstreckt sich in Abstimmung
auf die Breite des Blechfeldes 6 vom seitlichen Türschweller
bis zum Mitteltunnel des Hauptbodens 4. Der Leitflügel 8 ist als
Formteil mit geringer Höhe
aus Kunststoffmaterial ausgebildet und weist über seine gesamte Breite einen
sich verjüngenden
Querschnitt mit einer etwa halbkreisförmigen vorderen Stirnfläche und
einer dünnen
Hinterkante 9 auf. Die Oberseite 10 des vorderen
Leitflügels 8 verläuft über die
gesamte Querschnittslänge
konvex gekrümmt,
während
seine Unterseite 11 im Anschluss an die vordere Stirnseite eine
konkave Krümmung
aufweist.
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Zur
Befestigung an der Karosserie 11 ragt nahe der seitlichen
Enden des vorderen Leitflügels 8 jeweils
ein Halter 12 nach oben hin ab, der mit seinem oberen Ende
in nicht gezeigter Weise über Punktbefestigungsmittel
am Hauptboden 5 befestigt ist. Der Leitflügel 8 ist
drehbeweglich um eine Drehachse X am Halter 12 angelenkt,
die parallel zur Wagenquerrichtung durch den vorderen Endbereich
des Leitflügels 8 verläuft. An
jedem der Halter 12 ist eine nicht gezeigte Drehfeder angeordnet, über welche der
Leitflügel 8 drehgesichert
in seiner Wirkstellung gehalten ist. In dieser Wirkstellung ist
der Leitflügel 8 gegenüber der
horizontal verlaufenden Anströmrichtung
des Fahrtwindes mit seiner Hinterkante 9 nach unten hin
angestellt.
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Die
Drehfedern sind dabei derart ausgelegt, das der Leitflügel 8 bei
einer Stoßbeaufschlagung
in Wagenlängsrichtung
oberhalb einer konstruktiv vorgegebenen Belastungsintensität mit seiner
Hinterkante 9 um die Drehachse X nach oben geschwenkt würde. Hierdurch
lassen sich Beschädigungen
des Leitflügels 8 durch
Aufprallen auf ein Hindernis, wie z. B. eine Bordsteinkante, vermeiden.
Alternativ kann zur Vermeidung von Beschädigungen bei Stoßbeaufschlagungen
auch ein Leitflügel
vorgesehen sein, der vollständig
oder in seinem unteren Endbereich aus gummielastischem Material
hergestellt ist.
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Durch
den Leitflügel 8 wird
der Strömungskanal
zwischen dem Hauptboden 4 und der Fahrbahn in zwei Teilkanäle getrennt,
wobei die Oberseite 10 des Leitflügels 8 zusammen mit
einer gegenüberliegenden
horizontal verlaufenden Gegenfläche
des Hauptbodens 4 einen Diffusorkanal 13 begrenzt.
Der Diffusorkanal 13 bewirkt nahe des schwingungsempfindlichen
Blechfeldes 6 des Hauptboden 4 eine Verlangsamung
und Vergleichmäßigung der
Luftströmung. Des
weiteren wird der Fahrtwind durch den Leitflügel 8 vom Blechfeld 6 abgelenkt,
d. h. der Luftvolumenstrom am Blechfeld 6 wird verringert.
Dadurch wird insgesamt die Schwingungsanregung des Blechfeldes 6 durch
Fahrtwindüberströmung in
erheblichem Umfang reduziert.
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Der
hintere Leitflügel 8a ist
zur Abschirmung des Blechfeldes 7 des Heckbodens 5 unmittelbar
vor dem Blechfeld 7 im Strömungskanal zwischen Heckboden 5 und
Fahrbahn 3 angeordnet. Der Leitflügel 8a verläuft mit
seine Längsachse
in Wagenquerrichtung und erstreckt sich in Abstimmung auf die Breite des
Blechfeldes 7 über
nahezu die gesamte Wagenbreite.
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Der
hintere Leitflügel 8a ist
konstruktiv in analoger Weise zum Tragflügel 8 gestaltet und
an der Karosserie 1 drehbeweglich gehalten. Zur Vereinfachung
der Beschreibung sind funktional gleiche Merkmale mit den gleichen
Bezugszeichen versehen und um dem Buchstaben a ergänzt.
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Zur
Abschirmung des Blechfeldes 7 des Heckbodens 5 bildet
die Oberseite 10a des hinteren Leitflügels 8a zusammen mit
einer horizontal verlaufenden Gegenfläche des Heckbodens 5 einen
hinteren Diffusorkanal 13a. Der vordere Leitflügel 8 ist
in einem großen
Längsabstand
zum hinteren Leitflügel 8a angeordnet
und beeinflusst daher allenfalls in sehr geringem Umfang die Luftströmung im
hinteren Diffusorkanal 13a.
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Die
Verwendung der Luftleitanordnung ist keineswegs auf Blechteile aus
Metall beschränkt.
So kann z. B. auch ein Leitflügel
zur Abschirmung eines schwingempfindlichen Bereichs einer Unterbodenverkleidung
oder einer Ersatzradmulde vorgesehen sein, die jeweils aus Kunststoffmaterial
hergestellt sein können.