DE19524825A1 - Vorrichtung zur Verringerung des Strömungswiderstandes am Heck eines Fahrzeuges, vorzugsweise Nutzfahrzeuges - Google Patents
Vorrichtung zur Verringerung des Strömungswiderstandes am Heck eines Fahrzeuges, vorzugsweise NutzfahrzeugesInfo
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Description
Nutzfahrzeuge, z. B. Lkw oder Anhänger, besitzen üblicherweise ein stumpf und praktisch
rechteckig geformtes Heck. An einem solchen Heck reißt der Fahrtwind an der Außenkante ab
und erzeugt hinter dem Heck ein großes Wirbelfeld, den sog. Strömungsnachlauf, der einen
Teil des Gesamtwiderstandes des Fahrzeuges, den sog. Heckwiderstand induziert.
Um diesen Luftwiderstand zu verringern, wurden bisher Vorrichtungen vorgeschlagen (z. B.
Canada 1079772, US 4,142,255), die die Kontur des Fahrzeuges rückwärts strömungsgünstig
verjüngen und die als Zubehörteil am Heck des Fahrzeugs befestigt werden. Diese Vorrich
tungen verlängern aber die Gesamtlänge der Fahrzeuge, so daß deren Anwendung gesetzliche
Vorschriften entgegenstehen.
Die meisten Lkw bzw. Lkw-Anhänger besitzen heckseitig Beladetüren, die vollständig aufge
schlagen werden und an die Seitenwände des Aufbaus so eingehängt werden, daß nur noch ein
kleiner Freiraum zwischen Tür und Seitenwand bleibt (siehe Fig. 3). Besonders nachteilig ist
daher, daß durch diese Vorrichtungen das vollständige Öffnen der Hecktüren behindert wird
bzw. diese Vorrichtungen erst entfernt oder mittels einer aufwendigen Zusatzvorrichtung
weggeschwenkt werden müssen.
In US 4,214,787 wird eine Vorrichtung beschrieben, bei der Luftleitfläche gelenkig am hinte
ren Ende der Fahrzeugseitenwand gelagert ist und durch einen pneumatischen Druckzylinder
in eine Wirkposition aufgeklappt wird. Im Ruhezustand des Fahrzeuges ist die Luftleitfläche
parallel zu der Heckfläche eingeklappt. Damit wird zwar dem Problem der ständigen Fahr
zeugverlängerung begegnet, das vollständige Öffnen der Hecktüren ist aber ebenso behindert,
weil die Luftleitfläche gelenkig mit der Seitenwand, während der Druckzylinder an der Heck
fläche gelagert sind. Dadurch ist aus kinematischen Gründen das Öffnen der Hecktüre bis zur
Seitenwand unmöglich. Außerdem ist die Konstruktionshöhe der Vorrichtung durch die nach
innen gerichtete Betätigungsrichtung des Druckzylinders zwangsläufig am Gelenk der Luft
leitfläche relativ groß, weil das Zylindergehäuse dort Platz finden muß. Wie vorher erwähnt,
steht aber gerade dort bei aufgeschlagener Tür am wenigsten Freiraum zur Verfügung. Außer
dem ist durch die vorgeschlagene rechteckige Form der Luftleitfläche die Anbringung dersel
ben nur an der Seite möglich, wie es auch beschrieben wird. Die Luftströmung wird also
dachseitig nicht geführt und die Möglichkeit zur Verringerung des Luftwiderstands dort nicht
genutzt.
In DE 40 21 337 wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der Luftleitflächen mittels eines
vom Fahrtwind aufgeblasenen Druckschlauches ab einer gewissen Fahrgeschwindigkeit in
ihre Wirkposition geklappt werden. Diese Konstruktion ist in erster Linie für Planenaufbauten
geeignet, wo der Druckschlauch kostengünstig in die Heckplane integriert werden kann und
die Vorrichtung zusammen mit der Heckplane zum Beladen hochgeschlagen wird. Für Kof
feraufbauten mit Portaltüren ist sie problematisch, weil sie auf die Türen draufgesattelt wer
den muß und wegen der notwendigen Konstruktionshöhe das vollständige Öffnen der Türen
behindern kann. Außerdem ist es wegen des naturgemäß geringen Staudrucks und der daraus
resultierenden geringen Betätigungskraft des Druckschlauches nur bei sehr hohen Geschwin
digkeiten möglich, auch an der Dachseite eine stabile Luftleitfläche entgegen ihres Gewichtes
aufzuklappen.
Nachteilig bei allen bekannten klappbaren Vorrichtungen ist es, daß im Stand oder bei gerin
ger Geschwindigkeit ein starker Wind die Luftleitfläche aufreißen und u. U. beschädigen
kann, weil keine Mittel, z. B. Dämpfer, vorgesehen sind, die dieses ungewollte Aufschlagen
verhindern können.
Ein wesentlicher Nachteil der bisherigen Konstruktionen besteht darin, daß die Luftleitfläche
nur in einer einzigen Wirkposition steht, nämlich in einem Winkel zur Fahrzeuglängsachse
geneigt ist und die Kontur somit verjüngt. Z.B. bei einem Lkw, der zeitweise auch einen An
hänger mitführt, ist es vorteilhaft, wenn die Luftleitfläche in zwei Wirkpositionen gebracht
werden kann: Fährt der Lkw solo, so soll sie die Kontur, wie vorher beschrieben, verjüngen.
Führt der Lkw jedoch einen Anhänger mit sich, so ist eine Konturverjüngung eher nachteilig,
weil die Luftströmung sogar mehr auf die Anhängerfront gelenkt und der Luftwiderstand er
höht wird.
Für alle bisherigen Vorschläge gilt, daß sie, weil sie auf die vorhandene Heckfläche nachträg
lich befestigt werden und über dem ursprünglichen Umriß des Fahrzeuges vorstehen, beschä
digungsanfällig sind und das Aussehen der Fahrzeuge eher verschlechtern. Dem gefälligen
Aussehen kommt aber bei den Nutzfahrzeugen, insbesondere beim Omnibus, steigende Be
deutung zu.
Diese Nachteile werden erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst (siehe Fig. 1 u. 2),
die ausschließlich auf der Hecktüre (2) aufgebracht ist, bei der eine oder auch mehrere Luft
leitflächen (1) mittels eines steuerbaren Betätigungsmittels (6) geschwindigkeitsabhängig in
eine oder mehrere Wirkpositionen gebracht werden können und deren Konstruktionshöhe so
klein gehalten werden kann, daß die Hecktüre in eine vollständig geöffnete Position
(anliegend an der Fahrzeug-Seitenwand) gebracht werden kann. Die Vorrichtung besteht aus
einer im Querschnitt im wesentlichen ebenen Luftleitklappe (1), die an den Außenrändern der
Hecktüre drehbar (3) gelagert und einem steuerbaren Betätigungsmittel (6), z. B. Druckluftzy
linder oder elektrischen Stellmotor (Spindelantrieb), das ebenfalls an der Hecktüre drehbar
gelagert und mit der Luftleitfläche (1) gelenkig verbunden ist (Fig. 3). Die Betätigungsrich
tung, bzw. die Kolbenstange zeigt in Richtung der Drehachse der Luftleitfläche. Damit kann
die Konstruktionshöhe der Vorrichtung am kritischen Bereich in der Nähe des Drehgelenks
(3) minimiert werden, weil das Betätigungsmittel naturgemäß den größten Querschnitt an der
der Kolbenstange entgegengesetzten Seite aufweist. Ebenso kann vorteilhaft der Hub und
damit die Länge des Betätigungsmittel minimiert werden. Zusätzlich ist es z. B. bei Kühlauf
bauten, wo die Hecktüre üblicherweise aus einer relativ dicken Kunststoff-Sandwichbauweise
besteht, vorteilhaft, wenn die Türe eine Vertiefung (4) aufweist, die im eingeklappten, also
nichtbetätigten Zustand die gesamte Vorrichtung oder zumindest das Betätigungsmittel (6)
aufnimmt, so daß die Luftleitklappe mit der Hecktüre eben abschließen kann. Vorteilhaft
kann also die Vorrichtung in die Kontur des Fahrzeuges integriert werden, ohne daß beschädi
gungsanfällige oder das Aussehen des Fahrzeugs störende Teile vorstehen. Sind 2 oder drei
Luftleitflächen an der Hecktüre vorgesehen (Fig. 1), werden diese an den Seiten um 45 grd
(5) abgeschrägt, um ein völliges und ebenes Einklappen im Ruhezustand zu ermöglichen. Der
Klappwinkel (7) wird im Falle des Solo- Fahrzeuges zwischen 70 und 80 Grad so gewählt,
daß die vorbei streichende Strömung möglichst ablösefrei der Luftleitfläche folgen kann (Fig. 3)
und der Strömungsquerschnitt eingeschnürt wird oder er kann im Falle, daß das Zugfahr
zeug noch einen Anhänger mitführt, auf 90 oder mehr Grad (8) eingestellt werden, so daß die
Strömung parallel zu den Seitenwänden über die Lücke zwischen den beiden Fahrzeugen
hinweggeführt wird.
Günstig ist es auch, die Luftleitfläche um ein Maß (10) von einigen cm vom äußersten Rand
nach innen zurückzuversetzen, weil durch die dadurch entstehende kleine Wirbelschleppe (9)
die träge Strömungsgrenzschicht durchmischt wird und dadurch eine Strömungsablösung
weniger wahrscheinlich ist.
Es kann auch noch auf die Außenseite der Luftleitfläche, d. h. der der Luftströmung zugewand
ten Seite, ein weiteres geeignetes Mittel aufgebracht werden (Fig. 4), das dazu dient, die Ab
lösung der Strömung bei zu kleinen Klappwinkeln zu vermeiden. Z.B. kann durch eine An
ordnung von vorstehenden Strömungskanälen (11) "gesunde" Außenluft in die ablösegefähr
dende Grenzschichtzone geführt werden, die Strömung dort beschleunigt und dadurch eine
Strömungsablösung vermieden werden. Damit lassen sich vorteilhaft kleinere Klappwinkel,
d. h. größere Strömungseinzüge und höhere Luftwiderstandsreduzierungen erreichen.
Die Luftleitflächen werden im nichtbetätigten Zustand durch geeignete Mittel, z. B. eine starke
Rückholfeder (21), Fig. 5, die beispielsweise auch im pneumatischen Druckzylinder eingebaut
sein kann, in der eingeklappten Position parallel zur Hecktür gehalten. Fig. 5 zeigt die Schal
tung für einen Druckzylinder. Dieser steht mit dem bordeigenen Druckluftsystem in Verbin
dung. Dazwischengeschaltet ist ein gesteuertes Magnetventil (14), welches von einem Ge
schwindigkeitsmesser (15), z. B. bordeigenem Tachometer, Antiblockiersystem des Anhängers
oder auch von einem Windrad ein Steuersignal bekommt, wenn eine vorbestimmbare Fahr
zeuggeschwindigkeit anliegt. Das Ventil (14) öffnet dann die Verbindung zu Druckzylinder
und fährt die Luftleitfläche aus. Fig. 5 zeigt auch, wie der erfinderische Gedanke des mehrfa
chen Klappwinkels beispielhaft gelöst werden kann: im Handel erhältlich sind z. B. Druckluft
zylinder mit Positionsschalter S1 (16), S2 (17), die bei Erreichen eines bestimmten Kolben
hubs ansprechen. Damit kann das Steuerventil (14) in der gezeichneten Weise steuerungsmä
ßig so verknüpft werden, daß der Kolbenhub in der durch den Schalter S3 (18) vorgewählten
Stellung stehenbleibt.
Dieselbe Schaltungslogik kann auch mit einem elektrischen Stellmotor als Betätigungsmittel
statt dem Druckzylinder erfüllt werden. In diesem Falle wird die elektrische Verbindung zur
bordeigenen Stromversorgung über einen steuerbaren Schalter analog zur vorher geschilderten
Schaltung erst dann hergestellt, wenn am Geschwindigkeitsmesser ein entsprechendes Signal
anliegt.
Ein Vorteil dieser Ausführung besteht auch darin, daß es handelsüblich elektrische Antriebe
gibt, die in der jeweils angefahrenen Endstellung blockieren. Damit kann die Luftleitfläche in
der gewünschten Winkelposition sicher gehalten und ein ungewolltes Aufschlagen beispiels
weise bei einer Windböe vermieden wird. Im Falle eines pneumatischen Betätigungsmittels,
wo diese Gefahr besteht, wird eine Dämpfungsvorrichtung, z. B. Drosselventile (19) in den
Entlüftungsleitungen oder ein handelsüblicher Öldämpfzylinder (20), der parallel zum Druck
zylinder eingebaut werden kann (Fig. 2), vorgeschlagen, um eine langsame Bewegung der
Luftleitflächen zu gewährleisten.
Der erfinderische Gedanke der mehrfach einstellbaren Klappwinkel ist auch mit einer um
stellbaren mechanischen Winkelbegrenzung, z. B. einem längenveränderlichen Abspannseil
möglich.
Beim Omnibus spielt das gefällige Aussehen eine große Rolle. Allgemein ist das Omnibus-
Heck aus einem Formteil, bevorzugt aus glasfaserverstärktem Kunststoff geformt. Vorteilhaft
kann dieses Formteil mit Vertiefungen so ausgebildet werden, daß die luftwiderstandsverrin
gernde Vorrichtung oder Teile davon, z. B. das Betätigungsmittel, wie Druckzylinder oder E-
Motoren, darin Platz finden und somit die Vorrichtung im Ruhezustand in den Fahrzeugumriß
integriert ist.
Claims (16)
1. Vorrichtung zur Verringerung des Strömungswiderstands von Fahrzeugen, die eine im
wesentlichen rechteckige und ebene Heckfläche mit darin befindlichen Beladetüren auf
weisen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Luftleitfläche vorgesehen ist, die
drehbar an der Beladetüre befestigt ist und die mittels eines ebenfalls an der Beladetür
drehbar gelagerten und an der Luftleitfläche gelenkig befestigten Betätigungsmittels von
einer Ruheposition in eine Winkelposition zur Beladetür geklappt werden kann, so daß da
durch die Luftströmung widerstandsverringernd beeinflußt wird.
2. Vorrichtung zur Verringerung des Strömungswiderstands von Fahrzeugen nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beladetür zusammen mit dieser Vorrichtung bis zur
Fahrzeug-Seitenwand aufgeschlagen werden kann, ohne daß die Vorrichtung demontiert
oder manipuliert werden muß.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitfläche im wesentli
chen eben ausgebildet und seitlich in einem Winkel von 45 Grad abgeschrägt ist, und daß
eine solche Luftleitfläche sowohl seitlich als auch oben (dachseitig) bzw. unten an der Be
ladetür angebracht ist und diese Luftleitflächen ohne zu überlappen in ihre Ruheposition
eingeklappt werden können.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die, Betätigungsrichtung des
Betätigungsmittels für die Luftleitfläche beim Aufklappen zur Drehachse der Luftleitfläche
hin erfolgt.
5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Luftleitfläche in mindestens zwei vorwählbaren Winkelpositionen aufklappbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese Winkelposition in der
einen wählbaren Position 70 bis 80 Grad, in der anderen mindestens 90 Grad, bezogen auf
die Fahrzeugquerachse, beträgt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beladetür eine eingeformte
Vertiefung aufweist, die die Vorrichtung oder Teile davon aufnimmt.
8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Vorderkante der Luftleitfläche von der Außenkante der Fahrzeug-Heckfläche nach innen
versetzt ist und damit eine Luftwirbelschleppe entlang der Luftleitfläche erzeugt wird, die
geeignet ist, dort die Strömungsführung zu verbessern.
9. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Luftleitfläche an ihrer der Strömung zugewandten Seite ein Mittel aufweist, das geeignet
ist, die Strömungsablösung dort zu verhindern.
10. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Luftleitfläche erst ab einer vorwählbaren Fahrzeuggeschwindigkeit aufgeklappt wird.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das geschwindigkeitsab
hängige Signal von einem bordeigenen, aber nicht zur Vorrichtung gehörenden Geschwin
digkeitsmeßgerät, z. B. Tachometer oder Antiblockiersystem stammt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Geschwindigkeitssignal
von einem separaten, zur Vorrichtung gehörenden Geschwindigkeitsmeßgerät, z. B. Rad
drehzahlmesser oder Fahrtwindmesser stammt.
13. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
das Betätigungsmittel ein Druckluftzylinder oder ein elektrischer Antrieb ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
geeignete Dämpfungsmittel vorgesehen sind, die die Bewegungsgeschwindigkeit der Luft
leitfläche dämpfen.
15. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Luftleitfläche entgegen der Kraft einer Feder aufgeklappt wird.
16. Vorrichtung zur Verringerung des Strömungswiderstandes eines Nutzfahrzeuges, speziell
Omnibusses, nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
das Heckformteil des Omnibusses Vertiefungen aufweist, die die Vorrichtung oder Teile
davon aufnehmen können, dergestalt, daß die Vorrichtung in das Heckformteil integriert
ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995124825 DE19524825A1 (de) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | Vorrichtung zur Verringerung des Strömungswiderstandes am Heck eines Fahrzeuges, vorzugsweise Nutzfahrzeuges |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1995124825 DE19524825A1 (de) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | Vorrichtung zur Verringerung des Strömungswiderstandes am Heck eines Fahrzeuges, vorzugsweise Nutzfahrzeuges |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19524825A1 true DE19524825A1 (de) | 1997-01-09 |
Family
ID=7766291
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1995124825 Withdrawn DE19524825A1 (de) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | Vorrichtung zur Verringerung des Strömungswiderstandes am Heck eines Fahrzeuges, vorzugsweise Nutzfahrzeuges |
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