DE20001089U1

DE20001089U1 - Stoßstange für die Heckseite eines Fahrzeuges

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Publication number: DE20001089U1
Application number: DE20001089U
Authority: DE
Original assignee: WALTER ECKARD
Current assignee: WALTER ECKARD
Priority date: 1999-06-22
Filing date: 2000-01-22
Publication date: 2000-05-25
Anticipated expiration: 2010-01-23
Also published as: DE29910797U1

Description

W219DE8

Stoßstange für die Heckseite eines Fahrzeugs

Die Erfindung betrifft eine Stoßstange für ein ..Fahrzeug -insbesondere einen Personenkraftwagen — mit dessen Heckseite übergreifender Heckflache.

Bewegte Fahrzeuge erzeugen · bekanntlich erhebliche ■Luftwiderstände. Der Luftwiderstand setzt sich im wesentlichen aus zwei Hauptkomponenten zusammen; im Frontbereich des Fahrzeuges muss die Luft geteilt werden, und an der Heckseite entstehen Luftwirbel, die zu einem Sog führen. Der Sog am Heck eines KFZ hat eine bedeutende Bremswirkung. Bemühungen der Fahrzeughersteller, den Luftwiderstand an den Frontseiten der Fahrzeuge zu reduzieren, sind bekannt; die Sogwirkung der rückwärtigen Luftwirbel soll folglich reduziert werden. An manchen Fahrzeugen sind dafür Spoiler auf dem Kofferraumdeckel vorgesehen, welche aber bekanntlich nicht der Energieeinsparung dienen.

Die Formgebung von Fahrzeugen kann nicht wesentlich verändert werden. Gestalterische Gründe verlangen ein praxisgerechtes Heck mit Kofferraum und Ladeluke. An den allgemein gebräuchlichen Fahrzeugen werden Luftwirbel aus physikalischen Gründen unvermeidbar bleiben.

In Kenntnis dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, den Sog am Fahrzeugheck erheblich zu vermindern und zudem die Energiekosten zu senken.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre des unabhängigen Anspruches; die Unteransprüche geben günstige Weiterbildungen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale.

Erfindungsgemäß ist in der Heckfläche der Stoßstange wenigstens ein Strömungskanal für den Luftdurchtritt vorgesehen und dieser in der Art einer Düsenöffnung gestaltet. Zudem soll zumindest, ein Abschnitt, der Heckfläche einen tropfenartigen Querschnitt mit. gerundeter Unterkante und wenigstens einen in diesem Querschnitt in Strömungsrichtung -- also gegen die Fahrtrichtung -- in einem Neigungswinkel ansteigenden schlitzartigen Strömungskanal aufweisen; jener Neigungswinkel des Strömungskanals soll zwischen 20° bis 50° liegen, bevorzugt bei etwa 45°.

Zudem hat es sich als günstig erwiesen, die Längsachse des Fahrzeuges als Symmetrieachse für die Anordnung des/der Strömungskanals/-kanäle vorzusehen.

Vorteilhafterweise soll in einer Ausgestaltung der Erfindung der Strömungskanal im Mittelbereich der Heckfläche angeordnet und zu diesem von etwa gleicher Länge sein. Auch ist es sinnvoll, dem Strömungskanal seitliche, zu ihm geneigte Strömungskanäle zuzuordnen oder ihn an der Oberkante der Stoßstange vorzusehen.

Ein anderes Merkmal der Erfindung erfasst zwei etwa horizontale Seitenschlitze in der Stoßstange.

In jedem Falle wird die Mündung des Strömungskanals bevorzugt von einem Gitter oder Grill überspannt, zudem sollen alle luftberührten Flächen glatt ausgebildet sein.

Die Erfindung bietet also eine hintere Stoßstange in einer Form an, die eine konkrete Luftführung ergibt. Der Luftstrom unter dem Fahrzeug ist verdichtet. Die Luftströmung entspannt sich am hinteren Ende des Fahrzeuges. Bei der herkömmlichen Konstruktion entstehen sofort erhebliche Luftwirbel. Mit dieser erfindungsgemäßen Stoßstange wird eine gelenkte Entspannung eingeleitet; die komprimierte Luft wird in einem Strömungsspalt zwischen

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Fahrzeugheck und Stoßstangenrückseite strömungsgerecht nach oben geleitet. Dazu ist die Stoßstange in ihrem Mittelteil am unteren Rand, welcher in den Luftstrom hineinragt, strömungsgerecht verdickt. Zudem soll diese Stoßstange in ihrem Mittelteil einen oder mehrere schräg nach oben gerichtete Luftkanäle anbieten, welche den Luftstrom zwischen Fahrzeugende und Stoßstange strömungsgerecht aufteilen und zu den Auslassstellen leiten.

Die von der runden Unterkante erfasste Luftströmung wird an der Stoßstange nach oben geleitet sowie -- je nach Ausführung -- an der oberen Kante oder aber auch an ein oder mehreren Auslassstellen wieder abgegeben. Zudem übernimmt der verdickte Teil der Stoßstange die herkömmliche Aufgabe der Stoßabsorbtion beim Parken und Rangieren.

Die Auswahl der Materialien, deren Kombination, die Anordnung der Luftauslässe und. Anpassung der Stoßstangenmodelle an die verschiedenen Fahrzeug-Typen bleibt Detailplanungen vorbehalten. U. a. fallen in den Rahmen der Erfindung folgende Ausführungsvarianten: Stoßstange mit oberem, zentralen Luftauslass, Stoßstange mit Auslassöffnungen in der Fläche, über, neben oder unter dem Nummernschild sowie eine Kombination aller Auslässe. Wenn das Nummernschild nicht auf der Stoßstange angebracht werden muss, kann die Stoßstange formschön mit einem Luftauslassgrill gestaltet werden.

Die erfindungsgemäße Stoßstange ist also so gestaltet, dass der zuvor beschriebene Luftwirbel nach dem Prinzip der Luftstrom-Umlenkung verkleinert wird. Die strömungsgerechte Umlenkung erfordert weniger Energie, als der ursprüngliche Luftwirbel Energieverlust verursacht. Die Energiebilanz ist folglich positiv. Durch die erörterte Luftstrom-Umlenkung wird die Einwirkfläche des Unterdrucks verkleinert.

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Der erforderliche Aufwand für eine Neukonstruktion ist gering. Eine Stoßstange gehört ohnehin zu den vorgeschriebenen Ausrüstungsteilen eines Kraftfahrzeuges; so liegt es nahe, dieses Bauteil so auszubilden, dass es die beschriebene Aufgabe übernimmt.

Eine Maßnahme, welche die Wirksamkeit der Erfindung unterstützt, ist die Ausbildung des Fahrzeugendes. Die hintere Kante des Koffer- oder Laderaumes sollte glatt und strömungsgerecht nach oben führen.

Der Vorteil dieser Konstruktion ist der zu erwartende niedrigere Kraftstoffverbrauch je Kilometerleistung. Jeder noch so kleine Luftstrahl, der die Luftwirbel verkleinert, macht sich im Quadrat energiesparend bemerkbar. Wenn die Einwirkfläche der Luftwirbel auf 80 % reduziert wird, verringert sich der durch sie verursachte Energieverlust auf 64 %. Dementsprechend werden vom Fahrzeug kleinere Abgasmengen abgegeben, und die Umweltbelastung wird geringer.

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Weitere Vorteile, !Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:

Fig. 1: den Heckbereich eines .· üblichen Personenkraftwagens in Seitenansicht mit hinter ihm erzeugten Luftströmungen;

Fig. 2: eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung eines anderen Personenkraftwagens mit erfindungsgemäß ausgebildeter Stoßstange im Querschnitt nach Linie II - III in Fig. 4;

Fig. 3: den vergrößerten Querschnitt der Stoßstange;

Fig. 4: eine Schrägsicht auf die Stoßstange der Fig. 2,3;

Fig. 5 bis

Fig. 7: Schrägsichten auf weitere Ausgestaltungen der Stoßstange;

Fig. 8 bis

Fig. 10: Schrägsichten auf Heckbereiche von Personenkraftwagen mit Stoßstange.

Ein vorwärts fahrender Personenkraftwagen bzw. ein Fahrzeug 10 muss zum einen den Rollwiderstand seiner Räder 12 zur Fahrbahn F hin und zum anderen den Luftwiderstand überwinden. Der Luftwiderstand setzt sich i. w. aus zwei Hauptkomponenten zusammen; im nicht gezeigten Frontbereich des Fahrzeuges 10 muss die — gegen die Fahrtrichtung -- in Strömungsrichtung &khgr; geführte Luft geteilt werden, und im Heckbereich 14 entstehen größere untere Luftwirbel Q sowie

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obere Luftwirbel Qi geringerer Ausdehnung. Mit diesen aus gestrichelt dargestellten und unter dem Fahrzeugboden 18 in engerem Abstand verlaufenden Strömungslinien entstehenden Luftwirbeln Q, Qi geht eine erhebliche Sogwirkung einher, und der Sog am Heckbereich 14 bzw. hinter dessen Heckseite 16 hat eine bedeutende Bremswirkung.

Das Fahrzeug 10 in Fig. 2 ist zur Minderung der Bildung von Luftwirbeln Q, Qi mit einer an der Heckseite 16 des Fahrzeuges 10 angebrachten erfindungsgemäßen Stoßstange. 20 versehen. Die Stoßstange 20 weist hinter der Heckseite 16 eine Heckfläche 22 auf sowie dazu etwa rechtwinkelige Seitenbereiche 23. Dabei ist die Längsachse A des Fahrzeuges 10 Symmetriegerade für die Gestaltung der Stoßstange 20.

In der Heckfläche 22 ist gemäß Fig. 3, 4 der Ausschnitt eines Mittelbereiches oder mittleren Stangenbereiches 24 der Länge a nahezu tropfenartig ausgebildet sowie mit einem in einem Neigungswinkel w von hier etwa 45° in Fahrtrichtung abwärts geneigten Kanalschlitz 26 der Länge ai, der Breite b sowie der Höhe h versehen, der außenseitig von einem Grill oder Gitter 28 überspannt ist. Dieser Kanalschlitz 26 ermöglicht eine gesteuerte Luftführung; ihm wird die unter dem Fahrzeug 10 verdichtete Luft in einem zwischen der Heckseite 16 des Fahrzeuges 10 und der Stangenrückseite 27 vorhandenen Spalt 19 zugeführt.

Die Luftströmung entspannt sich am hinteren Ende des Fahrzeuges 10; es wird eine gelenkte Entspannung eingeleitet. Die komprimierte Luft wird von dem beschriebenen Kanalschlitz 26 als Luftlenk-Einrichtung der Stoßstange 20 erfasst und strömungsgerecht aufwärts geführt (Fig. 4). Dazu ist der untere Rand jenes mittleren Stangenbereiches 24 am unteren, in den Luftstrom hineinragenden Rand strömungsgerecht verdickt; die dargestellte gerundete Form ist für die Unterkante 28 die geeignetste.

Die von der gerundeten Unterkante 28 erfasste Luftströmung wird an den glatten Innen- und Außenflächen der Stoßstange 20 entlang nach oben geleitet. Dort wird die Luft an der oberen Mündung 29 des Kanalschlitzes 28 wieder abgegeben. Der verdickte Teil der Stoßstange 20 übernimmt zudem die herkömmliche Aufgabe der Stoßabsorbtion beim Parken und Rangieren. An diesen Stellen können krafteinleitende Profile berücksichtigt werden.

Die weiteren Ausgestaltungen zeigen in Fig. 5 eine Stoßstange 20_a mit an ihrer Unterkante 28 verlaufender Mündung 29 des geneigten Kanalschlitzes 26 sowie der Oberkante 21 zugeordnetem Luftdurchlass 32, in Fig. 6 eine Stoßstange 20_b mit einer pultartig geneigten Mündung 29 eines unteren Kanalschlitzes 26 geringerer Länge ai sowie mit beidseitigen, vertikalen Flankenmündungen 34 von — ebenfalls geneigten — Seitenkanälen 26_a und Fig. 7 eine Stoßstange 20_c mit einer Mündung 29 zwischen Unterkante 28 und einem Feld 36 für ein Nummernschild.

In den anschließenden Fig. 8, 9 sind mittige Luftauslassinündungen 29 an der Oberkante 21 der Stoßstange 20_d, 20_e wiedergegeben sowie in Fig. 10 seitliche Auslassöffnungen 29_a in einer Stoßstange 20_f.

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Claims

1. Stoßstange für ein Fahrzeug (10), insbesondere einem Personenkraftwagen, mit dessen Heckseite (16) übergreifender Heckfläche (24), dadurch gekennzeichnet, dass in der Heckfläche (22) der Stoßstange (20, 20_a bis 20_f) wenigstens ein Strömungskanal (26, 26_a) für den Luftdurchtritt vorgesehen und dieser in der Art einer Düsenöffnung ausgebildet ist.

2. Stoßstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abschnitt der Heckfläche (22) einen tropfenartigen Querschnitt mit gerundeter Unterkante (28) und wenigstens einen in diesem Querschnitt in Strömungsrichtung (x) in einem Neigungswinkel (w) ansteigenden schlitzartigen Strömungskanal (26, 26_a) aufweist.

3. Stoßstange nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Neigungswinkel (w) des Strömungskanals (26) von 20° bis 50°, bevorzugt von etwa 45°.

4. Stoßstange nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (A) des Fahrzeuges (10) Symmetrieachse für die Anordnung des/der Strömungskanals/-kanäle (26, 26_a) ist.

5. Stoßstange nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (26) im Mittelbereich (24) der Heckfläche (22) etwa gleicher Länge (a) angeordnet ist (Fig. 4, 5).

6. Stoßstange nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass den Strömungskanal (26) seitliche, zu ihm geneigte Strömungskanäle (26_a) flankieren (Fig. 6).

7. Stoßstange nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung (29) des Strömungskanals (26) an der Oberkante (21) der Stoßstange (20_d, 20_e) vorgesehen ist (Fig. 8, 9).

8. Stoßstange nach einem der Ansprüche. 1 bis 4, gekennzeichnet durch zwei etwa horizontale Seitenschlitze (29_a) in der. Stoßstange (20_f) (Fig. 10).

9. Stoßstange nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung (29, 29_a) des Strömungskanals (26, 26_a) von einem Gitter (30) überspannt ist.

10. Stoßstange nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass alle luftberührten Flächen glatt ausgebildet sind.