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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Konstruktion
zur Luftwiderstandsreduzierung und insbesondere auf eine düsenartige
Konstruktion zur Luftwiderstandsreduzierung für Fahrzeuge.
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Hintergrund der Erfindung
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Die
Fahreffizienz eines herkömmlichen Fahrzeugs wird beim Befahren
von Straßen für gewöhnlich durch die
Luftwiderstandskraft des umgebenden Luftstroms beeinflusst. Die
gebräuchlichste Lösung für solche Probleme
ist, einen Deflektor anzubringen. Insbesondere für große
Fahrzeuge ist es umso notwendiger, einen Deflektor anzubringen,
wenn lange Strecken gefahren werden. Da ein großes Fahrzeug schwerer
und größer als ein kleines Fahrzeug ist, ist das
große Fahrzeug im Vergleich zum kleinen Fahrzeug wegen
der Luftwiderstandsproblematik auf einer Langzeit- und Langstreckenfahrt
normalerweise bezüglich des Benzinverbrauchs weniger effizient, wodurch
eine größere Kostenlast für die Transportbranche
entsteht.
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Gemäß der
einschlägigen Technik, wie beispielsweise im
Taiwanesischen Patent Nr. M329580 offenbart,
weist eine Ablenkkonstruktion für Fahrzeuge im Wesentlichen
Folgendes auf: einen Rahmenaufbau, der dementsprechend aus einer
Vielzahl von Deflektoren besteht, wobei zwischen zwei von diesen ein
Luftstromkanal ausgebildet ist; und einen Lufteinlass und einen
Luftauslass, die jeweils auf zwei Seiten des Rahmenaufbaus angeordnet
sind und mit dem Luftstromkanal in Verbindung stehen. In dieser Konstruktion
ist die Fläche des Lufteinlasses größer als
die des Luftauslasses.
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Bei
dieser Art von Ablenkkonstruktion für Fahrzeuge wird jedoch
nur dann ein Luftstromdruck erzeugt, der zum Bilden einer beschleunigenden
Jetströmung am Luf tauslass ausreicht, wenn die Fahrgeschwindigkeit
des Fahrzeuges höher als ein bestimmter Wert ist. Dadurch
wird ein unsichtbarer Luftwall gebildet, der die Größe
und Stärke des Luftstroms am Fahrzeugheck weiter reduziert,
wodurch eine Widerstandsreduzierung erreicht wird. Ein Problem bleibt
allerdings bestehen. Und zwar wird, wenn die Fahrgeschwindigkeit
des Fahrzeugs kleiner als der bestimmte Wert ist, die dynamische
Energie des Luftstroms zu gering, um den Rahmenaufbau zu passieren.
Mit anderen Worten wird die Fähigkeit des Luftstroms, den
Luftwall zu bilden, abgeschwächt, so dass es unmöglich
ist, die Wirbelstärke effizient in großem Maßstab
zu reduzieren. Daher kann der Widerstand nicht merkbar reduziert
werden, was ein Problem darstellt, womit sich die jeweilige Industrie dringend
befassen muss.
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Dementsprechend
soll die vorliegende Erfindung die Nachteile der einschlägigen
Technik maßgeblich verbessern.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist deshalb, eine düsenartige Luftwiderstand-reduzierende
Konstruktion für Fahrzeuge zu schaffen, die den das Fahrzeug umströmenden
Luftstrom effizient leiten und den Luftwiderstand des Fahrzeugs
während der Fahrt (und somit den Fahrwiderstand) wesentlich
reduzieren kann. Gemäß der Erfindung wird die
Fahreffizienz des Fahrzeugs erhöht und die Fahrstabilität
des Fahrzeugs verbessert.
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Erfindungsgemäß wird
dementsprechend eine düsenartige Luftwiderstandreduzierende
Konstruktion für Fahrzeuge angegeben, die am Heckende eines
Fahrzeugs angeordnet werden kann und Folgendes aufweist: einen Rahmenaufbau
mit einer Anordnung von mehreren Deflektoren, wobei zwischen zwei
Deflektoren ein Luftstromkanal gebildet wird; und einen Lufteinlass
und einen Luftauslass, die jeweils auf zwei Seiten des Rahmenaufbaus
ausgebildet sind, wobei die Querschnittsfläche des Luftauslasses
größer als die Querschnittsfläche des
Lufteinlasses ist.
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Verglichen
mit der einschlägigen Technik bietet die Erfindung ferner
die folgenden Funktionen und Vorzüge. Zuallererst kann
erfindungsgemäß die Fahreffizienz wirksam gesteigert
und die Fahrstabilität verbessert werden, ganz gleich,
ob das Fahrzeug mit hoher oder niedriger Geschwindigkeit fährt.
Zum zweiten kann für jeden Deflektor die Widerstandsfähigkeit
gegen Deformation erhöht werden, weil mehrere Trennplatten
im Rahmenaufbau angebracht sind. Schließlich kann der Rahmenaufbau
mittels einer mit dem Fahrzeug und dem Rahmenaufbau verbundenen
Befestigungsanordnung durch Schwenken bezüglich der Befestigungsanordnung
angepasst werden, wodurch ein Öffnen und Schließen
der Hecktür des Fahrzeugs erleichtert wird. Wegen einer Montageaktivierung
zwischen einer Antriebsanordnung und der Befestigungsanordnung kann
die Bedienungsfreundlichkeit für den Benutzer weiter erhöht
werden. Insbesondere wird die Benutzerfreundlichkeit dadurch erhöht,
dass die Neigung der Konstruktion zur Luftwiderstandsreduzierung
bezüglich der Befestigungsanordnung über eine
motorisierte Antriebsanordnung eingestellt werden kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
als neu betrachteten Merkmale der Erfindung werden insbesondere
in den beigefügten Ansprüchen dargelegt. Die Erfindung
selbst kann jedoch am besten mit Bezug auf die folgende detaillierte
Beschreibung, die eine Anzahl von Ausführungsbeispielen
der Erfindung beschreibt, in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen
verstanden werden. In den Figuren ist:
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1 eine
perspektivische Außenansicht einer Luftwiderstand-reduzierenden
Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
vergrößerte Teilansicht einer Luftwiderstand-reduzierenden
Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
Seitenansicht einer Luftwiderstand-reduzierenden Konstruktion gemäß der
vorliegenden Erfindung;
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4 eine
Schnittansicht einer Luftwiderstand-reduzierenden Konstruktion gemäß der
vorliegenden Erfindung in einem aktivierten Zustand;
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5 eine
Darstellung einer Luftwiderstand-reduzierenden Konstruktion gemäß der
vorliegenden Erfindung montiert an einem Fahrzeug;
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6 eine
erste Darstellung einer Luftwiderstand-reduzierenden Konstruktion
gemäß der vorliegenden Erfindung an einem Fahrzeug
in Betrieb;
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7 eine
zweite Darstellung einer Luftwiderstand-reduzierenden Konstruktion
gemäß der vorliegenden Erfindung an einem Fahrzeug
in Betrieb;
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8 eine
Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung montiert an einem Fahrzeug;
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9 eine
Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung montiert an einem Fahrzeug; und
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10 eine
perspektivische Außenansicht einer Luftwiderstand-reduzierenden
Konstruktion gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung
der Erfindung
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Zusammen
mit den beigefügten Zeichnungen werden hierauf der technische
Inhalt und die ausführliche Beschreibung der vorliegenden
Erfindung gemäß einer Anzahl von Ausführungsbeispielen
dargelegt, worauf der Schutzbereich der Erfindung aber nicht beschränkt
ist. Jegliche äquivalente Variation oder Abwandlung gemäß den
beigefügten Ansprüchen ist durch die Ansprüche
der vorliegenden Erfindung abgedeckt.
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1–3 zeigen
gemäß der vorliegenden Erfindung eine düsenartige
Luftwiderstand-reduzierende Konstruktion für Fahrzeuge,
die vornehmlich einen Rahmenaufbau 10 und ein Paar von
Befestigungsanordnungen 20 aufweist.
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Der
Rahmenaufbau umfasst einstückig einen oberen Deflektor 11,
einen unteren Deflektor 12 und zwei seitliche Deflektoren 13.
Der obere und untere Deflektor 11 und 12 sind
jeweils bogenartig ausgeführt, während die seitlichen
Deflektoren 13 jeweils vertikal oder senkrecht dazu angeordnet
und mit dem oberen und unteren Deflektor 11 und 12 verbunden sind.
Darüber hinaus wird ein Luftstromkanal 14 zwischen
den Deflektoren 11 und 12 und den seitlichen Deflektoren 13 ausgebildet.
In diesem Fall sind ein Lufteinlass 15 und ein Luftauslass 16,
die beide mit dem Luftstromkanal 14 verbunden sind, jeweils
an einer vorderen und hinteren Seite des Rahmenaufbaus 10 ausgebildet.
Indem der Krümmungsradius des oberen Deflektors 11 größer
als der des unteren Deflektors 12 gestaltet ist, wie in 3 und 4 gezeigt,
ist die Querschnittsfläche des Luftauslasses 16 größer
als die Querschnittsfläche des Lufteinlasses 15.
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Die
Befestigungsanordnung 20 umfasst im Wesentlichen eine „L”-förmige
Winkelplatte 21, einen Drehzapfen 22 und ein Feststellelement 23.
Die „L”-förmige Winkelplatte 21 ist
mit einer Durchgangsbohrung (in den Figuren nicht gezeigt) zum Durchführen
des Drehzapfens 22 versehen. Der Drehzapfen 22 dieses
Ausführungsbeispiels ist eine Schraube, deren eine Seite
in den seitlichen Deflektor 13 eingeführt und
daran befestigt wird. In diesem Fall ist das Feststellelement 23 eine
Mutter, die mit dem Drehzapfen 22 dementsprechend durch
Schrauben verbunden wird, so dass die „L”-förmige
Winkelplatte 21 fest an der Vorderseite des seitlichen
Deflektors 13 verkeilt wird.
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Darüber
hinaus umfasst der Rahmenaufbau 10 der Erfindung des Weiteren
mehrere Trennplatten, die parallel zu den seitlichen Deflektoren 13 angeordnet
sind und voneinander beabstandet im Luftstromkanal 14 angeordnet
sind. Dadurch wird die Widerstandsfähigkeit des oberen
und unteren Deflektors 11 und 12 gegen Deformation
verstärkt.
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Um
den unterschiedlichen Anforderungen der verschiedenen Fahrzeuge
zu genügen, ist der Rahmenaufbau 10 der düsenartigen
Luftwiderstand-reduzierenden Konstruktion der Erfindung gemäß 4 durch
die Befestigungsanordnung 20 drehbar gelagert, wodurch
der Rahmenaufbau 10 eingestellt werden kann, indem er mit
dem Drehzapfen als Rotationszentrum bezüglich der Befestigungsanordnung 20 nach
oben und unten verschwenkt wird.
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Gemäß den 5–7 kann
die düsenartige Luftwiderstand-reduzierende Konstruktion
der Erfindung paarweise an oberen und unteren Positionen eines Heckendes von
Fahrzeugen 8 angeordnet sein, wie beispielsweise von Lastern
oder Anhängern. Hierfür werden vorab am Fahrzeug 8 Gewindelöcher
(in den Figuren nicht gezeigt) angebracht, um dann den Rahmenaufbau 10 am
Fahrzeug 8 anzubringen, indem das Feststellelement 23,
wie beispielsweise eine Schraube, durch die „L”-förmige Winkelplatte 21 durchgeführt
wird.
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In
Betrieb, wenn das Fahrzeug 8 auf der Straße gefahren
wird, strömt der auf der Wind zugewandten Seite ausgebildete
Luftstrom (wie durch die Pfeile angedeutet) entlang der äußeren
Ränder des Fahrzeugs 8 und erreicht die Positionen
des He kendes des Fahrzeugs 8. Dieser Luftstrom tritt auf
der Vorderseite des Rahmenaufbaus 10 über den
Lufteinlass 15 ein und über den Luftauslass 16 aus,
wobei der Luftstrom der Strömungsrichtung folgt, die durch
den Luftstromkanal 14 im Rahmenaufbau 10 vorgegeben
wird. Da die Fläche, die durch Umranden des Luftauslasses 16 gebildet
wird, größer ist als die Fläche, die
durch Umranden des Lufteinlasses 15 gebildet wird, erzeugt
der im Luftstromkanal 14 strömende Luftstrom gemäß dem
Bernoulli-Prinzip eine Verlangsamung und eine Druckerhöhung.
Wenn der Luftstrom in die Wirbelzone am Heck des Fahrzeuges 8 strömt,
wo der Druck niedrig ist, kann der Luftstrom wegen der Druckerhöhung
am Luftauslass 16 leichter durch den Luftstromkanal 14 des
Rahmenaufbaus 10 strömen und der Druckverlust
des Luftstrom ist ebenfalls geringer. Darüber hinaus verringern
diese Luftströme mit hohem Druck, vorgegebener Richtung
und großer Menge die Fläche der Wirbelzone am
Heck des Fahrzeuges 8, um seinen Staudruck zu erhöhen
(gemäß einschlägiger Praxis ist der niedrige
Staudruck der Hauptgrund, dass ein Fahrzeug beim Vorwärtsfahren
einen großen Luftwiderstand erzeugt), so dass für
das Fahrzeug 8 eine Luftwiderstandsreduzierung leicht erzeugt
werden kann. Darüber hinaus kann immer eine wesentliche Widerstandsreduzierung
erzielt werden, gleich, ob das Fahrzeug schnell oder langsam gefahren
wird, um die Fahreffizienz des Fahrzeugs 8 zu erhöhen.
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Des
Weiteren wird Bezug genommen auf 8 und 9.
Gemäß 8 kann diese Art von düsenartiger
Luftwiderstand-reduzierender Konstruktion basierend auf unterschiedlicher
Anforderung und Fahrzustand an zwei seitlichen Positionen (z. B.
auf der linken und der rechten Seite) am Heck des Fahrzeuges 8 angeordnet
werden.
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Alternativ
kann die Luftwiderstand-reduzierende Konstruktion, wie in 9 gezeigt,
auch an vier Randpositionen (z. B. auf der oberen, unteren, linken
und rechten Seite) am Heckende des Fahrzeuges 8 angeordnet
werden, wobei die in jeder Richtung erzeugten Luftwiderstandskräfte
jeweils reduziert werden können.
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Wie
in 10 gezeigt, kann die düsenartige Luftwiderstand-reduzierende
Konstruktion zusätzlich zur Befestigungsanordnung 20 der
zuvor dargestellten Ausführungsbeispiele ferner eine Antriebsanordnung 30 mit
einem Motor 31 und einem Zahnradsatz 32 enthalten.
In dieser Anordnung ist der Motor 31 an der „L”-förmigen
Winkelplatte 21 befestigt, während der Zahnradsatz 32 zwei
Zahnräder 321 und 322 umfasst, die zwei
verschiedene Durchmesser aufweisen und ineinander eingreifen, um
ein Getriebe zu bilden. In diesem Fall wird das Getriebezahnrad 321 auf
die Trägerwelle des Motors 31 aufgesetzt und dadurch
in Betrieb gesetzt, während das Antriebszahnrad 322 auf
den Drehzapfen 22 aufgesetzt wird, um in Betrieb gesetzt
zu werden. Wenn beabsichtigt wird, die Hecktüre des Fahrzeugs 8 zu öffnen, überträgt
das Getriebezahnrad 321 mittels Drehung der Trägerwelle 31 des
Motors 31 eine Drehung auf das Antriebszahnrad 322,
das wiederum den Drehzapfen 22 dreht. Dadurch wird der
Rahmenaufbau 10 mit dem Drehzapfen 22 als Drehzentrum
angehoben. Daher kann die Hecktür des Fahrzeugs 8 leicht
geöffnet werden.
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Dementsprechend
wird durch die Gestaltung der oben beschriebenen Anordnungen eine
düsenartige Luftwiderstand-reduzierende Konstruktion für Fahrzeuge
gemäß der Erfindung geschaffen.
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Die
obige Beschreibung zusammenfassend stellt die düsenartige
Luftwiderstandreduzierende Konstruktion ein unabdingbares Anbauteil
für Fahrzeuge dar, das die Nachteile der einschlägigen
Technik auf erfinderische und fortschrittliche Weise überwindet.
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Die
vorangehende Beschreibung stellt nur eine Anzahl von bevorzugten
Ausführungsbeispielen gemäß der vorliegenden
Erfindung dar und beschränkt den Schutz bereich der Erfindung
nicht darauf, so dass alle gleichwertigen strukturellen Änderungen
durch die beigefügten Ansprüche abgedeckt sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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