DE2611071A1

DE2611071A1 - Deflektor fuer ein zugmaschinen- anhaenger-fahrzeug

Info

Publication number: DE2611071A1
Application number: DE19762611071
Authority: DE
Inventors: Robert Eugene Dorsch
Original assignee: Uniroyal Inc
Current assignee: Uniroyal Inc
Priority date: 1975-11-24
Filing date: 1976-03-16
Publication date: 1977-05-26
Also published as: SE429532B; MX150592A; JPS5264719A; US4056279A; FI763365A; GB1527395A; NO764001L; NL7602807A; SE7612913L; NO151188C; DK146680B; ES224670U; DK146680C; LU74584A1; NZ182573A; PL113223B1; IT1062196B; FR2332161A1; FI60678B; BR7607789A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät, das das Ablösen der Luft während des überströmens eines aus einer Zugmaschine und einem Anhänger bestehenden Fahrzeugs vermindert. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Luft-Deflektor, der für die Befestigung auf dem Kabinendach einer Zugmaschine geeignet ist und den Luftwiderstand bei einer Vorwärtsbewegung (Strömungswiderstand) reduziert.

Der Deflektor vermindert das Ablösen der Luft während des überströmens des aus der Zugmaschine und dem Anhänger bestehenden Fahrzeugs; er verhindert, daß sich Luft an der äußeren vorderen Ablenkfläche des Deflektors staut. Der Deflektor besteht aus einer räumlich gekrümmten Ablenkfläche, die um eine senkrechte Mittelebene symmetrisch ist .Die Ober-

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flache ist in allen horizontalen Ebenen nach vorne konvex und in allen vertikalen Ebenen konvex und nach hinten geneigt; die Oberfläche weist einen mittleren Bereich auf und ein Paar von symmetrischen Flügelbereichen, die sich an je einer Seite des mittleren Bereiches befinden. Die Oberfläche besitzt eine Grundkantenkurve mit elliptischer Krümmung, die bei senkrechter Projektion auf eine horizontale Ebene im wesentlichen der Gleichung χ /a² + y²/b² = 1 mit a = 1828,8 mm und b = 914,4 mm entspricht, wobei χ etwa zwischen 863,6 mm und 1752,6 mm variiert. Die Grundkurve befindet sich oberhalb einer festgelegten horizontalen Ebene in einer Höhe, die im wesentlichen gleich dem Produkt aus einer Hypotenuse von etwa 1875 mm und dem Sinus eines mit der festgelegten horizontalen Ebene eingeschlossenen Winkels von etwa 12° bis 16 ist. Der Mittelpunkt der Grundkurve ist als Punkt A definiert. Dort besteht ein Radius von etwa 1875 mm in einer horizontalen Ebene, der im wesentlichen die elliptische Grundkurve im mittleren Bereich über einen Winkel von etwa 20° auf beiden Seiten des Mittelpunkts A berührt. Es gibt zwei Radien von jeweils etwa 520 mm in einer horizontalen Ebene, die im wesentlichen die elliptische Grundkurve in ihren Flügelbereichen an beiden Seiten des mittleren Bereiches berühren. Sowohl der

1875 mm-Radius als auch der 520 mm-Radius sind bei senkrechter Projektion auf eine horizontale Ebene in wahrer Größe dargestellt. Die Ablenkfläche ist folgendermaßen definiert:

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(a) Verschieben des mittleren Bereiches der Grundkurve nach oben über einen Winkel von etwa 34°, um eine obere Kurve zu definieren, wobei die obere Kurve einen Bogen darstellt/ der bei senkrechter Projektion auf eine horizontale Ebene einen wahren Radius von etwa 1875 mm aufweist und wobei der erzeugte mittlere Oberflächenbereich bei senkrechter Projektion auf eine horizontale Ebene einen wahren Radius von etwa 1875 mm bei jeder Position des Punkts A aufweist/ da der Punkt A die vertikale Krümmung erzeugt? (b) allmählicher Übergang der Flügelbereiche der Grundkurve in die obere Kurve, wodurch die 520 mm-Radien in den Flügelbereichen in den 1875 mm-Radius übergehen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht des De-

flektors/ der auf dem Kabinendach einer Zugmaschine angebracht ist, die einen Anhänger zieht.

Fig. 2,zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht des auf dem Kabinendach befestigten Deflektors nach Fig. 1.

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Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Aufriß der Rückseite des Deflektors nach Fig. 1.

Fig. 4 zeigt einen vergrößerten Aufriß einer Seite des Deflektors nach Fig. 1, wobei bevorzugte Winkel und ein bevorzugter Radius eingezeichnet sind.

Fig. 5 zeigt einen vergrößerten Vertikalschnitt durch die Mitte des Deflektors nach Fig. 1, wobei einige bevorzugte Ausmaße eingezeichnet sind.

Fig. 6 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Deflektors nach Fig. 1 von oben, wobei einige bevorzugte Winkel und Ausmaße eingezeichnet sind.

Fig. 7 zeigt eine vergrößerte orthographische Projektion einer Hälfte des Deflektors nach Fig. 1, wobei die Zahlen von O bis 89 einer Mehrzahl von Punkten in einer Ebene zugewiesen sind.

unter Bezugnahme zu der Zeichnung wird das bevorzugte Ausführungsbeispiel beschrieben, wobei Fig· I einen allgemein mit 15 bezeichneten Deflektor (Luftabweiser, Luftablenkblech) darstellt/ der auf dem Kabinendach 17 einer Zugmaschine 19 befestigt ist/ die einen Anhänger 21 zieht. Wie aus Fig. 1 zu sehen ist/ bewegt sich die Luftströmung derart über die

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-r-

Lücke zwischen der Zugmaschine 19 und dem Anhänger 21, daß das Ablösen der Luft während des Strömens über das Fahrzeug auf das Kleinstmaß verringert wird. Es sollte erwähnt werden, daß ein Stauen der Luft an der äußeren vorderen Ablenkfläche 35 des Deflektors 15 verhindert wird. Fig. 2 zeigt den am Kabinendach 17 mittels eines Paars von U-förmigen Stäben 23 befestigten Deflektor 15 ; Fig. 2 verdeutlicht, daß der Deflektor 15 sowohl in allen horizontalen Ebenen als auch in seinen vertikalen Ebenen gekrümmt ist. Fig. 3 zeigt den Verstärkungsaufbau an der Rückfläche 24 des Deflektors 15, der ein Paar von parallelen horizontalen Rippen 25 und 27 besitzt, die sich über die ganze Breite des Deflektors 15 erstrecken. Der Verstärkungsaufbau weist auch ein Paar von parallelen vertikalen Rippen 29 und 31 auf, die sich über die gesamte Höhe des Deflektors erstrecken. Jeder der vier Quadranten des Deflektors 15 besitzt vier verkürzte, horizontale Rippen 33, die sich quer zu den vertikalen Rippen 29 und 31 erstrecken. Ein Paar von verkürzten, parallelen vertikalen Rippen 34 verbindet die horizontalen Rippen 25 und 27 an jeder Seite der mittleren vertikalen Ebene, die den Deflektor 15 halbiert.

Wie in den Fig. 1, 2 und 4 bis 6 zu sehen ist, weist der Deflektor 15 eine räumlich gekrümmte Ablenkfläche 35

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auf, die zu einer mittleren vertikalen Ebene symmetrisch ist. Man erkennt, daß die Ablenkfläche 35 in allen ihren horizontalen Ebenen nach vorne konvex und in allen ihren vertikalen Ebenen konvex und nach hinten geneigt ist. Die Ablenkfläche 35 besitzt eine Grundkantenkurve, 37 (Fig. 2, und 6) mit elliptischer Krümmung, die bei senkrechter Projektion auf eine horizontale Ebene im wesentlichen der Gleichung y =]/836127,36 mm² - x²/⁴ entspricht, wobei χ zwischen etwa 863,6 mm und 1752,6 mm variiert. Die Grundkantenkurve befindet sich bei einer Höhe h oberhalb einer horizontalen Ebene ρ (siehe Fig. 4), die sich unterhalb der Ebene des Kabinendachs 17 befindet. Die Höhe h ist im wesentlichen gleich dem Produkt aus einer Hypotenuse von 1873,25 mm und dem Sinus des mit der horizontalen Ebene ρ eingeschlossenen Winkels von 13,726°. Man erkennt, daß die Spitze V des eingeschlossenen Winkels den Krümmungsmittelpunkt zur Erzeugung der vertikalen Krümmung der Ablenkfläche 35 darstellt. Der Mittelpunkt der Grundkurve 37 ist als Punkt A definiert (siehe Fig. 6).Dadurch, daß der Mittelpunkt der vertikalen Krümmung unterhalb der Ebene des Kabinendachs 17 gewählt ist (siehe Fig. 4), bietet die Ablenkfläche 35 der bewegenden Luft keine vertikale Fläche,- so daß sich kein Luftdruck gegen den Deflektor 15 aufbauen kann. Eine derartige Anordnung vermeidet auch Staupunkte für die Luft.

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Gemäß der Darstellung in Fig. 6 kann der Deflektor 15 als aus einem mittleren Bereich 39 und einem Paar von symmetrischen Flügelbereichen 41 bestehend angesehen werden, die. sich an je einer Seite des mittleren Bereichs 39 befinden. Ein Radius von 1873,25 mm liegt in einer horizontalen Ebene vor, der die elliptische Grundkurve 37 im mittleren Bereich 39 im wesentlichen über einen Winkel von etwa 20° zu beiden Seiten des Mittelpunkts A der Grundkurve berührt. In einer horizontalen Ebene liegen zwei Radien von jeweils 520,7 mm vor, die die elliptische Grundkurve 37 in den Fügelbereichen 41 zu beiden Seiten des mittleren Bereichs 39 im wesentlichen berühren. Sowohl der Radius mit 1873,25 mm als auch der Radius mit 520,7 mm sind bei senkrechter Projektion auf eine horizontale Ebene wahre Radien.

Die Ablenkfläche 35 ist folgendermaßen definiert: (a) Verschieben des mittleren Bereichs 39 der Grundkurve 37 nach oben über einen Winkel von 34,2079° (siehe Fig. 4), um eine obere Kurve 43 zu definieren, die einen Bogen mit einem wahren Radius von 1873,25 mm darstellt, wenn sie senkrecht zu einer horizontalen Ebene betrachtet wird. Der erzeugte mittlere Bereich 39 besitzt einen wahren Radius von 1873,25 mm (siehe Fig. 6), wenn er senkrecht zu einer horizontalen Ebene an jeder Stelle des Punkts A betrachtet wird, da der Punkt A die vertikale Krümmung erzeugt.

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Die Ablenkfläche ist ferner definiert durch ein allmähliches übergehen der Flügelbereiche 41 der Grundkurve 37 in die obere Kurve 43, wodurch die Radien von 520,7 mm in den Flügelbereichen in den Radius von 1873,25 mm übergehen.

Damit die Krümmung der Ablenkfläche 35 besser verstanden werden kann, liefert Fig. 7 eine orthographische Projektion einer Hälfte der Ablenkfläche 35. Der größte Teil von Punkten befindet sich an den Ecken von Quadraten mit 127 mm Kantenlänge. Der Punkt 0 in Fig. 7 stellt im wesentlichen den Mittelpunkt der Ablenkfläche 35 dar;, er hat gemäß der Darstellung in Fig. 5 von einer Bezugsebene r einen Abstand von 312,6 mm. Die Abstände von der Bezugsebene r für die verbleibenden 89 Punkte sind in der Tabelle unterhalb der Fig. 2 in Einheiten von 25,4 mm darstellt.

Gemäß der Darstellung in Fig. 5 sind Haltestäbe 45 mit öffnungen 47 zur Höhenjustierung des Deflektors 15 mittels Verbindungsstiften 49 an den U-förmigen Stäben 23 und mittels Flanschen 51 an den verstärkenden Rippen 29 und 31 befestigt. Die Darstellung zeigt den Deflektor 15 zu seiner maximalen Höhe von 1016 mm ausgefahren; er kann aber auf geringere Höhe"* eingestellt werden, wenn man die verbleibenden öffnungen 47 benutzt, um die Haltestäbe 45 mit dem Deflektor 15 zu verbinden. Bei diesen Einstellungen ändern sich offensichtlich die in Fig. 4 dargestellten Winkel aber was wesentlich ist, die Spitze V bleibt

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immer in einer horizontalen Ebene ρ unterhalb' der Ebene des Kabinendachs 17. Beispielsweise kann der eingeschlossene Winkel zwischen etwa 12° und 16° variieren. Als allgemeine Regel gilt/ daß die Höhe des Deflektors vergrößert werden sollte, wenn das Verhältnis der die Kabinenhöhe übersteigenden Anhängerhöhe zu dem Abstand zwischen der Zugmaschine und dem Anhänger zunimmt.

Es wurden mehrere Versuche durchgeführt, wobei zwischen Zugmaschinen-Anhänger-Fahrzeugen verglichen wurde, die einmal den erfindungsgemäßen Deflektor, zum anderen Mal das Rudkin-Wiley-Luftschild .(das gemäß den NASA-Versuchen das beste nach dem Stand der Technik ist) und zum dritten keinen Deflektor benutzen. Die Lücke zwischen der Zugmaschine und dem Anhänger betrug 875 mm und der Abstand zwischen dem Kabinendach und dem Dach des Anhängers betrug 1220 mm. Das Fahrzeug aus Zugmaschine und Anhänger hatte ein Bruttogewicht von 29,5 t; die Versuche wurden bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 90 km/h (typische Transportgeschwindigkeit) gegen einen herrschenden Wind mit einer nachstehend bezeichneten Geschwindigkeit durchgeführt. Die nachstehende Tabelle faßt die Ergebnisse zusammen; sie zeigt signifikant vergrößerte Verbesserungen des erfindungsgemäßen Deflektors gegenüber dem Rudkin-Wiley-Schild (die Verbesserungen beziehen sich jeweils auf das Fahrzeug ohne Strömungs-Vorrichtung).

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keine Strömungsvor	km/h	Rudkin-	Erfindungsge
richtung	km/1	Wiley- Schild	mäßer Deflektor
t 24-32	18-32 km/h	11-24 km/h
2,088	2,914 km/1	2,963 km/1

Windgeschwindigkeit

Spezifische Reichweite (Durchschnitt)

Relative Verbesserung — 5,1 % 42,0 % (Durchschnitt)

Bei der Testgeschwindigkeit der Fahrzeuge (90 km/h) wird etwa die Hälfte der Ausgangsleistung des Motors der Zugmaschine dazu aufgewendet, den Luftwiderstand zu kompensieren. Deshalb ist es nicht besonders überraschend, daß ein-Deflektor konstruiert werden konnte, der diese dramatische Verbesserung hervorruft, wie sie die Erfindung zeigt. Berichte von LKW-Fahrern, die den erfindungsgemäßen Deflektor verwendeten, zeigen ebenfalls im Vergleich zu den herkömmlichen Vorrichtungen außergewöhnliche Verbesserungen.

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Claims

Patentansprüche

1. fceflektor. der geeignet ist für die Befestigung auf dem KaoTnendach einer Zugmaschine/ die einen Anhänger zieht/ und für die Verminderung des Ablösens der Luft während des überströmens des aus der Zugmaschine und dem Anhänger bestehenden Fahrzeugs und der geeignet ist, zu verhindern/ daß sich Luft an seiner äußeren vorderen Ablenkfläche staut/ gekennzeichnet durch eine räumlich gekrümmte Oberfläche (35) / die um eine senkrechte Mittelebene symmetrisch ist, wobei die Oberfläche in allen horizontalen Ebenen nach vorne konvex und in allen vertikalen Ebenen konvex und nach hinten geneigt ist und einen mittleren Bereich (39) und ein Paar von symmetrischen Flügelbereichen (41) aufweist, die sich an je einer Seite des mittleren Bereiches befinden, wobei die Oberfläche eine Grundkantenkurve (37) mit elliptischer Krümmung aufweist, die bei senkrechter Projektion auf eine horizontale Ebene im wesentlichen der Gleichung y = l/ 8360 cm - χ /4 entspricht/ wobei χ etwa zwischen 86 cm und 175 cm variiert, wobei sich die Grundkantenkurve oberhalb einer festgelegten horizontalen Ebene (p) in einer Höhe (h) befindet, die im wesentlichen gleich dem Produkt

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aus einer Hypotenuse von etwa 187 cm und dem Sinus eines mit der festgelegten horizontalen Ebene eingeschlossenen Winkels von etwa 12 bis 16° ist, wobei der Mittelpunkt der Grundkantenkurve als Punkt A definiert ist, und wobei dort in einer horizontalen Ebene ein Radius von etwa 187 cm vorliegt, der die elliptische Grundkantenkurve in ihrem mittleren Bereich im wesentlichen über einen Winkel von etwa 20° auf beiden Seiten des Mittelpunkts A berührt, und wobei in einer horizontalen Ebene zwei Radien von jeweils etwa 52 cm vorliegen, die die elliptische Grundkantenkurve im wesentlichen in ihren Flügelbereichen zu beiden Seiten des mittleren Bereiches berühren, wobei sowohl der Radius von 187 cm als auch der Radius von 52 cm bei senkrechter Projektion auf eine horizontale Ebene ein wahrer Radius ist, und wobei die Oberfläche definiert ist durch (a) Verschieben des mittleren Bereiches der Grundkantenkurve nach oben über einen Winkel von etwa 34°, um eine obere Kurve (43) zu definieren, wobei die obere Kurve einen Bogen mit einem wahren Radius von etwa 187 cm darstellt, wenn.sie senkrecht zu einer horizontalen Ebene betrachtet wird, und wobei der erzeugte mittlere Oberflächenbereich bei senkrechter Projektion auf eine horizontale Ebene einen wahren Radius von etwa 187 cm bei jeder Position des Punkts A aufweist, da der Punkt A die

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- y,- ³

vertikale Krümmung erzeugt, und durch (b) ein allmähliches Übergehen der Flügelbereiche der Grundkantenkurve in die obere Kurve, wodurch die Radien von 52 cm in den Flügelbereichen in den Radius von 187 cm übergehen.

2. Deflektor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen (45, 47) für die Höhenjustierung der Ablenkfläche (35).

3. Deflektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückfläche (24) des Deflektors (15) mit Verstärkungselementen (25, 27, 29, 31, 33, 34) versehen ist.

4. Deflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Grundkantenkurve (37) oberhalb der festgelegten horizontalen Ebene (p) in einer Höhe (h) befindet, die im wesentlichen gleich dem Produkt aus einer Hypotenuse von 187,3 cm und dem Sinus des mit der festgelegten horizontalen Ebene eingeschlossenen Winkels von 13,726° ist, und wobei dort in einer horizontalen Ebene ein Radius von 187,3 cm vorliegt, der die elliptische Grundkantenkurve im wesentlichen in ihrem mittleren Bereich über einen Winkel von etwa 20° auf beiden

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Seiten ihres Mittelpunkts A berührt,und wobei in einer horizontalen Ebene zwei Radien von jeweils 52,1 cm vorliegen, die die elliptische Grundkantenkurve im wesentlichen in ihren Flügelbereichen zu beiden Seiten des mittleren Bereiches berühren, wobei sowohl der Radius mit 187,3 cm als auch der Radius mit 52,1 cm bei senkrechter Projektion auf eine horizontale Ebene ein wahrer Radius ist, und wobei die Oberfläche definiert ist durch (a) ein Verschieben des mittleren Bereiches der Grundkantenkurve (37) nach oben über einen Winkel von 34,2079°, um eine obere Kurve (43) zu definieren, wobei die obere Kurve ein Bogen mit einem wahren Radius von 187,3 cm ist, wenn sie senkrecht zu einer horizontalen Ebene betrachtet wird, und wobei der erzeugte mittlere Bereich (39) der Oberfläche (35) einen wahren Radius von 187,3 cm besitzt, wenn er senkrecht zu einer horizontalen Ebene an jeder Position des Punkts A betrachtet wird, da der Punkt A die vertikale Krümmung erzeugt, und durch (b) ein allmähliches Übergehen der Flügelbereiche der Grundkantenkurve (37) in die obere Kurve (43) , wodurch die Radien von 52,1 cm in den Flügelbereichen in den Radius von 187,3 cm übergehen.

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