DE2921355A1

DE2921355A1 - Windabweiser zur herabsetzung des aerodynamischen widerstandes eines fahrzeuges

Info

Publication number: DE2921355A1
Application number: DE19792921355
Authority: DE
Inventors: Arduino Panfili
Original assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Current assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Priority date: 1978-06-07
Filing date: 1979-05-25
Publication date: 1979-12-13
Also published as: GB2023519A; BE876813A; IT7868316A0; SE7904881L; FR2427939B1; CA1105527A; IT1108592B; NL7904439A; GB2023519B; JPS558988A; LU81360A1; FR2427939A1; DE7915232U1; DK234479A; CH634515A5

Description

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Dipl.In₃. H.Weickmani. DIpI Phys.Or.IC.Find» 4.^3Δ \ ΟΌ Ό

Dipl. Ing. F. A. Weidmann, Dipl. Chem. B. Huber

Dr.-Ing. H. Liska
Möhlsfrafje 22, 8000 MünAen 86

CENTRO RICERCHE FIAT S.p.A.

Strada Torino 50

Orbassano (Turin) Italien 2 5 L(_A·

Windabweiser zur Herabsetzung des ärodynamischen Widerstandes eines Fahrzeuges. ~

Die Erfindung bezieht sich auf Fahrzeuge mit einem vorderen Dachteil, mit einem hinteren Dachteil, der auf einem im Vergleich zu dem vorderen Dachteil höheren Niveau liegt •sowie mit einem im Bereich des vorderen Dachteiles montierten Windabweiser zur Herabsetzung des ärodynamischen Widerstandes des Fahrzeuges.

Bei Fahrzeugen dieser Art hat der auf dem vorderen Dachteil montierte Windabweiser die Aufgabe, den während der Fahrt an dem Fahrzeug angreifenden Luftstrom über den hinteren Dachteil zu leiten. Zu diesem Zweck besitzen die auf Fahrzeugen der beschriebenen Art anbringbaren Windabweiser üblicherweise eine aktive Wandung, die im wesentlichen die Form einer gezogenen Fläche aufweist, deren Erzeugende transversal zur Längsrichtung des Fahrzeuges liegt und die einen in Richtung auf die Rückseite des Fahrzeuges nach oben ansteigenden Verlauf hat. Windabweiser dieser Art sind beispielsweise durch die GB-PS 14 04 158 und die US-PS 39 72 556 bekannt. Derartige Windabweiser besitzen außerdem mitunter zwei vertikale Seitenwandungen, die sich seitlich der als gezogene Fläche ausgebildeten erstgenannten Wandung befinden und die den Luftstrom sowohl über den hinteren Dachteil als auch um die Seiten des Fahrzeuges leiten. Ein Windabweiser dieser Art ist beispielsweise in der be-

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reits erwähnten US-PS 39 72 556 dargestellt. Die Verwendung solcher vertikaler Seitenwände wirkt sich jedoch nachteilig auf die Seitenstabilität bei Kurvenfahrten aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen.

Ausgehend von einem Fahrzeug mit einem vorderen Dachteil, mit einem hinteren Dachteil, der auf einem im Vergleich zu dem vorderen Dachteil höheren Niveau liegt sowie mit einem im Bereich des vorderen Dachteiles montierten Windabweiser zur Herabsetzung des ärodynamischen Widerstandes des Fahrzeuges wird diese Aufgabe dadurch gelöst,

- daß der Windabweiser aus einer Mehrzahl übereinander angeordneter laminarer Elemente zusammengesetzt ist, deren jedes im wesentlichen die Form einer gezogenen Fläche mit nach hinten und oben ansteigendem Verlauf aufweist, deren Erzeugenden transversal zur Längsrichtung des Fahrzeuges gerichtet sind,

- daß der vordere Querrand des untersten laminaren Elementes des Windabweisers in der Nähe des genannten vorderen Dachteiles angeordnet ist,

- daß der vordere Querrand jedes weiteren laminaren Elementes dem jeweils darunterliegenden Element derart benachbart ist, daß es mit diesem einen transversalen Schlitz bildet

-und daß jeweils zwei einander benachbarte laminare Elemente des Windabweisers stromabwärts des genannten Schlitzes zwischen sich einen Luftleitkanal definieren, dessen Querschnitt in Richtung auf die Rückseite des Fahrzeuges anwächst.

Dieser divergierende Luftleitkanal verursacht eine Druckerhöhung in demjenigen Teil des Luftstromes, der während der Fahrt in den erwähnten Schlitz eindringt und begünstigt die Ausbildung einer Zone mit hohem Druck stromabwärts des Windabweisers, die in Bezug auf das Fahrzeug im wesentlichen fest·

Hegt und die den erwähnten Luftstrom sowohl über den hinteren Dachteil als auch entlang der Seiten des Fahrzeuges leitet. Auf Grund dieser Eigenschaften bewirkt der Windabweiser gemäß der Erfindung eine Verringerung des ärodynamisehen Widerstandes des Fahrzeuges, die größer oder zumindest vergleichbar ist mit der Luftwiderstandsverringerung, die sich mit bekannten Windabweisern erzielen läßt, welche mit den oben erwähnten Seitenwandungen ausgestattet sind, andererseits ist der Nachteil der Instabilität, der für Windabweiser mit Seitenwandungen kennzeichnend ist, vermieden.

Das Fahrzeug, bei dem der Windabweiser gemäß der Erfindung anwendbar ist, kann beispielsweise ein Lastkraftwagen sein. In diesem Fall ist der vordere Dachteil von dem Dach der Fahrerkabine gebildet, während der hintere Dachteil von dem Dach des Wagenkastens oder gegebenenfalls von der oberen horizontalen Fläche der transportierten Ladung gebildet ist. Das Fahrzeug, bei dem der erfindungsgemäß gestaltete Windabweiser Anwendung finden kann, kann auch ein Fahrzeugzug sein, der beispielsweise aus einem Zugwagen und einem Anhänger oder aus einem Sattelschlepper und einem Sattelanhänger besteht. Ein besonderer Anwendungsfall für den erfindungsgemäß gestalteten Windabweiser sind die Gespanne,bei denen der Zugwagen von einem Personenkraftwagen und das gezogene Fahrzeug von einem Wohnanhänger gebildet sind.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele:

Fig. 1 zeigt in Seitenansicht ein aus einem Personenkraftwagen und einem Wohnanhänger bestehendes Gespann mit einem Windabweiser gemäß der Erfindung,

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Windabweisers gemäß der Erfindung,

Fig. J5 zeigt eine Seitenansicht des Windabweisers gemäß Fig. 2,

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Fig. 4 xand 5 veranschaulichen zwei weitere Anwendungen für den Windabweiser gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Personenkraftwagen 1 dargestellt, der als Zugwagen für einen Wohnanhänger 2 dient. Auf dem Dach 3 des Zugwagens 1 ist ein aus zwei übereinanderliegenden laminaren Elementen 5 und 6 bestehender Windabweiser 4 mit Halterungen 4a montiert. Jedes dieser laminaren Elemente 5 und 6 besitzt die Form einer gezogenen Fläche, deren Erzeugenden senkrecht zur vertikalen Längsebene des Personenkraftwagens 1 verlaufen. Jedes der laminaren Elemente 5 und 6 besitzt in der genannten vertikalen Ebene einen Querschnitt (Fig. 3) mit einem in Richtung auf die Rückseite des Wagens 1 nach oben ansteigendem Verlauf. Das untere laminare Element 5 besitzt eine vordere Querkante 5a, die sich in der Nachbarschaft des Daches 3 des Wagens 1 befindet. Das obere laminare Element 6 besitzt einen abgerundeten vorderen Rand 6a, der in der Nähe des laminaren Elementes 5 in einer gegenüber dessen vorderem Rand 5a zurückgezogenen Position derart angeordnet ist, daß er mit diesem laminaren Element 5 einen transversalen Schlitz 7 bildet. Das Profil der laminaren Elemente 5 und6 ist so gestaltet, .daß sie stromabwärts des erwähnten Schlitzes 7 zwischen sich einen Luftleitkanal 8 begrenzen, dessen Querschnitt in Richtung auf die Rückseite des Wagens 1 größer wird.

Der in Fig. 1 dargestellte von dem Personenkraftwagen 1 gezogene Wohnanhänger 2 besitzt ein Dach 9, das vorne über einen abgerundeten Rand 11 mit der Vorderwand 10 des Wohnanhängers 2 verbunden ist. Mit 12 ist die Tangentenebene bezeichnet, die im Bereich des hinteren Randes 13 an das laminare Element 5 gelegt ist. Gemäß einer charakteristischen Ausbildungsform der Erfindung enthält diese Tangentenebene 12 die gedachte horizontale Schnittlinie 14 zwischen dem Dach 9 des Wohnanhängers 2 und der Vorderwand 10. Falls die obere Vorderkante 11 des Wohnanhängers 2 spitzwinkelig ist, ist die Ebene 12 so angeordnet, daß sie diese

Kante 11 enthält.

Während der Fahrt des Wagens 1 dringt ein Teil des an dem Wagen angreifenden Luftstromes durch den Schlitz 7 und

fließt in den divergierenden Luftleitkanal 8, wobei ein Teil seiner kinetischen Energie in Druckenergie umgewandelt wird. Infolgedessen bildet sich stromabwärts des Windabweisers 4 in dem Zwischenraum zwischen dem Zugwagen 1 und dem Wohnanhänger 2 eine Zone mit hohem Druck aus, die relativ zu dem Wohnanhänger 2 vergleichsweise festliegt und die die Umleitung des Luftstromes über das Dach 9 des Wohnanhängers 2 und um seine Seitenwände begünstigt. Der erfindungsgemäß gestaltete Windabweiser benötigt daher keine vertikalen Seitenwandungen zur Umleitung des Luftstromes um die Seiten des Wohnanhängers 2. Ihre Funktion wird von der Zone mit hohem Druck übernommen, die sich auf Grund des divergierenden Luftleitkanals 8 ausbildet. Der Windabweiser gemäß der Erfindung vermeidet daher den Nachteil, daß während der Fahrt die Seitenstabilität beeinträchtigt ist, was dazu führen kann, daß die Längsachsen des Zugwanges 1 und des Wohnanhängers 2 nicht miteinander fluchten.

Fig. 4 veranschaulicht die Anwendung des Windabweisers gemäß der Erfindung bei einem aus einem Sattelschlepper 15 und einem Sattelanhänger 16 bestehenden Sattelzug. Auch in diesem Fall besitzt der Sattelanhänger 16 ein Dach 17,das auf einem höheren Nievau liegt als das Dach 18 der Fahrerkabine des Sattelschleppers 15. Der Windabweiser 4 ermöglicht es, den an der Zugmaschine während der Fahrt angreifenden Luftstrom über das Dach 17 und um die Seitenwände des Sattelanhängers 16 umzuleiten.

Fig. 5 veranschaulicht die Anwendung eines Windabweisers gemäß der Erfindung bei einem Lastkraftwagen, der eine Fahrerkabine 28 besitzt, dessen Dach 19 auf einem niedrigeren Niveau liegt als die horizontale Oberfläche 20 des hinteren Wagenkastens 21. Die obere horizontale Oberfläche 20 kann

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selbstverständlich auch von der von dem Lastkraftwagen transportierten Ladung bestimmt sein.

Um die Verringerung des Kraftstoffverbrauches zu ermitteln, der sich bei einem Wohnwagengespann ergibt, wenn der Zugwagen mit einem Windabweiser gemäß der Erfindung mit der in Fig. 3 dargestellten Geometrie versehen ist, wurden Versuche im Windkanal und auf der Straße durchgeführt.

In Fig. 3 sind die Neigungen der von den beiden laminaren Elemente 5 und 6 definierten Hauptebenen zur horizontalen Ebene mit oc" bzw. β bezeichnet. Mit R1, R2, R3 und R4 sind die Krümmungsradien bezeichnet, die das Profil der beiden laminaren Elemente 5 bzw. 6 definieren (Fig. 3). Mit A, B, C, D und E sind die Längen bezeichnet, die die Profilgeometrie der beiden laminaren Elemente 5 und 6 bestimmen.

Die Versuche wurden mit einem Windabweiser durchgeführt, der folgende geometrische Daten besitzt:

Oi „ 13°; β = 26°; a=b=600 mm; C=14O mm; d=170 mm; e=100 mm;. R1=70 mm; R2=170 mm; R3=340 mm und R4=250 mm.

Die Versuche wurden bei einer Geschwindigkeit von 90 km/h durchgeführt.

Die Versuche im Windkanal ergaben eine Verringerung des Luftwiderstandsbeiwertes des Fahrzeuges von 2,78 auf 1,74.

Die Versuche auf der Straße wurden mit einem Fahrzeug durchgeführt, das einen Motor mit 1800 car besitzt.sowie mit einem Fahrzeug mit einem Motor von 2000 cm Hubraum.

Im ersten Fall führte die Verwendung eines Windabweisers gemäß der Erfindung zu einer Verringerung des spezifischen Verbrauches von 21,9 1/100 km auf 18 1/100 km. Das entspricht einer Einsparung von 7*8 %. Dieses Ergebnis wurde bei einem

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Wohnanhänger erzielt, dessen oberer vorderer Rand scharfkantig ausgebildet war. Bei einem Wohnanhänger mit einer abgerundeten oberen Vorderkante hingegen verringerte sich der spezifische Verbrauch bei der Verwendung des Windabweisers von 18,1 1/100 km auf 16,35 1/100 km, was einer Ersparnis von 9>7 % entspricht.

In dem Fall, in dem der Motor des Zugwagens einen Hubraum von 2000 cnr³ besaß, verringerte sich der spezifische Verbrauch von 19,7 1/100 km auf 15,75 1/100 km (Verringerung um 20,05 %) bei einem Wohnwagen mit scharfkantigem oberem vorderem Rand, und von 15»2 1/100 km auf 14,3 1/100 km (Verringerung um 5,9 %) bei einem Wohnanhänger, dessen obere Vorderkante abgerundet war.

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Claims

Patentansprüche

.yFahrzeug mit einem vorderen Dachteil, mit einem hinteren Dachteil, der auf einem im Vergleich zu dem vorderen Dachteil höheren Niveau liegt sowie mit einem im Bereich des vorderen Dachteiles montierten Windabweiser zur Herabsetzung des ärodynamischen Widerstandes des Fahrzeuges,
dadurch gekennzeichnet,

- daß der Windabweiser (4) aus einer Mehrzahl übereinander angeordneter laminarer Elemente (5, 6) zusammengesetzt ist, deren jedes im wesentlichen die Form einer gezogenen Fläche mit nach hinten und oben ansteigendem Verlauf aufweist, deren Erzeugenden transversal zur Längsrichtung des Fahrzeuges gerichtet sind,

- daß der vordere Querrand (5a) des untersten laminaren Elementes (5) des Windabweisers (4) in der Nähe des genannten vorderen Dachteiles (3) angeordnet ist,

- daß der vordere Querrand (6a) jedes weiteren laminaren Elementes (6) dem jeweils darunterliegenden Element (5) derart benachbart ist, daß es mit diesem einen transversalen Schlitz (7) bildet

- und daß jeweils zwei einander benachbarte laminare Elemente (5> 6) des Windabweisers (4) stromabwärts des genannten Schlitzes (7) zwischen sich einen Luftleitkanal (8) definieren, dessen Querschnitt in Richtung auf die Rückseite des Fahrzeuges anwächst.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug ein Lastkraftwagen ist.
3. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug ein aus einem Zugwagen und einem Anhänger bestehendes Gespann ist.
4. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug ein aus einem Sattelschlepper und einem

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Sattelanhänger bestehendes Gespann ist.
5. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug ein aus einem Personenkraftwagen und einem Wohnanhänger bestehendes Gespann ist.
6. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Windabweiser (4) aus zwei laminaren Elementen (5, 6) besteht.
7. Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das obere laminare Element (6) eine abgerundete Stirnkante (6a) besitzt.
8. Fahrzeug nach Anspruch 1, bei dem der hintere Dachteil (9) einen scharfkantigen vorderen Rand (11) besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß das obere laminare Element (6) des Windabweisers (4) im Bereich seines ausgangsseitigen Randes (13) tangierende Ebene (12) die Vorderkante (11) des hinteren Dachteiles (9) enthält.
9. Fahrzeug nach Anspruch 1, bei dem das hintere Dachteil einen abgerundeten vorderen Rand besitzt und bei dem dieses hintere Dachteil (9) über den abgerundeten Rand mit einer Vorderwand verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die das obere laminare Element (6) des Windabweisers (4) im Bereich seines ausgangsseitigen Randes (13) tangierende Ebene (12) die gedachte Schnittlinie (14) zwischen der Ebene des hinteren Dachteiles

(9) und der Vorderwand (10) enthält.
10. Windabweiser für ein Fahrzeug, das ein vorderes Dachteil sowie ein hinteres Dachteil besitzt, das auf einem im Vergleich zu dem vorderen Dachteil höheren Niveau liegt, wobei der Windabweiser zur Herabsetzung des ärodynamischen Widerstandes des Fahrzeuges in der Nähe des vorderen Dachteiles montierbar ist, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß der Windabweiser (4) aus einer Mehrzahl übereinander angeordneter laminarer Elemente (5, 6) besteht, deren jedes im wesentlichen die Form einer gezogenen Fläche besitzt, deren Erzeugenden transversal zu dem Fahrzeug gerichtet sind, wenn der Windabweiser an diesem montiert ist, und die nach hinten und oben verlaufen, daß der vordere Querrand (5a) des untersten laminaren Elementes (5) des Windabweisers (4) in montiertem Zustand in der Nähe des genannten vorderen Dachteiles (3) angeordnet ist, daß der vordere Querrand (6a) jedes weiteren laminaren Elementes (5) dem jeweils darunterliegenden laminaren Element derart benachbart ist, daß es mit diesem einen transversalen Schlitz (7) begrenzt und daß jeweils zwei einander benachbarte laminare Elemente des Windabweisers (4) stromabwärts des genannten Schlitzes (7) zwischen sich einen Luftleitkanal (8) definieren, dessen Querschnitt in Richtung auf die Rückseite des Fahrzeuges anwächst.
11. Windabweiser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß er aus zwei laminaren Elementen (5, 6) besteht.
12. Windabweiser nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das obere laminare Element (6) eine abgerundete Vorderkante (6a) besitzt.