DE3132341C2

DE3132341C2 - Kraftfahrzeugfrontende mit einer verstellbaren Luftleiteinrichtung

Info

Publication number: DE3132341C2
Application number: DE3132341A
Authority: DE
Inventors: Lutz J. 5060 Bergisch Gladbach Janssen; Helmuth 5000 Köln Schrader
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1981-08-17
Filing date: 1981-08-17
Publication date: 1987-02-05
Also published as: US4460213A; DE3132341A1; FR2511330A1; GB2108063B; GB2108063A

Abstract

Bei einem Kraftfahrzeug-Frontende mit einer verstellbaren Luftleiteinrichtung in Form einer unterhalb des Stoßfängers angeordneten, in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit um eine Querachse nach unten verschwenkbaren Bugschürze, weist die Bugschürze (1) eine gut ausgerundete Vorderkante (2) auf und ist in ihrem anschließendem auslaufenden Bereich mit Verstärkungssicken (3) und Kühlluftaustrittsschlitzen (4) versehen. Bei in ihrer bei hohen Fahrgeschwindigkeiten abgesenkten Lage bildet die Bugschürze (1) zur Fahrbahn hin einen engen Venturi-Querschnitt (10) der die Ursache für ein Unterdruckgebiet bildet, das sich in einer Luftwiderstandsverringerung auswirkt. Bei in ihrer bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten angehobenen Lage der Bugschürze (1) schließt diese zur Fahrbahn einen üblichen Böschungswinkel ein und deckt einen Teil des Kühlers (22) gegen übermäßige Durchströmung ab.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeugfrontende mit einer Luftleiteinrichtung in Form einer unterhalb des Stoßfängers angeordneten Bugschürze, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erläuterten Art.
Aus der DE-OS 29 22 385 ist ein Kraftfahrzeugfrontende mit einer Luftleiteinrichtung in Form einer unterhalb des Stoßfängers angeordneten Bugschürze bekannt, die eine gut ausgerundete Vorderkante und in ihrem anschließenden, unterhalb von Kühler und Motor liegenden Bereich eine Kühlluftöffnung aufweist, und die in angehobener Lage zur Fahrbahn hin einen Böschungswinkel einschließt.
Diese für Lastkraftwagen, insbesondere Frontlenker, vorgesehene Bugschürze ist hierbei unverstellbar am Kraftfahrzeug angeordnet.
Aus der DE-AS 11 09 046 ist ein Kraftfahrzeugfrontende mit einer in die Karosserieform integrierten Luftleiteinrichtung bekannt, die sich auch über den gesamten Wagenboden erstreckt. Hierbei ist der Fahrzeugboden derart gestaltet, daß im Bereich der Radachsen zwischen Fahrzeugboden und Fahrbahn ein Venturi-Querschnitt gebildet wird.
Auch diese bekannte Luftleiteinrichtung ist unverstellbar am Kraftfahrzeug angeordnet.
Aus dem DE-GM 79 06 193 ist ein Kraftfahrzeugfrontende mit einer Lufteinrichtung in Form einer unterhalb des Stoßfängers angeordneten Bugschürze bekannt, deren Erstreckung in Fahrzeuglängsrichtung verhältnismäßig gering ist, die jedoch in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit um eine Querachse nach unten bzw. nach oben verschwenkbar ist.
Aus der DE-AS 26 16 948 ist ein weiteres Kraftfahrzeugfrontende mit einer Luftleiteinrichtung in Form einer unterhalb des Stoßfängers angeordneten Bugschürze bekannt, deren Erstreckung in Fahrzeuglängsrichtung wieder verhältnismäßig gering ist und die wieder in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit um eine Querachse nach unten bzw. oben verschwenkbar ist.
Bei den beiden letztgenannten Ausführungsformen von Kraftfahrzeugfrontenden mit einer Luftleiteinrichtung in Form eines unterhalb des Stoßfängers angeordneten, um eine Querachse verschwenkbaren Bugspoilers liegt diese Querachse etwas höher und weit von der Vorderachse. Im übrigen bilden diese beiden o. g. Luftleiteinrichtungen nur Bestandteile des Bugs und nicht Teile des Fahrzeugbodens. Damit konnte bisher lediglich eine erwünschte Verringerung des Auftriebs an der Vorderachse erreicht werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeugfrontende mit einer Luftleiteinrichtung in Form einer unterhalb des Stoßfängers angeordneten Bugschürze, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erläuterten Art derart zu verbessern, daß durch die besondere Lageanordnung und Formgebung in bei hoher Fahrgeschwindigkeit abgesenkter Lage der Bugschürze eine erhebliche Verringerung des Gesamtluftwiderstandes des Kraftfahrzeuges erzielt wird.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem ein Kraftfahrzeugfrontende gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 die im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 aufgezeigten Merkmale aufweist.
In den Ansprüchen 2 und 3 sind weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung erläutert.
Dadurch, daß die Bugschürze in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit um eine Querachse, die benachbart der Vorderachse verläuft, nach unten verschwenkbar ist und in ihrer, bei hoher Fahrgeschwindigkeit abgesenkten Lage mit der Fahrbahn einen Venturi-Querschnitt bildet, wird eine Veränderung der Anström-Druckverhältnisse in der Weise erreicht, daß Resultierende dieser Kräfte nach vorne gerichtet sind und somit zu einer Verringerung des Luftwiderstandes beitragen.
Dadurch, daß die Bugschürze in ihrer angehobenen Lage mit ihrer Innenkontur die Luftbeaufschlagung des Kühlers begrenzt und in abgesenkter Lage erweitert, wird eine den Betriebsbedingungen entsprechende günstige Beaufschlagung des Kühlers des Kraftfahrzeuges erreicht.
Dadurch, daß die Bugschürze im ausgerundeten Bereich eine Kühlluftklappe aufweist, kann für Sonderbedingungen, wie z. B. Bergfahrt bei Stauverhältnissen, eine von der Motortemperatur gesteuerte zusätzliche Beaufschlagung des Kühlers sichergestellt werden.
Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt durch ein Kraftfahrzeug-Frontende gemäß der Erfindung;
Fig. 2 einen ähnlichen Schnitt wie Fig. 1 bei angehobener Bugschürze und dargestelltem Strömungsverlauf;
Fig. 3 einen ähnlichen Schnitt wie Fig. 1 bei abgesenkter Bugschürze und dargestelltem Strömungsverlauf;
Fig. 4 einen ähnlichen Schnitt wie Fig. 2 mit dargestellter Druckverteilung und
Fig. 5 einen ähnlichen Schnitt wie Fig. 3 mit dargestellter Druckverteilung.
In den Figuren ist eine schwenkbare Bugschürze 1 unterhalb des Stoßfängers und vor der Vorderachse angeordnet. Die Bugschürze 1 ist an ihrer Vorderkante 2 gut ausgerundet und weist in ihrem Bodenbereich Verstärkungssicken 3 und Kühlluftaustrittsschlitze 4 auf. Die Schwenkachse 5 um die die Bugschürze 1 aus ihrer in Fig. 1 in vollen Linien gezeigten abgesenkten Lage in ihre in Strich-Punkt-Linien angedeuteten angehobenen Lage verschwenkbar ist, liegt unmittelbar vor der Vorderachse. An die Hinterkante der Bugschürze 1 kann sich vorzugsweise eine nicht dargestellte Zentral-Unterbodenverkleidung 6 und eine Diffusor-Heckverkleidung 7 anschließen die gleichfalls aerodynamisch ausgebildet sein können.
Die in Strich-Punkt-Linien angedeutete angehobene Lage der Bugschürze 1 ist mit 8 bezeichnet, während die in vollen Linien gezeigte abgesenkte Lage der Bugschürze 1 mit 9 bezeichnet ist. In abgesenker Lage 9 der Bugschürze 1 ergibt sich zur Fahrbahn hin ein Venturi-Querschnitt 10 der einem für Fahrten über ebene Straße ausreichenden Böschungswinkel 11 entspricht.
In angehobener Lage 8 der Bugschürze 1 schließt die Bugschürze 1 zur Fahrbahn einen Böschungswinkel 12 ein, der einem bei Kraftfahrzeugen normalen Böschungswinkel entspricht.
Die Schwenkachse 5 der Bugschürze 1 liegt bei 13 etwa in der Höhe eines normalen Bodenabstandes 14 eines Kraftfahrzeuges.
Im Bereich der Bugschürze 1 ist ein vorderer, unterer Querträger 15 angeordnet, dessen Oberseite 16 gleichzeitig als Kühler- und Motorträger dienen kann. Die Oberseite 16 des Querträgers 15 bildet hierbei mit der Oberseite 17 der Bugschürze 1 eine Luftzuleiteinrichtung zum Kühler des Kraftfahrzeuges. Die Unterseite 18 des Querträgers 15 ist hierbei so ausgebildet, daß die Bugschürze 1 in die gewünschte angehobene Lage gebracht werden kann.
Im Bereich des Stoßfängers 19 kann eine zusätzliche Einströmöffnung 20 vorgesehen werden, um bei angehobener Bugschürze 1 eine ausreichende Kühlluftbeaufschlagung des Kühlers zu sichern. Der obere Querträger oder Schloßträger 21 bildet ebenfalls einen Teil der Luftzuführung zum Kühler 22 des Kraftfahrzeuges.
In Fig. 2 sind gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen und darüber hinaus sind die Strömungsverhältnisse bezeichnet. In der angehobenen Lage 8 der Bugschürze 11 bildet sich bei 23 der Staupunkt aus. Die Zuströmung am Fahrzeugbug teilt sich hier in die Unterströmung 24 und in die Oberströmung 25. Die Unterströmung 24 wird ohne Ablösung der Zentral- Unterbodenverkleidung 6 zugeführt.
Die Oberströmung 25 teilt sich in die Motorhaubenüberströmung 27 und in die Kühlluftdurchströmung 26. Es werden lediglich die Einströmöffnung 20 im Stoßfänger und oberhalb desselben bei 28 zur Zufuhr der Kühlluft herangezogen. Der Kühler 22 wird im wesentlichen nur im Bereich 29 und mit verringerter Zuströmgeschwindigkeit angeströmt. Der Bereich 30 des Kühlers 22 wird vollständig abgedeckt. Die verringerte Kühlleistung kann akzeptiert werden, da die angehobene Rangierposition bzw. angehobene Lage 8 der Bugschürze 1 nur für kleine Fahrgeschwindigkeiten (kleiner als 40 km/h) vorgesehen ist, bei der nur eine geringe Motorleistung erforderlich ist. Für den ungünstigsten Fall eines Stopp- und Go-Betriebs unter hoher Belastung und an Steigungen könnte diese verringerte Kühlleistung nicht ausreichen, so daß in der Bugschürze 1 eine zusätzliche Kühlströmung 40 durch Öffnen einer in Abhängigkeit von der Motortemperatur gesteuerten zusätzlichen Kühlluftklappe 41 bereitgestellt werden kann.
In Fig. 3 ist die Bugschürze 1 in ihrer abgesenkten Lage 9 gezeigt, bei der sie einerseits eine Hauptkühlluft-Eintrittsöffnung 31 öffnet, die eine ungestörte Zuströmung 32 zum Kühler 22 ermöglicht. Die etwas verringerte Unterströmung 33 wird hierbei durch die stark gerundete Vorderkante 2 der Bugschürze 1 in den venturiförmigen Bereich 34 gezwungen.
In den Fig. 4 und 5 ist die in einem Windkanal an einem 1 zu 1 Modell einer erfindungsgemäßen Bugschürze 1 gemessene Druckverteilung in der üblichen Weise als Vektoren senkrecht zur Außenkontur in Form des dimensionlosen Druckbeiwertes CD dargestellt. Überdruck wird hier als Vektor mit Pfeilspitze zur Kontur hin und Unterdruck als Vektor mit Pfeilspitze von der Kontur weg gekennzeichnet.
Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, herrscht an der Bugschürze 1 in ihrer angehobenen Lage nahezu an der gesamten Kontur ein Überdruck und lediglich an ihrer Oberseite 17 innerhalb des Kühlluftschachtes sowie unmittelbar vor der Schwenkachse 13 herrscht ein leichter Unterdruck.
Der senkrecht auf die Bugschürze 1 einwirkende Überdruck R (bei 36) läßt sich aufteilen in einen Teilwiderstand W und einen Teilauftrieb AW.
Die Bugschürze in ihrer Rangierposition oder in ihrer angehobenen Lage verhält sich somit wie ein herkömmlicher Fahrzeugbug.
Betrachtet man Fig. 5 in der die Bugschürze 1 in ihrer abgesenkten Lage gezeigt ist, so erkennt man, daß mit Ausnahme eines kleinen Bereiches bei 37 in dem Überdruck herrscht, in einem großen Bereich bei 38 ein recht beachtlicher Unterdruck wirksam ist. Der senkrecht auf die Bugschürze 1 einwirkende Unterdruck R (bei 38) läßt sich zerlegen in einen negativen Auftrieb minus AV = Abtrieb und in einen negativen Widerstand minus W = Vortrieb. Diese Vortriebskomponente minus W ist der Grund für die Widerstandsverringerung der Bugschürze. Es ist zu beachten, daß diese Vortriebskomponente W nur im Bereich 39 wirksam wird.

Claims

1. Kraftfahrzeugfrontende mit einer Luftleiteinrichtung in Form einer unterhalb des Stoßfängers angeordneten Bugschürze, die eine gut ausgerundete Vorderkante und in ihrem anschließenden, unterhalb vom Kühler unter Motor liegenden Bereich eine Kühlluftöffnung aufweist, und die zur Fahrbahn hin einen Böschungswinkel einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Bugschürze (1) in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit um eine Querachse, die benachbart der Vorderachse verläuft, nach untern verschwenkbar ist und in ihrer, bei hoher Fahrgeschwindigkeit abgesenkter Lage (9) mit der Fahrbahn einen Venturi-Querschnitt (10) bildet.

2. Kraftfahrzeugfrontende nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bugschürze (1) in ihrer angehobenen Lage (8) mit ihrer inneren Kontur die Luftbeaufschlagung des Kühlers (22) begrenzt und in ihrer abgesenkten Lage (9) erweitert.

3. Kraftfahrzeugfrontende nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bugschürze im ausgerundeten Bereich eine Kühlluftklappe (41) aufweist.