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Fahrzeug mit kastenartigem Aufbau
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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere einen Lastkraftwagen,
mit vor einem kastenartigen Aufbau angeordnetem Führerhaus od. dgl..
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Fahrzeuge aller Art, jedoch vor allem Lastkraftwagen, bieten mit zunehmender
Geschwindigkeit der sie umgebenden Luft erhöhten Widerstand, der in der Technik
im allgemeinen durch einen sog. Luftwiderstandsbeiwert cw zum Ausdruck kommt. Diese
Widerstandszahl vermindert sich mit zunehmender Windschlüpfrigkeit des Fahrzeuges
und ist deshalb auch ein Maßstab für den spezifischen Kraftstoffverbrauch des Fahrzeuges
- selbstverständlich im Zusammenhang mit anderen Fahrzeugkomponenten.
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Eine Möglichkeit, den Luftwiderstandsbeiwert zu vergünstigen sind
inzwischen allgemein übliche sogenannte Spoileranbauten, beispielsweise auf den
Dächern von Führerhäusern für Lastzüge angeordnete geneigte Luftleitbleche.
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-Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich nun der Erfinder das Ziel
gesetzt, bei Fahrzeugen der eingangs erwähnten Art den Luftwiderstandsbeiwert weitergehend
zu verbessern und hierfür Vorrichtungen zu schaffen, welche ohne weiteres mit den
Fahrzeugen zu einer Einheit verbunden werden können, also auch eine Nachrüstung
erlauben.
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Zur Lösung dieser Aufgabe führt zum einen, daß über dem Führerhaus
des Fahrzeuges vor dessen Aufbau eine flexible Haut eine in Fahrtrichtung geneigt
gespannte Frontfläche bildet, bevorzugt eine antiklastische Fläche mit in Fahrtrichtung
-- gemeint ist hier Vorwärtsrichtung -- versetzten Flächenkanten. Es handelt sich
hierbei nicht um einen fertig geformten Dachspoiler, sondern um ein spoilerartiges
Element des Fahrzeuges, welches erst durch die- Verspannungsform an diesem zu Luftleitfläche
wird. Vorteil einer derartigen Einrichtung ist zum einen die Nachrüstbarkeit, zum
anderen die beliebige Verformbarkeit in Abhängigkeit von den -- wenigen -- Befestigungspunkten
und die leichte Art des Werkstoffes.
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Zum anderen liegt es im Rahmen der Erfindung, daß zumindest den heckwärtigen
Ecken des Aufbaues seitliche Wülste zugeordnet sind, bevorzugt aufblasbare Luftkammern
mit Wandingen aus flexibler Haut. Erfindungsgemäß seitlich angebrachte
Luftkammern
von einem beispielsweisen Durchmesser von 100 mm erbringen nach durchgeführten Versuchen
bereits erhebliche Verbesserungen des Strömungsverhaltens am fahrenden Fahrzeug,
besonders vorteilhaft sind jedoch derartige aufblasbare Luft.kammern in Form von
Türstöcken oder Portalen mit über die Dachfläche verlaufendem Firstteil und seitlichen
Schenkelenden, welche bevorzugt bis zur Ladebordwand des Fahrzeuges hinabreichen.
Durch derartige Luftkammern oder Wülste wird das aus der Strömungslehre bekannte
sogenannte Ablösegebiet hinter dem Fahrzeug in seiner Ausdehnung stark vermindert,
was letztendlich zu erheblichen Kraftstoffeinsparungen beiträgt.
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In einem weiteren Merkmal der Erfindung sind derartige Portalkammern
sowohl am Fahrzeugheck als auch an den vorderen Ecken des Aufbaues angebracht und
können dann von einem parallel zur Aufbaulängsachse verlaufenden Luftkanal verbunden
werden, um einen Druckausgleich zu ermöglichen.
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Diese Portalkammern mit dem sie verbindenden Luftkanal können in einer
günstigen Ausführungsform vom Fahrtwind selbst mit Medium beaufschlagt werden, wenn
nämlich diese Luftkammern bzw. ihr Luftkanal mit einer Einströmöffnung für den Fahrtwind
verbunden ist, die sich dann naheliegender Weise an der Fahrzeugfront befinden muß,
bevorzugt in der Fläche eines vorhandenen Dachspoilers, wobei diese Einströmöffnung
sowohl an einem konventionellen poiler beispielsweise aus Blech angebracht sein
kann als auch an einer erf.ndungsgemäßen Luftleitfläche
aus flexibler
Dachhaut. Diese Einströmöffnung wird mittels eines sich trichterförmig verjüngenden
Anschlußschlauches an die Luftkammern strömungstechnisch angebunden, so daß der
mit zunehmender Geschwindigkeit stärker werdende Fahrtwind in das Luftkammersystem
einströmen und dieses füllen kann, so daß die Prallheit der Luftkammern von der
Fahrtwindstärke mit abhängt. Um hier Mängel durch entstehenden Überdruck zu vermeiden,
können in einfacher Weise an dem von der Einströmöffnung entferntesten Ende des
Luftkammersystems Austrittsöffnungen vorhanden sein. Diese können durch überdruckventile
ersetzt werden, sc daß der für das Aufblasen der Kammern erforderliche Luftstau
zuerst erreicht wird und dann erst das Abströmen der Uberluft erfolgt.
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Außerdem liegt es im Rahmen der Erfindung, die bereits beschriebene
Windleitfläche über dem Fahrzeugdach oder an der Fahrzeugfront in ein Luftkissen
-- also auch eine Luftkammer -- zu integrieren, d.h. jene Luftleitfläche ist die
Frontfläche des Luftkissens. Dieses mag zwar ebenfalls vom Fahrtwind gefüllt werden,
jedoch hat es sich hier als besser erwiesen, dieses Luftkissen, welches seine gewünschte
Form durch den Zuschnitt erhält, in der Art eines Balles aufzublasen, was selbstverständlich
auch mit den beschriebenen Luftkammern möglich ist.
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Die portalartigen Luftkammern haben im übrigen den großen Vorzug,
bei den üblicherweise von Planen gebildeten Aufb-auten von Lastkraftwagen als Bestandteil
der Lastwagenplane hergestellt und verwendet werden zu können.
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Die beschriebenen Formen des erfindungsgemäßen Fahrzeuges bzw. Fahrzeugbauteiles
führen zu erheblichen Verbesserungen der Luftwiderstandszahl damit ausgerüsteter
Fahrzeuge und hierdurch zu der erwünschten Treibstoffminderung.
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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: die Seitenansicht eines Lastkraftwagens;
Fig. 2: einen Teil der Frontansicht des Lastkraftwagens; Fig. 3: die Heckansicht
zu Fig. 1; Fig. 4: die Draufsicht auf eine andere Ausführungsform; Fig. 5: die Frontansicht
zu Fig. 4.
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Die Ladefläche oder Brücke 1 eines Lastkraftwagens 2 ist auf einem
von Rädern 3 getragenen Fahrgestell 4-in Vorwärtsfahrrichtung x -- hinter einem
Führerhaus 5 angeordnet und von einer hohen Frontwand 6, seitlichen Ladebordwänden
7 und einer Heckklappe 8 umgeben.
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Sowohl diese als auch die seitlichen Ladebordwände 7 sind um Scharniere
9, die an einem Brückenrahmen 10 angebracht sind, nach außen abklappbar sowie miteina-nder
durch nicht erkennbare Verschlußriegel verbunden.
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Die Ladefläche 1 überwölbt Aufbau 20 aus übersichtlichkeitshalber
in der Zeichnung vernachlässigten vertikalen Stützen, Firstprofilen, und diese querenden
Dachprofilen als Traggerüst für eine Dachplane 21. Deren Zuschnitt umfaßt zwei die
Seitenwände eines Laderaumes
bildende- Flankenplanen 22, die mit
ihren unteren Rändern den Ladebordwänden 7 anliegen. Eine in Fig. 2 erkennbare Heckplane
23 ist entweder als Zuschnitteil der Dachplane 21 mit dieser einstückig oder gesondert
geschnitten und mit ihrem oberen Rand an jenes Traggerüst angeschlossen.
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An den Ecken 19 des Aufbaus 20 verlaufen auf oder in der Dachplane
21 schlauchartige Kammern 25, 26, die sich in der Art eines U-förmigen Türstocks
oder Portals um den Aufbau 20 schmiegen und miteinander durch wenigstens einen auf
der Oberfläche 18 der Dachplane 21 verlaufenden Achsschlauch 27 verbunden sind.
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Die vordere Portalkammer 26 und/oder der Achsschlauch 27 sind/ist
gemäß Fig. 1, 2 über einen Anschlußschlauch 28 mit einem sich in Fahrtrichtung x
öffnenden Trichter 30 verbunden, dessen Mündung 31 in die Frontfläche 33 eines Dachspoilers
34 fällt.
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Der Dachspoiler 34 besteht im gewählten Ausführungsbeispiel aus einer
flexiblen Haut, die über ein nicht erkennbares Gestell antiklastisch gespannt ist,
oder -- in Fig. 2 -- aus einem aus der Haut gefertigten und luftgefüllten Kissen
35.
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Der Lastkraftwagen 2 ist in der Zeichnung in fahrendem Zustand dargestellt;
die auf die Frontfläche 33 des Dachspoilers treffende Strömung des Fahrtwinds bläst
über Trichter 30 und Anschlußschlauch 28 die vordere Portalkammer 26 auf und über
diese sowie den Achsschlauch 27 dann die hintere Portalkammer 25, aus der zur Minderung
von störenden Überdrücken Luft durch Ausnehmungen 38 entweichen kann. Es entstehen
so während der Fahrzeugbewegung
und abhängig von ihr an den Aufbauecken
19 aus den Pcrtalkammern 25, 26 Wulste, deren querschnittlich gekrümmte Außenfläche
sich als besonders stromungsgünstig erweisen.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind in einem starren Spoiler
36 -- in Fig. 5 in einem Kissenspoiler 35 -- zwei Lufttrichter 30 zu erkennen. Der
Kissenspoiler 35 ist an zwei vorderen und vier hinteren Anlenkstellen 40, 41, 42
festgelegt.
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Außerdem gewährt Fig. 4 einen Blick in den Innenraum 29 der aus flexiblem
Gewebe bestehenden hinteren Portalkammer 25 deren Durchmesser d beispielsweise 100
mm beträgt.
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Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform des Aufbaus 20 sind
dessen Portalkammern 25, 26 -- oder nur eine von ihnen -- nicht an einen Lufteintrittstrichter
30 angeschlossen, sondern sie werden aufgepumpt.
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Mit dem Kissenspoiler 35 an einem scharfkantigen LKW-Modell durchgeführte
Versuche haben beispielsweise folgende Vergleichszahlen für die Luftwiderstandszahl
cw ergeben: 1) ohne Anbauten: cw = 0,66 - 0,69 2) mit Kissenspoiler: Cw = 0,44 -
0,52 Bereits dieses Beispiel zeigt die erhebliche Verbesserung des Widerstandsverhaltens,
mit dem auch u.aG
eine Kraftstoffersparnis einhergeht. Auf ebener
Strecke erbringt der dargestellte Kissenspoiler 35 in der Praxis bei einem schweren
Lastzug bei 80 km/h und symmetrischer Anströmung etwa cw = 30 %.
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Eine weitergehende Ersparnis wird durch die Portalkammern 25, 26 erreicht,
da sich durch diese die Breite des aus der Strömungstechnik bekannte, hinter einem
bewegten Fahrzeugheck entstehenden sog. Ablösegebietes erheblich verringert. Dabei
bleibt von untergeordneter Bedeutung, ob jene Portalkammern 25, 26 auf den benachbarten
Planenteilen 21, 22 lösbar angebracht oder in sie integriert sind.
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