DE3410296A1

DE3410296A1 - Vorrichtung zur verbesserung der bodenhaftung von fahrzeugen

Info

Publication number: DE3410296A1
Application number: DE19843410296
Authority: DE
Inventors: Herwig 4156 Willich Fischer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-03-21
Filing date: 1984-03-21
Publication date: 1985-09-26

Description

VORRICHTUNG ZUR VERBESSERUNG DER
BODENHAFTUNG VON FAHRZEUGEN Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbesserung der Bodenhaftung von Fahrzeugen, mit wenigstens einem an dem Fahrzeug parallel zur Fahrtrichtung angebrachten, vorn und hinten und zum Boden offenen, kastenförmigen Gehäuse, dessen eine Wand als Tragflügelprofil ausgebildet ist.
Vorrichtungen dieser Art sind neben verschiedenen Ausführungen von Spoilern und Flügeln bei Rennwagen weitgehend üblich. Sie ermöglichen wesentlich höhere Querbeschleunigungen und damit Geschwindigkeiten, als es ohne aerodynamische Hilfsmittel dieser Art der Fall wäre. Kastenförmige Gebilde der eingangs genannten Arten müssen jedoch, sofern sie wirksam sein sollen, sehr dicht über dem Boden angebracht werden und setzen daher leicht auf den Boden auf, so daß sie zumindest für Straßenfahrzeuge ungeeignet sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art derart auszubilden, daß sie auch für Straßenfahrzeuge geeignet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß wenigstens eine seitliche Wand des kastenförmigen Gehäuses als Tragflügelprofil ausgebildet ist.
Da erfindungsgemäß die Einschnürung der innerhalb des kastenförmigen Gehäuses gebildeten Strömungsbahn von der Seite her erfolgt, ist das Einschnürungsverhältnis, so etwa das Verhältnis des Strömungsquerschnitts der engsten Stelle zu demjenigen am Einlaß, von dem Abstand des Gehäuses zum Boden vollständig unabhängig. Dies steht im Gegensatz zu herkömmlichen Gehäusen der genannten Art, bei denen die Querschnittsfläche bestimmt wird durch den jeweiligen Abstand der oberen, als Tragflügelprofil ausgebildeten Wand zum Boden, so daß das zuvor definierte Einschnürungsverhältnis mit zunehmender Höhe des Gehäuses verringert wird und die aerodynamische Wirkung nachläßt.
Vorzugsweise ist das kastenförmige Gehäuse höhenverstellbar am Boden eines Fahrzeugs ausgehängt, so daß es beispielsweise bei schneller Fahrt,bei der eine aerodynamische Verbesserung der Bodenhaftung erwünscht ist, abgesenkt werden kann, während es etwa bei langsamer Fahrt, insbesondere auf unebener Fahrbahn angehoben wird. Es kommt auch eine federnde Aufhängung in Betracht, die die Möglichkeit bietet, daß das Gehäuse bei zunehmender Geschwindigkeit aufgrund des zunehmenden Unterdrucks an der Engstelle selbsttätig in Richtung der Fahrbahnoberfläche abgesenkt wird.
Der an der Engstelle herrschende Unterdruck kann dazu ausgenutzt werden, Auspuffgase abzusaugen. Gegebenenfalls kann auch ein Oberflächenkühler, etwa ein Wasser-oder ölkühler, im Bereich der Engstelle angeordnet werden, da der Wäremaustausch hier angesichts der stark erhöhten Strömungsgeschwindigkeit der Luft verstärkt wird.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 ist ein schematischer Längsschnitt durch ein herkömmliches Gehäuse zur Verbesserung der Bodenhaftung eines Fahrzeugs; Fig. 2 ist eine Unteransicht unter den Boden eines Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Gehäuse; Fig. 3 ist eine entsprechende schematische Seitenansicht.
In Figur 1 ist ein herkömmliches kastenförmiges Gehäuse 10 in einem Längsschnitt gezeigt. Das Gehäuse liegt beispielsweise in dem Zwischenraum zwischen dem Vorderrad 12 und dem Hinterrad 14 auf beiden Seiten des Fahrzeugs.
Die obere Wand 16 weist im senkrechten Schnitt ein umgekehrtes Tragflügelprofil auf, so daß die durch den verhältnismäßig großen Eintrittsquerschnitt 18 entsprechend dem Pfeil 20 relativ entgegen der Fahrtrichtung eintretende Luftströmung zu einer Engstelle 22 geführt wird. Dabei erhöht sich die Geschwindigkeit der Luftströmung erheblich, und der Druck wird entsprechend abgesenkt, so daß im Bereich der Engstelle 22 ein Unterdruck entsteht, der das Gehäuse 10 und damit das gesamte Fahrzeug nach unten in Richtung der Bodenfläche 24 zieht. Stromabwärts der Engstelle 22 erweitert sich der Strömungskanal diffusorartig bis hin zu dem Austrittsquerschnitt 26.
Für die beschriebene aerodynamische Wirkung ist das Verhältnis der Fläche der Engstelle 22 zu derjenigen des Eintrittsquerschnitts 18 bzw. des Austrittsquerschnitts 26 von maßgeblicher Bedeutung. Dieses Verhältnis entspricht dem Verhältnis der Höhe der oberen Wand 16 zur Bodenfläche 24 einerseits, die in Figur 1 mit a bezeichnet ist, zu der Höhe der oberen Wand 16 am Eintritt bzw Austritt über der Bodenfläche 24 andererseits (b in Figur 1). Dieses Verhältnis a:b wurde zuvor auch als Einschnürungsverhältnis bezeichnet. Es ist erkennbar, daß das Verhältnis a:b mit zunehmender Höhe des Gehäuses 10 über der Bodenfläche 24 zunimmt und sich dem Wert 1 nähert. Dementsprechend nimmt der Unterdruck im Bereich der Engstelle 22 und damit die aerodynamische Wirkung verhältnismäßig rasch ab. Diese Wirksamkeit ist nur gegeben, wenn das Gehäuse nahezu unmittelbar über der Bodenfläche angeordnet ist, kann also im wesentlichen nur bei Wettbewerbs-Fahrzeugen erreicht werden, die nur auf glatter Bahn betrieben werden und äußerst geringe Federwege haben.
Bei Straßenfahrzeugen, die auf unterschiedlichen Straßenverhältnissen einsetzbar sein müssen, liegen diese Voraussetzungen nicht vor.
Erfindungsgemäß erfolgt daher die Einschnürung der Strömungsbahn von einer Seite oder vorzugsweise beiden Seiten her, wie aus Figur 2 hervorgeht. Figur 2 zeigt eine Unteransicht auf einen Wagenboden 28 und läßt andeutungsweise die Position von Vorderrädern 30,32 und Hinterrädern 34, 36 erkennen. Das insgesamt mit 38 bezeichnete Gehäuse weist Seitenwände 40,42 auf, die zusammen mit einer oberen Wand 44 einen verhältnismäßig großen Eintritts- und Austrittsquerschnitt 46,48 und eine eingeschnürte Engstelle 50 begrenzen. In diesem Falle ist die Abhängigkeit des Einschnürungsverhältnisses von der Höhe des Gehäuses 38 über der Bodenfläche 24 geringer, als bei der bekannten Ausführung. An der Engstelle 50 bildet sich wiederum ein starker Unterdruck, der das Gehäuse 38 und damit das gesamte Fahrzeug gegen die Bodenfläche zieht. Dieser Unterdruck kann dazu ausgenutzt werden, beispielsweise Auspuffgase aus einer Auspuffleitung 52 von einer Brennkraftmaschine 54 abzusaugen oder, wegen der erhöhten Strömungsgeschwindigkeit, die Wirksamkeit eines Oberflächenkühlers 56 zu verstärken.
Gemäß Figur 3 kann das erfindungsgemäße Gehäuse 38 unterhalb des Wagenbodens 28 eines insgesamt mit 58 bezeichneten Fahrzeugs mit Hilfe von Stellorganen 60,62 aufgehängt werden, die eine Höhenverstellung des Gehäuses ermöglichen und ggf. auch geschwindigkeitsabhängig derart gesteuert sein können, daß das Gehäuse mit zunehmender Geschwindigkeit zunehmend abgesenkt wird. Anstelle der Stellorgane können unter Umständen auch Federn vorgesehen sein, so daß das Gehäuse mit zunehmender Geschwindigkeit aufgrund des zunehmenden Unterdrucks in der Engstelle 50 in Richtung der Bodenfläche gezogen wird.
Bei einem senkrecht verstellbar oder auch federnd aufgehängten Strömungskasten kann die Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Kastens mit derjenigen eines Frontspoilers gekoppelt sein, so daß dieser bei höheren Geschwindigkeiten abgesenkt wird und den Staupunkt an der Frontseite des Fahrzeugs in vorteilhafter Weise ebenfalls absenkt.
Bei einer federnden Aufhängung des Strömungskastens unter den Boden eines Wagens können die Federn am Boden des Fahrzeugaufbaus befestigt sein1 während Anschlagmechanismen zur Bestimmung des unteren Endes des Federweges vorgesehen sind, über die der Strömungskasten unmittelbar an Teilen der Radaufhängung, beispielsweise Lenkern, angebracht ist, die zu den ungefederten Massen gehören. Auf diese Weise wird bei hoher Geschwindigkeit die Anpreßkraft unmittelbar und in vorteilhafter Weise auf die Räder ausgeübt, während das Federungsverhalten des Fahrzeugs nicht beeinflußt wird.
Die genannte Lösung hat den weiteren Vorteil, daß der Strömungskasten bei einer Befestigung an Teilen der Radaufhängung wesentlich niedriger über dem Boden angebracht werden kann, da der Abstand der Teile der Radaufhängung zum Boden im wesentlichen konstant ist, derjenige des Fahrzeugaufbaus dagegen aufgrund der federnden Abstützung in Abhängigkeit von der Beladung des Fahrzeugs sowie beim Ein- und Ausfedern schwankt.
Der in der Engstelle des Strömungskastens erzeugte Unterdruck kann im übrigen dazu ausgenutzt werden, Luft an Stellen der Karosserie abzusaugen, an denen sich eine Verwirbelung bildet, wie etwa im Bereich der Radkästen.
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Claims

VORRICHTUNG ZUR VERBESSERUNG DER BODENHAFTUNG VON FAHRZEUGEN PATENTANSPRÜCHE orrichtung zur Verbesserung der Bodenhaftung von Fahrzeugen, mit wenigstens einem an dem Fahrzeug parallel zur Fahrtrichtung angebrachten, vorn und hinten und zum Boden offenen, kastenförmigen Gehäuse, dessen eine Wand als Tragflügelprofil ausgebildet ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß wenigstens eine Seitenwand (40,42) als Tragflügelprofil ausgebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h- n e t, daß beide Seitenwände (40,42) als Tragflügelprofil ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß zusätzlich die obere Wand (44) als Tragflügelprofil ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das kastenförmige Gehäuse (38) unter dem Wagenboden (28) eines Fahrzeugs aufgehängt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Gehäuse (38) höhenverstellbar aufgehängt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch g e -k e n n z e i c h ne t, daß das Gehäuse (38) federnd ausgehängt ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß in der durch das Tragflügelprofil gebildeten Engstelle (50) des Gehäuses eine Mündung für ein Auspuffrohr vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß in der durch das Tragflügelprofil gebildeten Engstelle (50) des Gehäuses (38) ein Oberflächenkühler (56) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß in der durch das Tragflügelprofil gebildeten Engstelle (50) des Gehäuses (38) ein Rohranschluß zur Absaugung von Luft von strömungs- technisch kritischen Positionen der Fahrzeug-Karosserie vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß mit der Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Gehäuses (38) eine entsprechende Bewegung eines Frontspoilers für das Fahrzeug gekoppelt ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gek e n n z e ich ne t, daß das Gehäuse (38) federnd an dem Fahrzeugaufbau aufgehängt ist und sich im unteren Endpunkt des Federweges über Anschlagmechanismen an ungefederten Teilen der Radaufhängung abstützt.