DE3617538A1 - Kraftfahrzeug, insbesondere personenwagen - Google Patents
Kraftfahrzeug, insbesondere personenwagenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenwagen,
dessen benachbart der Fahrbahn verlaufende Unterseite zumindest bereichs
weise eine aerodynamisch gestaltete Form besitzt und Radhäuser für Vorder
räder und Hinterräder aufweist.
Bei einer bekannten Anordnung der eingangs genannten Gattung
(DE-GM 80 23 035) ist die Unterseite des Kraftfahrzeuges glattflächig
ausgebildet, wobei Aggregate und Fahrwerksteile wie Lenker, Achsen oder
dergleichen abgedeckt sind. Durch die glattflächige Ausbildung der
Unterseite wird der Luftwiderstandsbeiwert des Fahrzeuges reduziert.
Nachteilig an dieser Anordnung ist jedoch, daß im Bereich der Unterseite
des Fahrzeuges keine Vorkehrungen getroffen worden sind, um Abtrieb zu
erzeugen.
Aufgabe der Erfindung ist es, an der Unterseite eines Kraftfahrzeuges
solche Vorkehrungen zu treffen, daß bei guten Luftwiderstandsbeiwert ein
das Fahrverhalten des Kraftfahrzeuges verbessernder Abtrieb erzeugt wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des
Anspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung in vorteilhafter Weise ausge
staltende Merkmale beinhalten die Unteransprüche.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen,
daß durch die Anordnung von Zuströmkanälen vor den Radhäusern mit konvex
verlaufenden oberen Begrenzungsflächen Diffusorbereiche an der Unterseite
geschaffen sind, die in Fahrzeuglängsrichtung gesehen, wenig Bauraum bean
spruchen, so daß ein relativ großflächiger Bereich der Unterseite zur
Abtriebserzeugung herangezogen werden kann.
Abtrieb wird also lediglich in den Bereichen vor den Zuströmkanälen
erzeugt, da dort die Strömungsgeschwindigkeit erhöht ist, was eine
Druckabsenkung (= Abtrieb) zur Folge hat. In den Radhäusern selbst wird
kein Abtrieb erzeugt, sie dienen lediglich zur Abführung der Luft nach
den Diffusorbereichen, wobei in den großvolumigen Radhäusern ein niedriges,
die Luftabführung unterstützendes Druckniveau herrscht.
Durch die konvex zur Fahrbahn verlaufenden Formabschnitte der oberen
Begrenzungsflächen liegt die Strömung unter Ausnutzung des Wandstrahl
effektes ablösungsfrei an den oberen Begrenzungsflächen der Zuströmkanäle
an. Die Zuströmkanäle können wahlweise vor den Vorderrädern oder den
Hinterrädern oder aber auch vor den Vorder- und Hinterrädern angeordnet
werden. Durch die zuletzt genannte Anordnung wird eine optimierte Abtriebs
wirkung erzielt, denn durch die Anbringung von Zuströmkanälen vor den
Hinterrädern wird die Abtriebswirkung im Bereich der Vorderräder zusätzlich
verbessert. Ferner kann der Luftstrom im Bereich der Radhäuser zur
Bremskühlung herangezogen werden. Eine weitere Verbesserung der Abtriebs
wirkung wird durch die an die Radhäuser angeschlossenen Abströmkanäle
erzielt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und
wird im folgenden näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Personenwagens mit der erfindungsgemäßen
Unterseite,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht von oben auf die Unterseite und die
Radhäuser des Personenwagens,
Fig. 3 eine Ansicht in Pfeilrichtung R der Fig. 1 auf die Unterseite
des Personenwagens in kleinerem Maßstab.
Der Personenwagen 1 umfaßt einen Aufbau 2, dessen benachbart einer Fahrbahn
3 verlaufende Unterseite 4 eine aerodynamisch gestaltete Form aufweist und
mit Radhäusern 5, 6 für die Vorderräder 7 und die Hinterräder 8 versehen ist.
Die glattflächig ausgebildete Unterseite 4, die sich zwischen einem
strömungsgünstig gestalteten (gewölbten) Bug 9 und einem diffusorartigen
Heckbereich 10 erstreckt, kann entweder durch ein Bodenblech des Aufbaus 2
oder ein zusätzlich auf das Bodenblech aufgesetztes Verkleidungsteil
gebildet werden.
An der Unterseite 4 des Personenwagens 1 sind in Fahrtrichtung A gesehen,
vor den Radhäusern 5, 6 der Vorder- und/oder Hinterräder 7, 8 hochgezogene,
nach unten offene Zuströmkanäle 11, 12 vorgesehen, die in Fahrzeugquer
richtung gesehen, seitlich innenliegend neben den Rädern 7, 8 in die
Radhäuser 5, 6 einmünden. Eine obere Begrenzungsfläche der Zuströmkanäle
11, 12 wird durch nach außen gerichtete konvexe Formabschnitte 13, 14
gebildet. Der konvexe Formabschnitt 13 des vorderen Zuströmkanals 11 ist
radienförmig ausgebildet. Gemäß Fig. 1 bildet er einen Viertelkreis (90°).
Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß sich der radienförmige Formab
schnitt 13 über einen Winkel kleiner als 90° erstreckt. Der radienförmige
Formabschnitt 13 ist tangential an den vorgelagerten, glattflächigen
Abschnitt 15 der Unterseite 4 angeschlossen. Der Radius R hängt von der
Bodenfreiheit des Fahrzeuges ab und ist etwa gleich groß oder größer als
der Abstand B zwischen der Unterseite 4 und der Fahrbahn 3 im Bereich einer
vertikalen, den Einsatzpunkt P des Radius R schneidenden Hilfsebene C-C.
Herkömmliche Fahrzeuge weisen einen Abstand B von etwa 50 bis 200 mm auf,
wobei der zuerst genannte Wert lediglich für Rennfahrzeuge gilt, während
Personenwagen einen größeren Abstand B aufweisen.
Die Zuströmkanäle 11 für die vorderen Radhäuser 5 können sich in Fahrzeug
querrichtung gesehen, über die gesamte Breite D zwischen einer Innenseite
16 des Rades 7 und einer Radhausinnenwand 17 erstrecken. Es besteht aber
auch die Möglichkeit, daß die Zuströmkanäle 11 eine geringere Breite
aufweisen.
Seitlich außenliegend neben den Zuströmkanälen 11, 12, also unmittelbar vor
den Rädern 7, 8 sind zwischen der Unterseite 4 und den Radhäusern 5, 6
eckige Übergänge 18, 19 vorgesehen, wobei werkzeugbedingte Radien zulässig
sind und noch als eckige Übergänge angesehen werden. Vor den Rädern 7, 8
können aber auch nicht näher dargestellte, nach unten gerichtete Ver
drängungskörper angeordnet sein, die ein seitliches Umströmen der Räder 7,
8 bewirken.
Durch die hochgezogenen, konvexen Zuströmkanäle 11, 12 wird ein Diffusor
effekt erzeugt. Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft wird im Bereich vor
dem Diffusor erhöht, wodurch gleichzeitig eine Druckabsenkung stattfindet
und somit eine Abtriebskraft in diesem Bereich erzeugt wird. Durch die
konvex zur Fahrbahn verlaufenden Formabschnitte 13, 14 der oberen Begren
zungsflächen wird die Luft unter Ausnutzung des Wandstrahleffekts ablöse
frei in die Radhäuser 5, 6 hochgeführt. Bei Bedarf kann die hochgeführte
Luft auch zur Bremsenkühlung herangezogen werden.
Zur besseren Abführung bzw. Weiterführung der Luft aus den Radhäusern 5, 6
sind hinter den Rädern 7, 8 Abströmkanäle 20, 21 vorgesehen. Entsprechend
Fig. 2 ist an das vordere Radhaus 5 ein Abströmkanal 20 angeschlossen, der
in Verlängerung des Zuströmkanals 11 angeordnet ist. Der Abströmkanal 20
erstreckt sich lediglich über einen kurzen Teilbereich der Unterseite 4.
Die obere Begrenzungsfläche 22 des Abströmkanals 20 ist geradlinig
ausgebildet.
Der Abströmkanal 20 weist zumindest die Breite des Zuströmkanals 11 auf.
Der Querschnitt des Abströmkanals 20 verkleinert sich entgegen der
Fahrtrichtung A kontinuierlich und läuft in die glattflächige Kontur der
Unterseite 4 ein.
Der Zuströmkanal 12 für das hintere Radhaus 6 erstreckt sich über eine
Länge 12, die größer ist als die Länge L 1 des Zuströmkanals 11 für das
vordere Radhaus 5. Die obere Begrenzungsfläche 14 des hinteren Zuström
kanals 12 wird durch einen radien- oder kurvenförmigen Formabschnitt 14
gebildet, der ebenfalls leicht entgegen der Fahrtrichtung A ansteigt und
eine flachere Krümmung aufweist als der radienförmige Formabschnitt 13 des
vorderen Zuströmkanals 11. Die flachere Krümmung für den Formabschnitt 14
re4sultiert aus der niedrigeren Energie der Luft im hinteren Bereich der
Unterseite 4. Der hintere Zuströmkanal 12 weist an seinem vorneliegenden
Ende vorzugsweise eine größere Breite auf und verengt sich dann bis zum
Radhaus 6 hin. Gleichzeitig nimmt die Höhe des Zuströmkanals 12 entgegen
der Fahrtrichtung A zu. Der Zuströmkanal 12 erstreckt sich in Fahrzeug
längsrichtung gesehen, vor dem Radhaus 6 und endet etwa im Bereich des
theoretischen Schnittpunktes 24 zwischen dem Formabschnitt 14 und dem Rad
8. Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß der Zuströmkanal 12 weiter
hinten angeordnet ist.
Bei geringem Unterdruck im Bereich des hinteren Radhauses 6 kann dieses
über seine gesamte Quererstreckung einen gleichbleibenden Querschnitt bzw.
eine gleichbleibende Höhe aufweisen (wie am vorderen Radhaus 5 darge
stellt).
Herrschen jedoch wegen weit nach außen ausgestellter Kotflügel hohe Unter
drücke im Bereich des hinteren Radhauses 6, ist es vorteilhaft, wenn das
hintere Radhaus 6 seitlich neben dem Rad 8 eine geringere Höhe H aufweist
als im Bereich des Rades 8. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die in
das Radhaus 6 hochsteigende Luft nicht seitlich aus dem Radhaus 6 abtrömt,
sondern nach hinten hin über die Abströmkanäle 21 entweicht. Die Höhe H
wird für jedes Fahrzeug empirisch ermittelt.
Der an das hintere Radhaus 6 hinter dem Rad 8 angeschlossene Abströmkanal
21 erstreckt sich entsprechend den Fig. 1 und 2 annähernd bis zum hinteren
Ende der Unterseite 4. Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß die
Abströmkanäle 20, 21 lediglich durch einen kurzen konvexen Übergang 23
zwischen den Radhäusern 5, 6 und angrenzenden Abschnitten der Unterseite 4
gebildet werden. Der Übergang 23 ist vorzugsweise als Radius ausgebildet,
wobei die Größe des Radius so gewählt ist, daß eine ablösungsfreie Strömung
der Luft gewährleistet ist. In Fig. 1 ist der Übergang 23 beim vorderen
Abströmkanal 20 strichpunktiert dargestellt. Ferner sind die Abströmkanäle
21 in Fig. 3 als konvexe Übergänge 23 ausgebildet, d. h., die Abström
kanäle 21 enden kurz hinter den Radhäusern 6.
Die seitlich neben den Abströmkanälen 20, 21, also unmittelbar vor den
Rädern 7, 8 liegenden Übergänge 25, 26 zwischen den Radhäusern 5, 6 und der
Unterseite 4 sind eckig ausgebildet, wobei auch hier werkzeugbedingte
Radien zulässig sind.
Der Verlauf der unter dem Personenwagen 1 zwischen Unterseite 4 und
Fahrbahn 3 hindurchfließenden Strömung ist in Fig. 1 dargestellt.
Claims (18)
1. Kraftfahrzeug, insbesondere Personenwagen, dessen benachbart der
Fahrbahn verlaufende Unterseite zumindest bereichsweise eine aerodynamisch
gestaltete Form besitzt und Radhäuser für Vorderräder und Hinterräder auf
weist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite (4) des Kraftfahr
zeuges - in Fahrtrichtung (A) gesehen - vor den Radhäusern (5, 6) der
Vorder- und/oder Hinterräder (7, 8) hochgezogene, nach unten offene
Zuströmkanäle (11, 12) vorgesehen sind, die sich an den Radhäusern (5, 6)
zwischen den Rädern (7, 8) erstrecken, wobei obere Begrenzungsflächen der
Zuströmkanäle (11, 12) durch konvex verlaufende Formabschnitte (13, 14)
gebildet werden.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Form
abschnitt (13) des Zuströmkanals (11) radienförmig ausgebildet ist.
3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der radien
förmige Formabschnitt (13) tangential an den vorgelagerten, glattflächigen
Abschnitt (15) der Unterseite (4) angeschlossen ist.
4. Kraftfahrzeug nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Radius (R) des Formabschnittes (13) etwa gleich groß oder größer ist
als der Abstand (B) zwischen der Unterseite (4) und der Fahrbahn (3) im
Bereich einer vertikalen, den Einsatzpunkt (P) des Radius schneidenden
Hilfsebene (C-C).
5. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der
Zuströmkanal (11) für das vordere Radhaus (5) zumindest über einen
Teilbereich der Breite (D) zwischen der Innenseite (16) des Rades (7) und
der Radhausinnenwand (17) erstreckt.
6. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Fahrt
richtung (A) gesehen, unmittelbar vor den Rädern (7, 8) ein eckiger
Übergang (18, 19) zwischen der Unterseite (4) und dem Radhaus (5, 6) vor
gesehen ist.
7. Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere
Radhaus (5) hinter dem Rad (7) mit einem Abströmkanal (20) versehen ist.
8. Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich der
Abströmkanal (20) lediglich über einen Teilbereich der Unterseite (4)
erstreckt.
9. Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abström
kanal (20) durch eine nach oben hin gerichtete Eindrückung der Unterseite
(4) gebildet wird.
10. Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abström
kanal (20) zumindest die Breite des Zuströmkanals (11) aufweist und eine
Verlängerung des Zuströmkanals (11) bildet.
11. Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich der
Querschnitt des Abströmkanals (20) entgegen der Fahrtrichtung (A) konti
nuierlich verkleinert.
12. Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abström
kanäle (20, 21) durch einen konvexen Übergang (23) zwischen dem Radhaus (5,
6) und einem angrenzenden Abschnitt der Unterseite (4) gebildet werden.
13. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der
Zuströmkanal (12) für das hintere Radhaus (6) über eine Länge (L 2)
erstreckt, die größer ist als die Länge (L 1) des Zuströmkanals (11) für das
vordere Radhaus (5).
14. Kraftfahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die obere
Begrenzungsfläche des hinteren Zuströmkanals (12) durch einen radien- oder
kurvenförmigen Formabschnitt (14) gebildet wird, wobei dieser Formabschnitt
(14) mit einer flacheren Krümmung versehen ist als der Formabschnitt (13)
des vorderen Zuströmkanals (11).
15. Kraftfahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich die
Breite des Zuströmkanals (12) zum Radhaus (6) hin verkleinert.
16. Kraftfahrzeug nachAnspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere
Radhaus (6) hinter dem Rad (8) mit einem Abströmkanal (21) versehen ist.
17. Kraftfahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der
Zuströmkanal (12) in einem vorneliegenden Bereich des hinteren Radhauses
(6) endet.
18. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere
Radhaus (6) seitlich neben dem Rad (8) eine geringere Höhe (H) aufweist
als im Bereich des Rades (8).
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