DE3625814A1 - Kraftfahrzeug, insbesondere personenkraftwagen - Google Patents
Kraftfahrzeug, insbesondere personenkraftwagenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Bei einem bekannten Kraftfahrzeug dieser Art, das als Personenkraft
wagen ausgebildet ist, ist der Fahrzeugboden kurz vor seinem
hinteren Ende nach oben hin abgewinkelt und der Luftleitflügel,
der in der Draufsicht die Form eines Kreisabschnitts aufweist,
dessen Kreisbogen die Vorderkante des Luftleitflügels bildet,
unterhalb des vor der Knickstelle befindlichen waagerechten Fahr
zeugbodens und des ansteigenden Heckbodens derart angeordnet,
daß er mit seinem hinteren, nach oben gerichteten Ende an die von
dem ansteigenden Heckboden gebildete Schrägfläche angrenzt, so
daß Anströmluft zu den beiden Fahrzeugseiten geleitet wird (FR-PS
15 29 933).
Der Erfindung liegt in erster Linie die Aufgabe zugrunde, ein
Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, das für
den praktischen Einsatz im üblichen Straßenverkehr geeignet ist
und eine aerodynamische Gestaltung aufweist, die eine gute Boden
haftung, insbesondere auch bei hohen Fahrgeschwindigkeiten,
gewährleistet.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des An
spruchs 1 angegeben. Durch sie wird erreicht, daß mit einfachen
Mitteln am Fahrzeugheck eine fahrgeschwindigkeitsabhängige erheb
liche Abtriebskraft hervorgerufen werden kann, ohne daß die
äußere Gestaltung des Fahrzeugs in störender Weise von der
üblichen Formgebung abweicht, die weitgehend durch gesetzliche
Bestimmungen und praktische Erfordernisse festgelegt ist. Die
Erfindung ist insbesondere für kleinere und leichtere Fahrzeuge,
etwa sportliche Zweisitzer, vorteilhaft. Sie ermöglicht nicht nur
eine gute Traktion, sondern auch das Aufbringen hoher Seitenfüh
rungskräfte und damit eine gute Spurhaltung und Fahrstabilität.
Sie kann bei Fahrzeugen unterschiedlicher Antriebsarten eingesetzt
werden, beispielsweise bei Fahrzeugen mit Standardantrieb, also
mit vorne angeordnetem Motor und Hinterradantrieb, bei Fahrzeugen
mit Frontmotor und Frontantrieb oder solchen mit Allradantrieb.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ge
kennzeichnet. Vorteile, die mit diesen verbunden sind, ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schema
tisch dargestellt, und zwar zeigt
Fig. 1 einen ersten Personenkraftwagen in Seitenansicht und
zum Teil in Durchsicht und im Schnitt,
Fig. 2 eine Teiluntersicht des Personenkraftwagens nach Fig. 1,
Fig. 3 den hinteren Teil eines zweiten Personenkraftwagens in
einem Längsschnitt,
Fig. 4 geometrische Zuordnungen bei dem Personenkraftwagen
nach Fig. 3,
Fig. 5 den Verlauf der Luftströmung bei dem Personenkraftwagen
nach Fig. 3, verdeutlicht durch Strömungslinien,
Fig. 6 durch die Luftströmung hervorgerufene Druckverteilungen
und dadurch verursachte Drücke und Kräfte an dem
Personenkraftwagen nach Fig. 3,
Fig. 7 einen Teil des Hecks eines dritten Personenkraftwagens
in einem Längsschnitt,
Fig. 8 einen Teil des Hecks eines vierten Personenkraftwagens
in einem Längsschnitt,
Fig. 9 bis Fig. 11 einen Teil des Hecks eines fünften Per
sonenkraftwagens jeweils in einem Längsschnitt bei
unterschiedlichen Beladungszuständen des Fahrzeugs,
Fig. 12 den hinteren Teil eines sechsten Personenkraftwagens in
einem Längsschnitt,
Fig. 13 eine Teiluntersicht des Personenkraftwagens nach Fig.
12,
Fig. 14 einen Teil des Hecks eines siebten Personenkraftwagens
in einem Längsschnitt,
Fig. 15 bis Fig. 19 mehrere Wirbelgenerator-Ausführungsformen,
Fig. 20 einen Teil des Hecks eines achten Personenkraftwagens
in einem Längsschnitt,
Fig. 21 einen Teil des Luftleitflügels nach Fig. 20 in perspek
tivischer und Schnitt-Darstellung,
Fig. 22 einen Schnitt nach der Linie 22-22 der Fig. 21,
Fig. 23 und Fig. 24 einen Teil des Hecks eines neunten Per
sonenkraftwagens jeweils in einem Längsschnitt in
unterschiedlichen Stellungen sowie
Fig. 25 und Fig. 26 einen Teil des Hecks eines zehnten Per
sonenkraftwagens jeweils in einem Längsschnitt ebenfalls
in unterschiedlichen Stellungen.
Der erste Personenkraftwagen nach Fig. 1 und 2 ist als sportliches
zweisitziges Fahrzeug ausgebildet. Es weist zwei Fahrzeugachsen
mit jeweils zwei Fahrzeugrädern auf. Der Fahrzeugmotor 1 ist
vorne angeordnet, der Fahrzeugantrieb erfolgt über die Fahrzeug-
Hinterräder 2. Der Personenkraftwagen weist eine weitgehend strö
mungsgünstige Gestaltung auf. Um eine möglichst ungestörte Zu
strömung der unter das Fahrzeug gelangenden Luft zu erreichen,
ist eine gerundete Venturi-Bugschürze 3 vorgesehen. Diese kann
starr mit großem Bodenabstand, elastisch mit geringerem Bodenab
stand oder z.B. in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit oder
von der Beladung des Fahrzeugs geregelt oder gesteuert mit
veränderbarem Bodenabstand am Fahrzeugaufbau befestigt sein. Sie
kann einen aerodynamischen Abtrieb erzeugen. Zur Erzielung einer
günstigen Fahrzeug-Unterströmung ist im Anschluß an das hintere
Ende der Venturi-Bugschürze 3 eine weitgehend glattflächige
untere Abdeckung 4 für den Motor- und Getrieberaum vorgesehen.
Die Austrittsöffnungen für die Motorkühlluft sind so angeordnet,
daß eine Störung der Unterströmung durch die austretende Kühlluft
weitgehend vermieden wird. Im Anschluß an das hintere Ende der
unteren Abdeckung 4 und deren seitlichen Enden ist beiderseits
der Auspuffanlage 5, die sich etwa in Fahrzeuglängsmittelebene
erstreckt, ein ebenfalls weitgehend glattflächiger Zentralboden 6
angeordnet, der zur Hervorrufung von Unterdruck eine leichte
konkave Wölbung zur Fahrzeuginnenseite hin aufweist und vor dem
Bereich der Hinterachsaufhängung mit seinem bodennahen Bereich
etwa den gleichen Abstand von der die Fahrzeug-Aufstandsfläche
bildenden Fahrbahn 7 wie die untere Abdeckung 4 aufweist. Statt
der gewölbten Ausbildung des Zentralbodens 6 kann ein ebener
Zentralboden vorgesehen sein. Um eine Austauschströmung zwischen
der Fahrzeug-Unterströmung und den seitlichen Fahrzeugumströmun
gen weitgehend zu verhindern, sind an den Fahrzeugseiten nach
unten ragende Schwellerschürzen 8 angeordnet, die einen möglichst
geringen Bodenabstand aufweisen. Die Auspuffanlage 5 ist mit
Auspuffleitungen, Schalldämpfer, Katalysator und Brandschutzab
deckung so gestaltet, daß die Fahrzeug-Unterströmung weitgehend
ungestört bleibt. Die Bauteile der Hinterradaufhängung 9 sind im
Bereich der Anlenkungen abgedeckt und durch Formgebung oder
durch Verkleidungsteile strömungsgünstig gestaltet. Auch das
Hinterachsgetriebegehäuse 10 ist im Bereich seiner Kühlrippen
strömungsgünstig gestaltet.
Der Zentralboden 6 geht an seinem hinteren Ende im Bereich vor
der Hinterachsaufhängung in einen Heckboden 11 über, der von
seinem vorderen Ende an zum hinteren Fahrzeugende hin ansteigt
und im wesentlichen glattflächig ausgebildet ist. Der Übergang
zwischen dem Zentralboden 6 und dem Heckboden 11 erfolgt allmäh
lich und ist zur Vermeidung von Strömungsablösungen gut gerundet
ausgebildet. Der Heckboden 11 bildet die Oberseite eines Heck
diffusors 12, dessen Unterseite von der Fahrbahn 7 gebildet ist.
Der Heckdiffursor 12 kann als Venturidüse gestaltet sein. Hinter
dem Übergangsbereich, in welchem der Heckboden 11 an den Zen
tralboden 6 anschließt, ist der Heckboden 11 weitgehend eben ge
staltet und weist eine gleichbleibende Steigung auf. Das hintere
Ende des Heckbodens 11 schließt an das untere Ende der Heckabschluß
wand 13 an, die etwa senkrecht angeordnet ist. Das hintere Ende
des Heckbodens 11 weist dabei einen Bodenabstand auf, der etwa
viermal so groß wie der Bodenabstand des Zentralbodens 6 in
dessen hinterem Bereich ist. Der Bodenabstand des hinteren Endes
des Heckbodens 11 ist ferner etwa ebenso groß wie der Durchmesser
der Fahrzeug-Hinterräder 2.
In dem Raum unterhalb des Heckbodens 11 ist ein Luftleitflügel 14
angeordnet, der einen derartigen Querschnitt aufweist, daß an
seiner Unterseite bei Anströmung vom Fahrzeugbug her Unterdruck
und damit Abtriebskraft erzeugt wird (umgedrehtes Tragflügelpro
fil). Der Luftleitflügel 14 dient zudem als Luftleiteinrichtung für
die Luft, die durch den Kanal zwischen der Unterseite des Heckbo
dens 11 und der Oberseite des Luftleitflügels 14 strömt, auf den
dabei Druck und damit ebenfalls Abtriebskraft wirkt. Der Luftleit
flügel 14 weist in senkrechter Projektion eine etwa rechteckige
Gestalt auf (Fig. 2). Er ist in einer derartigen Höhe über der
Fahrbahn 7 angeordnet, daß seine Unterseite an der tiefsten Stelle
wenigstens den gleichen Bodenabstand wie der Zentralboden 6 in
seinem hinteren Bereich aufweist. Etwa den gleichen Bodenabstand
weist auch die untere Abdeckung 4 unterhalb des Fahrzeugmotors
1 auf. Mit seinem vorderen Ende ragt der Luftleitflügel 14 in den
Raum zwischen den beiden Fahrzeug-Hinterrädern 2, und zwar
etwa mit seinem vorderen Drittel. Bei Frontantriebs-Varianten kann
der Luftleitflügel bis etwa zur Vorderkante des Hinterrades ge
führt werden.
Hinter dem Luftleitflügel 14 ist mit einem Spaltabstand der hintere
Stoßfänger 15 angeordnet, dessen Lage am Fahrzeug durch gesetz
liche Bestimmungen festgelegt ist. Der hintere Stoßfänger 15 bildet
dabei mit seinem Teil, der hinter dem Luftleitflügel 14 angeordnet
ist, eine Fortsetzung der Luftleiteinrichtung. Er befindet sich mit
Abstand unterhalb des hinteren Endes des Heckbodens 11 und ist
mit seitlichen Armen 16 am Fahrzeugaufbau befestigt, an dem auch
der Luftleitflügel 14 mit nicht dargestellten Streben befestigt ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug wird im Unterbodenbereich im
wesentlichen über die gesamte Fahrzeuglänge hinweg eine weitgehend
ungestörte Strömung erreicht. Diese ermöglicht eine gute Boden
haftung. Der Heckdiffusor 12 und die Luftleiteinrichtung, die von
dem Luftleitflügel 14 und dem hinteren Stoßfänger 15 gebildet ist,
sind derart aufeinander abgestimmt, daß die Strömung in den
Heckdiffusor hinein und die Strömung aus dem Heckdiffusor hinaus
ungestört erfolgt und ein größtmögliches Maß an Abtriebskraft an
dem verhältnismäßig leichten hinteren Ende des Fahrzeugs geliefert
wird. Dabei ist berücksichtigt,daß der Bodenabstand des Fahrzeug
aufbaus in Abhängigkeit von der Beladung des Fahrzeugs und den
jeweiligen Fahrverhältnissen veränderbar ist und die Bodenkontur
in dem Übergangsbereich zwischen dem Zentralboden 6 und dem
Heckboden 11 und die Abströmtangente dieses Übergangsbereichs
auf eine Optimalzuströmung zu dem Luftleitflügel 14 hin auszu
legen sind, so daß trotz unterschiedlicher Zuströmung die Funktion
des Heckdiffusors 12 und des Luftleitflügels 14 auch bei Extremla
gen des Fahrzeugaufbaus stets gewährleistet ist. Um eine möglichst
gleichbleibende und zudem möglichst geringe Höhenlage des Fahrzeug
aufbaus zu erreichen, kann es vorteilhaft sein, eine Niveauregulie
rung zumindest an der Hinterachse einzusetzen.
Der zweite Personenkraftwagen nach Fig. 3 bis 6 unterscheidet sich
von dem ersten Personenkraftwagen nach Fig. 1 und 2 insbesondere
durch den hinteren Bereich des Heckbodens und die Gestaltung des
Luftleitflügels und des hinteren Stoßfängers.
Nach Fig. 3 bis 6 ist der Heckboden 17 in seinem hinteren Bereich
nicht eben, sondern leicht konvex gekrümmt ausgebildet, so daß
ein ausgerundeter Diffusorabschluß 18 gebildet ist. Das hintere
Ende des Heckbodens 17 schließt an das untere Ende der Heckabschluß
wand 19 an, die in ihrem unteren Bereich leicht konkav gekrümmt
ausgebildet ist, so daß an dem hinteren Ende des Heckbodens 17
eine Abreißkante 20 gebildet ist. Der Übergang zwischen der Heck
abschlußwand 19 und der oberen Wand 21 des Fahrzeughecks 22 ist
als Heckspoiler 23 ausgebildet. Im Bereich der nicht dargestell
ten Fahrzeug-Hinterachse ist der Heckboden 17 zumindest über
einen Teil der Fahrzeugbreite hinweg nach oben gezogen, um Platz
für die beweglichen Fahrwerks-Antriebsteile einer angetriebenen
Hinterachse zu schaffen. Der Heckdiffusor 24 weist in diesem
Bereich durch die Aussparung 25 zwar eine Störung auf, wird in
seiner Gesamtfunktion aber nicht ausschlaggebend beeinträchtigt.
Bei einem Frontantriebsfahrzeug kann in Abweichung hiervon der
Heckboden auch im Bereich der nicht angetriebenen Fahrzeug-Hinter
achse im wesentlichen über die gesamte Fahrzeugbreite hinweg
oberhalb der Fahrzeug-Hinterachse als Oberseite des Heckdiffusors
von ihrem vorderen Bereich bis zu ihrem hinteren Bereich stetig
verlaufen. Dies ist durch eine gestrichelte Linie 26 verdeutlicht.
Am vorderen Ende des Heckbodens 17, an dem dieser in den Zen
tralboden 6 übergeht, weist der Heckboden 17 einen Abstand 27
von der Fahrbahn 7 auf, der allerdings nicht konstant, sondern in
Abhängigkeit von der Beladung des Fahrzeugs und den momentanen
Fahrverhältnissen veränderbar ist. Hinter dem Übergangsbereich
zwischen dem Zentralboden 6 und dem Heckboden 17 weist der
schräg nach hinten ansteigende Heckboden in seinem mittleren Be
reich eine im wesentlichen gleichbleibende Steigung auf. Der von
dem mittleren Bereich des ansteigenden Heckbodens 17 und der
Waagerechten eingeschlossene Neigungswinkel α beträgt etwa 25°,
kann aber bei anderer Ausführung auch andere Werte zwischen
etwa 10° und etwa 40° annehmen. In dem hinteren Bereich des
Heckbodens 17, in dem dieser konvex gekrümmt ist, nimmt die
Steigung allmählich zu. Die an das hintere Ende des Heckbodens 17
angelegte Tangente schließt mit der Waagerechten einen Neigungswin
kel von etwa 70° ein. Dieser Winkel kann bei anderen Ausführungs
formen aber auch andere Werte, z.B. zwischen etwa 40° und etwa
90°, annehmen. Das hintere Ende des Heckbodens 17, an welchem
die Abreißkante 20 gebildet ist, weist einen Abstand 28 von der
Fahrbahn 7 auf, der mehr als viermal so groß wie der Abstand 27
des vorderen Endes des Heckbodens 17 von der Fahrbahn 7 und
etwa ebenso groß wie der Durchmesser der Fahrzeug-Hinterräder 2
ist.
Als Luftleitflügel 29 ist ein Strömungskörper vorgesehen, dessen
Vorderteil 30 zur Gewährleistung einer ablösungsfreien Umströmung
des Luftleitflügels 29 gut gerundet ausgebildet ist. Die Unterseite
31 des Luftleitflügels 29 ist konvex gekrümmt und bildet die Unter
druck- oder Saugseite des Luftleitflügels 29. Die Oberseite 32 des
Luftleitflügels 29 ist weitgehend eben ausgebildet, kann aber auch
leicht konvex gestaltet sein. Sie bildet die Druckseite des Luft
leitflügels 29. Am hinteren Ende des Luftleitflügels 29 weist des
sen Oberseite 32 eine flache konkave Ausnehmung 33 auf. Das hin
tere Ende des Luftleitflügels 29 endet etwa keilförmig.
Der Luftleitflügel 29 ist im wesentlichen flach angeordnet. Er steigt
geringfügig von vorne nach hinten an. Der von dem vorderen Bereich
der Oberseite 32 des Luftleitflügels 29 mit der Waagerechten ein
geschlossene Winkel γ beträgt etwa 10°, kann bei anderen Aus
führungsformen aber auch andere Werte etwa zwischen 5° und 30° an
nehmen. Der Anstellwinkel ist so zu wählen, daß sich an der
Unterseite 31 des Luftleitflügels 29 ein maximaler Unterdruck
ergibt. Die Unterseite 31 des Luftleitflügels 29 weist an ihrer
tiefstgelegenen Stelle einen Abstand 34 von der Fahrbahn 7 auf,
der mindestens ebenso groß wie der Abstand 27 ist, den das vor
dere Ende des Heckbodens 17 von der Fahrbahn 7 aufweist, so daß
ein Aufsetzen des Luftleitflügels 29 auf dem Erdboden wegen zu
geringer Bodenfreiheit ausgeschlossen ist. Der Luftleitflügel 29
ist außerdem derart angeordnet, daß ein Grenzböschungswinkel
oberhalb der Fahrbahn 7 frei bleibt. Der Luftleitflügel 29 ragt
etwa mit seinem vorderen Drittel in den Raum zwischen den beiden
Fahrzeug-Hinterrädern 2. Er ist unterhalb der hinteren Hälfte des
mittleren Bereichs des Heckbodens 17 angeordnet. Seine Vorderkante
liegt etwa unterhalb des hinteren Endes der Aussparung 25.
Dem Luftleitflügel 29 ist ein Nachflügel 35 nachgeschaltet, so daß
der Luftleitflügel 29 als Hauptflügel wirkt. Tragender Bestandteil
des Nachflügels 35 ist der hintere Stoßfänger 36, der einen Stoß
fängerkern 37 aufweist und in dem Bereich hinter dem Luftleitflügel
29 in etwa über die Breite des Luftleitflügels 29 hinweg mit einem
nach oben ragenden zungenartigen Luftleitansatz 38 versehen ist.
Der hintere Stoßfänger 36 ist in dem Bereich hinter dem Luftleit
flügel 29, in welchem er Bestandteil des Nachflügels 35 ist, gemein
sam mit dem Luftleitansatz 38 ebenfalls als Tragflügelprofil gestal
tet, so daß bei Anströmung vom Fahrzeugbug her auch an dem Nach
flügel 35 Abtriebskraft wirksam wird. Der Nachflügel 35 ist im we
sentlichen steil angeordnet. Seine Rückseite 39 ist konvex gekrümmt
ausgebildet. Seine Vorderseite 40 ist im unteren Bereich konvex
und im oberen Bereich konkav gekrümmt ausgebildet. Der obere Be
reich des Nachflügels 35 weist demgemäß eine nur geringe Verjün
gung auf. Er endet im wesentllchen stumpf. Am hinteren Ende soll
te der Nachflügel 35 möglichst dünn ausgebildet sein. Praktisch
ausführbar ist eine Dicke 41 von etwa 10 mm bis 60 mm. Mit der
Waagerechten schließt der hintere Bereich des Nachflügels 35 einen
Abströmwinkel ε von etwa 80° ein. Dieser Winkel kann bei anderen
Ausführungsformen optimale Werte zwischen etwa 50° und etwa 90°
annehmen. Die Länge des Nachflügels 35 in Strömungsrichtung
beträgt etwa 80% derjenigen des Luftleitflügels 29, kann aber auch
andere Werte annehmen, beispielsweise zwischen 30% und 80% der
Länge des Luftleitflügels betragen.
Der Nachflügel 35 ist schräg unter und hinter dem hinteren Bereich
des Heckbodens 17 angeordnet. Sein vorderes Ende befindet sich
oberhalb des hinteren Endes des Luftleitflügels 29. Zwischen dem
hinteren Ende des Luftleitflügels 29 und dem vorderen Ende des
Nachflügels 35 ist ein Durchströmspalt 42 vorhanden, dessen
Spaltbreite 43 in Höhenrichtung etwa 10 mm bis 60 mm beträgt. Die
Unterseite 31 des Luftleitflügels 29 und die Rückseite 39 des
Nachflügels 35 bilden zumindest annähernd einen nur durch den
Durchströmspalt 42 unterbrochenen stetigen Kurvenzug. Der hin
tere Bereich des Luftleitflügels 31 ist derart gestaltet, daß die
Strömung an der Rückseite 39 des Nachflügels 35 nicht ablöst. Der
Luftleitflügel 29 und der Nachflügel 35 wirken gemeinsam als
Spaltflügel, bei dem die durch den Durchströmspalt 42 hindurch
strömende Luft ein Anliegen der Strömung an der Rückseite 39 des
Nachflügels 35 fördert. Der Abstand der von dem Luftleitflügel 29
und dem Nachflügel 35 gebildeten Luftleiteinrichtung von dem
Heckboden 17 vergrößert sich von einem Anfangsabstand am vorderen
Ende des Luftleitflügels 29 an nach hinten zu, erreicht seinen
größten Wert etwa an dem Übergang von dem Luftleitflügel 29 zu
dem Nachflügel 35 und verringert sich sodann nach hinten zu
wieder auf etwa den Anfangswert. Der hintere Bereich des Heck
bodens 17 bildet dabei mit der Vorderseite des Nachflügels 35 eine
Düse 44 mit im wesentlichen nach oben und leicht nach hinten
gerichteter Ausströmrichtung. Die Ausströmöffnung der Düse 44
kann zwischen dem hinteren Bereich des Heckbodens 17 und der
Vorderseite 40 des Nachflügels 35 eine lichte Weite 45 von etwa
30 mm bis 200 mm aufweisen.
Die vom Fahrzeugbug unterhalb des Fahrzeugs in einem geschlosse
nen Strom 46 nach hinten strömende Luft teilt sich nach Eintritt in
den Heckdiffusor 24 in zwei Teilströme 47, 48 auf (Fig. 5). Der
obere Teilstrom 47 durchströmt den Raum zwischen dem Heckboden
17 und der Oberseite 32 des Luftleitflügels 29 und der Vorderseite
40 des Nachflügels 35. Der untere Teilstrom 48 strömt an der
Unterseite 31 des Luftleitflügels 29 und an der Rückseite 39 des
Nachflügels 35 entlang. Hinter dem Nachflügel 35 verbinden sich
die beiden Teilströme 47, 48 wieder und strömen gemeinsam dem
oberen Ende des Fahrzeughecks zu, an dem sie auf die an der
Fahrzeugoberseite entlang strömende Luftströmung 49 treffen, mit
der gemeinsam sie als Summenstrom 50 nach hinten abströmen. An
dem oberen Ende des Fahrzeughecks entsteht dabei nur ein ver
gleichsweise kleines Gebiet abgelöster Strömung 51. Für eine
ablösungsarme Umströmung des Nachflügels 35 ist die Spaltströ
mung 52 durch den Durchströmspalt 42 zwischen dem hinteren En
de des Luftleitflügels 29 und dem vorderen Ende des Nachflügels
35 hindurch von wesentlicher Bedeutung. Sie wird durch die vor
stehend beschriebene Formgebung im Bereich des Durchströmspal
tes 42 erzwungen.
Die Luftströmung bewirkt an der Unterseite 31 des Luftleitflügels
29 eine Druckverteilung 53 und an der Rückseite 39 des Nachflügels
35 eine Druckverteilung 54 gemäß Fig. 6. Dabei sind die sich bei
einer bestimmten Anströmung, die sich bei einer bestimmten Fahrge
schwindigkeit ergibt, einstellenden Unterdrücke als Vektoren auf
den Flügelkonturen gezeichnet. An den beiden Flügeln 29, 35 stellt
sich jeweils eine Sogkraft S 29 bzw. S 35 ein. Die an dem Luftleit
flügel 29 wirksame resultierende Sogkraft S 29 kann in eine Ab
triebskomponente -Z 29 und eine Vortriebskomponente -X 29 aufgeteilt
werden. In entsprechender Weise kann die an dem Nachflügel 35
wirksame resultierende Sogkraft S 35 in eine Abtriebskomponente
-Z 35 und eine Fahrwiderstandskomponente X 35 aufgeteilt werden.
Die schräg nach oben und hinten ausströmenden Teilströme 47, 48
erzeugen Reaktionskräfte R 47 und R 48, die ebenfalls in entsprechen
de Komponenten -Z und -X aufgeteilt werden können. Die Summe
aller -Z-Komponenten ergibt den aerodynamischen Auftrieb bzw.
die aerodynamische Abtriebskraft.
In Abweichung von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann
eine Luftleiteinrichtung vorgesehen sein, die statt zweier geson
derter Flügel einen einzigen Luftleiteinrichtungsflügel aufweist, der
die Funktionen des Hauptflügels und des Nachflügels wahrnimmt.
Ein derartiger Luftleiteinrichtungsflügel kann ebenfalls den hinte
ren Stoßfänger integrieren. Statt des Durchströmspaltes 42 kann
ein derartiger Luftleiteinrichtungsflügel Durchströmöffnungen für
eine Spaltströmung aufweisen, welche das Anliegen des unteren
Teilstroms an der Außenseite des Luftleiteinrichtungsflügels för
dert.
Nach Fig. 7 kann zur Sicherung einer störungsfreien Umlenkung
des unteren Teilstroms 48 ein Hilfsflügel 55 vorgesehen sein, der
schräg unter und hinter dem Nachflügel 35 mit Abstand von diesem
angeordnet ist. Der Hilfsflügel 55 ist mit Armen 56 an dem Nach
flügel 35 befestigt und lenkt mit seiner konkav gekrümmten Ober
seite die durch den Durchströmspalt 42 zwischen dem Luftleitflügel
29 und dem Nachflügel 35 hindurch tretende Spaltströmung 52 nach
oben hin um und fördert durch seine gekrümmte Gesamtgestalt die
Umlenkung des unteren Teilstroms 48, der teilweise an der konkav
gekrümmten Oberseite und teilweise an der konvex gekrümmten
Unterseite des Hilfsflügels 55 entlang strömt. Die aus dem Luft
leitflügel 29, dem Nachflügel 35 und dem Hilfsflügel 55 gebildete
Luftleiteinrichtung ist dabei derart angeordnet, daß die Bodenfrei
heit mindestens so groß wie die des vorderen Bereichs des Heckbo
dens 17 und außerdem der Grenzböschungswinkel δ freigehalten
ist.
Nach Fig. 8 ist vor dem Luftleitflügel 29 ein Vorflügel 57 angeord
net, der die Aufgabe hat, dem Luftleitflügel 29 ungestörte Zuström
luft aus bodennahen Bereichen zuzuführen. Der Vorflügel 57 ist
insgesamt in dem Raum zwischen den beiden Fahrzeug-Hinterrädern
2 angeordnet. In diesem Raum ist es nicht erforderlich, die Bord
steinfreiheit 58 mit einer Höhe von etwa 140 mm bis 160 mm einzu
halten, die für die Luftleiteinrichtung, also insbesondere den
Luftleitflügel 29, hinter den Fahrzeug-Hinterrädern 2 zu beachten
ist. Je nach den vorgesehenen Einsatzbedingungen des Fahrzeugs
kann in dem Raum zwischen den Fahrzeug-Hinterrädern 2 eine
kleinere Bodenfreiheit von ca. 80 mm bis 120 mm akzeptiert werden.
In Abweichung von den bisherigen Ausführungsbeispielen, bei
denen die Luftleiteinrichtung jeweils starr am Fahrzeugaufbau
befestigt ist, wodurch zwar eine stets gleichbleibende Anordnung
der Luftleitflügel zu dem Heckboden gegeben ist, sich aber je nach
Einfederung unterschiedliche Bodenabstände ergeben, kann vorgesehen
sein, daß ein Luftleitflügel in seiner Lage veränderbar am Fahrzeug
aufbau gehalten ist, so daß sein Bodenabstand unabhängig von der
Einfederung weitgehend konstant gehalten werden kann.
Nach Fig. 9 bis 11 ist vorgesehen, daß ein Luftleitflügel 59 in der
Nähe seines hinteren Endes mit einem Schwenklager 60 am Fahrzeug
aufbau befestigt ist. In der Nähe des vorderen Endes des Luftleit
flügels 59 greift eine Verstelleinrichtung 61 an, die mit einem
Hinterachsgetriebegehäuse 62 schwenkbar verbunden ist, aber auch
mit einem anderen Aufbauteil verbunden sein kann. In Fig. 9 bis 11
sind drei unterschiedliche Stellungen dargestellt, die sich bei
unterschiedlichen Beladungen des Fahrzeugs ergeben. Fig. 9 zeigt
die Stellung, die sich einstellt, wenn nur der Fahrer das im übrigen
leere Fahrzeug belastet. Der Fahrzeugaufbau ist durch die Hinterachs
federn weitgehend angehoben und das Hinterachsgetriebegehäuse
62 weist die maximale Bodenfreiheit 63 von etwa 200 mm auf. Die
Verstelleinrichtung 61 ist ausgefahren, so daß ein an dem Luftleit
flügel 59 befestigter Vorflügel 64 in dem Raum zwischen den Fahrzeug-
Hinterrädern 2 eine Bodenfreiheit C von 120 mm aufweist. Fig. 10
zeigt eine mittlere Stellung, bei welcher das Fahrzeug eine mittlere
Last trägt, z.B. ein fünfsitziger Personenkraftwagen mit drei
Personen besetzt ist. Bei dieser Beladung weist das Hinterachs
getriebegehäuse 62 nur noch einen mittleren Bodenabstand 65 von
etwa 160 mm auf. Die Verstellelnrichtung 61 ist etwas eingefahren,
so daß die Bodenfreiheit C des Vorflügels 64 unverändert beibehalten
ist. Fig. 11 zeigt den Zustand bei höchstzulässiger Beladung des
Fahrzeugs. Das Hinterachsgetriebegehäuse 62 weist bei diesem Be
ladungszustand nur noch einen minimalen Bodenabstand 66 von
etwa 120 mm auf. Die Verstelleinrichtung 61 hat eine weitere
Verschwenkung des Luftleitflügels 59 samt starr an diesem be
festigtem Vorflügel 64 bewirkt, so daß auch bei diesem Bela
dungszustand die Bodenfreiheit C des Vorflügels 64 beibehalten
ist.
Die Schwenkverstellung des Luftleitflügels 59 kann sowohl ge
steuert als auch in Abhängigkeit von der statischen Einfederung
geregelt erfolgen. Außerdem kann die Verstelleinrichtung derart
ausgelegt sein, daß zusätzlich sich während der Fahrt ergebende
dynamische Höhenänderungen berücksichtigt werden und der Luft
leitflügel 59 bzw. sein Vorflügel 64 stets weitgehend die gleiche
Bodenfreiheit beibehält. Anders als bei dem gezeigten Ausführungs
beispiel kann das vordere Ende des Luftleitflügels statt mit dem
Fahrzeugaufbau mit einem radfesten Bauteil verbunden sein, so
daß stets ein konstanter vorgegebener Bodenabstand eingehalten
wird. Statt einer Schwenklagerung kann eine translatorische Ver
lagerung der Luftleiteinrichtung vorgesehen sein.
Durch die Verstellbarkeit des Luftleitflügels 59 mit dem Vorflügel
64 wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß unabhängig von der
jeweiligen momentanen Höhenlage des Fahrzeugaufbaus stets Luft
aus möglichst bodennahen Bereichen von der Luftleiteinrichtung
erfaßt wird, so daß von der unter dem Fahrzeug entlang strömenden
Luft ein möglichst großer Anteil in den Raum zwischen der Luftleit
einrichtung, die aus dem Vorflügel 64, dem Luftleitflügel 59 und
dem Nachflügel 35 gebildet ist, und dem Heckboden 17 gelangt.
Außerdem bewirkt die Verstellbarkeit des Luftleitflügels 59 mit dem
Vorflügel 64, daß die Gesamtgestalt der Luftleiteinrichtung sich
dem jeweiligen Abstand des Heckbodens 17 von der Fahrbahn 7 In
günstiger Weise anpaßt. Anders als bei dem dargestellten Ausführungs
beispiel kann die Verstellung auch in der Weise erfolgen, daß nicht
ein konstanter Bodenabstand des Vorflügels 64 bzw. des Luftleitflu
gels 59 eingehalten wird, sondern der Bodenabstand des Luftleitflü
gels von einem geringsten Wert, der bei der niedrigsten Höhenlage
des Fahrzeugaufbaus gegeben ist, ausgehend mit zunehmender Höhen
lage des Fahrzeugaufbaus in Abhängigkeit von dieser ebenfalls
größer wird, jedoch in geringerem Maße als die Höhe des Fahrzeug
aufbaus zunimmt, z.B. sich proportional zu dieser ändert.
Nach Fig. 12 und 13 ist in dem Raum hinter einem Hinterachsgetrie
begehäuse 67 ein strömungsgünstig gestalteter Verdrängungskörper 68
an der Unterseite des Fahrzeugaufbaus oberhalb eines Luftleitflü
gels 69 vorgesehen, dem ein Nachflügel 70 nachgeschaltet ist.
Durch den Verdrängungskörper 68 wird erreicht, daß Störungen
der Luftströmung, die durch das Hinterachsgetriebegehäuse 67
verursacht werden könnten, weitgehend vermieden werden, so daß
die Wirksamkeit der Luftleiteinrichtung weitgehend ungestört
gewährleistet ist. Der Verdrängungskörper 68 kann gleichzeitig als
Bestandteil der Auspuffanlage, beispielsweise als Nachschalldämp
fer, oder als Bestandteil eines Kofferraumes ausgebildet sein, in
dem er eine muldenförmige Vertiefung bilden kann.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 14 sind an einem Luftleitflü
gel 71 Wirbelgeneratoren 72 angeordnet, und zwar an der Unterseite
71 a des Luftleitflügels 71 etwa ein Drittel der Länge des Luftleit
flügels 71 von dem hinteren Ende des Luftleitflügels 71 entfernt.
In entsprechender Weise ist ein dem Luftleitflügel 71 nachgeschal
teter Nachflügel 73 an seiner Rückseite 74 mit Wirbelgeneratoren 75
versehen, und zwar geringfügig oberhalb der Mitte der Rückseite
74. Die Wirbelgeneratoren 72, 75 bringen im Bereich ablösungsgefähr
deter Strömung der wandnahen Strömung energiereiche Außenströmung
zu. Hierdurch wird eine Strömungsablösung verhindert oder zumindest
vermindert.
Fig. 15 bis 19 verdeutlichen einige Ausführungsformen derartiger
Wirbelgeneratoren, sogenannte Vortex-Generatoren. Die Anströmrich
tung ist jeweils durch einen Pfeil V angegeben.
Nach Fig. 15 sind symmetrisch zur Strömungsrichtung mit Abstand
voneinander kleine tragflügelförmige Profile 76 vorgesehen, die
senkrecht auf der konvexen umströmten Flügelseite stehen und von
dieser wegweisen.
Nach Fig. 17 ist als Wirbelgenerator ein etwa tetraederförmiger
Körper 77 vorgesehen.
Nach Fig. 18 und 19 ist die umströmte Flügelseite mit einer Aus
nehmung 78, die in Strömungsrichtung verläuft, versehen, in wel
cher kleine Leitflügel 79 angeordnet sind, welche eine Wirbelung
der Strömung in den Ausnehmungsgrund hinein bewirken.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 20 bis 22 ist ein Luftleit
flügel 80 als Teil der Auspuffanlage, nämlich als Nachschalldämp
fer, ausgebildet. Die Schalldämpfung erfolgt in dem in Anströmrich
tung mittleren Teil 81 des Luftleitflügels 80. In diesem Teil des
Luftleitflügels 80 sind eine vordere Dämpferkammer 82, eine mitt
lere Dämpferkammer 83 und eine hintere Dämpferkammer 84 angeord
net, die sich jeweils quer zur Anströmrichtung annähernd über die
gesamte Länge des Luftleitflügels 80 erstrecken, die gesamte Höhe
des mittleren Teils 81 des Luftleitflügels 80 einnehmen und anein
ander angrenzen. Der in Anströmrichtung vordere Teil des Luftleit
flügels 80 ist als Nasenkappe 85 strömungsgünstig ausgebildet. Der
hintere Teil 86 des Luftleitflügels 80 ist ebenfalls strömungsgünstig
gestaltet und dient gleichzeitig als Strahlungsschutzabdeckung. Die
Auspuffendleitung 87 ragt von der hinteren Dämpferkammer 84 aus
durch den hinteren Teil 86 des Luftleitflügels 80 hindurch und
mündet in dem quer zur Anströmrichtung mittleren Bereich des
Luftleitflügels 80 mit vier Auspufföffnungen 88, die symmetrisch zu
der in Anströmrichtung verlaufenden Mittellinie 89 des Luftleitflü
gels 80 angeordnet sind, in der Hinterkante des Luftleitflügels 80.
Die Auspufföffnungen 88 weisen jeweils in Fahrzeugquerrichtung
eine Ausdehnung auf, die mehrmals so groß wie die Öffnungsausdeh
nung in Höhenrichtung ist. Die Auspuffendleitung 87 ist mit ihren
Auspufföffnungen 88 auf den unteren Bereich der Rückseite 39 des
Nachflügels 35 hin ausgerichtet, der dem Luftleitflügel 80 nachge
schaltet ist. Die Strömungsrichtung der Auspuffgase ist durch
einen Pfeil 90 in Fig. 20 angedeutet.
Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß der Luftleitflügel 80
gleichzeitig mehrere Funktionen erfüllt, wodurch sich eine bauliche
Vereinfachung des Fahrzeugs ergibt. Darüber hinaus wird erreicht,
daß auch die Auspuffgase, die mit hoher Geschwindigkeit an der
Unterdruckseite des Nachflügels 35 in Konturnähe entlang geführt
werden, wodurch sich an dieser Stelle ein hoher Unterdruck
ergibt, zur Erzielung von Abtriebskraft mit beitragen.
Anders als bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, bei
welchen der jeweilige Luftleitflügel einen bestimmten, stets gleich
bleibenden Querschnitt aufweist, weist bei dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. 23 und 24 ein Luftleitflügel 91 einen veränderbaren
Querschnitt auf. Der Luftleitflügel 91 besteht im wesentlichen aus
einem Luftleitflügelhauptkörper 92 und einer Luftleitschale 93. Der
Luftleitflügelhauptkörper 92 bildet mit seiner Oberseite im wesent
lichen die Oberseite (Druckseite) und mit seinem hinteren Ende die
Hinterkante des Luftleitflügels 91. Die Luftleitschale 93 bildet im
wesentlichen die Unterseite (Unterdruckseite) und die Vorderkante
des Luftleitflügels 91. Die Luftleitschale 93 ist mit ihrem hinteren
Ende bei 94 im hinteren Bereich des Luftleitflügelhauptkörpers 92
an diesem schwenkbar gelagert. Das Schwenklager 94 ermöglicht
der Luftleitschale 93 Relativbewegungen in Höhenrichtung gegenüber
dem Luftleitflügelhauptkörper 92. In der Betriebsstellung (Fig. 23)
ist die Luftleitschale 93 am weitesten abgesenkt. In dieser Stellung
wird sie gegen einen nicht dargestellten Anschlag durch eine
Spreizfeder 95 gehalten, die sich einerseits am vorderen Ende des
Luftleitflügelhauptkörpers 92 und andererseits am vorderen Ende
der Luftleitschale 93 abstützt. Das freie Ende der Luftleitschale 93
ist nach hinten gerichtet, erstreckt sich bis auf einen geringen
Abstand bis zu dem vorderen Ende des Luftleitflügelhaupkörpers
92 und bildet das vordere Ende der Oberseite des Luftleitflügels
91.
In der Betriebsstellung weist die Luftleitschale 93 einen geringst
möglichen Bodenabstand 96 auf, der durch gesetzliche Bestimmungen
oder durch die Erfordernisse des praktischen Fahrbetriebs bestimmt
ist. Aus der Betriebsstellung heraus kann die Luftleitschale 93
gegen die Kraft der Spreizfeder 95 bis zur Anlage an der Unterseite
des Luftleitflügelhauptkörpers 92 in die Auslenkendlage angehoben
werden (Fig. 24). In dieser Stellung weist die Luftleitschale 93
einen Bodenabstand 97 auf, der erheblich größer als der Bodenabstand
96 in der Betriebsstellung ist. Beispielsweise kann der Bodenabstand
97 25% größer als der Bodenabstand 96 sein.
Die Anordnung der bewegbaren Luftleitschale 93 ermöglicht einerseits,
einen Luftleitflügel mit möglichst geringerem Bodenabstand in der
Betriebsstellung vorzusehen, der wegen der hohen Zuströmgeschwindig
keit und des hohen Unterdrucks an der Luftleitflügel-Unterseite
eine große Abtriebswirkung erbringt, und andererseits beim Rückwärts
fahren auch verhältnismäßig hohe Hindernisse, beispielsweise einen
hohen Bordstein, der die Luftleitschale 93 nach oben auslenkt, ohne
Beschädigung der Luftleiteinrichtung mit dem Fahrzeugheck zu über
fahren, wie es z.B. beim Rückwärtsparken der Fall sein kann.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 25 und 26 ist ebenfalls ein
Luftleitflügel 98 mit veränderbarem Querschnitt vorgesehen. Ein
Luftleitflügelhauptkörper 99 ragt etwa mit seinem vorderen Drittel
in den Raum zwischen den Fahrzeug-Hinterrädern 2. Er bildet mit
seiner Oberseite die Oberseite (Druckseite) des Luftleitflügels 98,
mit seinem hinteren Ende die Hinterkante des Luftleitflügels 98, mit
seinem vorderen Ende die Vorderkante des Luftleitflügels 98 und
mit der Unterseite seines vorderen Teiles 100 den vorderen Teil
der Unterseite (Unterdruckseite) des Luftleitflügels 98. Hinter dem
vorderen Teil 100 ist der Luftleitflügelhauptkörper 99 nicht den
aerodynamischen Forderungen entsprechend geformt, sondern
flacher gehalten. Im hinteren Bereich des Luftleitflügelhauptkör
pers 99 ist eine Luftleitschale 101 in Höhenrichtung schwenkbar
befestigt, die sich von dem Schwenklager 102 aus nach vorne bis
zu dem vorderen Teil 100 des Luftleitflügelhauptkörpers 99 erstreckt.
In ihrer untersten Endstellung, der Betriebsstellung, die in Fig.
25 dargestellt ist, schließt das vordere Ende der Unterseite der
Luftleitschale 101 an das hintere Ende der Unterseite des Vorder
teils 100 des Luftleitflügelhauptkörpers 99 an und bildet den
hinteren Teil der Unterseite (Unterdruckseite) des Luftleitflügels
98. Ihr vorderes Ende reicht geringfügig in den Raum zwischen
den Fahrzeug-Hinterrädern 2. Durch eine Spreizfeder 103, die in
einer Tasche 104 des Luftleitflügelhauptkörpers 99 angeordnet ist,
wird sie in der Betriebsstellung gehalten, aus der sie gegen die
Kraft der Spreizfeder 103 nach oben bis zur Anlage an den Luftleit
flügelhauptkörper 99 ausgelenkt werden kann. In der Betriebsstel
lung, in welcher sich die Luftleitschale 101 in ihrer unteren End
lage befindet, weist die Luftleitschale 101 einen Bodenabstand 105
auf, der unter Berücksichtigung der gesetzlichen Bestimmungen
und der Erfordernisse des praktischen Fahrbetriebs möglichst
gering ist, um eine möglichst große Abtriebskraft hervorzurufen.
In der Auslenkendlage, in welcher die Luftleitschale 101 gegen die
Kraft der Spreizfeder 103 bis zur Anlage an der Unterseite des
hinteren Teils des Luftleitflügelhauptkörpers 99 angehoben ist
(Fig. 26), weist die Luftleitschale 101 einen Bodenabstand 106 auf,
der um etwa ein Viertel größer als der Bodenabstand 105 ist, den
die Luftleitschale 101 in der Betriebsstellung aufweist.
Auch diese Ausführungsform ermöglicht eine möglichst niedrige
Anordnung des Luftleitflügels 98 für eine günstige Betriebsweise
und trotzdem das Rückwärtsparken an einem verhältnismäßig hohen
Hindernis, z.B. einem hohen Bordstein, dem die Luftleitschale 101
nachgiebig ausweicht. Die Ausbildung des vorderen Teils des Luft
leitflügels 98 als Bestandteil des Luftleitflügelhauptkörpers 99
gewährleistet zudem einen einwandfreien Druckaufbau an dem vor
deren Teil des Luftleitflügels 98, der wegen seiner Anordnung
zwischen den Fahrzeug-Hinterrädern 2 auch beim Rückwärtsparken
an hohen Hindernissen in seiner niedrigen Lage verbleiben kann.
Um eine gute Wirkung über die gesamte Breite des Luftleitflügels
und des Nachflügels zu erreichen, können an den Flügelenden oder
in ihrer Nähe an den Fahrzeugseiten nicht dargestellte Luftleit
wände vorgesehen sein, die sich in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken.
Sie können sowohl am Fahrzeugaufbau als auch an den Flügelenden
befestigt sein.
- Bezugszeichenliste
1 Fahrzeugmotor
2 Fahrzeug-Hinterrad
3 Venturi-Bugschürze
4 untere Abdeckung
5 Auspuffanlage
6 Zentralboden
7 Fahrbahn (Fahrzeug-Aufstandsfläche)
8 Schwellerschürze
9 Hinterradaufhängung
10 Hinterachsgetriebegehäuse
11 Heckboden
12 Heckdiffusor
13 Heckabschlußwand
14 Luftleitflügel
15 hinterer Stoßfänger
16 seitlicher Arm
17 Heckboden
18 ausgerundeter Diffusorabschluß
19 Heckabschlußwand
20 Abreißkante
21 obere Wand
22 Fahrzeugheck
23 Heckspoiler
24 Heckdiffusor
25 Aussparung
26 Strichpunktlinie
27 Abstand (vorne)
28 Abstand (hinten)
29 Luftleitflügel
30 Vorderteil
31 Unterseite
32 Oberseite
33 konkave Ausnehmung
34 Abstand
35 Nachflügel
36 hinterer Stoßfänger
37 Stoßfängerkern
38 Luftleitansatz
39 Rückseite
40 Vorderseite
41 Dicke
42 Durchströmspalt
43 Spaltbreite
44 Düse
45 lichte Weite
46 geschlossener Strom
47 Teilstrom (oberer)
48 Teilstrom (unterer)
49 Luftströmung
50 Summenstrom
51 turbulente Strömung
52 Spaltströmung
53 Druckverteilung
54 Druckverteilung
55 Hilfsflügel
56 Arm
57 Vorflügel
58 Bordsteinfreiheit
59 Luftleitflügel
60 Schwenklager
61 Verstelleinrichtung
62 Hinterachsgetriebegehäuse
63 maximale Bodenfreiheit
64 Vorflügel
65 mittlerer Bodenabstand
66 minimaler Bodenabstand
67 Hinterachsgetriebegehäuse
68 Verdrängungskörper
69 Luftleitflügel
70 Nachflügel
71 Luftleitflügel
71 a Unterseite
72 Wirbelgenerator
73 Nachflügel
74 Rückseite
75 Wirbelgenerator
76 Profil
77 tetraederförmiger Körper
78 Ausnehmung
79 Leitflügel
80 Luftleitflügel
81 mittlerer Teil
82 vordere Dämpferkammer
83 mittlere Dämpferkammer
84 hintere Dämpferkammer
85 Nasenkappe
86 hinterer Teil
87 Auspuffendleitung
88 Auspufföffnung
89 Mittellinie
90 Pfeil
91 Luftleitflügel
92 Luftleitflügelhauptkörper
93 Luftleitschale
94 Schwenklager
95 Spreizfeder
96 Bodenabstand (Betriebsstellung)
97 Bodenabstand (Auslenkendlage)
98 Luftleitflügel
99 Luftleitflügelhauptkörper
100 vorderer Teil
101 Luftleitschale
102 Schwenklager
103 Spreizfeder
104 Tasche
105 Bodenabstand (Betriebsstellung)
106 Bodenabstand (Auslenkendlage) α Neigungswinkel
β Neigungswinkel
γ Winkel
δ Grenzböschungswinkel
ε AbströmwinkelC Bodenfreiheit
S 29 Sogkraft
S 35 Sogkraft
R 47 Reaktionskraft
R 48 Reaktionskraft
V Pfeil (Strömungsrichtung)
X Fahrwiderstandskomponente
-X Vortriebskomponente
-Z Abtriebskomponente
Claims (48)
1. Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, bei dem zur
Erzielung einer guten Bodenhaftung des Fahrzeug der Fahrzeug
boden im Heckbereich im wesentlichen glattflächig und zum
Fahrzeugende hin ansteigend ausgebildet und in dem Raum
unterhalb des ansteigenden Heckbodens ein Luftleitflügel
angeordnet ist, an dem bei Anströmung vom Fahrzeugbug her
Abtriebskraft wirksam wird, dadurch gekennzeichnet, daß der
ansteigende Heckboden (11, 17) die Oberseite eines Heckdiffu
sors (12, 24) bildet, dessen Unterseite von der Fahrbahn (7)
gebildet ist, und am Fahrzeugende einen erheblichen Abstand
(28) von der Fahrzeug-Aufstandsfläche (Fahrbahn 7) aufweist
und daß der Luftleitflügel (14, 29, 59, 69, 71, 80, 91, 98)
derart angeordnet ist, daß seine Unterseite (31, 71 a) wenig
stens den gleichen Abstand (34) von der Fahrzeug-Aufstands
fläche (Fahrbahn 7) wie der Fahrzeugboden (6) an seiner
niedrigsten Stelle in den vor dem Fahrzeugheck (22) befind
lichen Fahrzeugbereichen aufweist.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das vordere Ende des ansteigenden Heckbodens (11, 17)
zumindest etwa im Bereich der Fahrzeug-Hinterachse angeord
net ist.
3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das vordere Ende des ansteigenden Heckbodens (11, 17)
wenigstens annähernd im Bereich vor der Hinterachsaufhän
gung angeordnet ist.
4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich
net, daß der Übergang von dem vor dem ansteigenden Heckboden
(11, 17) angeordneten Bereich des Fahrzeugbodens zu dem
ansteigenden Heckboden (11, 17) allmählich erfolgt und gut
gerundet ausgebildet ist.
5. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Fahrzeugboden in dem Bereich vor
dem ansteigenden Heckboden (11, 17) weitgehend glattflächig
ausgebildet ist.
6. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch
gekennzeichnet, daß der ansteigende Heckboden (11, 17)
zumindest in dem mittleren Bereich zwischen dem vorderen
und dem hinteren Anschlußbereich eine im wesentlichen gleich
bleibende Steigung aufweist und der von dem mittleren Bereich
des ansteigenden Heckbodens (11, 17) und der Waagerechten
eingeschlossene Neigungswinkel (α) etwa 10° bis 40°, vorzugs
weise etwa 25° beträgt.
7. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch
gekennzeichnet, daß der ansteigende Heckboden (17) in dem
hinteren Bereich eine zum hinteren Ende des ansteigenden
Heckbodens (17) allmählich zunehmende Steigung und an dem
hinteren Ende gegenüber der Waagerechten einen Neigungswinkel
(β) von etwa 40° bis 90°, vorzugsweise etwa 70° aufweist.
8. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch
gekennzeichnet, daß das hintere Ende des ansteigenden
Heckbodens (11, 17) an die im wesentlichen zumindest etwa
senkrecht angeordnete Heckabschlußwand (13, 19) des Fahrzeugs
angeschlossen ist.
9. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch
gekennzeichnet, daß an dem hinteren Ende des ansteigenden
Heckbodens (17) eine Abreißkante (20) vorgesehen ist.
10. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Luftleitflügel (14, 29, 59, 69, 71,
80, 91, 98) mit Abstand von diesem ein Nachflügel (15, 35,
70, 73) nachgeschaltet ist, an dem bei Anströmung vom
Fahrzeugbug her ebenfalis Abtriebskraft wirksam wird.
11. Kraftfahrzeug nach Anspruch 10 mit einem hinteren Stoßfän
ger, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachflügel (15, 35,
70, 73) mit dem hinteren Stoßfänger (15, 36) eine Baueinheit
bildet.
12. Kraftfahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der hintere Stoßfänger (15, 36) in den Nachflügel (15,
35, 70, 73) integriert ist.
13. Kraftfahrzeug nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Luftleitflügel (14, 29, 59, 69, 71, 80, 91,
98) etwa der hinteren Hälfte des mittleren Bereichs des
ansteigenden Heckbodens (11, 17) und der Nachflügel (15, 35,
70, 73) dem hinteren Bereich des ansteigenden Heckbodens
(11, 17) zugeordnet ist.
14. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 10-13, dadurch
gekennzeichnet, daß der Luftleitflügel (14, 29, 59, 69, 71,
80, 91, 98) im wesentlichen flach und der Nachflügel (15, 35,
70, 73) im wesentlichen steil angeordnet ist.
15. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 10-14, dadurch
gekennzeichnet, daß das hintere Ende des Luftleitflügels (29,
59, 71, 80, 91, 98) unterhaib des vorderen Endes des Nach
flügels (35, 73) angeordnet ist.
16. Kraftfahrzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem hinteren Ende des Luftleitflügels (29, 59,
71, 80, 91, 98) und dem vorderen Ende des Nachflügels (35,
73) ein Durchströmspalt (42) mit einer Spaltbreite (43) von
etwa 10 mm bis 60 mm vorhanden ist.
17. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 10-16, dadurch
gekennzeichnet, daß der Abstand der von dem Luftleitflügel
(29, 59, 71, 80, 91, 98) und dem Nachflügel (35, 73) gebil
deten Luftleiteinrichtung von dem ansteigenden Heckboden
(17) von vorne nach hinten zunächst größer und im hinteren
Bereich wieder kleiner wird.
18. Kraftfahrzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand des vorderen Endes des Luftleitflügels (29,
59, 71, 80, 91, 98) von dem ansteigenden Heckboden (17)
etwa ebenso groß wie oder größer als der Abstand (45) des
hinteren Endes des Nachflügels (35, 73) von dem hinteren Ende
des ansteigenden Heckbodens (17) ist.
19. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 10-18, dadurch
gekennzeichnet, daß die lichte Weite (45) zwischen dem
hinteren Ende des Nachflügels (35, 73) und dem ansteigenden
Heckboden (17) etwa 30 mm bis 200 mm beträgt.
20. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 10-19, dadurch
gekennzeichnet, daß der hintere Bereich des Nachflügels (35,
73) mit dem hinteren Bereich des ansteigenden Heckbodens
(17) eine Leitung mit über ihre Länge gleichbleibendem Quer
schnitt oder eine Düse (44) jeweils mit im wesentlichen nach
oben und leicht nach hinten gerichteter Ausströmrichtung bildet.
21. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 10-20, dadurch
gekennzeichnet, daß der hintere Bereich des Nachflügels (35,
73) mit der Waagerechten einen Winkel (ε) von etwa 50° bis
90° einschließt.
22. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 10-21, dadurch
gekennzeichnet, daß der hintere Bereich des Nachflügels (35,
73) eine nur geringe Verjüngung aufweist und im wesentlichen
stumpf endet.
23. Kraftfahrzeug nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet,
daß der hintere Bereich des Nachflügels (35, 73) eine Dicke
(41) von etwa 10 mm bis 60 mm aufweist.
24. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 10-23, dadurch
gekennzeichnet, daß hinter dem zwischen dem hinteren Ende
des Luftleitflügels (29) und dem vorderen Ende des Nachflü
gels (35) vorhandenen Durchströmspalt (42) ein Hilfsflügel
(55) angeordnet ist.
25. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1-24, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Luftleitflügel (29, 59) ein Vorflügel
(57, 64) zugeordnet ist, der innerhalb der Hüllkurve der
Fahrzeug-Hinterräder (2) angeordnet ist und dessen Untersei
te einen geringeren Abstand von der Fahrzeug-Aufstandsfläche
(Fahrbahn 7) als die Unterseite des Luftleitflügels (29, 59)
aufweist.
26. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1-25, dadurch
gekennzeichnet, daß der Luftleitflügel (59) in Höhenrichtung
verstellbar an dem Fahrzeugaufbau gelagert ist.
27. Kraftfahrzeug nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lagerung als Schwenklagerung ausgebildet ist.
28. Kraftfahrzeug nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet,
daß das Schwenklager (60) im hinteren Bereich des Luftleit
flügels (59) vorgesehen ist.
29. Kraftfahrzeug nach Anspruch 26, 27 oder 28, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Luftleitflügel (59) mit dem Fahrzeugaufbau
in Verstellverbindung steht.
30. Kraftfahrzeug nach Anspruch 29, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine in Abhängigkeit von der Höhenlage des
Fahrzeugaufbaus selbsttätig wirksame Luftleitflügel-Höhenver
stelleinrichtung vorgesehen ist.
31. Kraftfahrzeug nach Anspruch 26, 27 oder 28, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Luftleitflügel (59) mit wenigstens einer
der Lagerungen der Fahrzeug-Hinterräder (2) in Verstellver
bindung steht.
32. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1-31 mit Hinter
achsantrieb, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Hinter
achsgetriebegehäuse (67) ein an dieses anschließender strö
mungsgünstiger Verdrängungskörper (68), dessen vorderer
Querschnitt etwa dem hinteren Querschnitt des Hinterachsge
triebegehäuses (67) entspricht, an dem ansteigenden Heckboden
(17) vorgesehen ist.
33. Kraftfahrzeug nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß
der Verdrängungskörper (68) als nach oben offene Gepäckmulde
ausgebildet ist.
34. Kraftfahrzeug nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet,
daß der Verdrängungskörper (68) als Schalldämpfer, vorzugs
weise als Nachschalldämpfer ausgebildet ist.
35. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1-34, dadurch
gekennzeichnet, daß der Luftleitflügel (71) und/oder der
Nachflügel (73) auf der Unterdruckseite (71 a, 74) Wirbel
generatoren (75, 76, 77, 79) aufweist.
36. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1-35, dadurch
gekennzeichnet, daß der Luftleitflügel (80) als Schalldämpfer,
vorzugsweise als Nachschalldämpfer ausgebildet ist.
37. Kraftfahrzeug nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dämpferkammern (82, 83, 84) in dem in Anström
richtung mittleren Teil (81) des Luftleitflügels (80) ange
ordnet sind.
38. Kraftfahrzeug nach Anspruch 36 oder 37, dadurch gekenn
zeichnet, daß der hintere Teil (86) des Luftleitflügels (80) als
Strahlungsschutzabdeckung ausgebildet ist.
39. Kraftfahrzeug nach Anspruch 36, 37 oder 38, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Ausströmende der Auspuffendleitung (87)
in der hinteren Kante des Luftleitflügels (80) angeordnet ist.
40. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 10-39, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auspuffendleitung (87) auf den
vorderen bereich der Unterdruckseite (39) des Nachflügels
(35) hin ausgerichtet ist.
41. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1-40, dadurch
gekennzeichnet, daß der Luftleitflügel (91, 98) einen ver
änderbaren Querschnitt aufweist.
42. Kraftfahrzeug nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet,
daß die Unterseite des Luftleitflügels (91, 98) zumindest
teilweise als Luftleitschale (93, 101) ausgebildet ist, die mit
ihrem hinteren Ende an dem hinteren Ende eines den Luftleit
flügel (91, 98) im übrigen bildenden Luftleitflügelhauptkörpers
(92, 99) zwischen einer unteren Endlage und einer oberen
Endlage um eine waagerechte Achse schwenkbar befestigt ist.
43. Kraftfahrzeug nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen Luftleitflügelhauptkörper (92, 99) und Luftleit
schale (93, 101) wenigstens eine Spreizfeder (95, 103) vorge
sehen ist.
44. Kraftfahrzeug nach Anspruch 41 oder 42, dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftleitschale (93) über das vordere Ende des Luftleit
flügelhauptkörpers (92) hinaus reicht.
45. Kraftfahrzeug nach Anspruch 41 oder 42, dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftleitschale (101) im wesentlichen nur über den Teil
des Luftleitflügelhauptkörpers (99) reicht, der außerhalb der
Hüllkurve der Fahrzeug-Hinterräder (2) angeordnet ist, und
in ihrer unteren Endlage an die Unterseite des zwischen den
Fahrzeug-Hinterrädern (2) angeordneten vorderen Teils (100)
des Luftleitflügelhauptkörpers (99) anschließt.
46. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß an den Fahrzeugseiten im Heckbereich sich
im wesentilchen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Luft
leitwände vorgesehen sind.
47. Kraftfahrzeug nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftleitwände sich vom Fahrzeugkörper nach unten
bis etwa in Höhe des Luftleitflügels (14, 29, 59, 69, 71, 80,
91, 98) und ggf. des Nachflügels (15, 35, 70, 73) erstrecken.
48. Kraftfahrzeug nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftleitwände an den Enden des Luftleitflügels (14,
29, 59, 69, 71, 80, 91, 98) und/oder des Nachflügels (15, 35,
70, 73) angeordnet sind.
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