DE4208999A1 - Aerodynamisches, verstellbares unterbodenfrontende fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein aerodynamisches, verstellbares Un­ terbodenfrontende für Kraftfahrzeuge.

Unterbodenfrontenden dieser Art sind bekannt. So beschreibt die DE-PS 36 13 303 eine absenkbare Unterbodenverkleidung für das Frontende von Kraftwagen, welche aus einer eigensteifen, elas­ tisch verformbaren Platte gebildet wird, welche am Frontende eines Kraftwagens, im wesentlichen die fahrbahnseitige Motor­ raumöffnung abdeckend angebracht ist und mittels eines Ver­ stellmechanismus nach unten durchbiegbar ist. Eine Verformung der Unterbodenverkleidung bei höheren Geschwindigkeiten bewirkt eine Erniedrigung der Strömungswiderstände entlang des Fahr­ zeugbodens.

Eine weitere Unterbodenverkleidung ist aus der DE-PS 31 32 341 bekannt. Hier wird eine sich unter den Fahrzeugboden erstrek­ kende Bugschürze bei höherer Fahrgeschwindigkeit um eine be­ nachbart der Vorderachse verlaufende Querachse nach unten ver­ schwenkt. In ihrer abgesenkten Lage bildet die Bugschürze mit der Fahrbahn einen Venturi-Querschnitt, wodurch eine Erhöhung des Fahrzeugabtriebs erreicht wird. Beim Absenken der Bug­ schürze werden jedoch entlang der Fahrzeugfront Öffnungen er­ zeugt, welche als Lufteintrittsöffnungen zur Luftumströmung des Kühlers dienen, jedoch den für den Luftwiderstand relevanten Luftwiderstandsbeiwert (c_W-Wert) beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein formfestes, dynamisch ausgeformtes, zur Fahrbahn absenkbares Unterbo­ denfrontende für Kraftfahrzeuge so auszuführen, daß unabhängig von den verschiedenen Positionen des verstellbaren Unterboden­ frontendes keine zusätzlichen Lufteintrittsöffnungen erzeugt werden.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Schutz­ anspruches 1 gelöst. Die Ausführung der Unterbodenverkleidung als formfeste Bugwanne erlaubt ein dichtes Überlappen vertika­ ler Karosserieabschnitte der Fahrzeugfront mit den vertikalen schottartigen Wänden der Bugwanne auch in abgesenkten Positio­ nen. Dies verhindert das Auftreten von zusätzlichen, unge­ wollten Lufteintrittsöffnungen.

In Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich der Boden der Bugwanne im wesentlichen über die gesamte Unterbodenöffnung des Motorraums, wodurch eine schalldämmende Kapselung des Motor­ raums erreicht wird.

Die Gegenstände der weiteren Unteransprüche bilden vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Hauptanspruches.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung sieht eine möglichst tiefliegende Anlenkachse für die Bugwanne vor. Eine insbeson­ dere unterhalb der Grundposition der Bugwanne angeordnete An­ lenkachse bewirkt beim Absenken der Bugwanne eine Vorverlage­ rung der als Bugschürze ausgebildeten Bugwannenfront, was mit einer Verringerung des c_W-Wertes einhergeht.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt, und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein Fahrzeug­ frontende mit erfindungsgemäßem Unterbodenfrontende in der angehobenen Grundposition,

Fig. 2 den Längsschnitt der Fig. 1 mit abgesenktem Unterbodenfrontende, und

Fig. 3 eine perspektivische Unteransicht des Frontbereichs des Kraftfahrzeuges der Fig. 1.

Der Längsschnitt der Fig. 1 zeigt einen Frontbereich (F) eines auf einer Fahrbahn (B) stehenden Kraftfahrzeugs. Beginnend mit einer vorderen Radkastenbegrenzung (3) erstreckt sich der Frontbereich (F) von einem Vorderrad (R), bis zu einer Stoß­ fängerschürze (2) an der Fahrzeugfrontpartie. Unterhalb der Stoßfängerschürze (2) befinden sich Lufteinlässe (21). Zur Fahrbahn (B) hin weist der Frontbereich eine etwa auf der Höhe der Vorderradachse (A) liegende waagerechte Abschlußkante (4) auf.

Innerhalb dieses von der Kante (4) begrenzten Karosserieberei­ ches ist eine Bugwanne (1) mit einem oberen Bereich im Karosse­ rievorbau liegend so untergebracht, daß ein unterer Bereich der Bugwanne (1) fahrbahnseitig über den den Motorraum umgebenden Karosserievorbau hinausragt und mit seinen vertikalen Schott­ wänden (16), welche sich formschlüssig und dicht in die Karos­ serieöffnung (4) einfügen, mit der Karosserie einen geschlosse­ nen Übergang bildet. Die Bugwanne (1) weist nach oben zum Mo­ torraum hin eine Öffnung (17) auf, während sie mit ihrem Boden (14) die Karosserieöffnung (4) und den Motorraum fahrbahnseitig schließt.

Anströmseitig ist die Bugwanne (1) als Bugschürze (12) ausge­ bildet. Die Form der Bugschürze (12) und des Bugwannenbodens (14) sind so gewählt, daß sie in der abgesenkten Wirkposition mit der Fahrbahn einen Venturi-Querschnitt (V) bilden (vgl. Fig. 2), wodurch sie, als Luftleiteinrichtung, einen Unterdruck am Fahrzeugboden und somit einen erhöhten Fahrzeugabtrieb be­ wirken. Im Bereich vor den Vorderrädern (R) weist die Bugschür­ ze (12) anströmseitig eine steile Abschlußkontur (13) auf, wo­ durch die anströmende Luft um die turbulente Zone des sich drehenden Vorderrades (R) gelenkt wird.

Die hinter den Lufteinlässen (21) im Motorraum liegende verti­ kale Frontwand (19) der Bugschürze (12) verfügt im Bereich eines (nicht dargestellten) Fahrzeugkühlers über Luftschlitze (11), welche ein ungehindertes Zuströmen der durch die Luftein­ lässe (21) eingetretenen Luft zum Fahrzeugkühler erlauben. Direkt oberhalb der Luftschlitze (11) befindet sich ein von der oberen Bugwannenkante (17) abstehendes Anschlagelement (18).

Die Bugwanne (1) erstreckt sich unterbodenseitig bis in die Nähe eines (in der Zeichnung nicht dargestellten) Vorderachs­ querträgers, wobei in der Zeichnung aus Gründen der Darstel­ lungsvereinfachung nur der Boden (14) der Bugwanne (1) bis zu einer Anlenkachse (5) eingezeichnet ist, während die sich im hinteren Bereich an die Radkästen anpassenden vertikalen Schottwände unsichtbar bleiben. Mit Hilfe eines um eine Achse (61) im Sinne des Pfeiles (P1) schwenkbar angeordneten Rohrbü­ gels (6) kann die Bugwanne (1) als Ganzes in ihre Wirkpositio­ nen abgesenkt werden. Der U-förmige Rohrbügel (6) ist mit sei­ nen beiden Enden jeweils an der Achse (61) angeordnet, während sein Mittelsteg (62) im Bugwanneninneren am Boden (14) ange­ lenkt ist.

Fig. 2 zeigt den Schnitt der Fig. 1, wobei die Bugwanne aus ihrer Grundposition (1) der Fig. 1 in eine bei hohen Fahrge­ schwindigkeiten vorgesehene Wirkposition (1′′) abgesenkt ist. Das Absenken erfolgt durch ein Betätigen des Rohrbügels (6), z. B. durch einen (nicht dargestellten) Elektromotor, wodurch die Bugwanne (1) durch das in ihrem Inneren aufliegende Rohr­ mittelstück (62) zur Fahrbahn gedrückt wird. Dabei wird der Bugwannenboden (14) um die Anlenkachse (5) verschwenkt. Die Wirkposition (1′′) der Bugwanne ist erreicht, wenn das An­ schlagelement (18) an einem vertikalen Querelement (22) unterhalb der Stoßfängerschürze (2) beanschlagend aufliegt. Aber auch höherliegende Wirkpositionen können durch entspre­ chend vorzeitiges Anhalten des Rohrbügels (6) eingestellt werden.

Die Höhe (H) der Anlenkachse (5) ist so gewählt, daß mit dem Absenken der Bugwanne gleichzeitig eine Vorverlagerung der Bug­ schürze (12, 13) erfolgt. Dies ist in der Fig. 2 anhand einer Sequenz (12, 12′, 12′′) veranschaulicht, welche in Abfolge die Bugschürze in ihrer (gestrichelten) Grundposition (12), einer (strichpunktierten) ersten Wirkposition (12′) sowie in einer (durchgezogenen) zweiten Wirkposition (12′′) zeigt. Durch die Vorverlagerung der Bugschürze (12) beim Absenken erhält die Frontpartie einen günstigen aerodynamischen Formverlauf, wo­ durch sich der ca-Wert verringert.

In ihrer unteren Wirkposition (1′′) bildet die Bugwannenunter­ seite (12′′, 14′′) mit der Fahrbahn (B) einen Venturi-Quer­ schnitt (V), d. h. eine Verengung des durch den Fahrzeugunter­ boden und die Fahrbahn beschriebenen Strömungskanals, woraus eine Verringerung des Fahrzeugauftriebs resultiert.

In abgesenktem Zustand befindet sich der Abschnitt (19′′) der Bugwanne mit den Luftschlitzen (11′′) im Motorraum hinter dem nach vorne geschlossenen Querelement (22) der Karosserie. Die Luftschlitze (11) liegen demnach unabhängig von der Position der Bugwanne auch im abgesenkten Zustand (11′′) immer noch im Motorraum, jedoch an unwirksamer Stelle hinter dem Querelement (22). Da die Bugwanne (1′′) über ihren gesamten Umfang einen geschlossenen Übergang mit dem Karosserievorbau bildet, werden somit beim Absenken keine zusätzlichen, ungewollten Luft­ eintrittsöffnungen geschaffen, und der Lufteintritt erfolgt ausschließlich durch die fest angeordneten Lufteinlaßöffnungen (21).

Die Darstellung der Fig. 3 verdeutlicht die Ausgestaltung der Bugwanne (1) insbesondere in ihrem Frontbereich. Die Figur zeigt wiederum den Frontbereich (F) des Kraftwagens der Fig. 1, bestehend aus zwei Vorderrädern (R), entsprechenden Radkasten­ begrenzungen (3) und einer Stoßfängerschürze (2). Entlang der Kontur der Karosserieöffnung (4) bildet die Bugwanne (1) mit dem Karosserievorbau einen geschlossenen Übergang. Die Bugwanne (1) schließt mit ihrem Boden (14) und der über die Anlenkachse (5) hinausreichenden Verlängerung (15) den Motorraum nach unten ab. Frontseitig ist die Bugwanne (1) als Bugschürze (12) ausge­ formt, die im Bereich vor den Vorderrädern (R) steile Abschluß­ konturen (13) aufweist, welche sich zu den beiden Fahrzeugsei­ ten hin höckerförmig von der Bugschürzenform (12) abheben. Die steilen Abschlußkonturen haben die Funktion, entgegen der Fahrtrichtung auf die Vorderräder (R) anströmende Luft von die­ sen abzulenken, um eine luftwiderstandserhöhende Verwirbelung der Luft durch die Vorderräder (R) zu vermindern. Mögliche Lufteinlässe an der Stoßfängerschürze (2) und/oder am Bugwan­ nenboden (14) wurden aus Gründen der Darstellungsvereinfachung nicht eingezeichnet.

Das Senken und Heben der Bugwanne (1) erfolgt vorteilhafterwei­ se fahrgeschwindigkeitsabhängig. Es bietet sich ein dreistufi­ ges Vorgehen an: bei dem Innerortsverkehr entsprechenden Ge­ schwindigkeiten verbleibt die Bugwanne in ihrer Grundposition (1) nach Fig. 1, bei Überlandfahrten mit Geschwindigkeiten bis ca. 100 km/h wird eine erste Wirkposition eingenommen, während bei autobahnüblichen Geschwindigkeiten über 100 km/h die tief­ liegende Wirkposition (1′′) nach Fig. 2 eingenommen wird.

Zusätzlich wird ein motortemperaturabhängiges Absenken vorge­ schlagen, um z. B. nach schneller Fahrt mit sich anschließendem Stop-and-Go-Verkehr den Kühler und den Motorblock direkt über die gesamte Breite und ohne die zusätzlichen Luftschlitze (11) der Bugwanne zu belüften.

Claims (9)

1. Aerodynamisches, verstellbares Unterbodenfrontende für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer formfesten Bugwanne (1) besteht, die mit Hilfe eines Verstellmechanismus (6) schottartig aus einer Grundposi­ tion (1) in wenigstens eine tieferliegende Wirkposition (1′′) absenkbar ist, wobei vertikale Schottwände (16) der Bugwanne (1) in jeder Wannenposition unter vertikale Abschnitte (2, 3) der Karosserie greifen und einen geschlossenen Übergang mit der Karosserie bilden.

2. Unterbodenfrontende nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (14, 15) der Bugwanne (1) sich im wesentlichen über die gesamte Unterbodenöffnung des Motorraums erstreckt und zur schallisolierenden Kapselung des Motorraums dient.

3. Unterbodenfrontende nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Front der Bugwanne (1) wenigstens über einen Bereich zwischen den Vorderrädern (R) als Bugschürze (12) ausgebildet ist, welche in abgesenkter Wirkposition (12′′) mit einer Fahr­ bahn (B) einen Venturi-Querschnitt (V) bildet.

4. Unterbodenfrontende nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bugschürze (12) im Bereich vor den Vorderrädern (R) jeweils eine steile Abschlußkontur (13) aufweist.

5. Unterbodenfrontende nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anlenkachse (5) der Bugwanne (1) möglichst tieflie­ gend, insbesondere unterhalb der Grundposition der Bugwanne (1) angeordnet ist, so daß beim Absenken der Bugwanne aus der Grundposition (1) in eine Wirkposition (1′′) eine zusätzliche Vorverlagerung der Bugschürze (12, 12′′) in Fahrtrichtung er­ folgt.

6. Unterbodenfrontende nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein hinter einem mit Lufteinlässen (21) versehenen Ab­ schnitt der Fahrzeugfrontverkleidung (2) liegender Frontab­ schnitt (19) der Bugwanne (1) wenigstens im Bereich eines Fahrzeugkühlers Luftschlitze (11) aufweist, wobei der Abschnitt (19) mit den Luftschlitzen (11) beim Absenken der Bugwanne (1) hinter einem geschlossenen Karosserie-Querelement (22) liegt.

7. Unterbodenfrontende nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellmechanismus (6) ein von einem Elektromotor be­ triebener schwenkbarer Rohrbügel (6) ist.

8. Unterbodenfrontende nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Absenken der Bugwanne (1) fahrgeschwindigkeitsabhängig erfolgt.

9. Unterbodenfrontende nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Absenken der Bugwanne (1) zusätzlich in Abhängigkeit von der Motortemperatur erfolgt.