DE4208999C2 - Aerodynamisches, verstellbares Unterbodenfrontende für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein aerodynamisches, verstellbares Unter­ bodenfrontende für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruches 1.

Es ist bekannt, absenkbare Unterbodenverkleidungen für das Frontende von Kraftfahrzeugen vorzusehen (DE 36 13 303 C1), die aus einer eigensteifen, elastisch verformbaren Platte gebildet sind, die am Frontende eines Kraftwagens angebracht sind und im wesentlichen die fahrbahnseitige Motorraumöffnung abdecken. Die­ se Unterbodenverkleidungen sind mittels eines Verstellmechanis­ mus nach unten durchbiegbar. Die dadurch bewirkte Verformung der Unterbodenverkleidung bewirkt bei höheren Geschwindigkeiten eine Erniedrigung der Strömungswiderstände.

Aus der DE 31 32 341 C2 ist eine Unterbodenverkleidung bekannt, bei der eine sich unterhalb des Fahrzeugbodens erstreckende Bug­ schürze um eine benachbart zur Vorderachse verlaufende Querachse bei höheren Fahrgeschwindigkeiten nach unten verschwenkt wird. In der abgesenkten Lage bildet dabei die Bugschürze mit der Fahrbahn einen Venturi-Querschnitt. Dadurch wird eine Erhöhung des Fahrzeugabtriebs erreicht. Entlang der Fahrzeugfront werden beim Absenken der Bugschürze jedoch Öffnungen erzeugt, die als Lufteintrittsöffnungen zur Luftumströmung des Kühlers dienen. Diese Öffnungen beeinträchtigen den für den Luftwiderstand rele­ vanten Luftwiderstandsbeiwert (C_w-Wert).

Aus der JP-63-148 587 U ist ein gattungsgemäßes Unterbodenfrontende für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der das Unterbodenfrontende als Luftleitvor­ richtung ausgeformt ist. Dieses Unterbodenfrontende kann mit Hilfe eines Stellmechanismusses aus einer angehobenen Grundposi­ tion im Karosseriebereich in eine tieferliegende Wirkposition abgesenkt werden. Der Boden dieses Frontendes erstreckt sich da­ bei von der Fahrzeugfront bis vor die Radkästen der Vorderräder. Vertikale Schottwände greifen in jeder Wannenposition unter ver­ tikale Abschnitte der außenliegenden Karosserie und bilden somit in dem Bereich vor den Radkästen einen geschlossenen Übergang mit der Karosserie. In der abgesenkten Wirkposition ist die Luftleiteinrichtung gegenüber der Grundposition in Fahrtrichtung nach vorne verlagert. Das Unterbodenfrontende besitzt dabei über seine gesamte Breite eine steile hervorragende Abschlußkontur, die direkt in den ebenen Boden des Frontendes übergeht. Es hat sich gezeigt, daß solche Bauarten bezüglich der Aerodynamik und der Geräuschentwicklung nicht optimal sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Unterbodenfrontende der eingangs genannten Art insbesondere be­ züglich der Aerodynamik und der Geräuscheigenschaften zu verbes­ sern.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentan­ spruches 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird ein Unterboden­ frontende geschaffen, dessen Boden sich über die gesamte Boden­ öffnung des Motorraumes erstreckt, wobei auch an die Radkästen angepaßte vertikale Schottwände vorgesehen sind, die hier für einen Abschluß sorgen. Das vordere Ende des Unterbodenfrontendes ist über einen Bereich zwischen den Vorderrädern als Bugschürze ausgebildet, die in abgesenkter Position mit der Fahrbahn einen Venturi-Querschnitt bildet. Durch das Verschwenken um die ent­ sprechend angeordnete Anlenkachse wird eine zusätzliche Vorver­ lagerung in Fahrtrichtung beim Abschwenken erreicht. Da sich der Boden des Unterbodenfrontendes über die gesamte Bodenöffnung des Motorraums ersteckt, wird eine schalldämmende Kapselung des Motorraums erreicht. Durch die Vorverlagerung der als Bugschürze ausgebildeten Vorderseite des Unterbodenfrontendes beim Absenken wird eine Verringerung des C_w-Wertes erreicht. Beim Absenken ent­ stehen dabei keine zusätzlich ungewollten Lufteintrittsöffnun­ gen, weil die auch an die Radkästen angepaßten vertikalen Schottwände einen geschlossenen Übergang zur Karosserie und den Radläufen sicherstellen.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Er­ findung gekennzeichnet.

Die Erfindung ist im übrigen anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein Fahrzeugfront­ ende mit erfindungsgemäßem Unterbodenfrontende in der an­ gehobenen 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 d)rehenden 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 C_w-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 läuft 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 (6)

1. Aerodynamisches, verstellbaren Unterbodenfrontende für Kraft­ fahrzeuge, bestehend aus einer formfesten Bugwanne, die mit Hilfe eines Verstellmechanismus schottartig aus einer Grundposition in wenigstens eine tieferliegende und in Fahrtrichtung vorverlagerte Wirkposition absenkbar ist, wo­ bei vertikale Schottwände der Bugwanne in jeder Wannenposi­ tion unter vertikale Abschnitte der Karosserie greifen und einen geschlossenen Übergang mit der Karosserie bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (14, 15) der Bugwanne (1) in Fahrzeuglängsrich­ tung sich im wesentlichen über die gesamte Unterbodenöff­ nung des Motorraumes erstreckt, wobei an die Radkästen an­ gepaßte vertikale Schottwände (16) vorgesehen sind, und daß die Front der Bugwanne (1) über einen Bereich zwischen den Vorderrädern (R) als Bugschürze (12) ausgebildet ist, wel­ che in abgesenkter Wirkposition (12′′) mit einer Fahrbahn (B) einen Venturi-Querschnitt (V) bildet, wobei die Bugwan­ ne (1) um eine im Boden (14, 15) der Bugwanne (1) unterhalb deren Grundposition angeordnete Anlenkachse (5) verschwenk­ bar ist.

2. Unterbodenfrontende nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bugschürze (12) im Bereich vor den Vorderrädern (R) je­ weils eine steile, vorragende Abschlußkontur (13) aufweist.

3. 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 Ab­ schnitt (19) mit den Luftschlitzen (11) beim Absenken der Bugwanne (1) hinter einem geschlossenen Karosserie-Quer­ element (22) liegt.

4. Unterbodenfrontende nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellmechanismus (6) ein von einem Elektromotor be­ triebener schwenkbarer Rohrbügel (6) ist.

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

6. Unterbodenfrontende nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Absenken der Bugwanne (1) zusätzlich in Abhängigkeit von der Motortemperatur erfolgt.