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Die
Erfindung betrifft eine Unterbodenkonstruktion für ein Fahrzeug, welche die
Unterseite einer Fahrzeugkarosserie begrenzt, mit einem Heck-Bodenteil
mit linken und rechten Ausnehmungen zur Bildung linker und rechter
Radhäuser
zur Aufnahme linker und rechter Hinterräder des Fahrzeuges, einem Mittel-Bodenteil,
welcher sich von dem Heck-Bodenteil zur Fahrzeugvorderseite hin
erstreckt und linke und rechte Mittelboden-Seitenabschnitte und
einen Mittelboden-Zentralabschnitt aufweist, welcher zwischen den
Mittelboden-Seitenabschnitten angeordnet ist, einem Front-Bodenteil,
welcher einen Motorraum begrenzt und diesen nach unten hin abschließt und welcher
linke und rechte Ausnehmungen zur Bildung linker und rechter Vorderradhäuser zur
Aufnahme linker und rechter Vorderräder aufweist und wobei das
Front-Bodenteil einen flachen, vorderen Abschnitt zum Abdecken der
Unterseite des Fahrzeugmotorraumes sowie einen hinteren Abschnitt
umfasst, welcher Öffnungen
aufweist zur Abgabe einer Innenraumluft aus dem Motorraum nach außen aus dem
Fahrzeug.
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Eine
Unterbodenkonstruktion dieser Art ist aus
DE 12 86 917 A bekannt.
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Bei
einer weiteren herkömmlichen
Unterbodenkonstruktion eines Fahrzeugs ist eine untere Abdeckung
vorgesehen, welche die Unterseite des Motorraums verschließt. Diese
untere Abdeckung ist so flach und eben wie möglich gestaltet, und mit jalousienartigen
Durchströmrippen
(in 28 mit 14a bezeichnet)
versehen, durch welche die Heißluft
aus dem Inneren des Motorraums ausströme kann. Die japanische, vorläufige Gebrauchsmusterveröffentlichung
JP 60-105526vzeigt ein ähnliches,
herkömmliches
Ausführungsbeispiel.
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Bei
der herkömmlichen
Konstruktion neigt die durch die jalousienartigen Rippen ausströmende Heißluft dazu,
die Unterboden-Luftströmung
zu verlangsamen, wie durch die Geschwindigkeitsprofile u1-u4 in 28 gezeigt ist, während auf
die Hinterräder
eine relativ schnelle, äußere Luftströmung auftrifft.
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Aus
DE 36 17 538 A1 ist
eine Unterbodenkonstruktion eines Kraftfahrzeuges bekannt, welche zur
Verbesserung des Luftwiderstandsbeiwertes und zur Erhöhung des
Fahrzeugabtriebes (Unterdruck an der Fahrzeugunterseite) eine im
wesentlichen plane Fahrzeugunterfläche bildet und im Bereich relativ großvolumiger
Rad häuser
jeweils mit Zuström/Abströmkanälen versehen
ist. Bei dem aus dieser Druckschrift bekannten Kraftfahrzeug befindet
sich der Motor im Heckbereich.
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Aus
DE 33 20 987 A1 ist
eine Unterbodenkonstruktion für
ein Fahrzeug bekannt, welche ein Verkleidungsteil umfasst, welches
im Seitenbereich des Fahrzeuges zwischen den Antriebsrädern desselben
zwei nach unten weisende Begrenzungselemente bildet. Mittels dieser
Verkleidung soll durch die unter dem Fahrzeug hindurchströmende Luftströmung der
Fahrzeugabtrieb erhöht
werden.
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Aus
JP 60-105 526 U ist eine Schnittansicht eines Fahrzeugvorderraums
bekannt, bei welchem ein in dem Fahrzeugvorderraum angeordneter
Fahrzeugmotor von einer Lustströmung
gekühlt
wird, welche durch einen Fahrzeugkühlergrill sowie durch eine
unterhalb eines Fahrzeugstoßfängers angeordnete
Einlassöffnung
in den Vorderraum einströmt
und aus diesem Fahrzeugvorderraum über eine im Bereich der Motorhaube
angeordnete Abströmöffnung sowie über eine
im hinteren, unteren Bereich des Fahrzeugvorderraumes ausgebildete
Abströmöffnung aus
dem Vorderraum ausströmt.
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Aus
DE-Z: Plastverarbeiter, 35. Jahrgang, 1984, Nr. 7, Seite 47, ist
eine Unterbodenkonstruktion für
ein Fahrzeug bekannt, welche ein Verkleidungsteil umfasst, das neben
der Unterseite des Motorraumes auch den Mittelboden und den Heckabschnitt des
Fahrzeugunterbodens bildet. Im Bereich des Motorraumes ist die Abdeckung
mit einer nach unten weisenden Auswölbung versehen. Im Bereich
einer Abgasleitung ist die Unterbodenabdeckung mit einem Längsschlitz
versehen, welcher eine Kühlung des
Abgasrohres durch den unter dem Fahrzeug hindurchströmenden Fahrtwind
ermöglicht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Unterbodenkonstruktion
für ein
Fahrzeug zu schaffen, welche sich unter aerodynamischen Gesichtspunkten
als besonders vorteilhaft erweist und zudem eine günstige Belüftung eines
Fahrzeugmotorraumes und günstige
Kühlung
eines Fahrzeugantriebsstranges ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Unterbodenkonstruktion mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Mit
Hilfe der erfindungsgemäßen Unterbodenkonstruktion
wird es auf vorteilhafte Weise möglich,
die sich im Fahrzeugmotorraum erwärmende Luft effektiv aus diesem
abzuführen,
ohne dass diese dabei nochmals mit den weiteren, zu kühlenden Komponenten
des Fahrzeugantriebsstranges in Berührung tritt. Ferner wird es
auf günstige
Weise möglich,
die unter das Fahrzeug einfließende
Luftströmung
zur Fahrzeugmitte hin abzudrängen,
wodurch zum einen diese relativ kalte Luftströmung die im Bereich der Fahrzeugmitte
angeordneten Komponenten des Antriebsstranges wirksam kühlt und
zudem auf vorteilhafte Weise eine Sogwirkung erzeugt, welche ein
besonders günstiges
Abströmen
der sich im Motorraum erwärmten
Luft ermöglicht.
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Vorteilhafterweise
ist bei der erfindungsgemäßen Unterbodenkonstruktion
der von dem rechten oder linken Teil ausgegebene Luftstrom relativ
langsam in seiner Strömungsgeschwindigkeit
und weist einen hohen Luftdruck auf. Diese langsamen Luftströme strömen in Richtung
Fahrzeugheck, während sie
seitlich expandieren, bis sie auf die Hinterräder auf der linken und rechten
Seite auftreffen. Gleichzeitig wird der von dem Drosselteil geleitete, äußere Luftstrom
durch den linken und durch den rechten Luftstrom, welche von dem
linken bzw. rechten Teil ausgegeben werden, eingedämmt, eingeengt
und beschleunigt. Im Ergebnis kann mittels der erfindungsgemäßen Konstruktion
der Luftwiderstand an jedem der Hinterräder verringert werden und gleichzeitig
können
die Kühleigenschaften
verbessert werden.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Unterbodenkonstruktion
sind in den Unteransprüchen
dargelegt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
und zugehörigen Zeichnungen
näher erläutert. In
diesen zeigen:
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1 eine
Bodenansicht des Fahrzeugbodens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines ersten, unteren Teils der in 1 gezeigten
Konstruktion;
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3 eine
Bodenansicht des Fahrzeugbodens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
;
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4 eine
Bodenansicht des Fahrzeugbodens gemäß einem dritten Ausführungsbei spiel
der Erfindung;
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5 eine
Bodenansicht des Fahrzeugbodens gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
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6 eine
Bodenansicht des Fahrzeugbodens gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel;
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7 eine
perspektivische Ansicht einer vorderen, unteren Abdeckung des in 6 gezeigten Fahrzeugs;
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8, 9 und 10 Wirkungen
der unteren Abdeckung. 8 stellt ein Diagramm dar, welches
die unterschiedlichen Getriebe-Kühlluftgeschwindigkeiten
des Kühlluftstroms
zeigt. 9 stellt ein Diagramm dar, welches die unterschiedlichen
Differential-Kühlluftgeschwindigkeiten
des Kühlluftstroms
zu dem hinteren Differential zeigt. 10 stellt
ein Diagramm dar, welches die Änderung
der Auftriebskraft an den Vorderrädern und Hinterrädern zeigt;
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11 eine
Wirkung des fünften
Ausführungsbeispiels. 11 stellt
ein Diagramm dar, welches die Änderung
der Hinterrad-Auftriebskraft bei Seitenwind veranschaulicht;
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12A ein schematisches Blockdiagramm, welches das
Schließ-Regelungssystem
veranschaulicht, welches bei dem fünften Ausführungsbeispiel angewendet wird;
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12B ein Flussdiagramm, welches einen Regelungsvorgang
zeigt, welcher mittels einer Regelungseinheit bei dem Schließ-Regelungssystem
ausgeführt
wird, wie es in 12A gezeigt ist;
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13 eine
Bodenansicht, welche die Bereiche Z1, Z2, Z3 und Z4 veranschaulicht,
um das Verständnis
eines sechsten Ausführungsbeispiels
zu erleichtern;
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14 eine
Bodenansicht des Fahrzeugbodens gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel;
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15A und 15B Schnitte
entlang der in 14 mit S15A-S15A bzw. S15B-S15B
bezeichneten Schnittlinien;
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16 und 17 Bodenansichten,
welche die Unterboden-Luftströmungen
unter einer Mittelboden-Konstruktion des in 14 gezeigten
Fahrzeugs darstellen, wenn das Fahrzeug einem geradlinigen Wind
ausgesetzt ist bzw. wenn das Fahrzeug einem Seitenwind ausgesetzt
ist;
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18, 19 und 20 Diagramme, welche
die Verbesserung des CD-Wertes, des Cym-Wertes und der Kühlluftgeschwindigkeit
bei der Unterboden-Konstruktion gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel
zeigen;
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21A und 21B sind
Schnitte analog zu den 15A und 15B, wobei jedoch eine Variation der Mittelboden-Konstruktion
gemäß dem sechsten
Ausführungsbeispiel
gezeigt ist;
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22 und 23 sind
Bodenansichten, welche die Unterboden-Luftströmungen (die Ergebnisse von
Experimenten) bei einem Fahrzeug illustrieren, welches mit der vorderen,
unteren Abdeckung gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
versehen ist und einen unebenen Mittelboden aufweist, wobei der Fahrbetrieb
bei geradlinigem Wind bzw. bei Seitenwind gezeigt ist;
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24 eine
Bodenansicht, welche ein Fahrzeug mit der vorderen, unteren Abdeckung
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
zeigt und eine vollständig
flache Mittelboden-Konstruktion aufweist;
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25A und 25B Schnitte
entlang der Linie S25A-S25A bzw. der Schnittlinie S25B-S25B;
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26 und 27 Bodenansichten,
welche die Unterboden-Luftströmungen
(die Ergebnisse von Experimenten) bei einer vollständig flachen
Mittelboden-Konstruktion bei geradem Wind bzw. bei Seitenwind zeigen;
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28 eine
Bodenansicht eines herkömmlichen
Fahrzeugbodens.
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Die 1 und 2 zeigen
eine Unterbodenkonstruktion (oder einen Unterboden- Körper) gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
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Das
in 1 dargestellte Fahrzeug weist einen Fahrzeugkörper 1,
linke und rechte Vorderräder 9,
und linke und rechte Hinterräder 11 auf.
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Der
Fahrzeugkörper 1 weist
einen Mittelboden bzw. ein Mittelbodenteil 2 auf, welches
mit einem Bodentunnel 3 versehen ist, welcher sich entlang
der X-Achse des Fahrzeugkörpers 1 längs der
Mitte des mittleren Bodens erstreckt. Der Fahrzeugkörper 1 weist
ferner einen hinteren Boden bzw. ein Heckbodenteil 4 auf.
Weiter ist das Fahrzeug mit einem Motor und einem Antriebssystem
versehen, welches gemäß diesem
Beispiel mindestens ein Getriebe 5, eine Gelenkwelle 6 und
ein hinteres Differential 7 aufweist, welche unterhalb
des Bodentunnels 3 und des Heckbodenteils 4, wie
in der Unterbodenansicht gemäß 1 dargestellt,
angeordnet sind.
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Der
Fahrzeugkörper 1 weist
ein linkes und ein rechtes vorderes Radhaus (oder Radgehäuse) 8 auf,
wovon jedes einen Hohlraum zum Aufnehmen eines der Vorderräder 9 umgrenzt,
und ist weiter mit einem linken und rechten Hinterradhaus 10 für die Hinterräder 11 versehen.
Das Mittelbodenteil 2 erstreckt sich zwischen den vorderen
und hinteren Radhäusern 8 und 10.
Das Heckbodenteil 4 erstreckt sich von dem hinteren Ende
des Mittelbodenteils 2 zu dem hinteren Ende des Fahrzeugs.
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Der
Fahrzeugkörper 1 weist
einen Vorderraum (oder Hochdruckteil) 13 auf, welcher durch
eins oder mehrere vordere, obere Teile umgrenzt wird. Gemäß diesem
Beispiel dient der Vorderraum als Unterbringungsraum für den Motor,
also als Motorraum 13, welcher zumindest von dem linken
Vorderradhaus 8 auf seinen Seiten begrenzt wird, sowie
durch eine untere Platte 12 (welche eine Abdeckplatte darstellt)
auf der Hinterseite. Das Fahrzeug ist darüber hinaus mit einer vorderen,
unteren Abdeckung bzw. einem Frontbodenteil 14 versehen,
welches gemäß diesem
Beispiel als eine im wesentlichen flach ausgebildete, vordere, untere
Abdeckung ausgebildet ist, welche zum Verschließen des Bodens des vorderen
Motorraums 13 durch Verschließen der Unterseite des vorderen
Motorraums 13 dient. Das Frontbodenteil 14 ist
plattenförmig
und aus Kunstharz oder Stahl hergestellt. Im letzteren Fall kann
das Frontbodenteil 14 beispielsweise als in Form gepresstes Blechteil
oder als Platte ausgebildet sein.
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Das
Frontbodenteil 14 gemäß diesem
Beispiel weist einen Vorderabschnitt 14a und einen Hinterabschnitt 14b auf,
welcher sich, ausgehend von dem hinteren Ende des vorderen Abschnitts 14a,
in Richtung Fahrzeugheck erstreckt. Die Breite des Hinterab schnitts 14a der
des Frontbodenteils 14 gemäß diesem Beispiel ist kleiner
als die Breite des Vorderabschnitts 14a, wie in 2 gezeigt
ist. Der Hinterabschnitt 14b weist linke und rechte Seitenteile
(oder Heißluft-Herausleitteile)
bzw. Seitenabschnitte 20 auf, und ein Mittelteil 21a ist
zwischen den linken und rechten Seitenabschnitte 20 angeordnet.
Jeder der linken und rechten Seitenteile 20 umgrenzt einen
Kanal bzw. Seitenkanal (oder Führungskanal) 22,
welcher nach oben offen ist. Der Mittelteil 21a umgrenzt einen
Mittelkanal (oder Drosselteil) 21, welcher nach unten geöffnet ist.
Der linke und rechte Seitenkanal 22 sind im wesentlichen
symmetrisch bezogen auf eine Mittellinie des Frontbodenteils 14 und
bezogen auf eine Mittellinie des Fahrzeugs. Mit anderen Worten sind
der linke und rechte Seitenkanal 22 im wesentlichen symmetrisch
zu einer imaginären
X-Z-Vertikal-Mittelebene, welche sich senkrecht zu der seitlichen
Y-Achse des Fahrzeugkörpers
(oder Nickachse) erstreckt und welche die X-Längsachse (oder Wankachse) und
die vertikale Z-Achse (oder Gierachse) der Fahrzeugs enthält. Das
Frontbodenteil 14 gemäß diesem
Beispiel hat eine achsensymmetrische Form und ist symmetrisch zwischen
dem linken und rechten Vorderradhaus 8 angeordnet.
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Der
linke und rechte Seitenkanal 22 erstreckt sich entlang
der Längsachse
des Fahrzeugs, ausgehend von dem Innenraum des Motorraums 13 aus dem
Motorraum heraus. Aus diesem Grund erlaubt der linke Seitenkanal 22 ein
Herausströmen
der im Inneren des Motonaums 13 befindlichen Luft in Richtung
zu dem Hinterrad 11 hin. In analoger Weise strömt die Innenluft
durch den rechten Seitenkanal 22 aus dem Fahrzeug heraus
und strömt
weiter in Richtung zu dem rechten Hinterrad 11. Der Mittelkanal 21 übt die Funktion
aus, den äußeren Luftstrom,
welcher von der Front des Fahrzeugs unterhalb der des Frontbodenteils 14 einströmt, zu komprimieren
und führt
diesen äußeren Luftstrom
zu den Wärme
erzeugenden Teilen, welche in diesem Beispiel das Getriebe 5 und
das hintere Differential 7 unterhalb des Mittelbodenteils 2 bzw.
des Heckbodenteils 4 umfassen.
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Bei
dem in 2 gezeigten Beispiel weisen sowohl die linken
als auch die rechten Seitenabschnitte 20 des Frontbodenteils 14 einen
geneigten Abschnitt bzw, eine Bodenwand 20a und einen äußeren (außenbordigen)
und einen inneren (innenbordigen), aufrecht stehenden Abschnitt
bzw. Seitenwände 20b bzw. 20c.
auf. Die Seitenwand 20b jedes der Seitenabschnite 20 ist
flach geneigt. Jede der geneigten Bodenwände 20a ist in Richtung
des Fahrzeughecks nach unten geneigt. Die Seitenwände 20b und 20c der
Seitenteile 20 erstrecken sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel
im wesentlichen vertikal und im wesentlichen parallel zu der vertikalen Mittelebene
des Fahrzeugs. In jedem Seitenkanal 22 dient der geneigte
Abschnitt bzw. die Bodenwand 20a als Boden für einen
annähernd
U-förmigen
Kanal, und der äußere und
innere, aufrechte Abschnitt bzw. die Seitenwände 20b und 20c dienen
als Seitenwand des U-förmigen Kanals.
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Der
vordere Abschnitt 14a und der Mittelteil 21a sind
beide flach und bilden eine durchgehende, flache, T-förmige Oberfläche, wie
in 2 gezeigt, aus. Diese flache Oberfläche erstreckt
sich im wesentlichen horizontal und senkrecht zu der vertikalen Achse
des Fahrzeugs. Die geneigte Bodenwand 20a jedes der Seitenabschnitte 20 ist,
ausgehend von dem Vorderabschnitt 14a, zu einem hinteren
Ende der geneigten Bodenwand 20a nach unten geneigt, welche
so niedriger (in der Höhe)
als der Mittelteil 21a liegt. Entsprechend ist jede der
sich nach oben erstreckenden Seitenwände 20b und 20c dreieckförmig, wie
in 2 gezeigt ist. Der linke und rechte Seitenkanal 22 sind
nach unten unter die horizontale Ebene gedrückt bzw. abgesenkt, welche
durch den Vorderabschnitt 14a und den Mittelteil 21a ausgebildet
wird. Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
wird der Mittelkanal 21 durch die nach unten gewandte untere
Fläche
des Mittelteils 21a und die linke und rechte, innere (innenbordige),
aufrechte Seitenwand 20c umgrenzt. Der Mittelkanal 21 ist
als umgekehrtes U ausgebildet.
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Der
flache Mittelteil 21a erstreckt sich im wesentlichen senkrecht
zu der Z-Achse des Fahrzeugkörpers
und entsprechend parallel zu der imaginären X-Z-Horizontalebene. Die
Höhe (d.h.
die Z-Koordinate) des flachen Mittelteils 21a ist im wesentlichen gleich
der Höhe
eines flachen (im Wesentlichen untersten) Abschnitts des Bodens
der unterhalb des Motors angeordneten Ölwanne. Das hintere Ende der
geneigten Bodenwand 20a von jedem der Seitenteile 20 ist
in seiner Höhe
niedriger (Z-Koordinate) als der Boden der Ölwanne.
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Der
linke und rechte Seitenkanal 22 weisen jeweils ein hinteres,
offenes Ende 22a zum Herausführen der heißen Innenluft
aus dem Inneren des Motorraums 13 nach außen auf.
Die hinteren, offenen Enden 22a werden durch ein hinteres
Ende des Frontbodenteils 14 an dem hinteren Ende des Motorraums 13 ausgebildet.
Die Breite des Mittelkanals 21 beträgt annähernd ein Drittel des seitlichen
Abstands zwischen dem linken und rechten Vorderradhaus 8 und
ist annähernd
gleich der Breite des Getriebes 5, welches unmittelbar
in rückwärtiger Richtung
hinter dem Mittelkanal 21 angeordnet ist. Unter der Breite des
Getriebes 5 wird hier die Abmessung in seitlicher Richtung
parallel zu der Seitenachse des Fahrzeugs verstanden.
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In
der so konstruierten und in 1 und 2 gezeigten
Unterbodenkonstruktion strömt die heiße Innenluft
aus dem Motorraum 13 durch die offenen Enden 22a des
linken und des rechten Seitenkanals 22 heraus und bildet
einen linken und rechten seitlichen Luftstrom aus, welcher in Richtung
des linken bzw. rechten Rads 11 strömt. Während der linke und rechte
seitliche Luftstrom in Richtung Fahrzeugheck strömt, expandieren diese Luftströme, und
deren Strömungsgeschwindigkeit
wird daher in der Nähe
der Hinterräder 11 niedrig.
Andererseits strömt der
Luftstrom von außen
durch die Fahrzeugfront unter das Frontbodenteil 14 und
strömt
in den Mittelkanal 21 ein, um eine Mittelströmung auszubilden.
Die Mittelströmung
strömt
weiter in Richtung des Getriebes 5 und der Gelenkwelle 6,
während
sie zwischen den oben erwähnten
linken und rechten Seitenströmungen
begrenzt wird. Die Mittelströmung
(oder Zentralströmung),
welche durch den Mittelkanal 21 strömt, wird eingeengt und durch
den Düseneffekt des
Mittelkanals 21 beschleunigt, sowie durch die Umgrenzung
durch den linken und rechten Seitenstrom, welche einen hohen Druck
und eine niedrige Geschwindigkeit haben. Aus diesem Grund erzeugt diese
Unterbodenkonstruktion eine Verteilung der Strömungsgeschwindigkeiten unterhalb
des Mittelbodenteils 2 und des Heckbodenteils 4,
welche sich auf der stromabwärtigen
Hinterseite in Richtung Fahrzeugheck unterhalb des Frontbodenteils 14 befinden, wobei
diese Geschwindigkeitsprofile u1, u2, u3 und u4 in 1 gezeigt
sind.
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Aufgrund
dieser Unterboden-Gestaltung können
die aerodynamischen Kräfte,
welche bei jedem der Hinterräder
entstehen, und somit der auf das Fahrzeug einwirkende Luftwiderstand
verringert werden. Darüber
hinaus kann mittels dieser Struktur die Geschwindigkeit der mittleren
Luftströmung
erhöht werden,
welche zum Kühlen
der Oberflächen
des Getriebes 5 und des hinteren Differentials 7 dient, wodurch
auf diese Weise die Kühlwirkung
verbessert wird. Im einzelnen kann insbesondere mit dem Mittelkanal 21,
welcher eine der Breite des Getriebes 5 entsprechende Breite
aufweist, eine wirksame Kühlung
des Getriebes 5 erreicht werden, indem die von außen einströmende kühle Luft
mit einer hohen Geschwindigkeit auf das gesamte Getriebe 5 auftrifft.
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Entsprechend
Versuchen im Windkanal bei einer simulierten Fahrzeuggeschwindigkeit
von 120 km/h kann mittels dieser Unterboden-Gestaltung gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
die Windgeschwindigkeit der Kühlluft
für das
Getriebe 5 von dem Wert a1 zu dem Wert a2, wie in 8 gezeigt,
und die Luftgeschwindigkeit der Kühlluft zu dem hinteren Differential 7 von
b1 auf b2, wie in 9 gezeigt, gesteigert werden.
Aus diesem Grund kann mittels dieser Konstruktion wirksam die Öltemperatur
in dem Getriebe 5 und in dem hinteren Differential 7 verringert werden
und diese können
so gegen Erwärmung
geschützt
werden. Darüber
hinaus kann mittels dieser Struktur die Auftriebskraft durch Erhöhen der
Strömungsgeschwindigkeit
im Unterbodenbereich verringert werden.
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Wie
in den 8 und 9 gezeigt ist, kann diese Unterboden-Konstruktion
den Luftwiderstand (oder den Luftwiderstandsbeiwert) des Fahrzeugs durch
Verringern des Luftwiderstands der Hinterräder 11 verringern.
Die Luftströmung
mit hohem Druck und niedriger Geschwindigkeit, welche von jedem der
Seitenkanäle 22 ausgegeben
wird, strömt
in Richtung des jeweils zugehörigen
Hinterrads 11 und verringert den Luftwiderstand an diesem
Hinterrad, indem eine Strömung
unterhalb des außen
liegenden Teils des seitlichen Unterbodens 2A daran gehindert wird,
auf die Hinterräder 11 aufzutreffen.
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10 zeigt
die Änderung
der Auftriebskraft der Vorderräder 9 und
Hinterräder 11.
Die Unterbodenkonstruktion kann sowohl die Auftriebskraft an den
Vorderrädern
als auch an den Hinterrädern,
wie in 10 gezeigt ist, verringern.
Die Auftriebskraft an den Vorderrädern wird nicht sehr stark,
verglichen mit einer herkömmlichen
Konstruktion, reduziert, wie in 10 durch
die Verschiebung von dem Punkt c1 zu dem Punkt c2 gezeigt ist. Jedoch
kann die Unterbodenkonstruktion gemäß diesem Ausführungsbeispiel die
Auftriebskraft der Hinterräder
(oder den Auftriebskraftbeiwert) deutlich von dem Punkt d1 zu dem Punkt
d2 verringern. Diese deutliche Verringerung der Auftriebskraft an
den Hinterrädern
kann durch die Geschwindigkeitsprofile u3 und u4 in der Nähe und an
der hinteren Radachse erklärt
werden. Wie durch den Vergleich zwischen den in 1 gezeigten
Geschwindigkeitsprofilen und den in 28 gezeigten, Geschwindigkeitsprofilen
herkömmlicher
Konstruktionen deutlich wird, können
mittels Konstruktion gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
die Geschwindigkeitsprofile u3 und u4 wesentlich verbessert werden und
dadurch einen Druck in Negativrichtung um die hintere Radachse ausgebildet
werden.
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Auf
diese Weise können
mittels der Unterbodenkonstruktion gemäß diesem Ausführungsbeispiel die
Kühlung
der Unterbodenteile des Fahrzeugs verbessert werden sowie die Luftwiderstandskraft
und die Auftriebskraft des Fahrzeugs verringert werden. Darüber hinaus
können
die Seitenkanäle 22,
welche geneigt, nach unten abgesenkt, in Richtung des Fahrzeughecks
verlängert
und an dem hinteren Ende (oder in der Nähe) des Motorraums geöffnet sind,
das Strömen
der im Inneren des Motorraums aufgeheizten Luft nach hinten unterstützen und
verhindern, daß Innenraum-Heißluft erneut
in den Motorraum 13 durch den vorderen Wärmetauscher
eindringt, selbst wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit, wie im Falle
von zähflüssigem Verkehr
oder Stau, sehr gering ist. Die von jedem der Seitenkanäle 22 herausgeführte Heißluft verbleibt
nicht unter des Frontbodenteils 14. Das Frontbodenteil 14 verschließt die Unterseite
des Motorraums 13 vollständig und verhindert so, daß Luft in den
Motorraum 13 von unten her eindringen kann.
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3 zeigt
die Unterbodenkonstruktion eines Fahrzeugs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Gemäß diesem
zweiten Ausführungsbeispiel
ist sowohl der linke als auch der rechte Seitenkanal 22 diffusosartig
ausgebildet, so daß der
Querschnitt dieser Kanäle
in Richtung Fahrzeugheck größer wird.
Andererseits ist der Mittelkanal 21 derart sich verjüngend ausgebildet,
daß dessen
Breite in Richtung des Fahrzeughecks kleiner wird. Die Breite von
jedem Kanal ist diejenige Abmessung, die entlang der sich seitlich,
bezogen auf den Fahrzeugkörper,
nach außen
erstreckenden Achse gemessen wird bzw. in Breitenrichtung des Fahrzeugs
gemessen wird. Der sich verjüngende
Mittelkanal 21 gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
kann über
einen breiten Bereich die hereinströmende Luft erfassen und sammeln
und wirksam zu einem Luftstrom bündeln.
Der sich verjüngende
Mittelkanal 21 kann daher den Drosseleffekt verstärken und
darüber
hinaus die Geschwindigkeit des Luftstroms im Bereich des mittleren
Unterbodens um die Mittellinie des Fahrzeugbodens erhöhen. Die
diffusoartigen Seitenkanäle 22 gewährleisten
eine seitliche Expansion der aus dem Motorraum herausgeführten Luftströme und bewirken
entsprechend eine Verringerung des Luftwiderstands an den Hinterrädern 11.
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4 zeigt
eine Unterbodenkonstruktion gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel.
Die in 4 gezeigte Konstruktion ist weiter mit einer linken
und einer rechten Leitplatte 23 versehen, welche sich, ausgehend
von der Unterseite des Mittelteils 21a des vorderen Unterbodens 14,
nach unten erstrecken. Die Leitplatten 23 sind schräg angeordnet,
so daß sie einen
sich verjüngenden
Mittelkanal 21 ausbilden, dessen Breite sich in Richtung
des Fahrzeughecks verringert. Gemäß dem in 4 gezeigten
Ausführungsbeispiel
ist jeder der Seitenkanäle 22 von
Seitenwänden
begrenzt, welche sich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel im wesentlichen
parallel zueinander erstrecken.
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5 zeigt
eine Unterbodenkonstruktion gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel.
Die in 5 gezeigte Konstruktion weist eine linksseitige
und eine rechtsseitige, flache, untere Seitenabdeckung 24 auf, welche
an dem Mittelboden 2 befestigt sind. Die flachen, unteren
Seitenabdeckungen 24 haben die Gestalt einer flachen Platte,
beispielsweise aus Kunstharz oder Stahl. Jede der flachen, unteren
Seitenabdeckungen 24 erstreckt sich von dem hinteren Ende des
Vorderradhauses 8 zu dem vorderen Ende des Hinterradhauses 10.
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Der
Mittelboden 2 weist einen Bodentunnel 3 und linke
und rechte Seitenteile 2A auf, welche durch den Bodentunnel 3 voneinander
getrennt werden. Bei dem linken, als auch bei dem rechten Seitenteil 2A des
Mittelbodens 2 bildet die linke oder rechte, flache, untere
Seitenabdeckung 24 die Unterseite des Fahrzeugkörpers in
einen äußeren, dreieckförmigen Bereich
flach aus, welcher durch die schräge, gerade Linie, welche sich
von dem vorderen Punkt F zu dem hinteren Punkt R, wie in 5 gezeigt,
begrenzt wird. Der vordere Punkt F liegt an der am weitesten außen liegenden
Stelle des offenen Endes 22a des Kanals 22 entlang
der seitlichen Achse des Fahrzeugs. Der hintere Punkt R liegt an
dem am weitesten außen
liegenden Punkt der vorderen Begrenzung des Hinterradhauses 10,
wobei sich diese vordere Grenze entlang der seitlichen Achse erstreckt.
Bei jedem seitlichen Bodenteil 2A des Mittelbodens 2 ist
der äußere Bereich,
welcher sich, ausgehend von der schrägen Linie, die sich von dem
vorderen Punkt F bis zu dem hinteren Punkt R erstreckt, außerhalb
befindet, durch eine untere, flache Seitenabdeckung 24 flach
ausgebildet. Andererseits ist der innere, durch die Schraffur in 5 markierte
Teil, welcher sich, ausgehend von der schrägen Linie, einwärts erstreckt,
bei jedem der Seitenteile 2A uneben gestaltet. Das heißt, bei
dem inneren Bereich auf jeder Seite sind Bodensicken und Rohre untergebracht,
welche der äußeren Unterboden-Luftströmung ausgesetzt
sind.
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Wie
in 5 gezeigt ist, sind die flachen, äußeren Bereiche
auf der linken und rechten Seite, bezogen auf die imaginäre vertikale
Mittelebene des Fahrzeugs, symmetrisch. Die hinteren, offenen Enden 22a des
linksseitigen und rechtsseitigen Seitenkanals 22 sind beide
zwischen dem linken und rechten vorderen Punkt F entlang der Seitenachse
des Fahrzeugs angeordnet. Der seitliche Abstand zwischen dem linken
und rechten vorderen Punkt F kann größer gleich dem seitlichen Abstand
zwischen den außenbords
liegenden Enden der hinteren offenen Enden 22a des linken
und rechten Seitenkanals 22 sein. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel
ist der seitliche Abstand zwischen dem linken und rechten vorderen
Punkt F im wesentlichen gleich dem seitlichen Abstand zwischen den
außenbords
liegenden Enden der linken und rechten offenen Enden 22a. Der
seitliche Abstand zwischen dem linken und rechten vorderen Punkt
F ist kleiner als der seitliche Abstand zwischen dem linken und
rechten hinteren Punkt R. Der seitliche Abstand zwischen der linken und
rechten, schrägen
Linie nimmt allmählich
in Richtung des Fahrzeughecks zu.
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Die
flache, untere Seitenabdeckung 24 auf jeder Seite kann
den Luftwiderstand der am weitesten außen liegenden Unterboden-Luftströmung verringern,
welche, bezogen auf die langsame, von den Seitenkanälen 22 ausgegebene
Seitenströmung
außenbords
nach hinten strömt.
Der unebene (nicht flache) innere Bereich (welcher durch die Schraffur markiert
ist) auf jeder der beiden Seiten verringert die Geschwindigkeit
des heißen,
langsamen, seitlichen Luftstroms, welcher aus den Seitenkanälen 22 stammt,
und verringert weiter den Luftwiderstand der Hinterräder 11.
Dieser unebene Bereich ruft Luftwiderstand hervor. Jedoch ist der
Luftstrom in diesem inneren, unebenen Bereich langsam, so daß es in diesem
unebenen Bereich nur zu einem sehr kleinen Luftwiderstand, verglichen
mit dem Luftwiderstand an den Hinterrädern 11, kommt. Insgesamt
kann mittels dieser Unterbodenkonstruktion der Luftwiderstand verringert
werden.
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Die 6 und 7 zeigen
die Unterbodenkonstruktion eines Fahrzeugs gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel. Das in den 6 und 7 gezeigte
Fahrzeug weist ein Schließ-Regelungssystem
zum Schließen
eines der offenen Enden 22a des linken bzw. rechten Seitenkanals 22 in
Abhängigkeit von
einer Richtung eines Seitenwinds (Querwinds) auf. Das Verschließsystem
gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
ist mit einem Seitenwind-Detektor und einem linken und einem rechten
Schließmechanismus 25 versehen.
Jeder Schließmechanismus 25 weist
eine Schließklappe
(oder Schließplatte) 26 auf, welche
um eine Schwenkachse schwenkbar ist, und ist versehen mit einem
Betätigungselement 28,
wie einem Elektromotor, sowie mit einem Getriebe 29 zum Übertragen
der Bewegung von dem Betätigungselement 28 auf
die Welle 27. Jede Schließplatte 26 gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
ist schwenkbar auf der Oberseite abgestützt. Jede Schließplatte 26 wird
im wesentlichen in ihrer geschlossenen Position vertikal gehalten
(im wesentlichen parallel zu der Z- und Y-Achse), um das hintere Ende 22a des
Kanals zu verschließen,
und das untere Ende der Schließklappe 26 schwenkt
um die Schwenkwelle 27 im wesentlichen parallel zu der Y-Achse,
um das hintere Ende 22a des Kanals zu öffnen.
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Wenn
auf das Fahrzeug ein Seitenwind auftrifft, dessen Geschwindigkeit
größer gleich
einer vorbestimmten Geschwindigkeit ist, schließt das Schließ-Regelungssystem
das offene hintere Ende 22a der Luvseite und hält das hintere
Ende 22a auf der Leeseite offen. Bei dem in 6 gezeigten
Ausführungsbeispiel
ist das Ende 22a des hinteren Seitenkanals 22 auf
der Luvseite geschlossen, während das
auf der rechten Seite befindliche Ende 22a des Kanals 22 auf
der Leeseite offen ist. Aus diesem Grund verstärkt sich die Strömungsgeschwindigkeit der
von dem offenen Ende 22a des rechtsseitigen Seitenkanals 22 auf
der Leeseite ausgegebenen Luftströmung, und es wird ein höherer Druck
bei einer langsameren Unterbodenströmung 5 ausgebildet,
welche von dem offenen Ende 22a des linksseitigen Seitenkanals 22 zu
dem rechten Hinterrad 11 strömt. Diese Strömung S mit
höherem
Druck dient dazu, die luvseitige Unterboden-Luftströmung hoher Geschwindigkeit
zu komprimieren. Dadurch erhöht die
leeseitige Hochdruck-Strömung 5 die
Geschwindigkeit der luvseitigen Strömung und verringert den Druck
der luvseitigen Strömung.
Aufgrund dessen wird die auf den hinteren Bereich des Fahrzeugs
einwirkende Auftriebskraft reduziert.
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11 zeigt
Kennlinien einer Hinterrad-Auftriebskraft, welche auf die Hinterräder 11 bei
Seitenwind einwirkt. In dem Diagramm gemäß 11 zeigen
die Linien e, f und g jeweils Kurven eines Bezugsfahrzeugs, welches
nicht mit einer unteren Abdeckung versehen ist bzw. Kennlinien eines
Fahrzeugs, welches mit einer herkömmlichen, unteren Abdeckung
versehen ist, wie sie in 28 gezeigt ist,
bzw. Kennlinien eines Fahrzeugs, welches mit der unteren Abdeckung 14 und
dem in 6 und 7 gezeigten Schließ-Regelungssystem versehen
ist. Bei dem Fahrzeug f kann mittels der herkömmlichen, unteren Abdeckung
die auf die Hinterräder
einwirkende Auftriebskraft, verglichen mit dem Fahrzeug e, verringert
werden. Bei dem Fahrzeug f differiert jedoch die auf das Hinterrad
einwirkende Auftriebskraft in weitem Maße in Abhängigkeit von dem aerodynamischen
Gierwinkel β (oder
dem aerodynamischen Seiten-Anstellwinkel), welcher der „Gierwinkel" zwischen der Fahrzeugkörper-Längsachse
X ist und der Windrichtung. Die Auftriebskraft ist gering, wenn
das Fahrzeug relativ zu dem Wind geradeaus fährt und der aerodynamische
Gierwinkel annähernd
0° beträgt. Nimmt
der aerodynamische Gierwinkel β jedoch
zu, steigert sich der Auftrieb steil auf einen hohen Wert bei einem
Gierwinkel von 20°,
wie durch die Linie f gezeigt ist. Dagegen kann mittels des Schließ-Regelungssystems
gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel
die Hinterrad-Auftriebskraft
weiter verringert werden, und die Steigung der Auftriebskraft im
Verhältnis
zu dem aerodynamischen Gierwinkel, wie mit der Linie g gezeigt,
verläuft
weniger steil als bei der Linie f. Auf diese Weise kann mittels des
fünften
Ausführungsbeispiels
die Längsstabilität und Geradeauslaufstabilität des Fahrzeugs
verbessert werden.
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12A und 12B veranschaulichen
einen Seitenwind-Detektor sowie eine Schließ-Regelungseinheit, welche gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel
verwendet werden kann.
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Der
Seitenwind-Detektor gemäß diesem Ausführungsbeispiel
weist ein erstes, zweites und drittes Rohr 121 bzw. 122 bzw. 123 sowie
einen Druck-Messgrößenumformer 124 auf.
Das erste Rohr erstreckt sich, ausgehend von einer vorderen, linken Öffnung (oder
einem Loch), welches in der Außenoberfläche der
vorderen, linken Ecke des Fahrzeugkörpers ausgebildet ist, zu dem
Druck-Messgrößenumformer 124.
In analoger Weise bildet das zweite Rohr 122 eine Strömungsfluid-Verbindung
zwischen einem vorderen, rechten Loch, welches in der Außenoberfläche der
vorderen, rechten Ecke des Fahrzeugkörpers ausgebildet ist und dem Druck-Messgrößenumformer 124.
Beispielsweise ist sowohl das linke als auch das rechte vordere
Loch in der Ecke zwischen dem linken oder rechten Kotflügel und
der vorderen Stoßstange
des Fahrzeugkörpers ausgebildet.
Jedes Loch ist kreisförmig,
und dessen Durchmesser beträgt
etwa 1 bis 2 mm. Der Innendurchmesser der Rohre ist im wesentlichen
gleich dem Durchmesser der kreisförmigen Löcher. Auf die gleiche Weise
führt ein
drittes Rohr 123 einen Bezugsdruck vom dem Fahrgastraum
des Fahrzeugs in den Druck-Messgrößenumformer 124 ein.
Beispielsweise ist das Loch am Ende des dritten Rohrs 123 unter
einem Sitz angeordnet, wo die Luft unbewegt ist. Die so angeordneten
Rohre 121, 122 und 123 nehmen einen statischen
Druck PL auf der linken, vorderen Oberfläche an der
vorderen, linken Ecke des Fahrzeugkörpers auf, während auf
der rechten, vorderen Oberfläche
an der vorderen, rechten Ecke ein statischer Druck PR aufgenommen
wird, während der
statische Druck P0 aus dem Inneren des Fahrgastraums
des Fahrzeugs aufgenommen wird und diese drei Drücke zu dem Druck-Messgrößenumformer 124 geliefert
werden. Der Druck-Messgrößenumformer 124 gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
erzeugt ein erstes, elektrisches Signal VL (V),
welches PL-P0 (mmAq,
beispielsweise) repräsentiert,
und ein zweites, elektrisches Signal VR, welches repräsentiert, wobei
diese elektrischen Signale zu einer Schließ-Regelungseinheit 125 übermittelt
werden. Als Druck-Messgrößenumformer 124 ist
es möglich, einen
unter dem Namen „PSI" von der „Pressure
System Inc." bekannten
Druck- Messgrößenumformer
zu verwenden.
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Die
Schließ-Regelungseinheit 125 führt einen
in 12B gezeigten, Regelungsvorgang durch und regelt
die Stellung der linken und rechten Schließklappe 26 durch Regeln
eines linken Motors ML des linken Betätigungselements 28 und
eines rechten Motors MR des rechten Betätigungselements 28.
Bei dem in 12B gezeigten Regelungsvorgang
bestimmt die Regelungseinheit 125 zuerst, ob ein Unterschied
zwischen dem ersten und zweiten Eingangssignal VL und
VR größer als
ein vorbestimmter Absolutwert V0 ist. Wenn
dies der Fall ist, bestimmt die Regelungseinheit 125 weiter,
ob VL größer als
VR ist oder nicht. Wenn VL > VR ist,
dann öffnet
die Regelungseinheit 125 das hintere Ende des rechten Kanals 22 durch
Regeln eines Motor-Antriebssignals IR. Wenn
VL-VR kleiner als
(oder gleich) 0 ist, öffnet
die Regelungseinheit 125 das hintere Ende des linken Kanals 22 durch
Regeln eines Motor-Antriebssignals IL für den linken
Motor ML. Der erste Schritt in 12B kann derart gestaltet sein, daß die Regelungseinheit 125 bestimmt,
ob der Absolutwert der Differenz zwischen dem ersten und zweiten
Eingangssignal VL und VR größer als
ein vorbestimmter positiver Wert (V0) ist.
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14, 15A und 15B zeigen
eine Unterboden-Konstruktion eines Fahrzeugs gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel.
Das in 14 ge zeigte Fahrzeug weist eine
vordere Konstruktion auf, weiche einen vorderen Motorraum und eine
Mittelboden- bzw. Mittelbodenkonstruktion aufweist. Der Boden des
vorderen Raums wird durch die vordere, untere Abdeckung bzw. das
Frontbodenteil 14 geschlossen, welche im wesentlichen identisch
zu der vorderen, unteren Abdeckung bzw. dem Frontbodenteil 14 ist,
wie sie in den 1 und 2 gezeigt
ist. Die Mittelboden-Konstruktion
stellt eine Bodenfläche des
Fahrzeugkörpers
zwischen dem Vorderrad- und Hinterradhaus dar und weist einen Mittelboden
(Platte) 204 als Hauptteil auf. Die Mittelboden-Konstruktion
gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
ist weiter mit vier flachen, unteren Deckelteilen 209 und
einem linken und rechten Boden-Seitenabschnitt 208 versehen.
Die unteren Deckelteile 209 sind derart konstruiert, daß sie vorbestimmte
Zonen (oder Bereiche) unterhalb des Mittelbodens 204 eben
und flach gestalten. Der Mittelboden 204 weist einen Bodentunnel 207 auf,
welcher einen nach oben gewölbten
Mittelteil aufweist, und der Mittelboden ist mit linken und rechten
Seitenabschnitten versehen, welche durch den Bodentunnel 207 voneinander
getrennt werden. Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
ist der Bereich von jedem Seitenabschnitt des Mittelbodens 204 in der
Bodenansicht in vier Zonen (oder Bereiche) Z1, Z2, Z3 und Z4 unterteilt,
wie in 13 gezeigt ist, wobei diese
Unterteilung durch eine imaginäre,
sich vertikal und seitlich erstreckende Y-Z-Ebene (Ly), erfolgt, welche in der Unterbodenansicht
gemäß 13 als
imaginäre,
sich seitlich erstreckende und gerade Linie Ly erscheint, und die
Unterteilung weiter durch imaginäre
linke und rechte, sich vertikal und in Längsrichtung erstreckende Ebenen
(LH oder RH) erfolgt, welche in der Bodenansicht als imaginäre, sich
in Längsrichtung
erstreckende, gerade Linien LH oder RH erscheinen, welche sich parallel
zu der imaginären,
vertikalen und mittigen (x-z) Ebene erstrecken, welche gemäß der in 13 gezeigten
Bodenansicht als Fahrzeug-Mittellinie Lx erscheinen. Die seitliche
Ebene Ly läuft
durch den Gewichtsschwerpunkt (COG) des Fahrzeugs und enthält die sich
seitwärts
erstreckende Y-Achse des Fahrzeugkörpers. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel
erstreckt sich jede der linken und rechten, sich in Längsrichtung
erstreckenden Linien LH und RH entlang eines jeweils zugehörigen linken
bzw. rechten Boden-Seitenteils 208 und erstrecken sich
jeweils entlang der Verlängerungen
der Radhäuser.
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Die
Mittelboden-Konstruktion gemäß diesem Ausführungsbeispiel
ist im wesentlichen symmetrisch, so daß die Mittelboden-Konstruktion
in zwei sich im wesentlichen gleichende Hälften, nämlich eine linke und eine rechte
Hälfte,
durch die vertikale x-z Mittelebene Lx teilen lässt. Demgemäß ist der Abstand der linken,
sich in Längsrichtung
erstreckenden, Ebene LH von der vertikalen Mittelebene Lx gleich
dem Abstand der sich längs
erstreckenden rechten Ebene RH von der vertikalen Mittelebene Lx. Wie
in der Bodenansicht gemäß 13 gezeigt
ist, ist die linke, sich in Längsrichtung
erstreckende Ebene LH auf der innenbordigen Seite von jedem der Hohlräume des
linksseitigen Vorderrad- und Hinterradhauses angeordnet und befindet
sich in enger Nähe
zu diesem Vorderrad- und Hinterrad-Gehäuse-Hohlraum. Bei dem in 14 gezeigten
Ausführungsbeispiel
durchläuft
die linke, sich in Längsrichtung
erstreckende Ebene LH durch den linken Seitenkanal der vorderen,
unteren Abdeckung 14 eng entlang der außenbordigen Seitenwand des
linken Seitenkanals 22. Gemäß dem in 14 gezeigten Ausführungsbeispiel
durchläuft
die linksseitige, sich in Längsrichtung
erstreckende Ebene LH durch den linken Boden-Seitenteil 208,
um so den linken Boden-Seitenteil 208 in Längsrichtung
in zwei Hälften zu
teilen. Die rechte Ebene RH ist symmetrisch dazu angeordnet.
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Auf
der linken Seite der Mittelboden-Konstruktion ist beispielsweise
eine erste Zone (oder erster Bereich) Z1 auf der innenbordigen Seite
durch die linke, sich in Längsrichtung
erstreckende Ebene LH und durch die seitliche y-z-Ebene Ly auf der
hinteren Seite begrenzt. Die zweite Zone Z2 ist auf der außenbordigen
Seite durch die sich in Längsrichtung
erstreckende Ebene LH und durch die seitliche Ebene Ly auf der hinteren
Seite begrenzt. Die dritte Zone Z3 ist durch die seitliche Ebene
Ly auf der Vorderseite und durch die linke, sich in Längsrichtung
erstreckende Ebene LH auf der innenbordigen Seite begrenzt. Die vierte
Zone Z4 ist durch die seitliche Ebene Ly auf der Vorderseite und
durch die linke, sich in Längsrichtung erstreckende
Ebene LH auf der außenbordigen
Seite begrenzt. Die erste und zweite Zone Z1 und Z2 sind nur auf
der Vorderseite der seitlichen Ebene Ly angeordnet, und die dritte
und vierte Zone Z3 und Z4 befinden sich nur auf der Rückseite
der seitlichen Ebene Ly. Die erste und dritte Zone Z1 und Z3 befinden sich
auf der außenbordigen
Seite, bezogen auf die linke, sich in Längsrichtung erstreckende, Ebene
LH. Die erste Zone Z1 erstreckt sich von dem hinteren Ende des linken
Vorderradhauses in Richtung des linken Hinterradhauses. Die dritte
Zone Z3 erstreckt sich vor dem Hinterradhaus. Die vier Zonen Z1 – Z4 auf
der rechten Seite der Mittelboden-Konstruktion sind als beidseitig symmetrische
Zonen ausgebildet.
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Sowohl
auf der linken, als auch auf der rechten Seite der Mittelboden-Konstruktion,
wie sie in 14 gezeigt ist, sind die erste
und vierte Zone Z1 und Z4 im wesentlichen flach durch die unteren
Deckelteile 209 ausgebildet, während die zweite und dritte
Zone Z2 und Z3 nicht flach gestaltet sind. Die Bodenfläche gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
hat eine einem Schachbrett ähnliche,
schachbrettartige Gestaltung. Bei diesem Ausführungsbeispiel entsprechen
die erste und vierte Zone Z1 und Z4 dem ersten und zweiten flachen
Bereich, und die zweite und dritte Zone Z2 und Z3 entsprechen dem
ersten bzw. zweiten unebenen Bereich. Auf der linken Seite weist
beispielsweise der vordere, au ßenbordige,
untere Deckelteil 209, welches den ersten, flachen Bereich
ausbildet, ein außenbordiges
Ende auf, welches an einer, sich in Längsrichtung erstreckenden, linken
Seitenschwelle 210 mittels eines Befestigungselements 214 befestigt
ist, während
das innenbordige Ende an dem, sich in Längsrichtung erstreckenden,
linken Boden-Seitenabschnitt 208,
wie in 15A gezeigt, befestigt ist.
Der hintere, innenbordige untere Deckelteil 209 auf der
linken Seite weist beispielsweise ein außenbordiges Ende auf, welches an
dem Linken Boden-Seitenabschnitt 208 befestigt ist, während das
innenbordige Ende mittels eines Befestigungsteils 213 an
dem Mittelboden 204 an einer, an den Bodentunnel 207 angrenzenden,
Stelle, wie in 15B gezeigt, befestigt ist.
Der Seitenabschnitt 208 ist an der Unterseite des Mittelbodens 207 befestigt,
und jeder untere Deckelteil 209 ist an der nach unten gewandten,
flachen Oberfläche
des Seitenabschnitts 208, wie in den 15A und 15B gezeigt,
befestigt. Der linke, vordere, außenbordige, untere Deckelteil 209,
wie es in 15A gezeigt ist, existiert nur
auf der außenbordigen
Seite des linken Seitenabschnitts 208 und erstreckt sich
von dem linken Seitenabschnitt 208 zu der linken Seitenschwelle 210.
Der linke, hintere, innenbordige, untere Deckelteil 209,
wie er in 15B gezeigt ist, ist nur auf der
innenbordigen Seite des linken Seitenabschnitts 208 vorhanden
und erstreckt sich von dem linken Seitenabschnitt 208 in
Richtung des Bodentunnels 207. Die unteren Deckelteile 209 befinden
sich unter dem Mittelboden 204. Die unteren Deckelteile 209 auf
der rechten Seite sind in achsensymmetrischer Weise analog an dem
Mittelboden 204 befestigt. Jeder untere Deckelteil 209 hat
die Form einer flachen Platte aus Harz oder Metall, wie Stahl. Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
sind der erste und zweite flache Bereich durch die unteren Deckelteile 209 ausgebildet.
Anstatt der Verwendung des unteren Deckelteils 209 ist
es jedoch möglich,
diese flachen Bereiche direkt in dem Mittelboden 204 durch
Formgebung der entsprechenden Abschnitte des Mittelbodens 204 flach
zu gestalten.
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22 und 23 veranschaulichen
die Ergebnisse von Versuchen in der Weise, daß verschiedene Unterboden-Luftströmungen hinter
der vorderen, unteren Abdeckung 14 des Fahrzeugs sichtbar gemacht
werden, wobei der Mittelboden nicht abgeflacht ist und verschiedene
Bodensicken frei liegen. 22 zeigt
eine geradlinige Luftströmung,
und 23 zeigt Seitenwind-Verhältnisse. Eine in 22 dargestellte,
mittige Luftströmung
SA ist eine Strömung
mit hoher Strömungsgeschwindigkeit,
welche längs
der Mittellinie des Fahrzeugs strömt. Diese Mittelströmung SA
wird durch zweite Strömungen
SB auf beiden Seiten eingeengt und deren Geschwindigkeit erhöht. Diese
mittige Luftströmung
SA kühlt
das Getriebe 5 und das hintere Differential 7 wirksam.
Die linken Luftströmungen
SB sind langsame, linksseitige und rechtsseitige Strömungen,
welche aus dem Motorraum herausgeführt werden. Die linksseitige und
rechtsseitige, langsame Luftströ mung
SB expandiert seitlich, wenn sie in Richtung der Hinterräder 11 strömt und verringert
die Auftriebskräfte,
welche von den Hinterrädern
aufgenommen werden. Die linke und rechte Strömung SC sind äußere Strömungen, welche
auf der außenbordigen
Seite der jeweils benachbarten zweiten Strömung SB strömen. Jede äußere Strömung SC wird von dem Vorderrad
eingeengt, während
sie durch das Radhaus strömt,
und weiter durch die benachbarte zweite Luftströmung SB eingeengt, so daß die Strömungsgeschwindigkeit vergrößert wird.
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16 und 17 veranschaulichen
die Ergebnisse von Experimenten im Fall eines, in 14 gezeigten,
Fahrzeugs. 16 zeigt die Unterboden-Strömungen,
wenn das Fahrzeug relativ zum Wind geradeaus fährt, und 17 zeigt
die Unterboden-Luftströmungen,
wenn das Fahrzeug Seitenwind ausgesetzt ist. In den 16 und 17 bezeichnet Ac
eine Ebene, in welcher die Luftströmungs-Geschwindigkeiten gemessen
werden. Jede der vier Zonen Z1 – Z4,
beispielsweise auf der linken Seite, funktionieren wie nachfolgend
beschrieben. Die rechten Seitenbereiche Z1 – Z4 funktionieren in der gleichen
Weise.
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(1) Vorderer, außenbordiger
Bereich Z1
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Wenn
das Fahrzeug relativ zu dem ankommenden Wind geradeaus fährt: die
schnelle, am weitesten außen
liegende Strömung
SC strömt
unter den flachen Bereich Z1 und erhöht entsprechend weiter die
Strömungsgeschwindigkeit.
Diese flache Zone Z1 ist insbesondere im Hinblick auf eine Verringerung des
Luftwiderstands wirksam.
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Wenn
das Fahrzeug Seitenwind ausgesetzt wird: Die Zone Z1 ist vor dem
Gewichtsschwerpunkt COG angeordnet. Der Bodenwiderstand, welcher
auf diesen vorderen Bereich einwirkt, erzeugt daher ein Giermoment,
welches dazu neigt, das Fahrzeug in Richtung der Leeseite zu drehen.
Der Bereich Z1 ist flach gestaltet und für die Verringerung des Bodenwiderstands
wirksam und infolgedessen hinsichtlich einer Verringerung des aerodynamisch
erzeugten Giermoments wirksam. Darüber hinaus dient der flache
Bereich Z1 zum Erhöhen
der Geschwindigkeit der Luftströmung
in dem unteren Abschnitt der Seitenschwelle auf der Leeseite. In
diesem Fall, wenn die Seitenschwelle in ihrem Querschnitt derart
geformt ist, daß der
Krümmungsradius
verringert wird, wird eine Separierung (Grenzschichtablösung) des Luftstroms
mit größer werdender
Luftgeschwindigkeit unterstützt
und damit ein Strömen
zurück
zu der Fahrzeugkörperseite
verhindert. Im Ergebnis kann diese Unterboden- Konstruktion den negativen Druck auf
die bodenseitige Oberfläche
auf der Leeseite verringern und so das Giermoment verringern.
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(2) Vorderer, innenbordiger
Bereich Z2
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Geradeaus-Betrieb:
um die Auftriebs- und Luftwiderstands-Eigenschaften bei den Hinterrädern, bezogen
mittels der heißen
Luftströmung
SB, welche durch den Seitenkanal 22 aus dem Motorraum ausströmt, weiter
zu verbessern, ist es wichtig, die Strömungsgeschwindigkeit dieses
Heißluftstroms
SB unter den Bereichen Z2 und Z3 weiter zu verringern. Der größte Teil
des Heißluftstroms
SB strömt
unter dem Bereich Z2, welcher uneben belassen wurde, und wird weiter
verlangsamt. Demgemäß wird die Mittelströmung SA
weiter eingeengt, schneller gemacht und in ihren Kühleigenschaften
zum Kühlen des
Getriebes und des Differentials verbessert. In diesem Fall ist ein
in der zweiten Zone Z2 erzeugter Luftwiderstand ausreichend gering,
weil die Luftgeschwindigkeit in diesem Bereich, verglichen mit anderen
Zonen, gering ist. Darüber
hinaus kann die Unterboden-Konstruktion, welche in dem zweiten Bereich
Z2 keinen unteren Deckelteil aufweist, das Volumen des Unterboden-Raums
unter diesem Bereich vergrößern und
dadurch kann der, aus dem Motorraum herausgeleitete, Heißluftstrom
sanft und gleichmäßig sein.
Als Konsequenz kann mit dieser Unterboden-Konstruktion die Leistungsfähigkeit
eines Wasserkühlers
oder eines anderen Wärmetauschers,
welcher in dem Motorraum installiert ist, verbessert werden.
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Betrieb
bei Seitenwind: bei Seitenwind verlangsamt der Heißluftstrom
deutlich die Unterboden-Luftströmung
von der Luvseite. Der in dieser vor dem Schwerpunkt angeordneten,
zweiten Zone Z2 auftretende Boden-Luftwiderstand erzeugt ein Giermoment,
welches das Fahrzeug zu der Leeseite hin drehen will. Jedoch ist
die Strömungsgeschwindigkeit
des Heißluftstroms
unter diesem Bereich relativ gering, so daß die Vergrößerung des Bodenwiderstands
und die Vergrößerung des
Giermoments klein sind.
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(3) Hinterer, außenbordiger
Bereich Z3
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Geradeaus-Betrieb:
Der Formwiderstand (Luftwiderstand), welcher auf die Hinterräder einwirkt,
wird durch die Strömungsgeschwindigkeit
der unter diesem Bereich entlangströmenden Luftströmung bei
dem Geradeaus-Betrieb bestimmt. Dabei fällt auf, daß der Formwiderstand der Hinterräder bedeutend
größer als
der Formwiderstand des Bodens in diesem Bereich ist. Dieser dritte
Bereich Z3 wird daher uneben belassen, um die Strömungsgeschwindigkeit
unter diesem Bereich zu verringern und so den Luftwiderstand des
gesamten Fahrzeugs zu verringern. Die Kombination des ersten und
zweiten unebenen Bereichs Z2 und Z3 verbessert sehr wesentlich das
Luftwiderstands-Verhalten der Hinterräder, so daß hier ein geringerer Luftwiderstand
auftritt.
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Bei
Seitenwind-Betrieb: um das Giermoment zu verringern, ist es wichtig,
zu erreichen, daß die Unterboden-Strömung unterhalb
dieses Bereichs zu der Körperseite
auf der Leeseite hochströmt
und einen negativen Druck auf dieser Seitenfläche des Körpers erzeugt. In diesem Fall
erzeugt eine, am hinteren Bereich des Fahrzeugkörpers hinter dem Schwerpunkt
zu der Leeseite hin ziehende Kraft ein Gegen-Giermoment um die Gierachse, welche
durch den Schwerpunkt läuft.
Der hintere, außenbordige Bereich
Z3, welcher uneben ist, hat einen relativ hohen Boden-Luftwiderstand und
erzeugt darüber
hinaus ein Gegen-Giermoment entsprechend der, auf diesen Bereich
einwirkenden Seitenkraft. Darüber
hinaus kann mittels dieser unebenen Zone Z3 die Luftströmungsgeschwindigkeit
aufgrund des Luftwiderstands des Bodens verringert werden. Deshalb
kann in dieser Zone eine Separierung an der Seitenschwelle, welche
an diesen Bereich angrenzt, vermieden werden, und der Aufbau eines
negativen Drucks an der Körper-Seitenfläche wird
unterstützt, indem
die Unterboden-Strömung
sanft und gleichmäßig zu der
Seitenfläche
des Körpers
strömen
kann. Diese Wirkung wird weiter verbessert durch Vergrößerung des
Kurvenradius des Querschnitts des hinteren Abschnitts der Seitenschwelle,
welche an diesen Bereich angrenzt.
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(4) Hinterer, innenbordiger
Bereich Z4
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Geradeausfahrt
relativ zur Luft: bei Geradeausfahrt-Bedingungen verbreitert sich
die eingeengte und schnelle Mittelströmung SA allmählich und
verlangsamt sich in dieser Zone Z4. Diese Zone Z4 kann jedoch die
Expansion der Luftströmung
und deren Verlangsamung in ihrer Geschwindigkeit aufgrund der flachen
Bodenfläche
auf ein Minimum halten, um die abwärts gerichtete Kraft und die
Kühlwirkung
für das
Getriebe und Differential zu optimieren.
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Betrieb
bei Seitenwind: Wenn der Gierwinkel größer wird, strömt die Unterbodenströmung in
diesem Bereich derart, daß sie
auf das Hinterrad auftrifft. Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
ist diese Zone flach gestaltet. Aus diesem Grund kann die flache
Zone Z4 den Luftwiderstand des Hinterrads erhöhen, weil sie es gestattet, daß ein schneller
Luftstrom auf das Hinterrad auftreffen kann und dabei das Gegen-Giermoment verstärkt.
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24, 25A und 25B zeigen
eine Unterboden-Konstruktion, gemäß welcher die vordere, untere
Abdeckung 14 vorgesehen ist, und eine vollständig flache
Mittelboden-Konstruktion,
bei welcher die Zonen Z1 – Z4
alle mittels flacher, unterer Bedeckungen 211 flach gestaltet
sind. 26 zeigt eine Unterboden-Strömungsgeschwindigkeits-Verteilung in dieser
vollständig
flachen Mittelboden-Konstruktion, wenn das Fahrzeug relativ zu der
Umgebungsluft geradeaus fährt,
während 27 die
Unterboden-Strömungsgeschwindigkeits-Verteilung zeigt,
wenn das Fahrzeug einem Seitenwind ausgesetzt wird.
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18, 19 und 20 zeigen
Wirkungen, welche bei dem Fahrzeug gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel
erzielt werden. In diesen Figuren bezeichnen V0, V1, V2, V3 und
V4 jeweils ein Bezugsfahrzeug, welches weder mit der vorderen, unteren
Abdeckung 14, noch mit der Mittelboden-Konstruktion gemäß dem sechsten
Ausführungsbeispiel versehen
ist, sowie ein erstes, zweites, drittes und viertes Fahrzeug, welche
jeweils mit der in 14 gezeigten vorderen, unteren
Abdeckung 14 versehen sind. Das erste Fahrzeug V1 weist
einen Mittelboden auf, welcher nicht, wie in den 22 und 23 gezeigt,
flach ist. Das zweite Fahrzeug V2 weist eine Mittelboden-Konstruktion
gemäß dem sechsten
Ausführungsbeispiel
auf, wie in 14 gezeigt ist. Das dritte Fahrzeug
V3 weist eine vollständig
flach ausgebildete Mittelboden-Konstruktion, wie in 24 gezeigt,
auf. Das vierte Fahrzeug V4 weist eine Mittelboden-Konstruktion
auf, wie sie in den 21A und 21B gezeigt
ist. Die Mittelboden-Konstruktion gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel
kann sowohl den Luftwiderstandsbeiwert Co und damit den Luftwiderstand,
wie in 18 gezeigt, verringern, als auch
den Giermomentbeiwert Cym und damit das Giermoment, wie in 19 gezeigt,
verringern und die Kühlung
für das
Getriebe und Differential, wie in 20 gezeigt,
verbessern. Die unterschiedlichen Cym-Werte, wie sie in 19 gezeigt
sind, werden durch Verwendung einer Standard-Gierwinkel-Charakteristik eines
Bezugsfahrzeugs V0 gemessen. Die in 20 gezeigten
Kühlluftgeschwindigkeiten
sind dimensionslose Werte, welche in Beziehung auf einen dem Bezugsfahrzeug
V0 entsprechenden Wert dimensionslos gemacht wurden, wozu dieser
Wert als 100 definiert wurde.
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In
einer japanischen, vorläufigen
Gebrauchsmusterveröffentlichung
JP 2-61792 U ist ein Fahrzeugkörper
gezeigt, welcher eine linke und eine rechte Luft-Sperrschwelle aufweist,
welche dazu dienen, das Giermoment zu verringern. Jedoch verringern diese
seitlichen Luft-Sperrschwellen die Bodenfreiheit des Fahrzeugs in
der Nähe
der Hinterräder
und verhindern eine Unterboden-Luftströmung auf der Leeseite in Richtung
der Körperseite
im hinteren Fahrzeugbereich und damit eine Luftströmung in dem
hinter dem Schwerpunkt liegenden Bereich.
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21A und 21B zeigen eine Abwandlung des sechsten
Ausführungsbeispiels.
Das in den 21A und 21B dargestellte Fahrzeug
ist das selbe wie das in 14 gezeigte
mit der Ausnahme nachfolgender Merkmale. Das in den 21A und 21B gezeigte
Fahrzeug hat linke und rechte Seitenschwellen 290, wovon
jede einen vorderen Schwellenteil aufweist, welcher sich an den
linken oder rechten ersten Bereich Z1 anschließt, und einen hinteren Schwellenabschnitt
aufweist, welcher sich an den linken oder rechten, dritten Bereich
Z3 anschließt
und eine Querschnittsform aufweist, welche sich von der des vorderen
Schwellenabschnitts unterscheidet. Der vordere Schwellenabschnitt
von jeder Schwelle 290, wie sie in 21A gezeigt ist, befindet sich auf der
Vorderseite einer imaginären,
seitlich und sich vertikal erstreckenden Ebene (Ly), welche durch
den Schwerpunkt des Fahrzeugs läuft,
während
der hintere Schwellenabschnitt von jeder Schwelle 290 auf der
hinteren Seite der sich seitlich und vertikal erstreckenden Ebene
Ly angeordnet ist. Jeder der vorderen und hinteren Schwellenabschnitte
der linksseitigen und rechtsseitigen Schwelle 290 weist
eine untere, nach unten gewandte Außenfläche und eine seitlich von der
imaginären,
vertikalen Mittelebene abgewandte Seitenfläche auf, und weist eine Ecke
auf, an welcher die untere Außenfläche und
die Seitenfläche aufeinanderstoßen. Der
Querschnitt der Ecke des vorderen Schwellenabschnitts von jeder
Schwelle, welcher durch Schneiden längs einer imaginären seitlichen
Ebene erhalten wird, welche parallel zu der seitlichen Ebene ist,
welche durch die seitliche Achse und die Vertikalachse des Fahrzeugs
ausgebildet wird, hat die Form einer gekrümmten Linie, deren Kurvenradius
R1 klein ist, wie in 21A gezeigt
ist. Der Querschnitt der Ecke an dem hinteren Schwellenabschnitt
von jeder Schwelle hat die Form einer gekrümmten Linie, deren Kurvenradius
R2 größer als der
Kurvenradius R1 an dem vorderen Schwellenabschnitt ist. Bei dem
in 21A gezeigten Ausführungsbeispiel
hat die Ecke des vorderen Schwellenabschnitts von jeder Schwelle
annähernd
die Form einer winkelförmigen
Kante. Die scharf gekrümmte Ecke
im vorderen Schwellenabschnitt von jeder Schwelle dient dazu, es
zu verhindern, daß Unterboden-Luftströmung auf
der Leeseite zu der Körperseite
hin hochströmen
kann. Andererseits kann die allmählich
und sanft gekrümmte
Ecke des hinteren Schwellenabschnitts von jeder Schwelle ermöglichen,
daß Unterboden-Strömung zu
der Körperseite hin
hochströmen
kann. Auf diese Weise wird durch die Seitenschwellen-Konstruktion,
wie sie in den 21A und 21B gezeigt ist, das auf
das Fahrzeug einwirkende Giermoment weiter verringert.
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Bei
den gezeigten Ausführungsbeispielen
ist der Motor in der Fahrzeugfront montiert und das Antriebssystem
weist ein Getriebe 5 auf, welches dazu vorgesehen ist,
die Hinterräder
anzutreiben. Jedoch ist die Unterbodenkonstruktion auch für Fahrzeuge mit
einem Heckmotor oder einem Mittelmotor anwendbar. In diesem Fall
ist der Hochdruckluftteil hinter einem Kühler und einem Ölkühler angeordnet, welche
in dem Vorderraum des Fahrzeugs angeordnet sind, oder in dem Vorderteil
des Fahrzeugs, welcher den dynamischen Druck aufnimmt. Der Unterboden
kann verschiedenartige Formen aufweisen. Auch ist die Unterbodenkonstruktion
nicht auf die dargestellte vordere, untere Abdeckung beschränkt, sondern
ist auch auf Fahrzeuge mit einem einfachen, flachen Boden anwendbar.