WO2016198456A1

WO2016198456A1 - Luftführungselement zum reduzieren des luftwiderstandes eines lastfahrzeuges

Info

Publication number: WO2016198456A1
Application number: PCT/EP2016/063044
Authority: WO
Inventors: Günter Seidel; José Manuel ALGÜERA
Original assignee: Jost-Werke Gmbh
Priority date: 2015-06-09
Filing date: 2016-06-08
Publication date: 2016-12-15
Also published as: US10589798B2; US20180154950A1; DE102015210502B4; DE102015210502A1

Abstract

Es wird ein Luftführungselement (4) zum Reduzieren des Luftwiderstandes eines Lastfahrzeuges (1) mit einem Laderaumaufbau (2) beschrieben, welches im Heckbereich (3) des Laderaumaufbaus (2) von außen anbringbar ist und einen Luftleitkanal (5) mit einer in Fahrtrichtung (x) vorderen Lufteintrittsöffnung (6) und einer hinteren Luftaustrittsöffnung (7) aufweist, wobei die Lufteintrittsöffnung (6) den Laderaumaufbau (2) in der Fahrtrichtung (x) überlappt und die Luftaustrittsöffnung (7) hinter dem Laderaumaufbau (2), innerhalb dessen Querschnittskontur angeordnet ist, wobei das Luftführungselement (4) eine den Luftleitkanal (5) begrenzende und beweglich gegenüber dem Laderaumaufbau (2) angeordnete Kappe (8) aufweist, die bei Unterschreiten einer vorgegebenen Luftgeschwindigkeit in Richtung des Laderaumaufbaus (2) absinkt und bei Überschreiten der Luftgeschwindigkeit von der Luftströmung gegenüber dem Laderaumaufbau (2) angehoben ist. Es lag daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Luftführungselement zu entwickeln, mit welchem die durch dessen Fahrstellung definierten maximalen Fahrzeugabmessungen auch während des Verstellens eingehalten werden. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kappe (8) gegenüber dem Laderaumaufbau (2) derart gelagert ist, dass diese ausschließlich eine translatorische Bewegung ausführt.

Description

Luftführungselement zum Reduzieren des Luftwiderstandes

eines Lastfahrzeuges

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Luftführungselement zum Reduzieren des Luftwiderstandes eines Lastfahrzeuges gemäß den im Oberbegriff des Anspruchs 1 stehenden Merkmalen.

Unter einem Lastfahrzeug werden insbesondere Lastkraftwagen und deren Anhängefahrzeuge sowie Busse verstanden. Das Lastfahrzeug weist stets einen Laderaumaufbau auf, welcher die zum Transport vorgesehenen Güter oder Personen aufnimmt. Der Laderaumaufbau ist durch ganz oder teilweise geschlossene Seitenwände sowie eine Dachwand begrenzt. Bei schneller Vorausfahrt des Lastfahrzeuges entsteht in dem Bereich hinter dem Laderaumaufbau ein Unterdruck, welcher zu einer Sogwirkung führt und den Kraftstoffverbrauch des Lastfahrzeuges erhöht.

Im Stand der Technik wurde vielfach versucht, die Kontur des Hecks mittels eines daran angeformten Konus zu verlängern, so dass die den Laderaumaufbau überströmende Luft an dem Konus anliegt und dadurch die Sogwirkung verringert wird. So schlägt die US 2011/0068603 A1 vor, am Heck des Lastfahrzeugs eine schlauchförmige Wulst anzubringen, welche die Kontur des Laderaumaufbaus in Umfangsrichtung annähernd vollständig umgibt.

Die US 8,360,509 B2 offenbart dagegen, anstelle einer schlauchförmigen Wulst klappbare Wandelemente vorzusehen, wohingegen die US 2007/0001481 A1 einen in axialer Richtung telekopierbaren geschlossenen Konus vorschlägt. All diese Vorrichtungen haben gemeinsam, dass die den Konus bildenden Luftleitflächen ausschließlich hinter dem Laderaumaufbau angeordnet sind, um den Luftwiderstandsbeiwert nicht zusätzlich zu erhöhen.

Der wesentliche Nachteil dieser heckseitig angebauten Luftleitflächen liegt darin, dass der Laderaumaufbau nur mit großem Aufwand entladen werden kann, da sich dessen Hecktüren nur nach einer vorausgehenden Demontage der Luftleitflächen öffnen lassen. Darüber hinaus wird aufgrund des heckseitigen Anbaus der Luftleitflächen die zulässige Fahrzeuglänge in erheblichem Maß überschritten, so dass es notwendig ist, den effektiv nutzbaren Laderaumaufbau zu kürzen.

Die EP 1 860 023 A2 schlägt vor, mittels eines formsteifen, rohrförmigen Aufbaus die während der Fahrt den Laderaumaufbau überströmende Luft im Heckbereich abzunehmen und kanalisiert dem hinter dem Heck befindlichen Unterdruck-Bereich zuzuführen. Der rohrförmige Aufbau hat sich jedoch als nachteilig herausgestellt, da dieser zu einer Erhöhung des Fahrzeugs führt, was insbesondere beim Rangieren an überdachten Ladeterminals zu einem Kontakt mit dem Dach des Ladeterminals und entsprechenden Beschädigungen sowohl an dem Dach als auch an dem rohrförmigen Aufbau führen kann. Die Höhe des rohrförmigen Aufbaus lässt sich aufgrund der Anbringung am Heck und auf der Oberseite des Laderaumaufbaus aus dem Fahrerhaus nicht einsehen und daher kaum abschätzen.

Ausgehend von dieser Problematik offenbart die US 7,862,102 B1 eine Vorrichtung zum Reduzieren des Luftwiderstandes, bei welcher am Heck eines Laderaumaufbaus ausfahrbare Luftführungselemente angeordnet sind, die durch eine rotatorische Bewegung aus einer zurückgezogenen Ausgangsstellung in eine ausgestellte Fahrstellung verschwenkt werden. Hierbei hat sich jedoch als nachteilig herausgestellt, dass während des Ausführens der rotatorischen Be- wegung die Abmessungen des Lastfahrzeuges über das Niveau in der Ausgangs- und Fahrstellung hinaus vergrößert sind, was zu Problemen mit gesetzlichen Bestimmungen führt und zudem das Kollisionsrisiko mit Brücken und anderen Verkehrsteilnehmern während der Schwenkbewegung der Luftführungselemente erhöht.

Aus diesem Grund lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Luftführungselement zu entwickeln, mit welchem die durch dessen Fahrstellung definierten maximalen Fahrzeugabmessungen auch während des Verstellens eingehalten werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Aufgrund der translatorischen Bewegung der Kappe verändert sich der Querschnitt des Luftleitkanals.

Bei einer translatorischen Bewegung der Kappe erfahren alle Punkte der Kappe dieselbe Verschiebung. Zu einem gegebenen Zeitpunkt sind Geschwindigkeiten und Beschleunigungen aller Punkte identisch. Sie bewegen sich auf parallelen Trajektorien. Davon zu unterscheiden ist die Rotation, bei der sich alle Punkte des Systems oder Körpers kreisförmig um eine gemeinsame Achse bewegen.

Unter einer gegenüber dem Laderaumaufbau beweglichen Anordnung der Kappe wird eine Lagerung verstanden, die insbesondere ein Auswehen der Kappe gegenüber der nächstgelegenen Wand des Laderaumaufbaus derart ermöglicht, dass der Luftleitkanal in dieser ausgestellten Position einen vergrößerten lichten Querschnitt aufweist. Das Absenken oder die zum Laderaumaufbau beabstan- dete Position der Kappe erfolgt vorzugsweise ausschließlich mittels der über das Lastfahrzeug streichenden Luftströmung, so dass keine weiteren Aggregate oder Steuergeräte notwendig sind. Da der Luftwiderstand beim Rangieren ohnehin zu vernachlässigen ist, kann das Luftführungselement bei langsamer Fahrt in der abgesenkten Position verbleiben und benötigt dadurch lediglich geringen Bauraum. Mit schnellerer Fahrt nimmt der Einfluss des Luftführungselementes zu, wobei dann jedoch kaum mit in den Fahrbahnraum hineinragenden Hindernissen zu rechnen ist.

Das erfindungsgemäße Luftführungselement ist besonders bevorzugt an einer Dachwand des Laderaumaufbaus befestigt, wobei sich der Luftwiderstand weiter senken lässt, wenn auch die anderen Wände des Laderaumaufbaus, beispielsweise dessen Seitenwände, mit entsprechenden Luftführungselementen versehen sind. Für ein Zurückziehen der seitlich am Laderaumaufbau angeordneten Luftführungselemente können vorgespannten Federelemente vorgesehen sein. Das an der Dachwand befestigte Luftführungselement gelangt bei nachlassender Luftströmung aufgrund der Schwerkraft in seine abgesenkte Ausgangsstellung zurück.

Die Kappe endet in Fahrzeuglängsrichtung über dem heckseitigen Ende des Laderaumaufbaus oder geht über dieses hinaus.

Der Luftleitkanal des Luftführungselementes ist vorzugsweise in Umfangsrich- tung im Wesentlichen geschlossen und weist allenfalls kleinflächige Durchbrüche zur Druckentlastung auf, die in Fahrtrichtung nur teilweise die Kappe oder gegebenenfalls vorhandene Seitenwände durchsetzen.

Vorteilhafterweise ist die Kappe als integrale und formsteife Haube ausgebildet. Unter einer formsteifen Haube wird eine unabhängig von der Luftströmung stets gleich geformte Kappe verstanden, die zudem als integral einstückige Baueinheit ausgeführt ist.

Zweckmäßigerweise ist die Kappe mittels von gelenkig angeordneten Verbindungselementen an dem Laderaumaufbau gehalten. Die Verbindungselemente beschränken das Anheben der Kappe oberhalb der vorgegebenen Luftgeschwindigkeit, können hierfür an der Kappe sowie dem Laderaumaufbau angreifen und sollten in Bewegungsrichtung der Kappe variabel und derart bemessen sein, dass ein vollständiges Absenken und Anheben der Kappe möglich ist.

Vorzugsweise ist die Kappe seitlich mittels jeweils einer flexiblen Seitenwand mit dem Laderaumaufbau verbunden. Unter einer flexiblen Seitenwand wird eine elastische, roll- oder faltbare Seitenwand verstanden. Besonders bevorzugt sind die flexiblen Seitenwände über ihre gesamte Länge dichtend mit dem Laderaumaufbau verbunden.

Vorzugsweise sind seitlich an der formsteifen Haube in Richtung des Laderaumaufbaus gerichtete erste Seitenwände angeordnet, die mit gegenüber dem Laderaumaufbau vorstehenden, zweiten Seitenwänden überlappen. Hierdurch ergeben sich formsteife und robuste Seitenwände, die bei jeweils gleicher Höhe unterhalb der vorgegebenen Luftgeschwindigkeit ungefähr eine hälftige Reduzierung der Bauhöhe ermöglichen. Die flexiblen Seitenwände wie auch die überlappenden ersten und zweiten Seitenwände ermöglichen einen maximalen Querschnitt des Luftleitkanals und verringern dabei Druckverluste in seitlicher Richtung.

Die Verbindungselemente können in die erste und zweite Seitenwand integriert sein. Hieraus resultiert der Vorteil, dass innerhalb des Luftleitkanals keine Verbindungselemente oder andere Einbauteile notwendig sind, die zu einer Drosselung der den Luftleitkanal durchströmenden Luft führen würden.

Es hat sich als günstig herausgestellt, wenn jedes Führungselement einen Führungsnocken und eine Führungskontur umfasst, wobei an der ersten oder zweiten Seitenwand der Führungsnocken ausgebildet ist, welcher mit der in der jeweils anderen Seitenwänden ausgeformten Führungskontur zusammenwirkt. Als Führungskontur kann eine Nut, Schiene oder eine entsprechend verlaufende Ausnehmung dienen, in welche der Nocken verschiebbar eingreift.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Verbin- dungselemente aus mindestens zwei in Fahrtrichtung versetzten, an der Kappe und dem Laderaumaufbau ortsfest drehgelagerten Schwenkarmen gebildet sind, deren Lagerachse jeweils quer zur Fahrtrichtung ausgerichtet ist. In diesem Fall findet das Aufstellen der Kappe um jeweils einen festen Drehpunkt im Bereich des Laderaumaufbaus statt, wobei die Kappe stets parallel zur benachbarten Wand des Laderaumaufbaus ausgerichtet ist. Diese Ausführungsform ermöglicht, sofern die Lagerachsen der Schwenkarme quer zur Fahrtrichtung ausgerichtet sind, eine seitliche Führung der Kappe, was insbesondere bei Seitenwind von Vorteil ist.

Die Verbindungselemente können auch mindestens ein versetzt zueinander angeordnetes erstes und zweites Gelenk umfassen, deren Lagerachsen horizontal um 90° versetzt zueinander angeordnet sind. Mit dieser Anordnung von Gelenken kann auf das Anbringen eines Schwenkarmes verzichtet werden. Vorzugsweise liegt eine der Lagerachsen in Fahrtrichtung und eine parallel zur Fahrtrichtung.

Ebenso ist es möglich, dass das erste und/oder zweite Gelenk ein Scharniergelenk mit einem oberen und einem unteren, drehbar miteinander verbundenem Schenkel ist, wobei der obere Schenkel an der Kappe und der untere Schenkel an dem Laderaumaufbau befestigt ist. Das Scharniergelenk weist einen vergleichsweise kleinen Bauraum bei einer geringen Masse auf.

Günstigerweise ist an der Kappe eine bis zur Luftaustrittsöffnung verlaufende Schürze befestigt. Die Schürze verlängert den Luftleitkanal insbesondere bis in den entgegen der Fahrtrichtung hinter dem Laderaumaufbau gelegenen Be- reich. Hierfür bildet die Schürze gegenüber dem im Wesentlichen longitudinal verlaufenden Luftleitkanal eine Abwinklung, durch welche der Luftstrom in den während der Fahrt einen Unterdruck aufweisenden Bereich hinter dem Laderaumaufbau gelangt. Die Schürze ist mit ihrem ersten Ende dauerhaft an der Kappe angebracht und spannt mit ihrem gegenüberliegenden zweiten Ende die Luftaustrittsöffnung auf.

Die Schürze kann außerdem an den Seitenwänden befestigt sein und damit einen Druckabfall innerhalb des Luftleitkanals vor der Luftaustrittsöffnung verhindern. Somit ist der Luftleitkanal durch die Kappe sowie die Schürze und gegebenenfalls durch die Seitenwände definiert.

Sofern die Schürze aus einem formsteifen Material hergestellt ist, wandert die Luftaustrittsöffnung in vertikaler Richtung zusammen mit der Kappe auf und nieder. Hierfür ist es sinnvoll, die Schürze in Bewegungsrichtung an dem Laderaumaufbau mittels einer Führung zu befestigen.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, die Schürze aus einem flexiblen Flächengebilde herzustellen. Unter einem flexiblen Flächengebilde wird eine Gewebe oder eine Folie verstanden, die im unbelasteten Zustand in sich zusammenfällt. Bei dieser Ausführungsform ist die Bewegung der Kappe von der Luftaustrittsöffnung entkoppelt, so dass diese stets ortsfest hinter dem Laderaumaufbau verbleibt. Bei langsamer Fahrt oder Stillstand des Lastfahrzeuges faltet sich die aus dem flexiblen Flächengebilde beschaffene Schürze zusammen.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind in der Lufteintrittsöffnung elastische Spangen angeordnet, welche von der Kappe zu dem Laderaumaufbau verlaufen. Hierdurch erfolgt bereits bei vergleichsweise langsamer Fahrt des Lastfahrzeuges eine günstige Füllung des Luftleitkanals durch den Luftstrom und damit ein unterstütztes Abheben der Kappe. Zweckmäßigerweise weist die Kappe im Bereich der Lufteintrittsöffnung eine insbesondere starre Auftriebsklappe auf. Die Auftriebskappe stellt eine erste Möglichkeit dar, ein Abheben der Kappe gegenüber dem Laderaumaufbau zu realisieren. Die Auftriebsklappe kann in Fahrtrichtung des Lastfahrzeuges schräg nach oben angestellt sein.

Vorzugsweise ist die Kappe mit einem Flügelprofil ausgebildet. Diese zweite Möglichkeit, einen Auftrieb der Kappe gegenüber dem Laderaumaufbau herbeizuführen, lässt sich auch mit der ersten Möglichkeit einer Auftriebsklappe kombinieren. Als Flügelprofil bezeichnet man in der Strömungslehre die Form des Querschnitts eines Körpers in Strömungsrichtung. Durch die spezifische Form und die Umströmung durch eine Flüssigkeit oder ein Gas entstehen an diesen Körpern angreifende Kräfte. Ein Flügelprofil eignet sich besonders für die Erzeugung von dynamischem Auftrieb bei geringem Strömungswiderstand.

Das Flügelprofil kann durch die formsteife Haube selbst gebildet sein, wobei diese vorteilhafterweise aus einem geschäumten Körper oder einem Kunststoffformteil hergestellt sein sollte. Eine aus einer formsteifen Haube gefertigte Kappe hat ein besonders effektives Flügelprofil, das auch bei teilweiser turbulenter Anströmung ein Abheben der Kappe ermöglicht. Auch bei starkem Einfluss eines in Richtung und Stärke wechselhaften atmosphärischen Windes erzeugt die formsteife Haube ausreichend Auftrieb, so dass der Luftleitkanal geöffnet ist.

Günstigerweise weist der Luftleitkanal ausgehend von der Lufteintrittsöffnung in Richtung der Luftaustrittsöffnung einen konisch zulaufenden Abschnitt auf.

Hierdurch wird vorzugsweise ergänzend zu dem Auftriebseffekt der Kappe ein Staudruck innerhalb des Luftleitkanals aufgebaut und ein maximaler Innenquerschnitt dessen erzielt. Vorteilhafterweise weist der Luftleitkanal einen variablen Querschnitt in Abhängigkeit der Position der Kappe auf. Bei Stillstand oder langsamer Fahrt des Lastfahrzeuges hat der Luftleitkanal seinen geringsten Querschnitt, wobei dieser bei einer Kappe mit daran angreifenden, flexiblen Seitenwänden vollständig geschlossen sein kann. Die Kappe liegt dann vollflächig auf dem Laderaumaufbau oder schmiegt sich an diesen an.

Zur besseren Nachvollziehbarkeit wird die Erfindung nachfolgend anhand von sieben Figuren näher erläutert. Es zeigen die

Fig. 1 : eine Seitenansicht auf ein Lastfahrzeug mit mehreren im Heckbereich eines Lastfahrzeuges angeordneten Luftführungselementen;

Fig. 2: eine Vorderansicht eines Luftführungselementes gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 3: einen Längsschnitt durch das Luftführungselement gemäß Fig. 2 in ausgestellter und abgesenkter Position;

Fig. 4: eine Vorderansicht des Luftführungselementes gemäß einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 5: eine Seitenansicht auf das Luftführungselement gemäß Fig. 4;

Fig. 6: eine Seitenansicht des Luftführungselementes gemäß einer dritten Ausführungsform und Fig. 7: eine Draufsicht auf ein Luftführungselement gemäß der Fig. 1 bis 6.

Die Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht auf ein Lastfahrzeug 1 bestehend aus einer Sattelzugmaschine 1 a und einem mittels einer Sattelkupplung 31 lösbar daran befestigten Sattelauflieger 1 b. Der Sattelauflieger 1 b weist einen Laderaumaufbau 2 auf, in welchem vor äußeren Einflüssen geschützt Waren transportiert werden können.

Der Laderaumaufbau 2 ist durch eine Dachwand 2a, zwei gegenüberliegende, sich in Fahrtrichtung x erstreckende Seitenwände 2b, eine in Fahrtrichtung x den Laderaumaufbau 2 zur Sattelzugmaschine 1 a abgrenzende Frontwand 2d sowie eine Heckwand 2c gebildet. Insbesondere die Heckwand 2c kann zum Be- und Entladen mit schwenkbaren Türen (nicht gezeigt) versehen sein.

Im Heckbereich 3 des Laderaumaufbaus 2 befinden sich an der Dachwand 2a sowie an den Seitenwänden 2b jeweils ein Luftführungselement 4. Jedes der drei Luftführungselemente 4 weist einen in Fahrtrichtung x ausgerichteten Luftleitkanal 5 mit einer in Fahrtrichtung x befindlichen Lufteintrittsöffnung 6 sowie einer am gegenüberliegenden Ende liegenden Luftaustrittsöffnung 7 auf. Die Luftaustrittsöffnung 7 sollte mit einem gegenüber dem Luftleitkanal 5 und auch der Lufteintrittsöffnung 6 größeren Querschnitt ausgebildet sein. Hierdurch wird eine Diffusor-Wirkung mit einer verringerten Geschwindigkeit der das Luftführungselement 4 durchströmenden Luft bei gleichzeitiger Erhöhung dessen Druckes erzielt. Die Luftaustrittsöffnung 7 liegt außerdem innerhalb der

Querschnittskontur des Laderaumaufbaus 2 und somit in einem Bereich, in dem sich während des Fahrbetriebes ein Unterdruck ausbildet. Die Ausrichtung der Luftaustrittsöffnung 7 liegt grundsätzlich in einer Ebene mit der Fahrtrichtung x. Die Luftführungselemente 4 befinden sich in der Darstellung der Fig. 1 bezüglich des Laderaumaufbaus 2 in einer abgehobenen Position, das heißt während schneller Fahrt des Lastfahrzeuges 1 .

In den Darstellungen der Fig. 2 und Fig. 3 befindet sich das Luftführungsele- ment 4 bezüglich des Laderaumaufbaus 2 ebenfalls in einer abgehobenen Position. Eine auf den Laderaumaufbau 2 abgesenkte Position ist jeweils mit gestrichelten Linien angedeutet.

Die Fig. 2 zeigt in einer Vorderansicht ein Luftführungselement 4 gemäß einer ersten Ausführungsform, welches beispielhaft auf der Dachwand 2a eines Laderaumaufbaus 2 angeordnet ist. In gleicher Weise könnte das Luftführungselement 4 auch an den Seitenwänden 2b angebracht und gegenüber diesen verstellbar sein.

Das Luftführungselement 4 umfasst eine Kappe 8, die als formsteife Haube 10 ausgebildet ist. Die formsteife Haube 10 ist eine ebene Platte, deren seitliche Endabschnitte 8a um 90° in Richtung des Laderaumaufbaus 2 abgekantet sind. An beiden seitlichen Endabschnitten 8a der formsteifen Haube 10 sind über die gesamte axiale Erstreckung des Luftführungselementes 4 flexible Seitenwände 15 angebracht, die bis zur Dachwand 2a herunterreichen und an dieser über ihre gesamte Länge befestigt sind. Die Dachwand 2a, die flexiblen Seitenwände 15 und die Kappe 8 spannen zusammen mit einer an der Kappe 8 und den flexiblen Seitenwänden 15 befestigten Schürze 21 einen Luftleitkanal 5 auf, der das Luftführungselement 4 von der Lufteintrittsöffnung 6 bis zu der Luftaustrittsöffnung 7 durchsetzt.

Die Kappe 8 ist über zwei in Fahrtrichtung x hintereinander angeordnete Verbindungselemente 16 unabhängig von seiner angehobenen oder abgesenkten Position gegenüber der Dachwand 2a ausschließlich translatorisch bewegbar. Die Verbindungselemente 16 bestehen aus einem in Fahrtrichtung x liegendem ersten Gelenk 17 und einem dahinter befindlichen zweiten Gelenk 18. Beide Gelenke 17, 18 sind als Scharniergelenke 19 ausgebildet und weisen einen oberen Schenkel 19a und einen unteren Schenkel 19b auf, die um eine Lagerachse 27 drehbar miteinander befestigt sind.

Jeder der oberen Schenkel 19a greift mittels eines Kappenschwenklagers 33 an der Kappe 8 und jeder der unteren Schenkel 19b mittels eines Laderaumaufbauschwenklagers 34 an dem Laderaumaufbau 2 an. Die Lagerachsen 27 des ersten Gelenkes 17 und die Lagerachsen 27 des zweiten Gelenkes 18 stehen grundsätzlich senkrecht aufeinander. In der Darstellung der Fign. 2 und 3 erstrecken sich die Lagerachsen 27 des ersten Gelenkes 17 quer zur Fahrtrichtung x und die Lagerachsen 27 des zweiten Gelenkes 18 parallel zur Fahrtrichtung x.

Das erste und zweite Gelenk 17, 18 sind beide zentral innerhalb des Luftleitkanals 5 angeordnet. Es ebenfalls möglich, an beiden seitlichen Endabschnitten 8a ein erstes Gelenk 17 und entgegen der Fahrtrichtung x dahinter jeweils ein zweites Gelenk 18 vorzusehen, die von außen an der Kappe 8 angreifen.

In dem Luftleitkanal 5 befinden sich zwischen den flexiblen Seitenwänden 15 außerdem Rippen 26, die ebenfalls über die axiale Erstreckung der Kappe 8 verlaufen. Die Rippen 26 bestehen wie die flexiblen Seitenwände 15 aus einem flexiblen Flächengebilde 9 und ermöglichen dadurch eine Vertikalbewegung der Kappe 8 zwischen einer abgesenkten und einer angehobenen Position.

Der Niveauunterschied des Luftleitkanals 5 zwischen der Lufteintrittsöffnung 6 und der Luftaustrittsöffnung 7 ist mittels der Schürze 21 überbrückt, die an der Kappe 8 und beiden flexiblen Seitenwänden 15 angebracht ist. Auch die Schür- ze 21 ist aus einem flexiblen Flächengebilde 9 hergestellt und lässt dadurch die vertikale Bewegung der Kappe 8 zu.

Die Kappe 8 ist bezogen auf die Dachwand 2a um den Winkel α geneigt und steht in Fahrtrichtung x nach oben, wodurch zunächst bei zunehmender Fahrgeschwindigkeit ein Auftrieb der Kappe 8 generiert wird und sich außerdem aufgrund des konisch zulaufenden Luftleitkanals 5 in diesem ein Staudruck ausbildet, welcher die Kappe 8 in der abgehobenen Position hält.

Die Fig. 4 und Fig. 5 zeigt eine zweite, alternative Ausführungsform, bei welcher die Kappe 8 ebenfalls als formsteife Haube 10 ausgebildet ist. Anstelle flexibler Seitenwände 15 sind jedoch ortsfest an der Kappe 8 angreifende erste Seitenwände 11 vorgesehen, die formstabil von der Kappe 8 in Richtung des Laderaumaufbaus 2 vorstehen und dabei zumindest teilweise zweite Seitenwände 12 überlappen. Die zweiten Seitenwände 12 sind ortsfest an dem Laderaumaufbau 2, insbesondere an der Dachwand 2a, befestigt.

In den ersten und zweiten Seitenwänden 11 , 12 sind Verbindungselemente 16 zur Zwangsführung der Kappe 8 zwischen einer abgesenkten und einer abgehobenen Position integriert. Gemäß der Fign. 4 und 5 sind in den zweiten Seitenwänden 12 Führungskonturen 14 ausgeformt, beispielsweise in Form von länglichen Schlitzen. Die ersten Seitenwände 11 weisen Führungsnocken 13 auf, die in die Führungskonturen 14 hinein- oder hindurchreichen, so dass die Kappe 8 dem Verlauf der Führungskonturen 14 folgen kann. In gleicher weise und ohne funktionale Einbußen könnten die Führungsnocken 13 an den zweiten Seitenwänden 12 und die Führungskonturen 14 an den ersten Seitenwänden 11 vorgesehen sein.

Die formsteife Haube 10 ist als ebene Platte ausgeformt und parallel zur Dachwand 2a ausgerichtet. Insofern erzeugt die formsteife Haube 10 als solches keinen Auftrieb. Im Bereich der Lufteintrittsöffnung 6 weist die formsteife Haube 10 eine in Fahrtrichtung x vom Laderaumaufbau 2 weg gerichtete Auftriebsklappe 23 auf, die bei Anströmung ein Anheben der formsteifen Haube 10 initiiert.

Das Anheben der Kappe 8 kann außerdem, unabhängig von dessen Ausführungsform oder den verwendeten Verbindungselementen 16, durch zum Laderaumaufbau 2 verlaufende elastische Spangen 22 unterstützt sein. Diese verbiegen sich reversibel beim Absenken der Kappe 8 und expandieren bei einer nachfolgenden Aufwärtsbewegung der Kappe 8.

Die Schürze 21 kann als flexibles Flächengebilde 9 oder, wie in Fig. 5 dargestellt, aus einem formsteifen Material ausgebildet sein. Für die letztgenannte Ausführungsform ist es jedoch vorteilhaft, wenn die Schürze 21 an der Kappe 8 und den ersten Seitenwänden 11 befestigt und zusätzlich am Laderaumaufbau 2 in Bewegungsrichtung mittels einer Linearführung 32 gehalten ist. Bei dieser Ausführungsform bewegt sich die Luftaustrittsöffnung 7 in gleichem Maße wie die Kappe 8.

In der Fig. 6 ist eine dritte Ausführungsform des Luftführungselementes 4 dargestellt, bei welcher die Kappe 8 als starres Flügelprofil 24 ausgebildet ist. Die Kappe 8 ist mittels mehrerer Verbindungselemente 16 in Form von Schwenkarmen 20 gelenkig mit dem Laderaumaufbau 2 verbunden, wobei vorzugsweise auf jeder Seite der Kappe 8 zwei Schwenkarme 20 angreifen. Jeder Schwenkarm 20 weist ein Kappenschwenklager 33 und ein Laderaumaufbauschwenklager 34 auf, deren Lagerachsen 27 jeweils quer zur Fahrtrichtung x ausgerichtet sind. Das Kappenschwenklager 33 befindet sich in Fahrtrichtung x stets vor dem Laderaumaufbauschwenklager 34. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwertes der Luftgeschwindigkeit schwenkt die Kappe 8 um die Laderaumaufbauschwenklager 34 in die abgehobene Position und spannt dadurch den Luftleitkanal 5 auf. In der abgesenkten Position der Kappe 8 liegt die Unterseite des Flügelprofils 24 vollflächig auf der Dachwand 2a des Laderaumaufbaus 2 auf.

Von der Kappe 8 erstrecken sich auf beiden Seiten des Luftleitkanals 5 flexible Seitenwände 15 bis zum Laderaumaufbau 2 so dass der Luftleitkanal 5 unabhängig von der Position der Kappe 8 seitlich stets durch die flexiblen Seitenwände 15 begrenzt ist.

Die Fig. 7 zeigt ein Luftführungselement 4 unabhängig von seiner Ausführungs- form in der Draufsicht, wobei die Kappe 8 entgegen der Fahrtrichtung x einen konisch zulaufenden Abschnitt 25 aufweist. Dieser dient dazu, einen Staudruck unter der Kappe 8 aufzubauen und dadurch das Anheben der Kappe 8 zu unterstützen.

Bezugszeichenliste

Lastfahrzeug

a Sattelzugmaschine

b Sattelauflieger

Laderaumaufbau

a Dachwand

b Seitenwand

c Heckwand

d Frontwand

Heckbereich Laderaumaufbau

Luftführungselement

Luftleitkanal

Lufteintrittsöffnung

Luftaustrittsöffnung

Kappe

a seitlicher Endabschnitt

flexibles Flächengebilde

0 formsteife Haube

1 erste Seitenwand

2 zweite Seitenwand

3 Führungsnocken

4 Führungskontur

5 flexible Seitenwand

6 Verbindungselement

7 erstes Gelenk

8 zweites Gelenk

9 Scharniergelenk 19a oberer Schenkel

19b unterer Schenkel

20 Schwenkarm

21 Schürze

22 elastische Spangen

23 Auftriebsklappe

24 Flügelprofil

25 konischer Abschnitt

26 Rippe

27 Lagerachse

31 Sattelkupplung

32 Linearführung Schürze

33 Kappenschwenklager

34 Laderaumaufbauschwenklager α Winkel Kappe/Dachwand x Fahrtrichtung

Claims

Patentansprüche

Luftführungselement (4) zum Reduzieren des Luftwiderstandes eines Lastfahrzeuges (1 ) mit einem Laderaumaufbau (2), welches im Heckbereich (3) des Laderaumaufbaus (2) von außen anbringbar ist und einen Luftleitkanal (5) mit einer in Fahrtrichtung (x) vorderen Lufteintrittsöffnung (6) und einer hinteren Luftaustrittsöffnung (7) aufweist, wobei die Lufteintrittsöffnung (6) den Laderaumaufbau (2) in der Fahrtrichtung (x) überlappt und die Luftaustrittsöffnung (7) hinter dem Laderaumaufbau (2), innerhalb dessen Querschnittskontur angeordnet ist, wobei das Luftführungselement (4) eine den Luftleitkanal (5) begrenzende und beweglich gegenüber dem Laderaumaufbau (2) angeordnete Kappe (8) aufweist, die bei Unterschreiten einer vorgegebenen Luftgeschwindigkeit in Richtung des Laderaumaufbaus (2) absinkt und bei Überschreiten der Luftgeschwindigkeit von der Luftströmung gegenüber dem Laderaumaufbau (2) angehoben ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Kappe (8) gegenüber dem Laderaumaufbau (2) derart gelagert ist, dass diese ausschließlich eine translatorische Bewegung ausführt.

Luftführungselement (4) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (8) als integrale, formsteife Haube (10) ausgebildet ist.

Luftführungselement (4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (8) mittels von gelenkigen Verbindungselementen (16) an dem Laderaumaufbau (2) gehalten ist.

4. Luftführungselement (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (8) seitlich mittels jeweils einer flexiblen Seitenwand (15) mit dem Laderaumaufbau (2) verbunden ist.

5. Luftführungselement (4) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der formsteifen Haube (10) seitlich in Richtung des Laderaumaufbaus (2) gerichtete erste Seitenwände (1 1 ) angeordnet sind, die mit gegenüber dem Laderaumaufbau (2) vorstehenden, zweiten Seitenwänden (12) überlappen.

6. Luftführungselement (4) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (16) in die erste und zweite Seitenwand (1 1 , 12) integriert sind.

7. Luftführungselement (4) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Verbindungselement (16) einen Führungsnocken (13) und eine Führungskontur (14) umfasst, wobei an der ersten oder zweiten Seitenwand (1 1 , 12) der Führungsnocken (13) ausgebildet ist, welcher mit der in der jeweils anderen Seitenwand (12, 11 ) ausgeformten Führungskontur (14) zusammenwirkt.

8. Luftführungselement (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (16) aus mindestens zwei in Fahrtrichtung versetzten, an der Kappe (8) und dem Laderaumaufbau (2) ortsfest drehgelagerten Schwenkarmen (20) gebildet sind, deren Lagerachse jeweils quer zur Fahrtrichtung (x) ausgerichtet ist.

9. Luftführungselement (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (16) mindestens ein versetzt zueinander angeordnetes erstes und zweites Gelenk (17, 18) umfassen, deren Lagerachsen horizontal um 90° versetzt zueinander angeordnet sind.

10. Luftführungselement (4) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Gelenk (17, 18) ein Scharniergelenk (19) mit einem oberen und einem unteren, drehbar miteinander verbundenem Schenkel (19a, 19b) ist, wobei der obere Schenkel (19a) an der Kappe (8) und der untere Schenkel (19b) am Laderaumaufbau (2) angreift.

11 . Luftführungselement (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kappe (8) eine bis zur Luftaustrittsöffnung (7) verlaufende Schürze (21 ) befestigt ist.

12. Luftführungselement (4) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schürze (21 ) an den Seitenwänden (1 1 , 12, 15) befestigt ist.

13. Luftführungselement (4) nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schürze (21 ) aus einem formsteifen Material hergestellt ist.

14. Luftführungselement (4) nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schürze (21 ) aus einem flexiblen Flächengebilde (9) hergestellt ist.

15. Luftführungselement (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lufteintrittsöffnung (6) elastische Spangen (22) angeordnet sind, welche die Kappe (8) gegenüber dem Laderaumaufbau (2) abstützen.

16. Luftführungselement (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (8) im Bereich der Lufteintrittsöffnung (6) eine Auftriebsklappe (23) aufweist.

17. Luftführungselement (4) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftriebsklappe (23) in Fahrtrichtung (x) des Lastfahrzeuges (1 ) schräg nach oben angestellt ist.

18. Luftführungselement (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (8) mit einem Flügelprofil (24) ausgebildet ist.

19. Luftführungselement (4) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Flügelprofil (24) durch die formsteife Haube (10) gebildet ist.

20. Luftführungselement (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftleitkanal (5) ausgehend von der Lufteintrittsöffnung (6) in Richtung der Luftaustrittsöffnung (7) einen konisch zulaufenden Abschnitt (25) aufweist.