-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, das ein aerodynamisches
Element für
die Verringerung des Luftwiderstandes und des Auftriebs des Kraftfahrzeugs
umfasst.
-
Kraftfahrzeuge
sind, wenn sie fahren, etlichen Kräften ausgesetzt, die ihrer
Vorwärtsbewegung
entgegenwirken. Diese Kräfte
sind insbesondere Festkörperreibungen,
d. h. die Kontakte der Räder mit
dem Boden, und aerodynamische Reibungen, wie beispielsweise die
Reibungen von Luft an den Wänden
der Karosserie des Fahrzeugs.
-
Neben
diesen Reibungen sind die Kraftfahrzeuge einer dritten Quelle von
Kräften
ausgesetzt, die ebenfalls ihrer Vorwärtsbewegung entgegenwirkt. Diese
Kräfte
sind aerodynamische Kräfte,
die auf das Fahrzeug durch Überdruck-
und Unterdruckbereiche ausgeübt
werden. Bei einer hohen Geschwindigkeit werden nämlich diese Kräfte im Verhältnis zu
anderen dominant und spielen eine wesentliche Rolle, was den Verbrauch
und die Stabilität
des Fahrzeugs angeht.
-
Diese
aerodynamischen Kräfte
entstehen im Wesentlichen durch die Unterdrücke, die durch Ablösungen,
Rezirkulationen und Längswirbel
der Luftströmung
hervorgerufen werden. Die Rezirkulationen und folglich die Niederdruckbereiche
sind am Heck des Fahrzeugs und insbesondere auf Höhe der Heckscheibe
und des Gepäckraums
stark ausgeprägt.
Die Luftströmungen
am Heck des Kraftfahrzeugs sind nämlich kompliziert, und im Allgemeinen stellt
sich ein Gleichgewicht zwischen den Ablösungen und den Längswirbeln
ein.
-
Das
Dokument WO-A-02/49 906 beschreibt eine aerodynamische Vorrichtung
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, die einen Schuh umfasst, der vor jedem Rad des
Fahrzeugs angeordnet ist, um den Luftstrom, der auf das Rad drückt, umzuleiten.
-
Außerdem sind
in der Kraftfahrzeugaerodynamik verwendete Vorrichtungen bekannt,
die sich auf das Ablösen
auswirken, das am Heck des Fahrzeugs, insbesondere im Verbindungsbereich
zwischen dem Dach und der Heckscheibe einerseits und zwischen der
Heckscheibe und dem Gepäckraum andererseits,
stattfindet.
-
Auch
wenn die stärksten
Unterdrücke
und die Hauptwirbelstrukturen und Ablösungen am hinteren Teil des
Kraftfahrzeugs erzeugt werden, ist der Bereich der Räder und
der Radkästen
ebenfalls eine kritische Zone. Die Luftströmung verfängt sich nämlich im Radkasten, und sehr
oft ist ein Abreißen
hinter diesem zu beobachten.
-
Außerdem ist
immer ein starker Nachstrom hinter den Rädern des Fahrzeugs zu beobachten, wobei
der Nachstrom der Vorderräder
auf die Hinterräder
trifft und ihren Nachstrom verändert.
Der Nachstrom der Räder
und die Luftströmung
in den Radkästen
wirken außerdem
direkt auf die Luftströmung an
der Unterseite des Fahrzeugs ein, wodurch sich die Strömungsrate
der Luft verändert,
die von der Unterseite des Fahrzeugs wegströmt, und hier und da auch die
Beschaffenheit der Luftströmung
am Heck des Kraftfahrzeugs.
-
Folglich
ist der Bereich der Räder
und der Radkästen
ein sehr empfindlicher Bereich, was die Aerodynamik des Fahrzeugs
anbelangt, und die Automobilhersteller schätzen, dass diese Bereiche im Schnitt
mit 15 % zum Luftwiderstandsbeiwert des Kraftfahrzeugs beitragen.
-
Die
Erfindung hat zur Aufgabe, ein Kraftfahrzeug zu schaffen, das ein
aerodynamisches Element umfasst, das ermöglicht, die Beschaffenheit
der Luftströmung
auf Höhe
der Räder
und der Radkästen des
Kraftfahrzeugs zu verändern,
und das nicht nur ermöglicht,
den Heckauftrieb zu verringern und folglich die Stabilität zu verbessern,
sondern auch, eine Verminderung des Luftwiderstandes des Fahrzeugs und
folglich des Verbrauchs dieses Letzteren zu begünstigen.
-
Die
Erfindung hat folglich ein Kraftfahrzeug zum Gegenstand, das ein
aerodynamisches Element für
die Verringerung des Luftwiderstandes und des Auftriebs des Kraftfahrzeugs
umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das aerodynamische Element eine
vertikale Platte umfasst, die sich parallel zur Längsachse
des Fahrzeugs erstreckt und unter der Wagenunterseite hinter den
Vorderrädern
und/oder den Hinterrädern
angeordnet ist.
-
Gemäß weiteren
Merkmalen der Erfindung
- – hat die Platte die Form eines
Vierecks oder eines Dreiecks oder eines Viertelkreises,
- – ist
die Platte in die Wagenunterseite des Kraftfahrzeugs einklappbar,
- – hat
die Platte eine Breite im Bereich von 5 bis 50 cm,
- – ist
die Platte zwischen einer ersten Stellung, in der sie in die Wagenunterseite
des Fahrzeugs integriert ist, und einer zweiten, festen Stellung,
in der sie von der Wagenunterseite nach unten vorsteht, verlagerbar,
wobei die Verlagerung der Platte zwischen diesen Stellungen durch
wenigstens ein Steuerorgan in Abhängigkeit von Informationen,
die von wenigstens einem Druck- und/oder Geschwindigkeits- und/oder
Reibungssensor, der in die Karosserie des Kraftfahrzeugs eingesetzt ist,
geliefert werden, betätigt
wird,
- – ist
die Platte zwischen einer ersten Stellung, in der sie in die Wagenunterseite
des Fahrzeugs integriert ist, und einer zweiten Stellung, in der
sie von der Wagenunterseite nach unten vorsteht, verlagerbar, wobei
die Höhe,
um die die Platte vorsteht, veränderlich
ist und durch wenigstens ein Steuerorgan in Abhängigkeit von Informationen,
die von wenigstens einem Druck- und/oder Geschwindigkeits- und/oder
Reibungssensor, der in die Karosserie des Kraftfahrzeugs eingesetzt ist,
geliefert werden, gesteuert wird,
- – ist
die Höhe,
um die die Platte vorsteht, zwischen 0 und 50 cm veränderlich,
- – hat
die Platte eine Länge
im Bereich von 5 bis 50 cm.
-
Die
Erfindung wird besser verstanden beim Lesen der folgenden Beschreibung,
die beispielhaft gegeben ist und sich auf die beigefügte Zeichnung bezieht,
worin
-
1 eine
schematische Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs ist, das mit wenigstens
einem aerodynamischen Element gemäß der Erfindung ausgerüstet ist,
-
2 eine
schematische Darstellung der Unterseite des Kraftfahrzeugs ist,
das mit aerodynamischen Elementen gemäß der Erfindung ausgerüstet ist,
-
3A bis 3D Vorderansichten
mehrerer Ausführungsformen
eines aerodynamischen Elements gemäß der Erfindung sind.
-
Kraftfahrzeuge
sind während
des Fahrens Kräften
ausgesetzt, die ihrer Vorwärtsbewegung
entgegenwirken, nämlich
Festkörperreibungen,
aerodynamischen Reibungen und bei hoher Geschwindigkeit aerodynamischen
Kräften,
die durch die Unterdrücke
und durch die Ablösungen,
die Rezirkulationen und die Längswirbel
der Luftströmung
erzeugt werden.
-
Folglich
umfasst eine Karosserie 2 eines Kraftfahrzeugs 1,
wie in 1 dargestellt ist, einen hinteren Teil, der aus
Karosserieelementen gebildet ist, die Unterdruckzonen entstehen
lassen, in denen diese Phänomene
besonders stark ausgeprägt
sind.
-
Jedoch
sind die Vorderräder 3 und
die Hinterräder 4 sowie
die Vorderradkästen 5 und
die Hinterradkästen 6,
wie in 1 gezeigt, ebenfalls kritische Bereiche, in denen
diese Unterdruckphänomene
auch auftreten.
-
Die
Luftströmung
verfängt
sich nämlich
in den Radkästen 5 und 6,
und sehr oft erfolgt ein Abreißen
hinter diesen Letzteren. Die Räder 3 und 4 erzeugen
auch einen starken Nachstrom hinter sich, sodass der Nachstrom der
Vorderräder 3 auf
die Hinterräder 4 trifft
und ihren Nachstrom verändert.
Folglich wirken der Nachstrom der Räder 3 und 4 und
die Luftströmung
in den Radkästen 5 und 6 auch
direkt auf die Luftströmung
an der Unterseite 7 des Kraftfahrzeugs ein, wodurch sich
die Strömungsrate
der Luft verändert,
die von der Unterseite dieses Fahrzeugs wegströmt, und hier und da auch die
Beschaffenheit der Luftströmung
am Heck des Kraftfahrzeugs.
-
Wie
in 1 und 2 gezeigt ist das Kraftfahrzeug 1 mit
aerodynamischen Elementen für
die Verringerung des Luftwiderstandes und des Auftriebs dieses Kraftfahrzeugs 1 ausgerüstet, die
jeweils aus einer vertikalen Platte 10 gebildet sind, die
sich parallel zur Längsachse
XX' des Kraftfahrzeugs
erstreckt.
-
Diese
Platte 10 ist wie in 2 gezeigt
unter der Wagenunterseite 7 angebracht.
-
In
dem Ausführungsbeispiel,
das in den Figuren gezeigt ist, ist in Strömungsrichtung hinter jedem Vorderrad 3,
hinter jedem Radkasten 5, und in Strömungsrichtung hinter jedem
Hinterrad 4, hinter jedem Radkasten 6, eine Platte 10 angebracht.
Gemäß einer
ersten Variante kann nur in Strömungsrichtung hinter
den Vorderrädern 3 eine
Platte 10 angeordnet sein, und gemäß einer zweiten Variante kann
nur in Strömungsrichtung
hinter den Hinterrädern 4 eine Platte 10 angeordnet
sein.
-
Bei
der Bewegung des Kraftfahrzeugs 1 stören und vernichten die Platten 10,
die in Richtung der Luftströmung
hinter den Hinterrädern 3 und/oder
den Vorderrädern 4 ausgerichtet
sind, die aerodynamischen Nachströme der entsprechenden Räder.
-
Wie
in 3A bis 3D gezeigt
ist, kann die Platte 10 verschiedene Formen aufweisen,
die an die Bauart des Kraftfahrzeugs angepasst sind, beispielsweise
die Form eines Vierecks, d. h. eines Rechtecks (3A)
oder Trapezes (3B), die Form eines Viertelkreises
(3C) oder auch die Form eines Dreiecks (3D).
-
Gemäß einer
ersten Ausführungsform
ist jede Platte 10 in die Wagenunterseite 7 des
Kraftfahrzeugs einklappbar und folglich zwischen einer ersten Stellung,
eingeklappt in die Wagenunterseite 7, und einer zweiten
Stellung, vollständig
ausgefahren und immer unterhalb der Wagenunterseite 7 sichtbar,
verlagerbar. Die Verlagerung der Platte 10 wird mittels eines
geeigneten mechanischen Systems herkömmlicher Art bewerkstelligt.
-
Beispielsweise
wird die Platte 10 in die Wagenunterseite 7 des
Kraftfahrzeugs 7 eingefahren, wenn das aerodynamische System
nutzlos ist, wie beispiels weise in der Stadt oder beim Parken, und wird
herausgefahren, wenn die Bedingungen passend sind, wie beispielsweise
auf der Autobahn.
-
Gemäß einem
weiteren Beispiel wird die Verlagerung der Platte 10 zwischen
einer ersten Stellung, in der sie in die Wagenunterseite 7 integriert
ist, und einer zweiten, festen Stellung, in der sie von dieser Wagenunterseite 7 nach
unten vorsteht, durch wenigstens ein Steuerorgan in Abhängigkeit
von Informationen, die von wenigstens einem Druck- und/oder Geschwindigkeits- und/oder Reibungssensor,
der in die Karosserie des Kraftfahrzeugs 1 eingesetzt ist,
geliefert werden, betätigt.
-
Jede
Platte 10 hat eine Breite "1" im
Bereich von 5 bis 50 cm und eine Länge "L" im
Bereich zwischen 5 und 50 cm.
-
Gemäß einer
zweiten Ausführungsform
ist jede Platte 10 dynamisch und ist in diesem Fall zwischen
einer ersten Stellung, in der sie in die Unterseite 7 des
Kraftfahrzeugs integriert ist, und einer zweiten Stellung, in der
sie von dieser Wagenunterseite 7 nach unten vorsteht, verlagerbar.
In diesem Fall ist die Höhe
der Verlagerung der Platte 10 veränderlich, und die Platte befindet
sich stets in einer optimalen Stellung, um die Wirkung der Platte
an die Fortbewegungsbedingungen des Fahrzeugs anzupassen. Die Verlagerung
der Platte 10 wird durch wenigstens ein Steuerorgan, nicht
gezeigt, in Abhängigkeit
von Informationen, die von wenigstens einem Druck- und/oder Geschwindigkeits- und/oder Reibungssensor,
der in die Karosserie des Kraftfahrzeugs eingesetzt ist, geliefert
werden, gesteuert. Die Höhe,
um die die Platte vorsteht, ist zwischen 0 und 50 cm veränderlich.
-
Das
aerodynamische Element gemäß der Erfindung
findet auf ein Kraftfahrzeug Anwendung, das ein Monospace, eine
Fließhecklimousine
oder eine Stufenhecklimousine sein kann, und ermöglicht folglich, den Luftwiderstand
und den Auftrieb dieses Fahrzeugs zu verringern und dadurch den
Energieverbrauch zu vermindern und die Stabilität des Fahrzeugs zu erhöhen.