DE19705268A1 - Kraftfahrzeug mit einer bugseitigen Luftführungsvorrichtung - Google Patents
Kraftfahrzeug mit einer bugseitigen LuftführungsvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit einer bugseitigen
Luftführungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der EP 0 213 387 B1 geht ein Kraftfahrzeug mit einer bugseitigen
Luftführungsvorrichtung hervor, wobei ein durch einen aufbauseitig angeordneten
Kühler hindurchgeführter erster Luftstrom durch eine an einem Bugunterteil
unmittelbar vor den angrenzenden Vorderrad angeordnete Ausblaseöffnung in
Richtung Fahrbahn ausströmt und im Fahrbetrieb vor dem Vorderrad einen Luftkeil
erzeugt, wodurch ein zwischen der Fahrbahn und der Wagenunterseite
hindurchgeführter zweiter Luftstrom seitlich um das Vorderrad herumgeführt wird.
Durch das Ausblasen des ersten, eine geringere kinetische Energie aufweisenden
Luftstroms A unmittelbar vor die Vorderräder wird der zweite, eine größere kinetische
Energie aufweisende Luftstrom B seitlich um die Vorderräder herumgeführt, wodurch
der Luftwiderstandsbeiwert reduziert wird.
Nachteilig an diesem Wirkprinzip ist allerdings, daß der Vorderachsauftrieb gesteigert
wird, da der zur Fahrbahn hin ausgeblasene Luftstrom eine nach oben gerichtete
Kraftkomponente am Kraftfahrzeug verursacht.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Kraftfahrzeug mit der eingangs beschriebenen
Luftführungsvorrichtung solche Vorkehrungen zu treffen, daß bei wesentlicher
Beibehaltung der verbesserten Vorderradumströmung keine auftriebsverursachende
Kraftkomponente an den Vorderrädern auftritt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere, die Erfindung in vorteilhafter Weise ausgestaltende Merkmale enthalten die
Unteransprüche.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, daß durch
die Anordnung einer auf der der Fahrbahn zugekehrten Seite des Bugunterteils
vorgesehenen Umlenkschaufel nach der Ausblasöffnung der ausgeblasene Luftstrom
zur Fahrzeugseite hin umgeleitet wird, wodurch die auftriebsverursachende
Kraftkomponente entfällt.
Neben dem Umlenken der Luftströmung führt der auftretende Impuls des ersten
Luftstroms A zu einer Kraftkomponente nach unten und damit zu verringertem
Vorderachsauftrieb.
Die luftführende Funktion dieser vorzugsweise parallel zur Strömungsrichtung
angeordneten Umlenkschaufel egalisiert Verluste im CW-Wert, die dadurch entstehen,
daß die Wirkung des Ausblasestroms auf den Luftwiderstand durch die Umlenkung
nicht optimal erhalten werden kann.
Ferner wird durch die Anordnung der Umlenkschaufeln vor den Ausblasöffnungen die
Bremsenkühlung um etwa 15 bis 20% erhöht. Die Umlenkschaufeln bestehen wegen
der Bodenfreiheit und der Beschädigungsgefahr vorzugsweise aus elastischem
Werkstoff und sind durch Schrauben, Anspritzen oder dergleichen mit dem
Bugunterteil verbunden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im
folgenden näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine Teilseitenansicht eines vorderen Bereiches eines Personenwagens mit
einer aus dem Stand der Technik bekannten bugseitigen
Luftführungsvorrichtung,
Fig. 2 eine Ansicht von schräg vorne auf die vor dem Vorderrad angeordnete
Ausblasöffnung der Luftführungsvorrichtung und die erfindungsgemäße
Umlenkschaufel,
Fig. 3 eine Teildraufsicht auf den Bugbereich des Personenwagens mit der
Ausblasöffnung und der Umlenkschaufel,
Fig. 4 eine Ansicht entsprechend Fig. 2 einer weiteren Ausführungsform der
Umlenkschaufel,
Fig. 5 eine Ansicht entsprechend Fig. 2 mit verschiedenen Alternativen bezüglich
des Beschnitts der zur Fahrzeugaußenseite weisenden Schaufelkante und
Fig. 6 einer Ansicht entsprechend Fig. 2, wobei die Umlenkschaufel an ihrem
hinteren Ende mit einem herkömmlichen Vorderradspoiler kombiniert ist.
Das durch einen Personenwagen gebildete Kraftfahrzeug 1 besitzt im dargestellten
Bereich einen Aufbau 2 und Vorderräder 3. Innerhalb des Aufbaus 2 ist eine
kanalförmige Luftführungsvorrichtung 4 für einen ersten Luftstrom A vorgesehen.
Dieser gelangt über eine bugseitige Eintrittsöffnung 5 in die Luftführungsvorrichtung 4,
durchströmt diese und wird zu einer an der Wagenunterseite 6 vorgesehenen
Ausblasöffnung 7 geleitet. Danach wird der erste Luftstrom A mit einem zwischen der
Wagenunterseite 6 und einer Fahrbahn 8 hindurchströmenden zweiten Luftstrom B
zusammengeführt.
Damit der zweite Luftstrom B verwirbelungsarm zwischen Wagenunterseite 6 und
Fahrbahn 8 hindurchströmen kann, ist die Wagenunterseite 6 mit einem
aerodynamisch ausgebildeten, glattflächigen Verkleidungsteil versehen. Das
Verkleidungsteil wird im vorderen Bereich durch ein Bugunterteil 9 gebildet. Zur
Vermeidung einer direkten Anströmung der Vorderräder 3 durch den Luftstrom B sind
die am Bugunterteil 9 angeordneten Ausblasöffnungen 7 für den ersten Luftstrom A
unmittelbar vor und ausschließlich im Bereich der Vorderräder 3 vorgesehen.
Innerhalb der Luftführungsvorrichtung 4 ist eine durch einen Kühler 10 gebildete
Einrichtung 11 zur Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit des ersten
Luftstromes A angeordnet, so daß der erste Luftstrom A nach der Ausblasöffnung 7
eine geringere kinetische Energie aufweist als der zwischen Wagenunterseite 6 und
Fahrbahn 8 hindurchtretende zweite Luftstrom B. Jedoch liegt beim ersten Luftstrom A
ein höheres Druckniveau vor als beim zweiten Luftstrom B, d. h. der erste Luftstrom A
bildet vor den Vorderrädern 3 ein aufrechtes leitkörperartiges Polster (Luftkeil), um das
der zweite Luftstrom B seitlich herumgeleitet wird. Durch das Ausblasen des
Luftstromes A vor die Vorderräder 3 wird deren Umströmung aerodynamisch
verbessert
Damit beim Ausblasen des Luftstromes A eine auftriebsverursachende Kraftkomponente F (wie beim Stand der Technik gemäß Fig. 1 dargestellt) vermieden wird, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß auf der der Fahrbahn 8 zugekehrten Seite des Bugunterteils 6 im Bereich jeder Ausblasöffnung 7 eine Umlenkschaufel 12 angeordnet ist, die den ausgeblasenen Luftstrom A zur Fahrzeugseite C hin umleitet. Durch die Umlenkschaufel 12 entfällt die auftriebsverursachende Kraftkomponente. Der auftretende Impuls der Kühlerabluftströmung (= entspricht Luftstrom A) führt zu einer Kraftkomponente nach unten und damit zu verringertem Vorderachsauftrieb (siehe Fig. 2). Die luftführende Funktion der vorzugsweise parallel zur Strömungsrichtung angeordnete Umlenkschaufel 12 egalisiert Verluste im CW-Wert, die dadurch entstehen, daß die Wirkung des Ausblasestroms A auf den Luftwiderstand durch die Umlenkung nicht optimal erhalten werden kann.
Damit beim Ausblasen des Luftstromes A eine auftriebsverursachende Kraftkomponente F (wie beim Stand der Technik gemäß Fig. 1 dargestellt) vermieden wird, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß auf der der Fahrbahn 8 zugekehrten Seite des Bugunterteils 6 im Bereich jeder Ausblasöffnung 7 eine Umlenkschaufel 12 angeordnet ist, die den ausgeblasenen Luftstrom A zur Fahrzeugseite C hin umleitet. Durch die Umlenkschaufel 12 entfällt die auftriebsverursachende Kraftkomponente. Der auftretende Impuls der Kühlerabluftströmung (= entspricht Luftstrom A) führt zu einer Kraftkomponente nach unten und damit zu verringertem Vorderachsauftrieb (siehe Fig. 2). Die luftführende Funktion der vorzugsweise parallel zur Strömungsrichtung angeordnete Umlenkschaufel 12 egalisiert Verluste im CW-Wert, die dadurch entstehen, daß die Wirkung des Ausblasestroms A auf den Luftwiderstand durch die Umlenkung nicht optimal erhalten werden kann.
Die Umlenkschaufel 12 ist wegen der im Bodenbereich auftretenden
Beschädigungsgefahr und der Bodenfreiheit vorzugsweise aus flexiblem Material
hergestellt (z. B. Gummi, Kunststoff oder dergleichen) und relativ dünnwandig
ausgebildet (z. B. Zinn). Der Umlenkradius R der Umlenkschaufel 12 soll vorzugsweise
der Höhe H entsprechen, wobei der Radius allerdings 10 mm nicht unterschreiten
sollte.
Gemäß Fig. 3 ist eine in der Draufsicht gesehen etwa dreieckförmige Ausblasöffnung 7
vorgesehen, wobei die Eckpunkte der Ausblasöffnung in Fig. 3 mit G, H und J
bezeichnet sind. Die die Eckpunkte H und J verbindende erste Begrenzungskante 13
der Ausblasöffnung 7 orientiert sich zur Fahrzeugmitte hin, wogegen die durch die
Eckpunkte H und G definierte zweite Begrenzungskante 14 etwa in
Fahrzeugquerrichtung verläuft. Die dritte Begrenzungskante 15 verläuft schräg von
vorne innen nach hinten außen und verbindet die Eckpunkte J und G.
Die vorzugsweise parallel zu der örtlich vorherrschenden Strömung angeordnete
Umlenkschaufel 12 ist an der zur Fahrzeugmitte orientierten Begrenzungskante 13 der
Ausblasöffnung 7 positioniert; sie ist mindestens so lang wie diese Kante. Je breiter b
die Umlenkschaufel 12 ausgeführt wird, desto mehr kann der Vorderachsauftrieb
reduziert werden. Ein Überschreiten der Ausblasöffnungsbreite B ist allerdings kaum
noch von Nutzen. Ab etwa der halben Ausblasöffnungsbreite geht mit der Zunahme
der Breite eine Erhöhung des Luftwiderstandes einher. Aus diesem Grunde ist es kaum
sinnvoll, die Umlenkschaufel 12 breiter als die halbe Ausblasöffnungsbreite zu
dimensionieren. Ferner wird dann der Kühlluftdurchsatz in funktionsbeeinträchtigender
Art eingeschränkt.
Je höher H die Umlenkschaufel 12 ausgeführt wird, desto mehr kann der
Vorderachsauftrieb reduziert werden. Bis zu einer Schaufelhöhe von 30 mm wirkt sich
die Höhe H nicht nachteilig auf den Luftwiderstand aus. Darüber steigt mit
zunehmender Höhe auch der Luftwiderstand. Die für ein Fahrzeug optimale
Schenkelhöhe ist Auslegungssache aus dem Bedarf an Vorderachsabtrieb und dem
noch akzeptablen Verlust an Luftwiderstand. Die Höhe H definiert den lichten Abstand
zwischen Bugunterteil 9 und Umlenkschaufel 12.
Wegen eines vorgegebenen Böschungswinkel kann die Schaufelhöhe gemäß Fig. 4
vorn bei null beginnend bis auf die Sollhöhe am Ende ansteigen. Dabei sind nur
geringe Einbußen der aerodynamischen Leistung hinzunehmen. Der Beschnitt der zur
Fahrzeugaußenseite weisenden Schaufelkante kann, wenn wegen des Packages
erforderlich (Böschungswinkel), diagonal gerade, diagonal konvex oder diagonal
konkav erfolgen. In Fig. 5 sind die drei unterschiedlichen Beschnitte der zur
Fahrzeugaußenseite weisenden Schaufelkante mit den Bezugszeichen 16, 16' und
16'' versehen. Am hinteren Ende kann die Umlenkschaufel 12 mit einem
konventionellen Vorderradspoiler verbunden werden. Dies kann durch eine
mechanische Verbindung erfolgen oder einteilig dargestellt sein. Dadurch kann eine
vorteilhafte Versteifung der Umlenkschaufel erreicht werden.
Claims (8)
1. Kraftfahrzeug mit einer bugseitigen Luftführungsvorrichtung, wobei ein durch einen
Kühler hindurchgeführter erster Luftstrom (A) durch an einem Bugunterteil unmittelbar
vor den angrenzenden Vorderrädern angeordnete Ausblaseöffnung in Richtung
Fahrbahn ausströmt und im Fahrbetrieb vor den Vorderrädern einen Luftkeil erzeugt
so daß ein zweiter zwischen der Fahrbahn und der Wagenunterseite hindurchgeführter
Luftstrom (B) durch den Luftkeil seitlich um die Vorderräder herumgeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung des Luftstromes (A) gesehen den
Ausblasöffnungen (7) nachgeschaltet jeweils eine Umlenkschaufel (12) vorgesehen ist,
die den durch die Ausblaseöffnungen (7) austretenden Luftstrom (A) zur
Fahrzeugaußenseite hin umleitet.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkschaufel
(12) aus einem flexiblen Werkstoff gefertigt ist.
3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkschaufel
(12) an der Unterseite des Bugunterteils (9) angeschraubt ist.
4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkschaufel
(12) am Bugunterteil (9) angespritzt ist.
5. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkschaufel
(12) an der zur Fahrzeugmitte hin orientierten Begrenzungskante (13) der
Ausblasöffnung (7) positioniert und mindestens so lang wie die Begrenzungskante (13)
ist.
6. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkschaufel
(12) vorzugsweise parallel zu der örtlich vorherrschenden Strömung angeordnet ist.
7. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (b) der
Umlenkschaufel (12) vorzugsweise etwa die halbe Breite (b) der Ausblasöffnungsbreite
beträgt.
8. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkradius (R)
der Umlenkschaufel (12) vorzugsweise etwa der Höhe (H) entspricht.
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