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Pahrzeug-volheck (Kombiheck)
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeng-Volheck (Kombiheck) Bit
den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen merkmalen.
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Insbesondere bei P.rsonenkraftwagen unterscheidet man bekannt lich
solche mit Stugenheck, solche rit Fleßheck und solche rit Vollheck, die häufig auch
als kombiheck bezeichnet werden. Die Strömunge- und Verschmutzungaverhältnisse bei
diesen drei Hecktypen unterscheiden sich erheblich voneinander.
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Bei eines Stufenheck liegt die sogenannte Ablöselinfe, das heißt die
Linie, an welcher die das Fahrzengdsch umströmende Luft sich vom Fah rzeug ablözt,
i. z. am hinteran Kofferraumrand. Die Heckacheibe liegt somit im Bereich der am
Fahrzeng anliegenden geordneten Luftztrömung und außerhalb des sich hinter dem Heck
ansbildenden sogenannten Totwasserbereichs.
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Die Ablösung der Heckströmung am hinteren Koferranmrand
erfolgt
unter Ausbildung von energiereichen Randwirbeln, so daß sich vergleichsweise hohe
Luftwiderstandsbeiwerte cW und Auftriebsbeiwerte an der Hinterachse CgEI cAH ergeben.
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Fließ- oder Schrägheck und Voll- oder Kombiheck unterscheiden sich
voneinander durch die Größe ihres Heckneigungswinkels. Von einem Voll- oder Kombiheck
spricht man, wenn die Ablösung der Heckströmung aufgrund eines Heckneigungswinkels
von bis zu 500 (gegen die Senkrechte) im Bereich der hinteren Dachkante erfolgt.
Von einem Fließ- oder Schrägheck spricht man, wenn die Ablösung dieser Heckströmung
aufgrund eines Heckneigungswinkels in der Größenordnung von 60° und mehr nicht mehr
im Bereich der hinteren Dachkante, sondern an der Unterkante der Heckschräge erfolgt.
Es versteht sich, daß die genannten Winkelwerte von weiteren Parametern des jeweiligen
Fahrzeuges abhängen. Das auf der Schräge angeordnete Heckfenster liegt bei einem
Fließheck somit im Bereich anliegender Strömung, das heißt außerhalb des sich hinter
dem Fahrzeug ausbildenden Totwasserbereichs, so daß es dementsprechend schmutzfrei
bleibt. Beim Voll- oder Komibheck liegt das gesamte Heck einschließlich der Heckscheibe
im Bereich des Totwassergebietes, so daß die Heckscheibe je nach Aufbauüberhang
und Wirbelausbildung mehr oder minder stark verschmutzt.
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Vollheck-Fahrzeuge weisen einen vergleichsweise niedrigen Luftwiderstandsbeiwert
cW auf, der auf den niedrigen induzierten Widerstand zurückzuführen ist. Auch der
den Auftrieb kennzeichnende Auftriebsbeiwert an der Hinterachse cAH ist vergleichsweise
niedrig. Übliche Fließheck-Fahrzeuge weisen demgegenüber sowohl einen etwas größeren
Luftwiderstandsbeiwert cW als auch einen etwas größeren Luftwiderstandsbeiwert cW
als auch einen etwas größeren Auftriebsbeiwert cAH auf, was insbesondere auf stark
ausgeprägte Randwirbel der Heckströmung zurückzuführen ist. Der Übergang von der
Vollheckform zu der Schrägheckform geschieht nicht plötzlich bei einem bestimmten
Grenzwinkel, sondern es liegt ein gewisser Übergangsbereich vor. Extreme Fließheck-
bzw. Schrägheckformen mit einem Heckneigungswinkel von zum Beispiel ca 750 (gegen
die Senkrechte) weisen zwar geringere cw ud cAH -Werte auf, sind aber unter Berücksichtigung
vertretbarer
Sichtwinkel für Serienfanrzeuge kaum noch realisierbar.
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Wegen ihrer kompakten Bauform und ihrer günstigen Luftwiderstands-und
Auftriebsbeiwerte finden Yollheck-Pahrzeuge zunehmend Anwendung. Um den ihnen anhaftenden
Nachteil der Heckscheibenverschmutzung zu beseitigen, ist es bekannt, im Bereich
der Dachhinterkante oberhalb der Heckscheibe ein Luftleitblech anzuordnen (z.B.
Df-GM 72 34 674),mit dem die sich sonst im Bereich der Dachhinterkante ablösende
Heckströaung nach unten auf die darunter befindliche Heckscheibe umgelenkt und die
Ablöselinie der Heckströmung unter die Heckscheibe verschoben wird. Ein Verschmutzen
der Heckscheibe wird dadurch weitestgehend vermieden.
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In der Praxis hat sich die Anordnung eines solchen Luftleitbleches
- zumindest bei niedrig motorisierten Fahrzeugen - nicht durchgesetzt, weil die
Anbringung eines solchen Luftleitbleches nicht nur den Luftwiderstandsbeiwert cw'
sondern auch den Auftriebsbeiwert eH spürbar vergrößert. Windkanaluntersuchungen
haben gezeigt, daß gut ausgebildete Luftleitbleche zu einer Erhöhung des ew-Wertes
von etwa 10 - 15% führen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeug-Vollheck (Kombiheck) so
auszugestalten, das die in der Heckschräge befindliche Heck scheibe bei geringst
möglicher Erhöhung des Luftwiderstande- und Auftriebsbeiwertes möglichst verschmutzungsfrei
gehalten wird.
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Diese Aufgabe wird bei einem Fahrzeug-Vollheck der im Oberbegriff
des Patentanspruehs 1 genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
gelöst. Zur Lösung der Aufgabe wird also ein ansich bekanntes Luftleitbleoh in vorteilhafter
Weise mit einen ansich bekannten Heckspoiler kombiniert. Windkanaluntersuchungen
haben gezeigt, daß die durch die Anbringung eines Luftleitbleches bezüglich des
Luftwiderstandes und des Auftriebes ansich eintretende Verschlechterung durch den
Einsatz
des Heckspoilers spürbar gemindert wird. Erhöhte sich der
Luftwiderstandsbeiwert durch die Anbringung eines Luftleitbleches zunächst um 10
- 20 %, so konnten nach Anbringung eines zusätzlichen Heckspoilers lediglich noch
Erhöhungen dieses Wertes um 4 - 8 % gemessen werden. Es versteht sich, daß die Verhältnisse
auch von der Ausgestaltung der übrigen Fahrzeugteile abhängen und daß diese Zahlenwerte
keine dllgemeingültigkeit haben.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche,
mit denen in einfacher Weise und ohne zusätzlichen Aufwand gleichzeitig auch die
Rückleuchten und das Kennzeichen vor einer Verschmutzung geschützt sind.
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Anhand eines Ausfuhrungsbeispieles werden die Erfindung und vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung erläutert.
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In der schematischen Zeichung zeigen Figur 1 zu Vergleichszwecken
die Strömungsverhältnisse an einem Fahrzeug-Vollheck ohne Luftleitblech und ohne
Heckspoiler, Figur 2 die Strömungsverhältnisse am gemäß der Erfindung ausgestatteten
gleichen Fahrzeug-Vollheck, Figur 3 die perspektivische Bückansicht des in Figur
2 gezeigten Fahrzeugtiecks und Figur 4 die in Figur 2 umrandete und mit IV bezeichnete
Einzelheit in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung.
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Das allgemein mit 1 bezeichnete Fahrzeug mit Vollheck besitzt ein
Dach 2 und ein im Längsschnitt durch das Fahrzeug winkelförmiges Heck mit einem
am Dach 2 anschließenden gegen die Senkrechte geneigten ersten Heckteil 4a, in dem
eine Heckscheibe 3 angeordnet ist, und einem daran anschließenden zweiten Heckteil
4b, welches zumindest aääähernd senkrecht gestellt ist, wobei die quer zur Fahrtrichtung
verlaufende Scheitellinie zwischen dem ersten und dem zweiten Heckteil 4a beziehungsweise
4b mit 9 beziffert ist.
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Wie in Figur 1 dargestellt ist findet die Ablösung der Heck strömung
8 bei einem üblichen Vollheck im Bereich der Dachhinterkante
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etatt, so daß sich hinter dem Fahrzeugheck ein mit T 1 bezifferter relativ großer
Totwasserbereich bildet, in den unter anders die durch die Fahrzeugräßder 15 aufgewirbelten
Schmutzteile schweben, was zu einer entsprechend starken Verschmutzung der Heckscheibe
nicht.
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Durch die erfindugzgemäße Anbringung eines Luftleitblechee 6 im Bereich
der Dschhinterkante 5 oberhalb der Heckscheibe 3 sowie eines Heckspoilers 10 unterhalb
der Heckscheibe 3 längs der quer zur Fahrtrichtung verlaufenden Scheitellinie 9
zwischen den ersten und dem zweiten Heckteil 4a beziehungsweise 4b wird die vom
Dach 2 abströmende Heckströzung 8 derart auf den ersten Heckteil 4a umgeleitet,
daß sich auch längs der Heckscheibe 3 eine anliegende Strömung, die in Pigur 2 mit
8a beziffert ist, einstellt. Wie Figur 3 erkennen läßt, erstreckt sich das Luftleitblech
6 über die gesamte Fahrzeugbreite. Bb ist in einen definierten Abstand angebracht,
so daß sich zwischen Luftleitblech 6 und Karosse ein in Figur 2 Bit 7 bezifferter
Strömungskanal ergibt. Der sich ebenfalls über die gesamte Fahrzeugbreite erstreckende
Heckspoiler 10 weist eine zumindest annähernd unter 900 gegen die Senkrechte geneigte
obere Leitfläche 12 sowie eine hintere Abrißkante 11 auf, an welcher sich die Heckströmung
von Fahrzeugheck ablöst. Men erkennt, daß der hinter dem Fahrzeug gebildete Totwasser
ereich T2 bei dieser Ausbildung des Vollhecks kleiner geworden ist. Die Heckzcheibe
3 liegt außerhalb dieses Totwasserbereichs und bleibt sonit nahezu verschmntzungsfrei.
Durch die gewählte Kombination von Luftleitblech 6 und Heckspoiler 10 tritt - im
Vergleich zum in Figur 1 gezeigten Pahrzeug-Vollheck - eine nur geringfligige Verschlechterung
Im Luftwiderstandsbeiwert cW sowie im Auftriebsbeiwert cAH auf.
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Von besonderen Vorteil ist, wenn - vie in Figur 3 ansgeführt -die
aufgrund der Luftleitblech/Heckspeiler-Angringung am ersten Heckteil 4m entlangströmende
Luft 8a nunmehr gleichzeitig dazu verwendet wird, auch die im zweitem Heckteil 4b
angeordneten
Kennzeichen- und Heckleuchten 14 und 15, die im Totwasserbereich
T2 liegen, möglichst schmutzfrei zu halten. Der Heckspoiler 10 ist zu diesem Zweck
mit zumindest annähernd senkrecht verlaufenden Durchtrittsöffnungen 13 versehen,
die eine Verbindung vom ersten Reckteil 4a zum zweiten Heckteil 4b herstellen, und
durch welche ein Teil der von ihm abströmenden Luft zum zweiten Heckteil 4b hin
abgeleitet wird. Diese Luftströmung ist in Figur 4 mit 8b beziffert.
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Die dort angeordneten Rück- und Kennzeichenleuchten 14 und 15 werden
von dieser abgezweigten Luft strömung 8b umströmt und somit ebenfalls weitgehend
frei von Schmutz gehalten. Wenn nur ein Teil des unterhalb der Heckscheibe liegenden
zweiten Heckteils 4b schmutzfrei gehalten werden soll - beispielsweise nur der Bereich
der Rückleuchten - dann genügt es, lediglich in diesem Bereich des Beckspoilers
entsprechende Durchtrittsöffnungen anzuordnen.
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Grundsätzlich ist es bekannt, an einem Fahrzeugheck sowohl im Bereich
der Dachhinterkante oberhalb der Heckscheibe ein Luftleitblech anzuordnen als auch
unterhalb der Heckscheibe einen Heckspoiler anzubringen (DT-GM 73 35 831). Diese
bekannte Heckausbildung ist mit dem Anmeldungsgegenstand jedoch nicht vergleichbar,
weil es sich dabei nicht um ein Fahrzeug-Vollheck, sondern um ein Fahrzeug-Stufenheck
handelt. Bei einem Stufenheck ist - wie eingangs bereits erläutert - die Heckscheibe
von einer anliegenden Luftströmung umgeben, da sich die Heckströmung erst am hinteren
Kofferraumrand vom Fahrzeug ablöst. Das der vorliegenden Anmeldung zugrundeliegende
Problem der Heckscheibenverschmutzung tritt bei dieser bekannten Anordnung somit
nicht auf. Das Luftleitblech ist bei dieser bekannten Anordnung aus ganz anderen
Gründen vorgesehen. Mit ihm soll die Luftströmung im Bereich des Heckfensters so
gelenkt werden, daß sie gezielt auf einen am hinteren Kofferraumrand befindlichen
Heckflügel gelenkt wird, um dadurch den Auftrieb des Hecks zusätzlich zu verringern.
Bei Stufenheck-Fahrzeugen mit hohen Endgeschwindigkeiten sind derlei Maßnahmen angebracht,
weil Stufenheckfahrzeuge bezüglich ihres Luftwiderstandsbeiwertes cW sowie ihres
Auftriebsbeiwertes an der Hinterachse cAH im allgemeinen schlechter als Fahrzeuge
mit einem Vollheck sind.
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L e e r s e i t e