DE3781636T2

DE3781636T2 - Aerodynamik an fahrzeugen.

Info

Publication number: DE3781636T2
Application number: DE19873781636
Authority: DE
Inventors: Valerian Dare-Bryan
Original assignee: Ricardo Consulting Engineers Ltd
Current assignee: Ricardo PLC
Priority date: 1986-10-04
Filing date: 1987-10-01
Publication date: 1993-02-18
Anticipated expiration: 2007-10-02
Also published as: EP0266893A1; EP0266893B1; DE3781636D1; GB8623901D0

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf die Aerodynamik von Fahrzeugen, und im besonderen auf die Aerodynamik von Lastkraftfahrzeugen.
Bestimmte Lastkraftfahrzeuge sind jeweils so ausgebildet, daß sie am vorderen Ende ein Fahrerhaus und hinter dem Fahrerhaus, auf einem gemeinsamen Chassis, einen kastenartigen Aufbau aufweisen. Das Fahrerhaus und der Aufbau sind gewöhnlich voneinander beabstandet, um eine gewisse, durch die Biegung des Chassis entstehende relative Bewegung zwischen dem Fahrerhaus und dem Aufbau zu ermöglichen. Um eine maximale Kapazität des Aufbaus zu erzielen, hat dieser im allgemeinen vom Ende her betrachtet einen rechteckigen Schnitt, und erstreckt sich seitlich und in der Höhe über das Fahrerhaus hinaus. Derartige Fahrzeuge wiesen bisher eine unzulängliche Aerodynamik auf, obwohl Versuche unternommen worden sind, eine Verbesserung der Aerodynamik durch ein Verlängern des Aufbaus bis über das Fahrerhaus oder durch das Anbringen von Ablenkmitteln auf dem Fahrerhaus zu erreichen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeug mit verbesserter Aerodynamik bereitzustellen.
Erfindungsgemäß ist ein Fahrzeug mit einem Fahrerhaus an seinem vorderen Ende und einem hinter dem Fahrerhaus befindlichen und von diesem beabstandeten Aufbau, wobei der Aufbau sich seitlich und in der Höhe über das Fahrerhaus hinaus erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende des Aufbaus folgendes umfaßt: Eine Seitenbackeneinrichtung, welche sich vor dem Aufbau derart erstreckt, daß sie zur Bildung eines Spalts zwischen den Fahrerhaus seiten und der Seitenbackeneinrichtung an den Seiten des Fahrerhauses und von diesem beabstandet liegt, und eine zwischen der Rückseite des Fahrerhauses und dem vorderen Ende des Aufbaus befindliche Dichtungseinrichtung, wodurch während der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs zur Verbesserung seiner Aerodynamik Luft in den Raum zwischen der Seitenbackeneinrichtung und dem Fahrerhaus und in den Raum zwischen der Rückseite des Fahrerhauses und dem vorderen Ende des Aufbaus eintritt.
In einer Ausführungsform umfaßt das Fahrzeug eine vom Fahrzeugaufbau getragene und über dem Fahrerhaus und von diesem beabstandet angeordnete Teilungseinrichtung zur Bildung eines Luftspalts, der mit den Räumen zwischen dem Fahrerhaus und dem vorderen Ende des Aufbaus bzw. zwischen der Seitenbackeneinrichtung und den Seiten des Fahrerhauses in Verbindung steht.
Die Vorderkanten der Seitenbackeneinrichtung bilden bevorzugt einen Spalt, der über die Nutzlänge der Seitenbackeneinrichtung von im wesentlichen konstanter Breite ist.
Ähnlich kann die Vorderkante der Teilungseinrichtung einen Spalt bilden, der über die Nutzlänge der Vorderkante im wesentlichen konstant ist.
Die Dichtungseinrichtung ist bevorzugt zwischen dem Fahrerhaus und dem Aufbau in Richtung auf das unterste Ende des dazwischenliegenden Raumes zu angeordnet. Da es beim Gebrauch gewöhnlich zu einer relativen Bewegung zwischen dem Fahrerhaus und dem Aufbau kommt, ist die Dichtungseinrichtung zweckmäßig eine elastische Dichtung.
Die Teilungseinrichtung kann an einer vorwärtsgerichteten Verlängerung des Aufbaus angeordnet sein, die sich über dem Fahrerhaus befindet und vom Dach des Fahrerhauses beabstandet ist. In diesem Fall bildet die Teilungseinrichtung eine Vorderkante, die sich zweckmäßig vor der Dachlinie am oberen Ende des Fahrerhauses befindet, und diese Vorderkante weist eine im allgemeinen horizontale Lage auf.
Alternativ dazu ist die Teilungseinrichtung an einem oberen Teil des Vorderendes des Aufbaus angeordnet und liegt über dem hinteren Ende einer Verlängerung auf dem Dach des Fahrerhauses, wobei die Verlängerung im Profil nach oben in Richtung auf die Teilungseinrichtung zu verläuft.
Die neben den Seitenbacken befindlichen Seiten des Fahrerhauses sind im allgemeinen in Aufwärtsrichtung nach innen abgeschrägt, und deshalb sind zur Aufrechterhaltung eines im wesentlichen konstanten Raums bzw. Spalts zwischen den Vorderkanten der Seitenbacken und des Fahrerhaus es die Vorderkanten ähnlich abgeschrägt.
Die Seitenbacken können sich zum Übergang in die Seiten des Aufbaus von ihren Vorderkanten aus, die jeweils gerundete Kanten sein können, nach hinten über ihre Außenflächen erstrecken.
Statt der Bereitstellung einer Teilungseinrichtung trägt das Dach des Fahrerhauses eine aufwärtsgerichtete Verlängerung, die im Profil nach oben auf das obere Vorderende des Aufbaus zu verläuft, und diese Verlängerung ist an ihrem hinteren Ende vom Aufbau beabstandet.
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung, die lediglich beispielhaft und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gegeben ist, ersichtlich. Es zeigen:
Fig. 1 einen Endaufriß, teilweise im Schnitt, von der Vorderseite eines Fahrzeugs aus,
Fig. 2 einen Seitenaufriß des Fahrzeugs aus Fig. 1,
Fig. 3 einen Endaufriß des oberen Endes eines anderen Fahrzeugs,
Fig. 4 einen Seitenaufriß des Vorderteils des Fahrzeugs aus Fig. 3, und
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Seite des Fahrzeugs aus den Figuren 3 und 4.
In den Figuren 1 und 2 der Zeichnungen wird ein Vorderende eines Fahrzeugs von der Art, auf die die Erfindung sich bezieht, gezeigt; wie jedoch noch erklärt wird, kann die Erfindung auch in anderen Fahrzeugen Anwendung finden.
Das Fahrzeug weist an seinem vorderen Ende ein Fahrerhaus 10, und an seiner Rückseite einen kastenartigen Aufbau 11 auf. Das Fahrerhaus 10 und der Aufbau 11 sind auf einem nicht dargestellten, gemeinsamen Chassis montiert, und das Chassis ermöglicht typischerweise ein gewisses Spiel bzw. eine relative Biegebewegung zwischen dem Fahrerhaus und dem Aufbau. Das Fahrerhaus 10, der Aufbau 11 und das Chassis weisen eine im allgemeinen herkömmliche Form auf. Im besonderen hat der Aufbau 11, von den Enden des Fahrzeugs aus betrachtet, einen im allgemeinen rechteckigen Querschnitt, so daß die Seiten 12 des Aufbaus weiter voneinander beabstandet sind als das Fahrerhaus 10 breit ist, und das obere Ende 13 des Aufbaus höher als das obere Ende 14 des Fahrerhauses ist.
Im dargestellten Fahrzeug weist der Aufbau 11 einen sich nach vorn über das obere Ende des Fahrerhauses 10 erstreckenden Abschnitt 15 auf, wobei der Abschnitt 15 einen nicht dargestellten Innenraum aufweist, der an seinem hinteren Ende mit dem Hauptraum des Aufbaus in Verbindung steht. Der Boden 16 des Abschnitts 15 ist vom Dach bzw. oberen Ende 14 des Fahrerhauses beabstandet.
Das Fahrerhaus 10 ist an der Rückseite 18 des Fahrerhauses von der Vorderwand 19 des Aufbaus 11 in herkömmlicher Weise beabstandet.
Das Fahrerhaus 10 kann unterschiedlich geformt sein, in den meisten Fällen sind jedoch die Seiten 21 des Fahrerhauses in der Aufwärtsrichtung nach innen aufeinander zu abgeschrägt, wie in den Zeichnungen gezeigt ist. Die vertikalen Seiten 12 des Aufbaus weisen daher im Verhältnis zu den Seiten 21 des Fahrerhauses einen großeren Abstand voneinander auf, wobei das Fahrerhaus normalerweise eine vertikale Aufbau-Vorderfläche mit einer in der Aufwärtsrichtung sich vergrößernden Fläche aufweist, und diese Fläche aerodynamisch gesehen nachteilig ist. Eine mit den Seiten 21 des Fahrerhauses fluchtende Anordnung der Seitenwände 12 des Aufbaus zur Verbesserung der Aerodynamik hätte jedoch eine Reduzierung des Laderaums des Aufbaus zur Folge, und brächte eine ungünstige Form des Laderaums mit sich.
Zur Verbesserung der aerodynamischen Form des Fahrzeugs wird auf dem Aufbau an jeder seiner Seiten ein Seitenbackenglied 25 gebildet, welches sich an den Seiten des Aufbaus bis vor die Vorderwand 19 des Aufbaus erstreckt, und eine Vorderkante 26 mit bogenförmigem Schnitt aufweist. Die Vorderkante 26 ist über ihre gesamte Länge mit einem konstanten, vorgegebenen Abstand, der zum Beispiel ein Spalt von 50 mm Breite ist, von der Seitenwand 21 des Fahrerhauses beabstandet. Da die Seitenwand 21 des Fahrerhauses auf sein oberes Ende zu nach innen abgeschrägt ist, ist die Vorderkante 26 also entsprechend abgeschrägt, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. Zur Berücksichtigung der Abschrägung der Vorderkante ist das Seitenbackenglied 25 bei 27 zumindest entlang seinem oberen Bereich geneigt, um über seine gesamte Länge in die Seite des Aufbaus 11 überzugehen.
Die Seitenbackenglieder 25 bilden zwischen der Seitenwand 21 des Fahrerhauses und der Innenfläche des Glieds 25 jeweils einen Raum 28.
Der Abschnitt 15 des Aufbaus 11 ist an seiner unteren Kante, die sich neben der oberen Seite der Windschutzscheibe 31 des Fahrerhauses befindet, mit einer Teilungseinrichtung 30 ausgebildet. Die Teilungseinrichtung 30 umfaßt eine nach vorn gerichtete Vorderkante 32 mit bogenförmigem Querschnitt, die eine horizontale Lage aufweist und mit einem vorgegebenen Abstand von der Windschutzscheibe beabstandet ist. Die Unterseite 33 der Teilungseinrichtung 30 erstreckt sich zum Übergang in den Boden 15 nach hinten und entspricht im allgemeinen der Form des Fahrerhausdaches 14, ist jedoch zur Bildung eines Raums 34 vom Dach beabstandet.
Die Vorderkante 32 erstreckt sich zur Bildung einer abgeschrägten Vorderwand 36 des Abschnitts 15 des Aufbaus von ihrer oberen Seite aus nach oben und hinten. Die Räume 28, 34 stehen mit dem Raum 37 zwischen der Rückseite 18 des Fahrerhauses 10 und der Vorderseite 19 des Aufbaus 11 in Verbindung, und der Raum 37 ist durch die Bereitstellung einer elastischen Dichtung 39, die am untersten Ende des Raums 37 angeordnet ist, abgedichtet.
Die Dichtung 39 ist zweckmäßig ein U-förmiges Gummielement, welches sich über die Vorderseite des Aufbaus 11 erstreckt und an dieser entlang eines Schenkels des U befestigt ist. Der andere Schenkel des U nimmt die Rückseite 18 des Fahrerhauses 10 elastisch in Eingriff.
Die Funktion der Teilungseinrichtung 30 besteht darin, den Luftstrom zu teilen und die Luft über der Vorderkante 32 dazu zu bringen, über das Fahrzeug hinweg zu strömen. Ein Strömen der Luft unter der Vorderkante 32 setzt die Luft im Raum 34 unter Druck, da sie durch die Dichtung 39 daran gehindert wird, aus den Räumen 34, 37 zu entweichen.
Ähnlich bewirkt Luft, die an den Seiten des Fahrerhauses 10 entlang passiert, daß die Räume 28, 37 unter Luftdruck gesetzt werden.
Ein Unter-Druck-Setzen der Räume 28 und 34, und damit der Räume 37, bewirkt einen aerodynamischen Luftstrom über das Fahrerhaus im Bereich der Vorderkanten 26, 32 hinweg, ohne die Notwendigkeit, die Oberflächen der Anordnung mit kontinuierlich verlaufenden Konturen zu versehen, und es hat sich herausgestellt, daß der so bewirkte Luftstrom einen bedeutenden Beitrag zu einer Reduzierung des Luftwiderstands des Fahrzeugs leistet.
Es wird nun auf die Figuren 3 bis 5 Bezug genommen, in denen eine andere Art von Fahrzeug gezeigt ist, welches im Verhältnis zum Fahrzeug aus den Figuren 1 und 2 großer ist, jedoch ebenfalls die Merkmale eines Fahrerhauses 10 und Aufbaus 11, auf einem gemeinsamen Chassis montiert, aufweist. In diesem Fall kann das Fahrerhaus derartig sein, daß es um eine horizontale Achse nach vorn auf sein unteres vorderes Ende zu kippen kann.
Der Aufbau 11 weist, von den Enden aus betrachtet, einen im allgemeinen rechteckigen Querschnitt auf, und das Vorderende des Aufbaus ist von der Rückseite des Fahrerhauses beabstandet.
Das Fahrerhaus 10 und der Aufbau 11 der Figuren 3 bis 5 unterscheiden sich von den entsprechenden Teilen der Figuren 1 und 2 insofern, als keine vorwärtige Verlängerung des Aufbaus vorhanden ist und das Fahrerhaus 10 stattdessen eine obere Verlängerung 40 aufweist, die am Dach des Fahrerhauses befestigt ist. Die Verlängerung 40 weist, wie gezeigt wird, im Seitenaufriß auf seiner oberen Seite 41 ein sich nach oben und hinten erstreckendes Profil auf, um mit einer Verlängerung 43 am vorderen Ende des Aufbaus 11 zu fluchten, jedoch von diesem beabstandet zu sein. Dieser Abstand bildet zwischen den Verlängerungen 40 und 43 einen Spalt 44.
Verlängerungen 45 sind an den vorderen Seitenkanten des Aufbaus 11 angeordnet und an diesen befestigt und bilden in ähnlicher Weise wie die Ausführungsform der Figuren 1 und 2 Seitenbackenglieder 25, außer daß sich im vorliegenden Fall die Seitenbackenglieder 25 vom unteren Teil des Fahrerhauses nach oben und über die Fahrerhausverlängerung 40 erstrecken. Die Vorderkanten 26 der Seitenbackenglieder 25 weisen einen bogenförmigen Schnitt auf, und sind zur Bildung eines nach vorn gerichteten, über ihre Längen verlaufenden Spalts 28, dessen Breite im allgemeinen konstant ist, vom Fahrerhaus 10 und seiner Verlängerung beabstandet. Die Vorderkanten 26 sind entsprechend der Abschrägung der Fahrerhausseiten 21 und der Seiten der Verlängerung 40 vertikal abgeschrägt. Die Vorderkanten 26 sind von der Seite aus gesehen (Figur 4) über einen der Höhe des Fahrerhauses entsprechenden unteren Bereich in bezug auf die Vertikale vorwarts, und über ihren der Höhe der Verlängerungen 40 entsprechenden oberen Bereich rückwärts geneigt.
Auf dieselbe Weise wie bei der Ausführungsform der Figuren 1 und 2 ist eine Dichtungseinrichtung 39 vorgesehen, die zwischen der Rückseite des Fahrerhauses 10 und der Vorderseite des Aufbaus 11 angeordnet ist, um den Spalt in Richtung auf dessen unteres Ende zu abzudichten und Luft am Entweichen des Raumes von dessen unterem Ende aus zu hindern.
In der in den Figuren 3 bis 5 dargestellten Ausführungsform ist keine Teilungseinrichtung, wie sie im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 beschrieben ist, vorgesehen. Beim Betrieb funktioniert die Seitenbackenanordnung 25 und die Dichtungseinrichtung 39 in ähnlicher Weise, und zwar dadurch, daß eine Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs einen Anstieg von Luftdruck in den von den Seitenbackengliedern 25 gebildeten Spalten 28 und im Spalt hinter dem Fahrerhaus und der Verlängerung 40 bildet. Die Druckluft bewirkt einen aerodynamischen Luftstrom über und um die Seiten des Fahrerhauses 10 und dann über die Seiten des Aufbaus 11.
Über die Fahrerhausverlängerung 40 nach oben strömende Luft trifft auf einen turbulenten Luftstrom, der den Raum 44 zwischen dem Aufbau 10 und der Rückseite der Verlängerung 40 verläßt. Dadurch entsteht eine Turbulenz in der Luft, die über die profilierte Oberfläche 41 der Verlängerung geströmt ist, die Luft wird dann jedoch nach unten gezogen, um einen Luftstrom nahe an der oberen Fläche 13 aufrechtzuerhalten. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft bei der Aufrechterhaltung eines aerodynamischen Stroms über relativ lange Fahrzeugaufbauten.
Bei einer nicht gezeigten alternativen Anordnung für das Fahrzeug der Figuren 3 bis 5 ist eine Luftteilungseinrichtung am oberen Ende des zwischen der Fahrerhausverlängerung 40 und dem Aufbau 11 bestehenden Raumes vorgesehen. Der Aufbau ist damit mit einer Vorderkante versehen, die der Kante 32 über der Höhe des obersten Teils der Verlängerung 40 entspricht, und im allgemeinen eine horizontale Lage aufweist, um einen Spalt zwischen der Vorderkante und der Verlängerung zu bilden, wodurch die Luft innerhalb des Spalts unter Druck gesetzt wird, und diese Druckluft mit der Druckluft in den Seitenbackenspalten 28 und im Spalt zwischen der Rückseite des Fahrerhauses und der Vorderseite des Aufbaus in Verbindung steht.
Die Fahrerhausverlängerung 40 hat, wie dargestellt, einen Lufteinlaßschlitz 47, durch den Luft bei der Bewegung eintreten kann, wobei der Schlitz mit der Rückseite der Verlängerung in Verbindung steht.

Claims

1. Fahrzeug mit einem Fahrerhaus (10) an seinem vorderen Ende und einem hinter dem Fahrerhaus befindlichen und von diesem beabstandeten Aufbau (11), wobei der Aufbau (11) sich seitlich und in der Höhe über das Fahrerhaus (10) hinaus erstreckt, wobei das Fahrzeug dadurch gekennzeichnet ist, daß das vordere Ende des Aufbaus (11) folgendes umfaßt: Eine Seitenbackeneinrichtung (25), welche sich vor dem Aufbau derart erstreckt, daß sie zur Bildung eines Spalts (28) zwischen den Fahrerhausseiten (21) und der Seitenbackeneinrichtung (25) an den Seiten des Fahrerhauses (10) und von diesem beabstandet liegt, und eine zwischen der Rückseite (18) des Fahrerhauses und dem vorderen Ende (19) des Aufbaus befindliche Dichtungseinrichtung (39), wodurch während der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs zur Verbesserung seiner Aerodynamik Luft in den Raum (28) zwischen der Seitenbackeneinrichtung (25) und dem Fahrerhaus (10) und in den Raum (37) zwischen der Rückseite (18) des Fahrerhauses (10) und dem vorderen Ende (19) des Aufbaus eintritt.

2. Fahrzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine vom Fahrzeugaufbau (11) getragene und über dem Fahrerhaus (10) und von diesem beabstandet angeordnete Teilungseinrichtung (30) zur Bildung eines Luftspalts (34), der mit den Räumen (28) und (37) zwischen dem Fahrerhaus (10) und dem vorderen Ende (19) des Aufbaus bzw. zwischen der Seitenbackeneinrichtung (25) und den Seiten (21) des Fahrerhauses in Verbindung steht.

3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkanten (26) der Seitenbackeneinrichtung (25) einen Spalt (28) bilden, der über die Nutzlänge der Seitenbackeneinrichtung (25) von im wesentlichen konstanter Breite ist.

4. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkante (32) der Teilungseinrichtung (30) einen Spalt (34) bildet, der über die Nutzlänge der Vorderkante (32) im wesentlichen konstant ist.

5. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungseinrichtung (39) zwischen dem Fahrerhaus (10) und dem Aufbau (11) in Richtung auf das unterste Ende des dazwischenliegenden Raumes (37) zu angeordnet ist.

6. Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungseinrichtung (39) von einem auf dem Fahrerhaus (10) oder auf dem Aufbau (11) angeordneten elastischen Dichtungselement gebildet ist, das jeweils den Aufbau (11) bzw. das Fahrerhaus (10) elastisch in Eingriff nimmt.

7. Fahrzeug nach Anspruch 2 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungseinrichtung (30) an einer Verlängerung (15) des Aufbaus (11) angeordnet ist, die sich über das Dach (14) des Fahrerhauses (10) erstreckt und von diesem beabstandet ist, und daß sich eine Vorderkante (32) der Teilungseinrichtung (30) vor dem vorderen Ende des oberen Teils des Fahrerhauses (10) befindet.

8. Fahrzeug nach Anspruch 2 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungseinrichtung (30) an einem oberen Teil des Vorderendes des Aufbaus (11) angeordnet ist und über dem hinteren Ende einer Verlängerung auf dem Dach des Fahrerhauses (10) liegt, wobei die Verlängerung im Profil nach oben in Richtung auf die Teilungseinrichtung zu verläuft.

9. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seiten (21) des Fahrerhauses (10) auf ihre oberen Enden zu nach innen abgeschrägt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkanten (26) der Seitenbacken (25) in ihrer Aufwärtsrichtung entsprechend nach innen abgeschrägt sind.

10. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenbacken (25) zum Übergang in die Seiten (12) des Aufbaus (11) von den Außenseiten ihrer Vorderkanten (26) ausgehen.

11. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dach (14) des Fahrerhauses (10) eine aufwärtsgerichtete Verlängerung trägt, die im Profil nach oben auf das obere Vorderende des Aufbaus (11) zu verläuft, und daß die Verlängerung an ihrem hinteren Ende vom Aufbau beabstandet ist.