DE4429924A1 - Unterbodenstruktur für Automobile - Google Patents
Unterbodenstruktur für AutomobileInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Unterboden-Struktur
eines Automobils.
Es ist eine Unterboden-Struktur für ein Automobil bekannt,
deren aerodynamische Charakteristik durch Abflachen des
Unterbodens verbessert werden kann. Fig. 1 zeigt eine
Drunteransicht dieser vorerwähnten Unterbodenstruktur. In
der Figur ist ein Fahrzeugkörper 1 des Automobils und ein
Unterbodenmittelbereich 3 erkennbar. Ein Bodentunnel 4 ist
zentral im Mittelbereich 3 angeordnet und erstreckt sich von
der Vorderseite des Fahrzeugkörpers 1 durchgehend bis zur
Heckseite. In Richtung des Bodentunnels 4 bis zum
heckseitigen Unterbodenabschnitt 6 sind ein Getriebe 5 eine
Antriebswelle 8 und ein hinteres Differential 7 in dieser
Reihenfolge angeordnet. Um die Unterseite eines Motorraums
10 so glatt wie möglich zu gestalten, wird eine untere
Öffnung des Motorraums 10 durch eine flache Unterabdeckung
113 verschlossen, die begrenzt wird durch ein linkes
Vorderradhaus 9, ein rechtes Vorderradhaus 10 und eine
untere Spritzblechplatte 11, wodurch die Geschwindigkeit
einer Luftströmung entlang des Unterbodens angehoben wird,
um den Widerstand der Luft zu verringern und auch die
Auftriebskraft zu senken.
Wird die Öffnung des Motorraums 10 durch die Unterabdeckung
113 geschlossen, dann kann die durch eine nicht gezeigten
Radiator ausgestoßene, erhitzte Luft im Motorraum 10 gestaut
werden. Dadurch werden Temperatur und Druck im Motorraum 10
ansteigen. In konsequenter Weise entfällt ein Großteil der
Unterabdeckung 110 viele Lüftungsschlitze 113a zum Ablassen
der im Motorraum 10 enthaltenen aufgeheizten Luft. Diese
Unterbodenstruktur wird im JP-Gebrauchsmuster (Kokai) Nummer
60-105526, offenbart.
Bei dieser bekannten Unterbodenstruktur wird jedoch, da ein
Luftstrom mit niedriger Strömungsrate, das heißt, eine
langsame Luftströmung, von nahezu der gesamten Fläche der
Unterabdeckung 113 durch die Lüftungsschlitze 113 abgelassen
wird, ein Luftstrom mit hoher Strömungsrate, das heißt ein
schneller Luftstrom, der von der Front des Fahrzeugkörpers 1
kommt, unterhalb der Unterabdeckung 113 durch die langsame
Strömung verzögert, die aus den Lüftungsschlitzen 113
austritt. Es gibt daher eine Geschwindigkeitsverteilung für
die Luftströme, die unter dem Unterbodenmittelbereich 3 und
dem Heckunterbodenbereich 6 auftreten, wie sie mit U11, U12,
U13 und U14 in Fig. 1 angedeutet ist, und bei der die Länge
jedes dargestellten Pfeiles im wesentlichen mit der
Geschwindigkeit jeder Strömung korrespondiert. Die
Geschwindigkeitsverteilung deutet an, daß die
Geschwindigkeit im Mittelbereich des Unterbodens in Richtung
der Breite des Fahrzeuges verringert wird.
Wie bei Windkanalversuchen mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit
von 120 km/h festgestellt wurde, ist die Geschwindigkeit des
kühlenden Windes relativ gering im Bereich des Getriebes 5
und des hinteren Differentials 7, wobei diese beiden
Komponenten sogenannte "wärmeabstrahlenden Teile"
konstituieren, die unter dem Unterboden vorliegen, so daß
sie nicht ausreichend abgekühlt werden. Im Gegenteil, da die
schnelle Luftströmung, die unter den Seitenbereichen des
Unterbodens zu beiden Seiten des Fahrzeuges auftritt, gegen
die hinteren Räder 15 direkt anströmt, wird der
Luftwiderstand um die hinteren Räder 15 angehoben. Weiterhin
schafft diese Geschwindigkeitsverteilung ein Phänomen, durch
das die Auftriebs- oder Hebekraft an den Hinterrädern 15
größer wird als die Auftriebskraft, die an den Vorderrädern
19 wirksam ist, so daß die Fahrstabilität aufgrund dieses
Ungleichgewichtes beeinflußt wird.
Weiterhin wird im Falle einer Geschwindigkeitsverminderung
und da die aus dem Motorraum 10 durch die Lüftungsschlitze 113a
abströmende Luft in der Lage ist, im Bereich der
Unterabdeckung 113 ohne nach hinten abzuströmen zu
verweilen, die Wahrscheinlichkeit erhöht, daß die vom
Motorraum 10 abströmende, erhitzte Luft erneut in den
Radiator eingesaugt wird.
Aufgrund der vorerwähnten Umstände um den vorerwähnten
Luftwiderstand an den Rädern zu verringern und den
Kühleffekt der Luftströmung an den wärmeabstrahlenden
Komponenten unter dem Unterboden zu erhöhen, wurde bereits
eine Unterbodenstruktur vorgeschlagen, bei der eine
Unterabdeckung 113 verwendet wird, wie sie in Fig. 2 der JP-
Patentanmeldung Nummer 4-138440 (noch nicht veröffentlicht)
gezeigt wird.
Um einen Luftstrom zu steuern, der dort von einem vorderen,
Hochdruckbereich des Fahrzeuges austritt, und auch um den
anderen Luftstrom zu steuern, der unter der Unterabdeckung
213 passiert, wird ein Paar Leitkanäle 217 in der
Unterbodenstruktur vorgesehen, die jeweils in einem hinteren
Abschnitt der Unterbodenstruktur angeordnet sind und einen
schmalen Teil 221 zwischen sich einschließen, der zwischen
den Leitkanälen 217 verläuft, um den letztgenannten
Luftstrom einzuengen.
Im Betrieb wird der zunächst erwähnte Luftstrom durch die
Leitkanäle 217 verzögert und in zwei langsame Ströme U3
aufgeteilt, die zu den Hinterrädern 15 gerichtet sind, wie
dies in den Fig. 3 und 4 gezeigt wird. Dadurch läßt sich der
Luftwiderstand, der auf die hinteren Räder 15 einwirkt, im
Vergleich mit dem Luftwiderstand bei Vorliegen schneller
Luftströme verringern. Auf der anderen Seite wird der zweite
erwähnte Luftstrom, der vom engen Teil 221 entlang der
Mittellinie des Fahrzeuges verläuft, durch einen
Drosseleffekt beschleunigt, und in einen schnellen Luftstrom
U2 umgewandelt. Aufgrund dieses Luftstroms mit angehobener
Geschwindigkeit ist es möglich, den Kühleffekt des
Luftstroms an den wärmeerzeugenden Komponenten unterhalb des
Unterbodens des Fahrzeuges zu verstärken.
Jedoch hat diese erläuterte Unterbodenstruktur weiterhin
einige zu lösende Probleme.
Zunächst wird, wie es mit Pfeilen in Fig. 3 angedeutet ist,
der von der Fahrzeugfront kommende Luftstrom durch
Zwischenräumen zwischen den jeweiligen langsamen Strömen U3,
die aus den Leitkanälen 217 austreten, und den Vorderrädern
19, gedrosselt. Dadurch wird der Luftstrom der durch diese
Zwischenräume hindurchgeht, so beschleunigt, daß Bereiche C
mit hoher Geschwindigkeit hinter den Vorderrädern 19
entstehen, so daß dort der Luftwiderstand angehoben wird,
aufgrund der Unebenheiten des Fahrzeugbodens. Weiterhin
wird, da dieser Luftstrom, der zum Kühlen der vorderen
Bremseinrichtungen zweckmäßig wäre, seitlich vom Fahrzeug
abströmt ohne die vorderen Bremseinheiten zu bestreichen,
die Kühlwirkung dieses Luftstroms nicht zufriedenstellend
zum Tragen kommen.
Ein weiterer Aspekt ist, daß in dem Bereich B, in dem ein
durch den engen Teil 221 verengter rascher Strom U2 strömt,
der Luftdruck (ein negativer Druck) angehoben oder abgebaut
wird durch eine Diffusion der langsamen Ströme U3 in
Bereichen A seitlich des Bereiches B. Aus diesem Grund läßt
sich der rasche Luftstrom U2 nicht in der Nachbarschaft des
hintenliegenden Differentials 7 einsetzen, das einer der
wärmeabstrahlenden Teile ist, so daß das Differential 7
nicht ausreichend gekühlt werden kann.
Ein weiterer Aspekt besteht darin, daß der rasche Luftstrom
U2 nach dem Durchgang durch den engen Teil 221 vom Getriebe
5 wegströmt, so wie dies in der Fig. 4 gezeigt ist, so daß
dieser Luftstrom zum Kühlen der Seitenflächen des Getriebes
5 nicht ausreichend nutzbar ist, obwohl das Getriebe 5
ebenfalls eine wärmeabstrahlende Komponente wäre.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine
Unterbodenstruktur für ein Automobil zu schaffen, die in der
Lage ist, den Luftwiderstand unter dem Fahrzeugboden durch
Steuern der Luftströmung unterhalb des Bodens zu reduzieren
und die Kühlleistung an wärmeabstrahlenden Teile des
Fahrzeuges zu verbessern, wie der Bremseinrichtungen, der
Getriebeeinheit, der Differentialeinheit und dergleichen.
Um das vorerwähnte Ziel zu erreichen, schlägt die Erfindung
eine Unterbodenstruktur für ein Automobil vor, die aufweist:
eine Unterabdeckung zum Abschließen einer Unterseite einer Hochdrucksektion mit relativ hohem Druck gegenüber der Atmosphäre wie einem Motorraum, der in einem Frontabschnitt des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei die Unterabdeckung besteht aus:
einem Paar Auslaßteilen, die bezüglich einer Mittellinie des Automobils in symmetrischen Positionen angeordnet sind und mit der Hochdrucksektion kommunizieren, um aufgeheizte Luft in Richtung zu den hinteren Rädern des Automobils abzuführen,
einem engen Teil zwischen den Auslaßteilen zum Verengen eines Luftstroms, der von der Front des Automobils entlang einer Unterseite des Unterbodens strömt, um diesen Luftstrom in Richtung zu wärmeabstrahlenden Komponenten zu leiten, die unter dem Fahrzeugboden und hinter der Unterabdeckung vorliegen, und
aus wenigstens einer Einrichtung, die in einem hinteren Teil der Unterabdeckung vorgesehen ist;
Einrichtungen zum Steuern der aufgeheizten Luftströmung zum Unterdrücken eines Druckanstiegs des Luftstroms entlang des Automobilunterbodens;
Einrichtungen zum Führen des aus dem engen Teil ausströmenden Luftstroms zu einem höherliegenden Teil des Automobilunterbodens, und
Einrichtungen zum Verhindern einer Trennung oder Ablösung des von dem engen Teil ausgestoßenen Luftstroms von den wärmeabstrahlenden Komponenten.
eine Unterabdeckung zum Abschließen einer Unterseite einer Hochdrucksektion mit relativ hohem Druck gegenüber der Atmosphäre wie einem Motorraum, der in einem Frontabschnitt des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei die Unterabdeckung besteht aus:
einem Paar Auslaßteilen, die bezüglich einer Mittellinie des Automobils in symmetrischen Positionen angeordnet sind und mit der Hochdrucksektion kommunizieren, um aufgeheizte Luft in Richtung zu den hinteren Rädern des Automobils abzuführen,
einem engen Teil zwischen den Auslaßteilen zum Verengen eines Luftstroms, der von der Front des Automobils entlang einer Unterseite des Unterbodens strömt, um diesen Luftstrom in Richtung zu wärmeabstrahlenden Komponenten zu leiten, die unter dem Fahrzeugboden und hinter der Unterabdeckung vorliegen, und
aus wenigstens einer Einrichtung, die in einem hinteren Teil der Unterabdeckung vorgesehen ist;
Einrichtungen zum Steuern der aufgeheizten Luftströmung zum Unterdrücken eines Druckanstiegs des Luftstroms entlang des Automobilunterbodens;
Einrichtungen zum Führen des aus dem engen Teil ausströmenden Luftstroms zu einem höherliegenden Teil des Automobilunterbodens, und
Einrichtungen zum Verhindern einer Trennung oder Ablösung des von dem engen Teil ausgestoßenen Luftstroms von den wärmeabstrahlenden Komponenten.
Mit dieser Ausbildung der Unterbodenstruktur, wobei
wenigstens eine der Steuereinrichtungen zum Steuern einer
Strömungsrichtung der erhitzten Luft vorgesehen ist, mit der
eine Druckanhebung des Luftstromes verhinderbar ist, der
unter dem Fahrzeugboden und entlang der hinteren Sektion des
Automobils strömt, wobei ferner die Leiteinrichtungen zum
Führen des vom engen Teil ausgestoßenen Luftstroms die
Richtung des Luftstroms nach oben ändern, und
Schutzeinrichtungen zum Verhindern einer Ablösung des
Luftstroms aus dem engen Teil von den wärmeabstrahlenden
Teilen vorgesehen sind, ist es möglich, den Luftstrom unter
dem Fahrzeugboden so zu steuern, daß der Luftwiderstand
reduziert und die Kühlleistung für die wärmeabstrahlenden
Teile verbessert werden, wie beispielsweise für die
Bremseinrichtungen, das Getriebe und dergleichen.
In der vorerwähnten Ausführung ist, vorzugsweise, das Paar
der luftausstoßenden Teile so geformt, daß ihre Auslässe zur
Querseiten des Automobils gerichtet sind. Durch diese
Anordnung wird ein Bereich vergrößert und zu den Außenseiten
des Fahrzeugs verlagert, in dem langsame Luftströme
vorherrschen. Damit ist verbunden, daß ein Bereich erheblich
verkleinert wird, in dem rasche und hinter den Vorderrädern
des Automobils strömende Luftströme vorliegen, so daß der
Luftwiderstand unter einem Mittelbereich des Unterbodens des
Fahrzeuges verringert werden kann. Schließlich ist, da die
raschen Luftströme auf die vorderen Bremseinrichtungen
treffen, deren Kühlung verbessert. Weiterhin wird, da der
Bereich der langsamen Luftströme nach außen verlagert wird,
ein rascher Luftstrom unterhalb der Mittellinie des
Automobils so gestaltet, daß er sich bis zu einer hinteren
Sektion des Fahrzeugs ohne Druckanhebung erstreckt. Dadurch
wird die Kühlleistung für die wärmeabstrahlenden Teile
gesteigert, die in dieser hinteren Sektion angeordnet sind,
wie beispielsweise das Getriebe. In bevorzugter Weise ist
das Paar der Auslaßteile mit geneigten Seitenwänden
ausgestattet, die zu den Querseiten des Automobils geneigt
sind und durch die die Strömungsrichtung der erhitzten, in
den Auslaßteilen strömenden Luft zu den Querseiten weist.
In der oben beschriebenen Ausbildung ist der Luftwiderstand
unter dem Fahrzeugboden weiter vermindert und wird auch die
Kühlleistung an den wärmeabstrahlenden Teilen wie dem
hinteren Differential, den vorderen Bremseinrichtungen und
dergleichen gesteigert, da die nach außen gerichtete
Strömungstendenz der erhitzten Luft verstärkt ist.
In besonders vorteilhafter Weise ist das Paar der
Auslaßteile mit Steuerflächen ausgestattet zum
Richtungssteuern der Luftströmung von den Auslaßteilen zu
den Querseiten des Automobils. Bei dieser Anordnung werden
eine Verminderung des Luftwiderstandes und eine Erhöhung der
Kühlleistung an den wärmeabstrahlenden Teilen des Fahrzeuges
erreicht, da die nach außen gerichtete Tendenz der erhitzten
Luft verstärkt ist.
Der enge Teil ist vorzugsweise an seinem hinteren Endbereich
mit Führungsplatten versehen, die die Richtung des durch den
engen Teil verengten Luftstroms nach oben verlagern. In
konsequenter Weise wird die Geschwindigkeit der Luftströmung
in der Nähe der wärmeabstrahlenden Teile oberhalb des
Automobilbodens angehoben, so daß die Kühlleistungen an
diesen Teilen gesteigert ist.
In der vorliegenden Erfindung sind zweckmäßigerweise die
Führungsplatten wenigstens bei einem innen liegenden Rand in
Breitenrichtung des Automobils mit einer Trennwand versehen,
die sich in einer Strömungsrichtung eines Luftstroms
erstreckt, der im engen Teil strömt, um einen nach oben
strömenden Luftstromteil von dem anderen Luftstromteil zu
trennen, der in seiner Strömungsrichtung abgeführt wird.
Durch diese Anordnung ist es möglich, in der Nähe der
inneren Ränder der Führungsplatte das Entstehen von Wirbeln
zu unterdrücken. Auf diese Weise wird die Geschwindigkeit
der Luftströmung, die unter den wärmeabstrahlenden Teilen
erzeugt wird, gesteigert, so daß die Kühlleistung verbessert
wird.
Erfindungsgemäß ist ferner vorzugsweise die
Unterbodenstruktur mit wenigstens einem Verbindungsrohr
ausgestattet, das einen Raum des Hochdruckbereiches
benachbart zu den wärmeabstrahlenden Teilen mit einem
anderen Raum verbindet, in dem der Luftdruck geringer ist
als in dem ersten erwähnten Raum. Da der Druck in dem Raum
benachbart den wärmeabstrahlenden Teilen aufgrund dieser
Kommunikation vermindert wird, ist es möglich, die Tendenz
des Luftstroms, der aus dem engen Teil auf die
wärmeabstrahlenden Teile gerichtet ist, gezielt auf die
wärmeabstrahlenden Teile zu richten, so daß sich diese
wirksamer kühlen lassen.
Erfindungsgemäß ist ferner vorzugsweise der Fahrzeugboden
mit einem Bodentunnel ausgestattet, der sich in nach vorne
und nach hinten im Automobil erstreckt. Die
Leiteinrichtungen umfassen eine zentrale Unterabdeckung, die
hinter dem engen Teil angeordnet ist. Der Mittelabschnitt
der Unterabdeckung besitzt einen Einlaßkanal zum Einlassen
der Luftströmung, die aus dem engen Teil kommt und nach oben
gerichtet ist. Während der Fahrt des Automobils wird
aufgrund des Drosseleffektes in dem engen Teil ein relativ
rascher Luftstrom erzeugt, der unter dem Fahrzeugboden von
der Front des Fahrzeuges bis zum Heck des Fahrzeuges strömt.
Dieser Strom, der mit relativ niedriger Temperatur strömt,
da er Luft von außerhalb des Fahrzeuges enthält, bestreicht
besonders das Getriebe und das Differential entlang der
Mittellinie des Fahrzeuges, wodurch das Getriebe und das
Differential sehr wirksam gekühlt werden. Weiterhin ist es
möglich, den Kühleffekt an den wärmeabstrahlenden Teilen wie
dem Differential zu verbessern, da der kühle Luftstrom durch
die zentrale Unterabdeckung nach oben geleitet wird.
Erfindungsgemäß hat der Einlaßkanal eine Weite, die enger
ist als eine Weite eines Auslasses des engen Teils. Da die
Weite des Einlaßkanals geringer ist als die Weite des engen
Teils, ist es möglich, den ganzen Einlaßkanal dem Luftstrom
auszusetzen. Das gestattet es, den zuverlässig erzeugten
Luftstrom für eine wirksame Kühlung an der oberen Seite des
Differentials einzusetzen.
In bevorzugter Weise ist die zentrale Unterabdeckung so
ausgebildet, daß ein Niveau eines vorderen Endteiles davon
höher oder gleich hoch liegt wie das Niveau einer unteren
Fläche eines Getriebes, das hinter dem Motor angeordnet ist.
Durch diese Anordnung kann der unterhalb des Getriebes
strömende Luftstrom nicht durch die Anordnung der
Unterabdeckung gestört werden, so daß seine durchgehende
Kühlleistung aufrechterhalten bleibt.
Vorzugsweise ist eine untere Fläche des Getriebes bündig mit
einer unteren Fläche der zentralen Unterabdeckung. Dadurch
kann das vordere Ende der zentralen Unterabdeckung die
Strömung der Luft unter dem Fahrzeugboden nicht störend
beeinträchtigen.
Erfindungsgemäß ist der Einlaßkanal mit einer Konfiguration
ausgebildet, die den Anforderungen der Vorschriften NACA
(Natinal Advisory Committee for Aeronautics) entspricht. Mit
dieser Konfiguration des Einlaßkanals wird der Luftstrom,
der unter dem Fahrzeugboden von der Frontseite des Fahrzeugs
bis zur Heckseite durchgehend strömt, wirksam nach oben
geleitet.
Zweckmäßigerweise ist der Unterbodentunnel ein Tunnel, der
zur Unterbringung einer Antriebswelle ausgebildet ist, mit
der das Abgabedrehmoment des Motors übertragbar ist. Eine
Abschirmung ist vorgesehen, um einen Teil der Antriebswelle
zu umgeben, gegen den ansonsten die von der zentralen
Unterabdeckung geleitete Luft trifft. Durch diese Ausbildung
wird die Kühlleistung für das Differential weiter
verbessert, da die in den Bodentunnel eintretende Luft nicht
durch die Drehbewegung der Antriebswelle gestört wird.
Die erfindungsgemäße Unterbodenstruktur enthält ferner ein
Verbindungsrohr zum Verbinden eines Raumteils des Motorraums
mit einem Raum in der Nähe der Seitenflächen des Getriebes.
Durch diese Ausbildung ist es möglich, ein Überströmen
erhitzter Luft zum Differential zu verhindern, da die
oberhalb des Motors erhitzte Luft zu den Räumen unter den
Seiten des Getriebes durch das Verbindungsrohr geleitet
wird. Die Kühlleistung für das Differential wird auf diese
Weise verbessert. Eine Aufheizwirkung der aus dem Motorraum
abgelassenen Luft für das Getriebe läßt sich dadurch
beschränken.
Erfindungsgemäß ist schließlich der Einlaßkanal am hinteren
Ende mit einem Luftleitglied ausgestattet, daß die
Strömungsrichtung eines Luftstromes steuert, der durch den
Einlaßkanal hindurchgeht. Dadurch und durch eine bestimmte
Einstellung des Luftleitgliedes kann der Luftstrom so
gesteuert werden, daß er auf die obere und die beiden
Seitenflächen des Differentials gerichtet ist.
Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsformen der
Erfindung erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Unterbodenstruktur gemäß dem Stand der
Technik mit einer Strömungsratenverteilung der
Luftströme unter dem Boden eines Fahrzeugs,
Fig. 2 eine Perspektivansicht einer Unterabdeckung als
Teil einer Unterbodenstruktur, wie sie in einer
nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung
enthalten ist,
Fig. 3 die Unterbodenstruktur mit der Unterabdeckung von
Fig. 2 und einer Strömungsratenverteilung der
Luftströme unterhalb der Struktur,
Fig. 4 eine Seitenansicht eines Motors und einer
Unterabdeckung der Fig. 2, bei der die
durchgehenden Luftströme angedeutet sind;
Fig. 5 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Unterbodenstruktur mit der
Strömungsratenverteilung der Luftströme unter den
Bodenabschnitten eines Fahrzeuges,
Fig. 6 eine Perspektivansicht einer Unterabdeckung der
ersten Ausführungsform der Unterbodenstruktur
gemäß der Erfindung,
Fig. 7 eine Perspektivansicht einer Unterabdeckung mit
Strömungsleitflächen in einer Unterbodenstruktur
gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 8 die Unterbodenstruktur mit der
Strömungsratenverteilung der Luftströme für die
zweite Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 9 eine Unterabdeckung einer Unterbodenstruktur in
Übereinstimmung mit einem dritten
Ausführungsbeispiel der Erfindung und den
durchgehenden Luftströmen,
Fig. 10 eine Seitenansicht des Motors und der
Unterabdeckung von Fig. 9, wobei die durchgehenden
Luftströme gezeigt sind,
Fig. 11 eine Unterabdeckung einer Unterbodenstruktur einer
vierten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
mit durchgehenden Luftströmen,
Fig. 12 eine Perspektivansicht der Unterabdeckung der
dritten Ausführungsform gemäß der Erfindung und
der durchgehenden Luftströme,
Fig. 13 eine Frontansicht einer Unterbodenstruktur einer
fünften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung,
Fig. 14 eine Seitenansicht des Motors und der
Unterbodenstruktur von Fig. 13 mit durchgehenden
Luftströmen,
Fig. 15 eine Druntersicht einer Unterbodenstruktur einer
sechsten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 16 eine konzeptionelle Seitenansicht der
Unterbodenstruktur der sechsten Ausführungsform
der Erfindung,
Fig. 17 eine Perspektivansicht einer Motorunterabdeckung
der Unterbodenstruktur der sechsten
Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 18 eine Perspektivansicht einer zentralen
Unterabdeckung der Unterbodenstruktur der sechsten
Ausführungsform,
Fig. 19 Luftströme, die durch die Motorabdeckung gemäß
Fig. 17 entstehen,
Fig. 20 eine Druntersicht zur Verdeutlichung der
Luftströme, die unter dem Fahrzeugboden durch die
Motorunterabdeckung von Fig. 17 strömen,
Fig. 21 die von der Unterabdeckung von Fig. 18 erzeugten
Luftströme;
Fig. 22 eine Seitenansicht zur Verdeutlichung von
Luftströmen, die durch die zentrale Unterabdeckung
von Fig. 18 unter dem Fahrzeugboden verlaufen,
Fig. 23 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Effektes der
sechsten Ausführungsform in bezug auf die
Öltemperatur und die Fahrzeuggeschwindigkeit,
Fig. 24 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Effektes der
sechsten Ausführungsform in bezug auf die
atmosphärische Temperatur,
Fig. 25 ein Diagramm zum Effekt der sechsten
Ausführungsform in bezug auf die
Strömungsgeschwindigkeit,
Fig. 26 eine konzeptionelle Seitenansicht einer
Unterbodenstruktur einer siebten Ausführungsform
der Erfindung,
Fig. 27 eine konzeptionelle Seitenansicht der
Unterbodenstruktur der siebten Ausführungsform,
Fig. 28 eine konzeptionelle Seitenansicht der
Unterbodenstruktur einer achten Ausführungsform,
Fig. 29 eine konzeptionelle Perspektivansicht der
Unterbodenstruktur der achten Ausführungsform,
Fig. 30 eine konzeptionelle Seitenansicht einer
Unterbodenstruktur einer neunten Ausführungsform;
Fig. 31 eine konzeptionelle Draufsicht auf die
Unterbodenstruktur der neunten Ausführungsform,
Fig. 32 eine Perspektivansicht einer zentralen
Unterabdeckung einer Unterbodenstruktur einer
zehnten Ausführungsform, und
Fig. 33 eine Druntersicht der zentralen Unterabdeckung von
Fig. 32.
Eine erste Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird
nun anhand der Fig. 5 und 6 erläutert. Es ist hervorzuheben,
daß in diesen Figuren Elemente, die denen der Fig. 1 bis 4
entsprechen, mit den selben Bezugszeichen angedeutet sind.
Ein Fahrzeugbodentunnel, der in den Figuren nicht gezeigt
ist, ist in einem Mittelbereich des zentralen Bodens 3
vorgesehen und erstreckt sich von einer Front eines
Fahrzeugkörpers 1 bis zur Heckseite. In Durchgangsrichtung
des Bodentunnels bis zu einem hinteren Bodenteil 6 sind ein
Getriebe 5, eine Antriebswelle (nicht gezeigt) und ein
hinteres Differential 7 in dieser Reihenfolge angeordnet,
wobei das Getriebe und das Differential wärmeabstrahlende
Teile oder Komponenten des Fahrzeuges sind. Eine flache
Unterabdeckung 13 verschließt eine untere Öffnung eines
Motorraumes 10, die durch linke und rechte Vorderradhäuser 9
und eine untere Spritzblechplatte 11 begrenzt ist. Im
allgemeinen besteht die ebene Unterabdeckung 13 aus
zweckmäßigem Unterbodenmaterial, wie aus harzhaltigem
Material, einer Stahlblechplatte oder dergleichen.
Die Unterabdeckung 13 ist zwischen den linken und rechten
Vorderradhäusern 9 mit einem Paar von Kanälen 17
ausgestattet, die als Auslaßteile oder Steuereinrichtungen
angesprochen werden und die symmetrisch zur Mittellinie des
Fahrzeuges angeordnet sind, um die Luft aus dem Motorraum 10
zu den hinteren Rädern 15 zu leiten. Jeder der Kanäle 17 ist
so geformt, daß er sich nach unten neigt und von einer
oberen Fläche der Unterabdeckung 13 allmählich absinkt, je
näher er dem hinteren Ende der Unterabdeckung kommt, wie es
die Fig. 6 zeigt. Weiterhin ist ein hinteres Ende 17a jedes
Kanals 16 schräg derart abgeschnitten, daß der Auslaß des
Kanals zu einer der beiden Querseiten des Automobils
gerichtet ist. Zwischen den beiden Kanälen 17 ist ein enger
Kanal 21 angeordnet, der einen unter der Unterabdeckung 13
durchgehenden Luftstrom verengt und zu den
wärmeabstrahlenden Teilen unter dem Bodenmittelbereich 3 und
dem hinteren Bodenbereich 6 (Fig. 1) leitet, zum Beispiel
zum Getriebe 5 und dem hinteren Differential 7 oder
dergleichen. Der enge Teil 21 hat eine Weite, die ca. einem
Drittel des Abstandes zwischen den linken und rechten
Vorderradhäusern 9 entspricht und im wesentlichen
korrespondiert mit der Breite des Getriebes 5, das einen
Aufheizpunkt gerade hinter dem engen Teil 21 definiert.
Die vorerwähnte Unterabdeckung 13 funktioniert wie folgt.
Da die hinteren Enden 17a der Kanäle 17 schräg abgeschnitten
sind, so daß ihre Auslaßöffnungen zu den Seiten des
Fahrzeugs gerichtet sind, werden die Strömungsrichtungen der
langsamen Luftströme U3 weiter zur Außenseite des Fahrzeuges
geleitet, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, und verglichen mit
denen der vorerwähnten Unterbodenstruktur gemäß Fig. 3.
Durch den seitlichen Ableiteffekt ist es möglich, die
aeromechanische Aktion der langsamen Ströme U3 auf die
raschen Ströme U2 zu verringern, die entlang der Mittellinie
des Fahrzeuges strömen. Dadurch wird der rasche Strom U2,
dessen Geschwindigkeit durch die langsamen Ströme U3 nicht
beeinträchtigt wird, bis nach oben zu dem hinteren
Differential geführt, ohne den Druck in der Strömung U2 um
das hintere Differential 7 anzuheben, so daß der Bereich B
der raschen Strömung U2 bis zum hinteren Ende des
Differentials aufrechterhalten reicht.
Andererseits wird durch die Richtungsänderung der langsamen
Ströme U3 nach außen erreicht, daß die Bereich A, die von
den langsamen Strömungen U3 bestrichen werden, sich fast
über die gesamte Fläche des Bodenmittelbereiches 3
erstrecken, so daß die früher vorliegenden Bereiche C (Fig.
3), in denen die raschen Strömungen U1 hinter den
Vorderrädern 19 wirksam waren, erheblich reduziert werden.
Dadurch wird der Luftwiderstand unter dem Unterboden in den
Bereichen um den Bodenmittelbereich 3 vermindert.
Weiterhin werden die früher auftretenden raschen Strömungen
U1 zwischen den jeweiligen Kanälen 17 und den Vorderrädern
19 in Fig. 3 geändert in Strömungen U4, die direkt die
Bremseinrichtungen an den Innenseiten der Vorderräder 19
bestreichen, da die Bereiche A, die mit den langsamen
Strömungen U3 bestrichen werden, ausgedehnt sind. Auf diese
Weise haben die Strömungen ein verbessertes Kühlvermögen an
den vorderen Bremseinrichtungen.
Da bei der ersten Ausführungsform der Erfindung die hinteren
Enden 17a durch eine schräg abgeschnittene Form zu den
Fahrzeugseiten weisen, werden die Bereiche A zu den
Außenseiten des Fahrzeuges vergrößert, entlang denen die
langsamen Luftströme U3 verlaufen. Im Zusammenhang damit
werden die Bereich C hinter den Vorderrädern 19 erheblich
reduziert, entlang denen die schnellen Strömungen U1
verlaufen, so daß der Luftwiderstand unter dem Unterboden in
den Bereichen der hohlen Mittelabschnitte 3 vermindert wird.
Weiterhin haben die Strömungen eine bessere Kühlleistung an
dem hinteren Differential 7, da die schnellen Strömungen U2
nach oben bis zu dem hinteren Differential 7 reichen, ohne
den Druck zu erhöhen oder zu ändern, und zwar den negativen
Druck. Da die schnellen Strömungen U1 in die Nachbarschaft
der vorderen Bremseinrichtungen eingeführt werden, haben
auch sie eine verbesserte Kühlleistung an den vorderen
Bremseinrichtungen.
Nachfolgend wird die zweite erfindungsgemäße Ausführungsform
unter bezug auf Fig. 7 erläutert. Die Unterschiede zwischen
den Kanälen 17 dieser Ausführungsform und den Kanälen 17 der
vorigen Ausführungsform sind wie folgt. Gemäß Fig. 7 ist
jeder Kanal 17 mit einem Auslaß versehen, wobei die Auslässe
mit gegensinnig schräg gestellten Seitenwänden ausgestattet
sind, die gegen die Querseiten des Automobils gerichtet
werden. Weiterhin ist jeder Kanal 27 zwischen den
Seitenwänden 27b mit Steuer- oder Leitflächen 27c in Form
von Finnen ausgestattet, die die Luftströme regulieren,
welche durch die Kanäle 27 hindurchgehen, um die
Richtungstendenz der Luftströme zu den Außenseiten des
Fahrzeuges und dem hinteren Bereich des Fahrzeuges zu
verstärken. Mit der vorerwähnten Anordnung wird ein
gerichteter Verlauf der zu den Außenseiten verlaufenden
Luftströme im Vergleich mit denen bei der ersten
Ausführungsform erzwungen. Daraus resultiert, daß, wie in
Fig. 8 gezeigt, jeder der Bereiche A vergrößert ist im
Vergleich mit den Bereichen A der ersten Ausführungsform,
wobei ,jeder dieser vergrößerten Bereiche A von einem
langsamen Luftstrom U3 bestrichen wird.
Auf diese Weise wird bei der zweiten Ausführungsform, und da
die Seitenwände 27b zum Entwickeln der nach außen
gerichteten Strömungstendenz der Luftströme schräg gestellt
sind, der Luftwiderstand unterhalb des Bodens weiter
verringert, während die Kühlleistung an dem Getriebe 5 und
dem hinteren Differential 7 und dergleichen weiter
verbessert wird im Vergleich zur Kühlleistung bei der ersten
Ausführungsform. Vorausgesetzt, daß die Steuerleitflächen
27c im Auslaß jedes Kanals 27 befestigt sind, wird aufgrund
des regulierenden Einflusses der gerichtete Anteil der
Luftströmung ideal, so daß sich der Luftwiderstand
verringert und die Kühlleistung an den wärmeabstrahlenden
Teilen des Fahrzeuges erhöht. Bei einer modifizierten
Bauweise werden die vorerwähnten Strömungsleitflächen 27c an
den schrägen hinteren Enden 17a (Fig. 6) der Kanäle der
ersten Ausführungsform befestigt. In diesem Fall ist zu
erwarten, daß die zwangsweise Führung der nach außen
gerichteten Strömungsanteile aus den Kanälen 17 noch weiter
verstärkt wird.
Nachfolgend wird die dritte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 9 und 10 erläutert.
Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 9 ist ein Paar
Führungsplatten 21 oder Führungseinrichtungen am hinteren
Ende des engen Teils 21 befestigt, um die durch den Teil 21
verengte Luftströmung im Fahrzeug nach oben zu leiten. In
Breitenrichtung des Fahrzeugs erstrecken sich die
Führungsplatten 21a über eine Länge, ausgenommen die Breite
des Getriebes 5, um bis zu den äußeren Rändern des engen
Teils 21 zu reichen. Ferner sind die Führungsplatten 21
schräg nach oben angestellt in Relation zum engen Teil 21,
und zwar mit einem vorbestimmten Winkel.
Durch das Anbringen der Führungsplatten 21a werden linke und
rechte Anteile der raschen Strömungen U2, die durch den
engen Teil 21 bereits verengt wurde, entlang den schrägen
Oberflächen der Führungsplatten 21a nach oben angehoben, um
rasche Strömungen U5 zu bilden. Dadurch wird die
Geschwindigkeit der Luftströmung, die in der Nähe des
Getriebes 5 vorbeigeht, das oberhalb des Unterbodens
angeordnet ist, gesteigert, so daß die Kühlleistung für
diesen wärmeabstrahlenden Teil des Fahrzeugs verbessert ist.
Wie sich bei Überprüfungen herausstellte, ist die
Geschwindigkeit der Luftströmung neben dem Getriebe 5 bei
dieser Ausführungsform dreimal so groß wie bei einem
Unterboden und einer Unterabdeckung ohne Führungsplatten.
Die Öltemperatur im Getriebe 5 wird und mehr als 5°C
gesenkt.
Auf diese Weise, und da bei dieser dritten Ausführungsform
der Erfindung die Geschwindigkeit der Luftströmungen entlang
der Seitenflächen des Getriebes 5 mittels der
Führungsplatten 21a am hinteren Ende des engen Teils 21
gesteigert werden kann, wird die Kühlleistung am Getriebe 5
weiter gesteigert.
Die vierte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 11
angedeutet, wo ein Paar vertikaler Trennwände 21b an den
inneren Enden der Führungsplatten 21a befestigt sind, wobei
sich die Führungsplatten 21a in Breitenrichtung des
Fahrzeugs erstrecken.
Im Betrieb werden durch die Trennwände 21a die zu den
Seitenflächen des Getriebes nach oben gehobenen Luftströme
von dem Luftstrom getrennt, der gegen die Unterseite des
Getriebes 5 gerichtet ist, und zwar auf perfekte Weise. Es
ist dadurch möglich, Strömungswirbel in dem Luftstrom zur
Unterseite des Getriebes 5 und in der Nähe der inneren
Ränder der Führungsplatten 21a zu vermeiden. Im
gegenteiligen Fall, in dem diese Trennwände 21b nicht wie in
Fig. 12 vorgesehen sind, wird die rasche Strömung U8 entlang
der Unterseite des Getriebes 5 durch die Strömungwirbel U7
gestört, so daß sie auf eine langsame Strömung U6 verzögert
wird. Um deshalb die schnelle Strömung im Mittelbereich des
Fahrzeugs sicher zustellen, ist es zweckmäßig die Trennwände
21b an den Führungsplatten 21a zu befestigen.
Wie sich in Überprüfung herausgestellt hat, wird bei dieser
Ausführungsform die Geschwindigkeit der Luftströmung
unterhalb des Getriebes im wesentlichen gleich der
Geschwindigkeit der Luftströmung entlang der Unterabdeckung
ohne die Führungsplatte 21a.
Auf diese Weise ist bei der vierten Ausführungsform durch
Anordnen der Trennwände 21b die Geschwindigkeit der
Luftströmung unterhalb des Getriebes 5 angehoben, so daß die
Kühlfähigkeit der Luftströmung am Getriebe 5 verbessert
werden kann.
Die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
anhand der Fig. 13 und 14 erläutert. Bei dieser
Ausführungsform ist ein Paar linker und rechter
Verbindungsrohre oder Unterdrückungseinrichtungen 31 (Fig.
13) vorgesehen, um zu verhindern, daß sich die Luftströmung
von dem Getriebe 5 entfernt oder ablöst. Gemäß der Fig. 13
und 14 weist jedes Verbindungsrohr 31 ein Öffnungsende 31a
auf, das benachbart zum Getriebe 5 positioniert ist, und ein
anderes Öffnungsende 31b, das benachbart zu einer Längsseite
33 des Fahrzeuges liegt.
Aufgrund der Verbindungswirkung dieser Rohre 31 ist es
möglich, einen Raum mit hohem Druck benachbart zum Getriebe
5 mit den Querseiten 33, an denen der Luftdruck niedriger
ist als der Druck in dem Raum, kommunizieren zu lassen. Die
rasche Luftströmung entlang des engen Teils 21 wird in eine
rasche Strömung U9 umgewandelt, die zum Getriebe 5 angehoben
wird, so daß die Kühlleistung dieser Luftströmung verbessert
ist.
Auf diese Weise wird bei der fünften Ausführungsform mit den
Verbindungsrohren 31 der Luftdruck im Bereich des Getriebes
5 reduziert, so daß die Kühlwirkung der Luftströmung am
Getriebe 5 angehoben wird.
Die sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
nun unter Bezugnahme und auf die Fig. 15 bis 18 erläutert.
Fig. 15 ist eine konzeptionelle Druntersicht einer
Unterbodenstruktur des Fahrzeuges; Fig. 16 ist eine
konzeptionelle Seitenansicht dieser Unterbodenstruktur.
In Fig. 15 sind die Vorderräder 310FL und 310FR und die
Hinterräder 310RL und 310RR erkennbar. Bei diesem Automobil
wird die Antriebskraft eines Motors 301 auf die hinteren
Räder 310RL und 310RR durch ein Getriebe 302, eine
Antriebswelle 303, ein Differential 304 und eine Hinterachse
305 übertragen (Heckantrieb). Dieses Automobil gehört damit
zum Typ eines heckgetriebenen Fahrzeugs mit Frontmotor. Ein
Auspuffrohr 306 verbindet den Auslaßteil des Motors 301 mit
einem Schalldämpfer 307.
Unterhalb des Motors 301 ist eine Unterabdeckung 320
vorgesehen, die den Motorraum abschließt, in dem der Motor
301 untergebracht ist. Die Unterabdeckung 320, die zum
Beispiel aus Kunstharz, Stahl oder dergleichen besteht, ist
so geformt, daß sie im wesentlichen flach ist wie in Fig. 17
gezeigt und im allgemeinen horizontal am Fahrzeugkörper
befestigt ist. Weiterhin ist die Unterabdeckung 320 mit
einem Paar Auslaßkanälen 320A und einem engen Teil 320b
ausgestattet.
Jeder der Auslaßkanäle 320A bildet eine Nut, bestehend aus
einem Grundteil 320a und Seitenteilen 320b an beiden Seiten
des Grundteils 320a. Der Grundteil 320a ist so geformt, daß
die Nut in Richtung zum Heckbereich des Fahrzeugs graduell
tiefer wird. Die Auslaßkanäle 320a, von denen die oberen
Seiten zum Motorraum offen sind, sind nach außen schräg
gestellt, so daß ihre hinten liegenden Öffnungen zu den
hinteren Rädern 310RL und 310RR weisen.
Der enge Teil 320b, der durch die sich gegenüberliegenden
Seitenteile 320b der Kanäle 320a definiert ist, ist so
geformt, daß er sich nach vorne, nach hinten und nach unten
öffnet und koaxial zur Mittellinie des Fahrzeuges erstreckt.
Seine Weite ist in etwa gleich der Breite des Getriebes 302.
Um einen Ölwechsel des Motors 301 an der Ölwanne 301a ohne
Abbauen der Unterabdeckung 320 zu ermöglichen, ist eine
Öffnung 320c im engen Teil 320b geformt, derart, daß die
Unterseite des Motors 301 von hinten im Teil 320B zugänglich
ist.
Hinter dem Getriebe 302 ist eine zentrale Unterabdeckung 325
vorgesehen, die einen Teil des Bodentunnels 321 (siehe Fig.
16) abdeckt. Der Bodentunnel 321 wird von einer Nut
gebildet, die sich von vorne nach hinten entlang des
Unterbodens erstreckt, um die Antriebswelle 303 aufzunehmen.
Die zentrale Unterabdeckung 325 ist ebenfalls aus
synthetischem Harz, Stahl oder dergleichen hergestellt. Sie
ist im wesentlichen eben wie in Fig. 18 gezeigt und im
allgemeinen horizontal am Fahrzeugkörper befestigt. Die
mittlere Unterabdeckung 325 ist in ihrer Mitte und in
Fahrzeugbreitenrichtung mit einem Einführkanal 325A
ausgestattet, der sich entlang der Mittellinie des
Fahrzeuges erstreckt und geschaffen wird, indem ein Teil der
Unterabdeckung 25 nach oben gebogen ist.
Der Einführkanal 325A, der nach unten offen ist, besteht aus
einem oberen Teil 325a und dreieckigen Seitenteilen 325b an
beiden Seiten des oberen Teils 325a. Der obere Teil 325a ist
schräg gestellt, so daß sich ein gradueller Anstieg in
Richtung zum hinteren Ende des Fahrzeugs ergibt. Der
Einführkanal 325 ist so geformt, daß er der sogenannten
NACA-Kanalkonfiguration derart entspricht, daß seine Weite
in Richtung zum hinteren Ende des Fahrzeuges graduell
zunimmt.
Gemäß Fig. 16 ist die mittlere Unterabdeckung 325 auf einem
Niveau angeordnet, das höher oder gleich einer Linie L
liegt, die die Höhe der unteren Seite des Getriebes 302
repräsentiert. Zusätzlich und wie in Fig. 15 gezeigt ist,
ist die maximale Weite W1 des Einführkanals 325A geringer
als die Weite W2 des engen Teils 320B.
Die Unterabdeckung 320 und 325 dieser Ausführungsform haben
im Betrieb folgende Funktion.
In Fig. 19 sind die Luftströme mit Pfeilen angedeutet, die
während der Fahrt aufgrund der Motorunterabdeckung 320
entstehen. Sie entstehen dadurch, daß die aufgeheizte Luft
im Motorraum zur Unterseite des Fahrzeugbodens durch die
Kanäle 320A abströmt, wobei relativ langsame Strömungen U2
mit hoher Temperatur an den Grundpunkten der jeweiligen
Kanälen 320A erzeugt werden. Da dann die Kanäle 320A zu den
hinteren Rädern 310RL und 310RR weisen und weil die Breite
des engen Teils 320B im wesentlichen gleich der Breite des
Getriebes 302 ist, gehen die jeweiligen Strömungen U2 von
den Seitenflächen des Getriebes 302 weg, so daß sie die
hinteren Räder 310RL und 310RR anströmen und diese umgeben.
Dadurch werden aerodynamische Kräfte, die auf die hinteren
Räder 310RL und 310RR ausgeübt werden, reduziert und auch
der Luftwiderstand auf den Fahrzeugkörper verringert,
wodurch der Treibstoffverbrauch des Fahrzeuges reduziert
wird. Auf der anderen Seite wird aufgrund des
Drosseleffektes entlang des engen Teils 320B und der
Einengungseffekte durch die langsamen Strömungen u2 eine
relativ rasche Strömung u1 erzeugt, die unterhalb des
Fahrzeugbodens von der Front des Fahrzeugs bis zum Heck
verläuft. Diese Strömung u1, die auch relativ geringe
Temperatur hat, da sie aus Luft besteht, die von der
Außenseite des Fahrzeugs kommt, strömt unter dem Getriebe
302 und dem Differential 304 entlang der Mittellinie des
Fahrzeuges, wie in Fig. 20 gezeigt, so daß sie das Getriebe
302 und das Differential 304 wirksam kühlt. Da
erfindungsgemäß die Luftströmung u1 durch Unterabdeckung 320
erzeugt wird, ist es möglich, den Kühleffekt am Getriebe 302
und am Differential 304 als wärmeabstrahlende Teile des
Fahrzeuges zu verbessern.
Weiterhin gestattet es bei dieser Ausführungsform die
Zusammenwirkung der Strömungen u1 und u2, die Anhebekräfte
an den hinteren Rädern erheblich zu verringern. Der Grund
für diese Verringerung ist vermutlich der, daß die
Luftströmungen u1 gerade entlang der Mittellinie verlaufen,
während die Strömungen u2 zu den hinteren Rädern 310RL und
310RR gerichtet sind, ein Auflösungsbereich in der Nähe der
hinteren Achse 305 erzeugt wird, der dort zu einem negativen
Druck führt.
In weiterer Folge strömt die Luftströmung u1 unter der
mittleren Unterabdeckung 325, die gerade hinter dem Getriebe
302 angeordnet ist. Da der Einführkanal 325A der
Unterabdeckung 325 mit einer NACA-Kanalkonfiguration
ausgebildet ist, durch die die Luft nachdrücklich angesaugt
werden kann, wird ein Teil der Luftströmung u1, die unter
der Unterabdeckung 325 durchgeht, zum Fahrzeugkörper durch
den Einführkanal 325A angehoben, wodurch eine Luftströmung
u3 wie in Fig. 21 gezeigt, erzeugt wird. Da weiterhin der
hintere Abschnitt des Einführkanals 325A so geformt ist, daß
er schräg nach oben weist, strömt die Luftströmung u3 in den
Bodentunnel 321 nach hinten ein, um eine obere Fläche des
Differentials 304 wie in Fig. 22 gezeigt, zu bestreichen. Da
dann bereits die Geschwindigkeit in der Strömung u3 ähnlich
der Geschwindigkeit der Strömung u1 ist, wird die Strömung
u3 nach der Außenseite des Bodentunnels 321 abgelassen, so
daß sie hinter dem Differential 304 ohne
Strömungsverzögerung austritt. Auf diese Weise ist es
möglich, ein Verweilen der heißen Luft oberhalb des
Differentials 304 zu vermeiden, die aus dem Motorraum durch
den Bodentunnel 321 zum Differential 304 geleitet wurde.
Mit anderen Worten erlaubt diese Ausbildung eine wirksame
Kühlung des Differentials 304 von seiner Oberseite her, da
die Luftströmung u3 aufgrund der Wirkung des Einführkanals
325A entlang der oberen Seite des Differentials 304 als
einem der wärmeabstrahlenden Teile verläuft und die
Temperatur dieser Strömung u3 relativ gering ist, ähnlich
wie die Temperatur der Strömung u1.
Auf diese Weise wird mit dieser Ausführungsform der
Kühleffekt der Luftströmung an beiden Seiten und den oberen
und unteren Abschnitten des Differentials 304 verbessert, so
daß die Umgebungstemperatur dort soweit reduziert ist, daß
die Öltemperatur im Differential 304 in einem spürbaren
Bereich gesenkt wird.
Die Fig. 23 bis 25 verdeutlichen verschiedene Veränderungen
der Öltemperatur im Differential 304, die
Umgebungstemperatur beim Differential 304 und die
Strömungsgeschwindigkeiten, wobei diese Parameter im
Vergleich mit den Charakteristika der ohne eine mittlere
Unterabdeckung 325 ausgebildeten Unterbodenstruktur zu
werten sind.
Gemäß Fig. 23 ist bei dieser Ausführungsform eine
Verringerung der Öltemperatur in einem Ausmaß von 15°C im
Hochgeschwindigkeitsbereich oberhalb von 100 km/h gegenüber
der konventionellen Unterbodenstruktur erreicht. Es ist aus
den Fig. 24 und 25 ohne weiteres zu entnehmen, daß diese
Temperaturverringerung abgeleitet wird von einer Abnahme der
Umgebungstemperatur beim Differential 304 und einer Anhebung
der Strömungsgeschwindigkeiten um das Differential. Es wird
in anderen Worten durch die Anordnung der zentralen
Unterabdeckung, die die Luftströmung u3 erzwingt, die
Kühlwirkung für das Differential 304 bemerkenswert
gesteigert.
Da weiterhin die Weite W1 des Einführkanals 325A kleiner ist
als die Weite W2 des engen Teils 325B, wird es möglich, den
gesamten Einführkanal 325A in die Luftströmung zu setzen.
Diese Anordnung stellt sicher, daß die Luftströmung u3
erzeugt wird, mit der es möglich ist, den Kühleffekt auf der
oberen Seite des Differentials 304 zuverlässig zu
verbessern.
Da bei dieser Ausführungsform die mittlere Unterabdeckung
325 horizontal und derart angeordnet ist, daß ihre untere
Seite oberhalb der unteren Seite (Linie L) des Getriebes 302
liegt, das sich vor der Unterabdeckung 325 befindet, kann
die Luftströmung u1 nicht durch die Unterabdeckung 325
gestört werden. Dadurch wird vorerwähnte spezielle
Kühleffekt aufrechterhalten. Es ist dabei hervorzuheben, daß
bei einer anderen Ausführungsform die mittlere
Unterabdeckung 325 so angeordnet werden kann, daß ihre
untere Seite im wesentlichen auf der gleichen Höhe liegt wie
die Linie L.
Da ferner bei der vorerwähnten Ausführungsform eine
Unterbodenstruktur verwendet wird, bei der die erhitzte Luft
aus dem Motorraum schräg nach oben durch die Kanäle 320a
entlassen wird, die in der Unterabdeckung 320 geformt sind,
können die Luftströmungen u2 zu den hinteren Rädern 310RL
und 310RR ohne Verweilen unter der Unterabdeckung strömen,
auch wenn das Fahrzeug gerade verzögert wird, zum Beispiel
bei einem Stau. Es wird auf diese Weise verhindert, daß die
bereits abgelassene erhitzte Luft nochmals einen nicht
gezeigten Radiator erhitzt. Dabei ist hervorzuheben, daß die
Anordnung dieser Ausführungsform keine besonderen
Herstellungsaufwand bedeutet, da die Unterabdeckung 320 aus
keinem nennenswert teuren Material besteht.
Die Fig. 26 und 27 verdeutlichen die siebte Ausführungsform
der Erfindung, die der sechsten Ausführungsform gemäß Fig.
16 ähnlich ist. Es ist zu dieser Ausführungsform
hervorzuheben, daß die den Elementen der sechsten
Ausführungsform ähnliche Elemente mit den gleichen
Bezugszeichen versehen sind, so daß sich eine Wiederholung
hier erübrigt. Weiterhin sind andere Elemente, die in den
Figuren nicht gezeigt sind, denen des sechsten
Ausführungsbeispiels ähnlich.
Bei dieser Ausführungsform ist hervorzuheben, daß die
mittlere Unterabdeckung 325 so angeordnet ist, daß ein
frontseitiges Ende davon auf der gleichen Höhe liegt wie die
Unterseite des Getriebes 302, und daß die Unterabdeckung 325
mit dem Getriebe 302 verbunden ist.
Selbst wenn bei dieser Ausbildung die mittlere
Unterabdeckung 325 aufgrund eines Fehlers schräg am Getriebe
302 angebracht wird, oder wenn die Unterabdeckung 325
aufgrund eines Stoßes von außen schräg vom Getriebe
weggebogen ist, zum Beispiel durch hochspringende Steine,
und nicht mehr wie zunächst in horizontaler Ausrichtung
liegt, wird der Luftstrom unter dem Fahrzeugboden nicht
durch die zentrale Unterabdeckung 325 gestört. Es ist
vielmehr sichergestellt, daß der Luftstrom u3 in den
Bodentunnel 321 sicher eingeleitet wird, damit der anhand
der sechsten Ausführungsform erörterte Kühleffekt
zuverlässig erreicht wird.
Die Fig. 28 und 29 sind Ansichten einer achten
Ausführungsform der Erfindung, wobei Fig. 28 Fig. 16 der
sechsten Ausführungsform ähnlich ist und eine konzeptionelle
Seitenansicht der Unterbodenstruktur an der Grundseite des
Fahrzeuges darstellt. Fig. 29 ist eine Perspektivansicht
wichtiger Teile dieser Ausführungsform. Hier nicht gezeigte
andere Elemente entsprechen weitgehend denen der sechsten
Ausführungsform.
Unter der Voraussetzung, daß hierbei eine sich drehende
Welle vorliegt, zum Beispiel die Antriebswelle 303 im
Bodentunnel 321, würde der durch die mittlere Unterabdeckung
325 in den Bodentunnel eingeführte Luftstrom u3 darin durch
die Drehbewegung der Antriebswelle 303 gestört, so daß der
Kühleffekt am Differential 304 nachließe. Um dieses Problem
zu lösen, ist bei dieser Ausführungsform ein eimerförmiges
Luftführungselement 330 mit offener Oberseite vorgesehen, um
den Teil der Antriebswelle bei 103 zu umgeben, gegen der
Luftstrom u3 anströmt.
Da bei dieser Anordnung der Luftstrom u3 den Bodentunnel 321
mit Sicherheit ohne durch die Drehbewegung der Antriebswelle
303 gestört zu sein, durchströmt, wird die Kühlung des
Differentials 304 in der anhand der sechsten Ausführungsform
erläuterten Weise weiter verbessert.
Die Fig. 30 und 31 sind Ansichten einer neunten
Ausführungsform der Erfindung, wobei Fig. 30 ähnlich Fig. 16
der sechsten Ausführungsform eine konzeptionelle
Seitenansicht ist, die die Unterbodenstruktur an der
Bodenseite des Fahrzeugs darstellt. Fig. 31 ist eine
Draufsicht zu wesentlichen Teilen dieser Ausführungsformen.
Auch bei dieser Ausführungsform sind nicht gezeigte andere
Elemente vorgesehen, die denen der sechsten Ausführungsform
gleich sind.
Bei dieser Ausführungsform ist ein Verbindungsrohr 336
vorgesehen, das den Raum hinter dem Motor mit Räumen unter
beiden Seiten des Getriebes 302 verbindet. Das
Verbindungsrohr 336 hat eine gabelartige Konfiguration und
liegt quer über dem Getriebe 302. An seinem oberen, dem
Motorraum mit einem Ansaugeinlaß 336A zugewandten Ende ist
das Verbindungsrohr etwas weiter als das Getriebe 302.
Weiterhin ist das Rohr 336 an seinen unteren Enden an beiden
Seiten des Getriebes 302 mit Auslässen 336B ausgestattet,
welche schräg nach außen weisen.
Mit dieser Anordnung wird die erhitzte Luft oberhalb des
Motors 301 in die Räume unter den Seiten des Getriebes 302
mittels des Verbindungsrohres 336 geführt. Es wird damit
verhindert, daß die erhitzte Luft auf das Differential 304
strömt. Für das Differential 304 ist eine wirksamere Kühlung
möglich. Die Aufheizwirkung der erhitzten Luft aus dem
Motorraum für das Getriebe 302 ist nur beschränkt. Da
weiterhin die Auslässe 336B des Verbindungsrohres 336 so
angeordnet sind, daß sie schräg nach außen unter beiden
Seiten des Getriebes 302 gerichtet sind, wird die erhitzte
Luft, die aus den Auslässen 336B austritt, nicht in den
Einlaßkanal 325A der mittleren Unterabdeckung 325 eingesaugt
und auch nicht in den Bodentunnel 321 eingeführt. Die
anderen funktionellen Effekte dieser Ausführungsform sind
ähnlich denen der sechsten Ausführung.
Die Fig. 32 und 33 sind Ansichten einer zehnten
Ausführungsform der Erfindung, wobei Fig. 32 eine
Perspektivansicht der mittigen Unterabdeckung 325 und Fig.
33 eine Druntersicht sind. Auch bei dieser Ausführungsform
sind nicht gezeigte weitere Elemente ähnlich denen der
sechsten Ausführungsform.
Obwohl die mittlere Unterabdeckung 325 im wesentlichen
gleich ist wie die der sechsten Ausführungsform, und zwar im
Hinblick darauf, daß der Einführkanal 325A eine NACA-
Kanalkonfiguration hat und in der Mitte der Unterabdeckung
325 eingeformt ist, ist der Kanal 325A an seinem hinteren
Ende mit einem Luftkanal 337 ausgestattet, der die Richtung
der Luftströmung steuert, die aus dem Kanal 325A austritt.
Der Luftkanal 337 wird durch ein Paar ebener Platte 337A und
337B definiert, die an oberen und unteren Rändern des
Auslasses des Einführkanals 325A angeordnet sind, und durch
vier vertikale Platten 337a bis 337b, die zwischen den
ebenen Platten 337A und 337B vorgesehen sind. In dieser
Ausführungsform ist ein Abstand zwischen den vertikalen
Platten 337a und 337b und ein Abstand zwischen den
vertikalen Platten 337c und 337d so bemessen, daß er
zwischen ca. 1/5 und 1/6 der Weite der ebenen Platten 337A
oder 337B beträgt. Weiterhin, und um nicht zu verhindern,
daß der Luftstrom u3 angehoben wird, ist zumindest die obere
ebene Platte 337A an dem Kanal 325A derart befestigt, daß
ein hinterer Teil der Platte 337A ein wenig nach oben schräg
gestellt ist.
Dies bedeutet, daß die Luftführung 337 in einem
Mittelbereich und in beiden Richtungen mit einem Kanal 338A
versehen ist, dessen hintere Öffnung in Breitenrichtung des
Fahrzeugs divergiert. An beiden Seiten des Kanals 338 sind
Kanäle 338B vorgesehen, die ebenfalls schräg nach außen von
der Mittellängsachse des Fahrzeugs weg nach außen weisen.
Bei dieser Ausbildung und wie in Fig. 33 gezeigt, wird ein
Mittelteil der Strömung u3 durch den Kanal 338A durchgehen
und zu einem Luftstrom u31 verformt, der in den Bodentunnel
ohne Abweichung von der Fahrzeugmittelachse eingeführt wird,
sobald der Luftstrom u3 aus dem Kanal 325A die Luftführung
337 erreicht. Andererseits werden Teile des Luftstroms u3 in
Luftströme u32 umgewandelt, die durch die Kanäle 338B
hindurchgehen und nach außen in Breitenrichtung des
Fahrzeugs gerichtet sind. Da diese Luftströme u32 die beiden
Seitenflächen des Differentials 304 beaufschlagen, werden an
alle Flächen des Differentials kühlende Strömungen
herangeführt, wodurch die Kühlwirkung am Differential 304
verbessert wird. Die anderen funktionellen Effekte dieser
Ausführungsform sind denen der sechsten Ausführungsform
gleich.
Obwohl eine Vielzahl von Strukturen offenbart werden, die
bevorzugt zum wirksamen Kühlen des Differentials 304 seine
Hitze abstrahlende Komponente erläutert werden, muß nicht
notwendigerweise nur das Differential 304 auf die
erfindungsgemäße Weise gekühlt werden. Beispielsweise kann
durch Einstellen einer Öffnungsrichtung entweder das
Einführkanals 325A oder der Luftführung 337 der Luftstrom u3
auch zu anderen wärmeabstrahlenden Teilen geführt werden,
die zu kühlen sind, zum Beispiel zum Treibstofftank.
Weiterhin ist den vorerwähnten Ausführungsformen, obwohl die
Unterabdeckung 320 für den Motor zusätzlich zu der mittigen
Unterabdeckung 325 vorgesehen ist, es auch möglich, die
Motorunterabdeckung wegzulassen oder durch eine andere
Unterabdeckung zu ersetzen. In so einem Fall wird
angenommen, daß die Luftströmung unter dem Fahrzeugboden bei
Fahrt nach oben in den Einlaßkanal der mittigen
Unterabdeckung 325 geführt wird und dadurch die
Kühlfähigkeit etwas verringert wird im Vergleich zu
Ausführungsformen, bei denen die Motorunterabdeckung 320
vorgesehen ist. Es ist jedoch auch in solchen Fällen
möglich, einen ähnlichen Kühleffekt zu erzielen wie bei den
vorhergehenden Ausführungsformen.
Schließlich ist, obwohl nur eine mittige Unterabdeckung 325
bei jeder Ausführungsform gezeigt worden ist, es möglich,
eine Vielzahl solcher Unterabdeckungen der
Unterbodenstruktur vorzusehen, die in Fahrzeuglängsrichtung
oder Fahrzeugbreitenrichtung vor der dargestellten Lage der
Unterabdeckung vorgesehen sind.
Claims (15)
1. Unterbodenstruktur für Automobile, gekennzeichnet
durch:
eine Unterabdeckung (13, 320) zum Abschließen einer Unterseite einer Hochdrucksektion mit relativ hohem Druck gegenüber der Atmosphäre wie einem Motorraum (10) in einem Frontabschnitt des Automobils, wobei die Unterabdeckung (13, 320) aufweist:
ein Paar bezüglich der Mittellängsachse des Automobils symmetrisch angeordneter Auslaßteile (17, 27, 320B), die mit dem Hochdruckbereich (10) kommunizieren, um darin enthaltene, erhitzte Luft in Richtung auf die Hinterräder (15, 310RL, 310RR) des Automobils abzulassen; und
einen zwischen den Auslaßteilen (17, 27, 320A) angeordneten engen Teil (21) zum Verengen einer Luftströmung, die von der Front des Automobils entlang der Unterseite der Bodenplatte strömt, wobei der Luftstrom in Richtung auf einen wärmeabstrahlenden Teil abgeführt wird, der unter dem Fahrzeugboden und hinter der Unterabdeckung (13, 320) vorliegt,
und durch wenigstens eine Einrichtung, die bei einem hinteren Teil der Unterabdeckung (13, 320) vorgesehen ist,
durch Einrichtungen zum Steuern der Strömungsrichtung der erhitzten Luft zum Unterdrücken eines Druckanstiegs in der Luftströmung entlang der Automobilunterbodenstruktur,
durch Einrichtungen zum Führen des aus dem engen Teil (21, 320b) austretenden Luftstroms zu einem höher liegenden Teil eines Automobilunterbodens, und
durch Einrichtungen zum Verhindern einer Ablösung der von dem engen Teil austretenden Luftströmung von dem wärmeabstrahlenden Teil.
eine Unterabdeckung (13, 320) zum Abschließen einer Unterseite einer Hochdrucksektion mit relativ hohem Druck gegenüber der Atmosphäre wie einem Motorraum (10) in einem Frontabschnitt des Automobils, wobei die Unterabdeckung (13, 320) aufweist:
ein Paar bezüglich der Mittellängsachse des Automobils symmetrisch angeordneter Auslaßteile (17, 27, 320B), die mit dem Hochdruckbereich (10) kommunizieren, um darin enthaltene, erhitzte Luft in Richtung auf die Hinterräder (15, 310RL, 310RR) des Automobils abzulassen; und
einen zwischen den Auslaßteilen (17, 27, 320A) angeordneten engen Teil (21) zum Verengen einer Luftströmung, die von der Front des Automobils entlang der Unterseite der Bodenplatte strömt, wobei der Luftstrom in Richtung auf einen wärmeabstrahlenden Teil abgeführt wird, der unter dem Fahrzeugboden und hinter der Unterabdeckung (13, 320) vorliegt,
und durch wenigstens eine Einrichtung, die bei einem hinteren Teil der Unterabdeckung (13, 320) vorgesehen ist,
durch Einrichtungen zum Steuern der Strömungsrichtung der erhitzten Luft zum Unterdrücken eines Druckanstiegs in der Luftströmung entlang der Automobilunterbodenstruktur,
durch Einrichtungen zum Führen des aus dem engen Teil (21, 320b) austretenden Luftstroms zu einem höher liegenden Teil eines Automobilunterbodens, und
durch Einrichtungen zum Verhindern einer Ablösung der von dem engen Teil austretenden Luftströmung von dem wärmeabstrahlenden Teil.
2. Unterbodenstruktur für ein Automobil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Paar der Auslaßteile
(17, 27, 320A) derart geformt ist, daß ihre Auslässe
(17a) zu Längsseiten des Automobils hingerichtet sind,
und daß die Auslaßteile (17, 27, 320A) die
Steuereinrichtungen konstituieren.
3. Unterbodenstruktur für ein Automobil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Paar der Auslaßteile
(17, 23A, 27) mit geneigten Seitenwänden (27b, 320b)
ausgebildet in die in Richtung zu den Längsseiten des
Automobils schräg gestellt sind, und daß die schrägen
Seitenwände (27b, 320b) die Steuereinrichtungen
konstituieren.
4. Unterbodenstruktur für ein Automobil nach Anspruch 2
oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar der
Auslaßteile (17, 27, 320A) mit Steuer- oder Leitflächen
(27c) in Finnenform versehen sind, mit denen die
Luftströmungen aus den Auslaßteilen (17, 27, 23A) zu
den Längsseiten des Automobils leitbar sind.
5. Unterbodenstruktur für ein Automobil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtungen
Führungsplatten (121a) aufweisen, die an einem hinteren
Ende des engen Teils (21) in einem Weitenbereich
außerhalb der Quererstreckung des wärmeabstrahlenden
Teils angeordnet sind, und daß die Führungsplatten oder
-leitflächen (21a) in Relation zum engen Teil (21)
schräg gestellt sind, um die Richtung des durch
den engen Teil (21) verengten raschen Luftstroms (U5)
nach oben umzulenken.
6. Unterbodenstruktur für ein Automobil nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs- oder
Leitflächen (21a) zumindest an wenigstens einem der
inneren Ränder in Breitenrichtung des Automobils mit
einer Trennwand (21b) versehen sind, die sich in
Strömungsrichtung eines Luftstromes erstrecken, der in
den engen Teil (21) eingeführt ist, um den Luftstrom in
einen nach oben in dem Automobil gerichteten Luftstrom
(U5) und wenigstens einen anderen Luftstrom (U8) zu
teilen.
7. Unterbodenstruktur für ein Automobil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum
Verhindern eines Druckaufbaus wenigstens ein
Verbindungsrohr (31, 336) sind, die einen Raum in der
Nachbarschaft des wärmeabstrahlenden Teils mit dem
anderen Raum verbinden, in dem der Luftdruck geringer
ist als in erst genanntem Raum.
8. Unterbodenstruktur für ein Automobil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß im Fahrzeugboden ein
Bodentunnel (321) vorgesehen ist, der sich im Fahrzeug
von vorne nach hinten erstreckt, und daß die
Führungseinrichtungen eine mittige Unterabdeckung (325)
aufweisen, die sich hinter dem engen Teil (320B)
befindet und einen Einführkanal (325A) zum Einführen
des aus dem engen Teil (320B) austretenden Luftstroms
und zum Umleiten dieses Luftstromes nach oben aufweist.
9. Unterbodenstruktur für ein Automobil nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Einführkanal (325B)
eine Weite (W) aufweist, die kleiner ist als die Weite
(W) eines Auslasses des engen Teils (320B).
10. Unterbodenstruktur für ein Automobil nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die mittige Unterabdeckung
(325) derart angebracht ist, daß das Niveau ihres
vorderen Endteils höher liegt als oder auf der gleichen
Höhe liegt wie eine untere Fläche (L) eines Getriebes
(302), das in Fahrtrichtung vor dem Motor (301)
vorgesehen ist.
11. Unterbodenstruktur für ein Automobil nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite des
Getriebes (302) im wesentlichen bündig ist mit einer
unteren Seite der mittigen Unterabdeckung (325).
12. Unterbodenstruktur für ein Automobil nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Einführkanal (325A) mit
einer NACA (National Advisory Committee for
Aeronautics) Konfiguration geformt ist.
13. Unterbodenstruktur für ein Automobil nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Bodentunnel (321) ein
Tunnel (321) ist, der eine Antriebswelle (303) zum
Übertragen der Antriebskraft des Motors (301) enthält
und daß eine, vorzugsweise eimerförmige Luftstrom-
Abweiseeinrichtung (330) vorgesehen ist, die jenen Teil
der Antriebswelle (303) umgibt, gegen den ein Luftstrom
(U3) anströmt, der durch die mittige Unterabdeckung
(325) geleitet ist.
14. Unterbodenstruktur für ein Automobil nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbindungsrohr (336)
vorgesehen ist, das einen Raumteil des Motorraumes mit
einem Raum in der Nähe der Seitenflächen des Getriebes
(302) verbindet.
15. Unterbodenstruktur für ein Automobil nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Einführkanal (325A) an
seinem hinteren Ende mit einem Luftleitglied (337) zum
Steuern der Strömungsrichtung des Luftstromes versehen
ist, der durch den Einführkanal (325A) hindurchtritt.
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