DE3213000C2

DE3213000C2 -

Info

Publication number: DE3213000C2
Application number: DE19823213000
Authority: DE
Inventors: Hubert Prof. Dr. 3400 Goettingen De Ludwieg
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1982-04-07
Filing date: 1982-04-07
Publication date: 1988-03-03
Also published as: DE3213000A1; JPS58211978A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine strömungsgünstige Karos serie für Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.The invention relates to a streamlined check series for vehicles, especially passenger cars, the type specified in the preamble of claim 1.

Die Karosserie derartiger Fahrzeuge soll einen möglichst kleinen Widerstandsbeiwert (c _w-Wert) aufweisen. Gleichzei tig sind an eine brauchbare Karosserie jedoch noch weitere Forderungen zu stellen, so soll die Seitenempfindlich keit (Seitenkraft und Giermoment) und der Auftrieb ebenfalls möglichst gering sein. Ferner soll die Karosserie bei gerin ger Stirnfläche und geringer Länge ausreichend Platz und gute Sichtverhältnisse nach vorn und hinten bieten.The body of such vehicles should have the lowest possible drag coefficient (c _w value). At the same time, however, there are other requirements for a usable body, so the side sensitivity (lateral force and yaw moment) and the buoyancy should also be as low as possible. Furthermore, the body should offer sufficient space and good visibility to the front and rear with a small end face and short length.

Eine strömungsgünstige Karosserie für Fahrzeuge der eingangs beschriebenen Art ist aus der DE-OS 20 29 771 bekannt. Die Karosserie setzt sich im wesentlichen aus zwei unregelmäßigen Pyramidenstümpfen mit nicht zueinander parallelen Basisflächen zusammen. Es wird somit der Höhenänderung der Karosseriequer schnitte in Längsrichtung eine Breitenänderung zugeordnet. Vor und/oder nach der Fahrgastzelle wird die Zuordnung der Breitenänderung zur Höhenänderung entsprechend dem Pyramiden stumpf nicht eingehalten. Diese Form der Karosserie verleiht dem Fahrzeug bei großen Geschwindigkeiten eine gute Stabilität und Bodenhaftung. Eine Verminderung des Luftwiderstands bei der Vorwärtsbewegung tritt jedoch nicht ein.A streamlined body for vehicles of the beginning described type is known from DE-OS 20 29 771. The Body consists essentially of two irregular Truncated pyramids with non-parallel base surfaces together. It is therefore the change in height of the body cross cuts assigned a change in width in the longitudinal direction. Before and / or after the passenger compartment, the assignment of the Width change to change the height according to the pyramids not bluntly observed. This shape of the body gives that Good stability and stability at high speeds Down to earth. A reduction in air resistance at the However, there is no forward movement.

Aus der FR-PS 12 88 872 ist eine strömungsgünstige Karosserie bekannt, deren Querschnitt abgerundet ist, wobei die Fahrgast zelle etwa einen halbkreisförmig gestalteten Querschnitt aufweist und gegenüber dem Fahrgestell eingezogen ist. Nachteilig ist, daß durch den halbkreisförmig gestalteten Querschnitt der Fahrgastzelle der Raum in der Fahrgastzelle gegenüber einer rechteckig ausgebildeten Fahrgastzelle sehr eingeschränkt ist. Die strömungsgünstige Karosserieform geht somit zu Lasten des Komforts. FR-PS 12 88 872 is a streamlined body known whose cross-section is rounded, the passenger cell has a semicircular cross-section and moved in opposite the chassis. The disadvantage is that by the semicircular cross-section Passenger compartment the space in the passenger compartment opposite one rectangular passenger compartment is very limited. The streamlined body shape is at the expense of Comfort.

Bei den heute üblichen Personenkraftwagen hat sich die Pon tonform mit unterschiedlichen Heckformen wie Stufenheck, Fließheck, Kastenheck und abgeschrägtes Kastenheck weitge hend durchgesetzt. Mit Kraftwagen mit Pontoform und den üblichen Heckformen erreicht man Widerstandsbeiwerte in der Größenordnung von etwa 0,4. Es ist bekannt, den Widerstands beiwert durch verschiedene Maßnahmen weiter zu verkleinern. So kann man z. B. durch starkes Schrägstellen der Front- und Heckscheibe, durch Abrunden aller Kanten und Vermeidung von Vor- und Einsprüngen den Widerstand weiter absenken. Auch durch eine noch weitere Annäherung der Karosserie an einen tropfenförmigen Stromlinienkörper, dessen Form allerdings wegen des Vorhandenseins des Erdbodens von der üblichen ro tationssymmetrischen Tropfenform abweicht, kann man den Wi derstandsbeiwert weiter senken. Diese Maßnahmen sind jedoch auch mit Nachteilen behaftet, die einer Anwendung entgegen stehen. So kann z. B. die Seitenwindempfindlichkeit und der Auftrieb zunehmen. Durch schräg gestellte Scheiben kön nen sich die Sichtverhältnisse stark verschlechtern und gleichzeitig die Sonneneinstrahlung stark zunehmen, so daß die Fahrgastzelle unzumutbar aufgeheizt wird. Bei den be schriebenen Maßnahmen kann auch eine Vergrößerung der Fahr zeuglänge eintreten, was im allgemeinen unerwünscht ist. Schließ lich kann besonders bei tropfenförmiger Karosserie auch die Stirnfläche des Fahrzeugs zunehmen, was ebenfalls eine Widerstandserhöhung bedeutet, die sich zwar im C _W-Wert nicht bemerkbar macht.In today's customary passenger cars, the pon tone shape with various rear shapes such as notchback, hatchback, hatchback and beveled hatchback has largely prevailed. With motor vehicles with pontoform and the usual rear shapes, resistance coefficients of the order of magnitude of around 0.4 are achieved. It is known to further reduce the drag coefficient by various measures. So you can z. B. by further sloping the front and rear window, by rounding off all edges and avoiding protrusions and jumps further reduce the resistance. Also by a further approach of the body to a teardrop-shaped streamlined body, the shape of which deviates from the usual rotationally symmetrical teardrop shape due to the presence of the ground, however, the drag coefficient can be further reduced. However, these measures also have disadvantages that prevent them from being used. So z. B. the cross wind sensitivity and lift increase. Due to slanted windows, the visibility can deteriorate greatly and at the same time the sunshine can increase significantly, so that the passenger compartment is heated unreasonably. In the measures described, an increase in vehicle length can also occur, which is generally undesirable. Finally, the end face of the vehicle can also increase, particularly in the case of a teardrop-shaped body, which also means an increase in resistance, which is not noticeable in the C _W value.

Der Widerstand eines Fahrzeuges setzt sich u. a. aus zwei Anteilen zusammen. Der Widerstand wird einerseits durch die idealisierte Grundform der Karosserie bestimmt und zum ande ren durch verschiedene Anbauten und Einsprünge an der Karos serie festgelegt, wie sie z. B. von den Rädern, den Radkästen, den Stoßstangen, der Auspuffanlage, von Außenspiegeln, von Dachrinnen usw. herrühren. Die Erfindung bezieht sich auf den Anteil des Widerstands, der aus der idealisierten Grund form herrührt.The resistance of a vehicle continues. a. from two Share together. The resistance is on the one hand by the idealized basic shape of the body determined and on the other through various attachments and recesses on the body series determined how they z. B. from the wheels, the wheel arches, the bumpers, the exhaust system, the exterior mirrors, the Gutters etc. The invention relates to the proportion of resistance that for the idealized reason shape comes from.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine strömungsgünstige Karosserie der eingangs beschriebenen Art unter Beibehaltung der Fahrgastzelle mit ihrem etwa rechteckigem Querschnitt und ihrer etwa rechteckigen Grundrißform aufzuzeigen, deren idealisierte Grundform einen möglichst kleinen Widerstand aufweist, um auf diese Weise den gesamten Widerstand derartiger Fahr zeuge zu senken. The invention has for its object a streamlined Body of the type described above while maintaining the passenger compartment with its approximately rectangular cross section and to show their roughly rectangular shape, whose idealized basic form has as little resistance as possible, to in this way the total resistance of such driving lower witness.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß vor und/oder nach der Fahrgastzelle die Zuordnung der Breitenänderung zur Höhenänderung derart durchgeführt ist, daß nur kleine Kantenumströmungen (Querströmung der oberen Fahrzeuglängs kante) ohne Ablösung der Strömung oder eine solche ohne wesentliche Ablösung auftritt. Die Erfindung geht von der an sich be kannten Tatsache aus, daß relativ große Kantenumströmungen mit Strömungsablösungen und Wirbelbildung dort auftreten, wo sich in Längsrichtung die Höhe der Karosseriequerschnitte schnell ändert, während die Breite annähernd konstant bleibt. Bei den heute üblichen Karosserieformen tritt dies besonders im Be reich der Frontscheibe und im Bereich der Heckscheibe auf. Nach der vorliegenden Erfindung soll nun nur eine kleine Kantenum strömung ohne Ablösung oder ohne wesentliche Ablösung zuge lassen werden und dadurch der Widerstand wesentlich reduziert werden. Da die Kantenumströmung an sich nicht nachteilig ist, insbesondere dann nicht, wenn sie an der Karosserie anliegt, kann eine solche Kantenumströmung in gewissen Grenzen durchaus zugelassen werden; sie muß sich nur in solchen Grenzen halten, daß eine wesentliche Strömungsab lösung nicht auftritt. Man kann zwar durch eine ent sprechende Breitenzunahme und Breitenabnahme abgestimmt auf die Höhenänderung der Karosseriequerschnitte eine Form schaffen, bei der die seitliche Umströmung der oberen Fahr zeugkanten gänzlich vermieden wird. Dabei gelangt man jedoch zu Karosserieformen, die in anderer Hinsicht ungünstig sind und daher für den praktischen Gebrauch weniger in Frage kommen. Es ist somit erforderlich, gewisse Kompromisse zu schließen, also gewisse Kantenumströmungen ohne wesentliche Strömungsablösung zuzulassen und trotzdem nach der Grund konzeption zu handeln. Theoretische Berechnungen und Experi mente zeigen, daß zur vollständigen Vermeidung der Kanten umströmung eine beträchtliche Vergrößerung der Breite im Bereich der Frontscheibe und eine entsprechende Verminderung im Bereich der Heckscheibe erforderlich ist. Dies führt zu Karosserieformen, die zwar im Bereich der Fahrgastzelle ein vergleichbares Platzangebot liefern wie die üblichen Formen, die aber ansonsten insbesondere hinsichtlich der Spurweite im Bereich der Vorderräder ungünstig sind. Zur Vermeidung dieser Nachteile wird die Breitenänderung im Bereich der Front- und/oder Heckscheibe schwächer ausgeführt als es zur vollständigen Vermeidung der Kantenumströmung erforderlich wäre.According to the invention this is achieved in that before and / or after the passenger compartment, the assignment of the change in width is carried out in such a way that only small Edge flows (cross flow of the upper vehicle length edge) without detachment of the flow or one without essential Detachment occurs. The invention is based on the be knew the fact that relatively large flow around the edges with Flow separation and vortex formation occur wherever in the longitudinal direction the height of the body cross-sections quickly changes while the width remains approximately constant. Both body shapes common today, this occurs particularly in loading on the front window and in the area of the rear window. To The present invention is now only intended to encompass a small edge flow without detachment or without substantial detachment can be left and thus the resistance is significantly reduced will. Since the flow around the edges is not disadvantageous in itself is, especially not when it is on the body is present, such a flow around the edges can in certain Borders are allowed; she just has to be in keep such limits that a substantial flow ab solution does not occur. One can ad speaking increase in width and decrease in width adjusted to the change in height of the body cross-sections a shape create, in which the lateral flow around the upper driving edges are completely avoided. But you get there to body shapes that are unfavorable in other respects and therefore less in question for practical use come. It is therefore necessary to make certain compromises close, that is certain edge flows without significant Allow flow separation and still after the reason to act conception. Theoretical calculations and Experi elements show that to completely avoid the edges flow around a considerable increase in width in the Area of the windscreen and a corresponding reduction is required in the area of the rear window. this leads to Body shapes, although in the area of the passenger compartment provide comparable space as the usual forms, but otherwise in particular with regard to the track gauge are unfavorable in the area of the front wheels. To avoid of these disadvantages is the change in width in the area of Front and / or rear window weaker than it for complete avoidance of the flow around the edges is required would.

Bei einer Fahrgastzelle mit einem Höhen-Breitenverhältnis von etwa 1 : 1,2 bis 1,3 kann eine seitliche Verbreiterung der Karosserie im Bereich der Frontscheibe von etwa 50 bis 150 Prozent der Höhenänderung im Bereich der Frontscheibe vorge sehen sein. Eine entsprechende Verminderung der Breite ergibt sich im Bereich der Heckscheibe. For a passenger compartment with a height to width ratio of about 1: 1.2 to 1.3 can widen laterally Body in the area of the windscreen from about 50 to 150 Percentage of the change in height in the area of the windscreen to be seen. A corresponding reduction in the width results itself in the area of the rear window.

Die Karosserie kann im Bereich der schräggestellten Front scheibe rasch zunehmende Breite und im Bereich der Fahr gastzelle im wesentlichen konstante Höhe und Breite auf weisen. Sie kann im Bereich der an die Fahrgastzelle an schließenden Heckpartie in Richtung auf das Karosserieende abnehmende Höhe und abnehmende Breite besitzen, um auch hier eine möglichst kleine Kantenumströmung ohne wesent liche Strömungsablösung zu erzielen. Die Abnahme der Höhe und der Breite an der Heckpartie soll allmählich vorgesehen sein, vorzugsweise mit Winkeln im Bereich von etwa 15° bis 20°, um auch hier die normale Strömungsablösung zu ver meiden, die auch bei vollkommener Vermeidung jeder Kanten umströmung durch zu schnelle Höhen- und Breitenänderung und den damit verbundenen Druckanstieg auftreten kann.The body can be in the area of the inclined front disc rapidly increasing width and in the area of driving guest cell essentially constant height and width point. You can in the area of the passenger compartment closing rear end towards the body end have decreasing height and decreasing width, too here the smallest possible flow around the edges without essential to achieve flow separation. The decrease in height and the width at the rear end should gradually be provided be, preferably with angles in the range of about 15 ° to 20 ° to ver normal flow separation here Avoid that, even if you avoid all edges Flow around due to rapid changes in height and width and the associated pressure increase can occur.

Zur Realisierung einer großen Spurweite im Bereich der Vor derräder kann die Karosserie im Übergangsbereich zwischen dem Vorderteil und der Frontscheibe eine Einschnürung in der Breite aufweisen. Diese Einschnürung muß freilich so allmählich verlaufen, daß dort keine Ablösung der Strömung erfolgt, und daß der Teil der Einschnürung, der eine Zunahme der Breite des Fahrzeuges erbringt, etwa im Bereich der Front scheibe, angeordnet ist. Um keine zusätzliche Umströmung der unteren Fahrzeuglängskante hervorzurufen, und das Grundkonzept möglichst dort anzuwenden, wo es erheblichen Nutzen bringt, ist die Einschnürung im wesentlichen im oberen Bereich vorge sehen und in Richtung auf das Bodenblech auslaufend angeord net. Damit wird oben am Fahrzeug, also in Richtung auf den Bereich der Frontscheibe, die wesentliche Wirkung erzielt, während das Fahrzeug unten im Bereich des Bodenbleches etwa konstante Breite zwischen Vorderteil bis in den Fahrgastraum hinein aufweist. To realize a large gauge in the area of the front derrad the body in the transition area between a constriction in the front part and the windscreen the width. This constriction must of course be so gradually run that there is no separation of the flow occurs, and that part of the constriction, which is an increase the width of the vehicle, for example in the area of the front disc, is arranged. To avoid additional flow around the lower vehicle longitudinal edge, and the basic concept to be used wherever possible where it brings significant benefits, the constriction is mainly featured in the upper area see and arranged running towards the floor panel net. This is at the top of the vehicle, i.e. towards the Area of the windscreen that achieves significant effect while the vehicle is in the area of the floor panel constant width between the front section and the passenger compartment into it.

Bei einer ebenen Ausführung des Bodenblechs, also des Fahr zeugbodens, tritt im Bereich der Front- und Heckscheibe wegen der Querschnittsänderungen auch eine Umströmung der unteren Kanten des Fahrzeuges auf, die durch das Vorhandensein des Erdbodens bzw. der Straße aber abgeschwächt wird. Man kann dieser Umströmung dadurch entgegenwirken, daß im Bereich vor der Frontscheibe der Bodenabstand abnimmt und im Bereich der Heckscheibe wieder zunimmt. Diese Querschnittsänderungen sind aber wesentlich geringer als die zuvor beschriebenen seitlichen Querschnittsänderungen. Am Bodenblech kann also im Übergangsbereich zwischen dem Vorderteil und der Front scheibe eine eingezogene Delle vorgesehen sein, deren stärkste Einschnürung etwa am Beginn der Frontscheibe angeordnet ist.With a flat design of the floor panel, i.e. the driver floor, occurs in the area of the front and rear window because of the cross-sectional changes also flow around the lower one Edges of the vehicle due to the presence of the Earth or the road is weakened. One can counteract this flow in that in the area before the front window the ground clearance decreases and in the area of Rear window increases again. These cross-sectional changes but are much smaller than those previously described lateral changes in cross-section. So on the floor pan in the transition area between the front part and the front a indented dent can be provided, the strongest constriction at the beginning of the windscreen is arranged.

Die Ecken der Karosseriequerschnitte können im Bereich starker Querschnittsänderungen zur Zulassung von Kantenumströmungen ohne wesentliche Strömungsablösung stark abgerundet ausge bildet sein. Dies gilt insbesondere für solche Fälle, in denen eine relativ kleine Breitenänderung gewählt wird, und damit eine relativ große Kantenumströmung und evtl. sogar eine schwache Ablösung mit entsprechend schwacher Wirbelbildung und Widerstandsvergrößerung zugelassen wird.The corners of the body cross sections can be stronger in the area Cross-sectional changes to allow flow around edges rounded off without substantial flow separation be educated. This applies in particular to such cases in who choose a relatively small change in width, and thus a relatively large flow around the edges and possibly even a weak detachment with correspondingly weak vortex formation and resistance increase is allowed.

Die Grundidee der Erfindung ist bereits dann verwirklicht, wenn die Breite der Karosserie vor der Frontscheibe geringer ist als hinter der Frontscheibe. Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß der Widerstand der idealisierten Grundform sehr klein gemacht wird, ohne daß die Frontscheibe allzu schräg gestellt werden muß, und ohne daß die Fahrgastzelle ihre Form wesentlich verändern muß. Auch die Fahrzeuglänge wird nicht übergebührlich groß. Seitenwindempfindlichkeit und Auftrieb bleiben gering.The basic idea of the invention is already realized if the width of the body in front of the windscreen is smaller is as behind the windshield. The advantages of the invention are that the resistance of the idealized basic form is made very small without the windscreen being too must be inclined and without the passenger compartment must change their shape significantly. The length of the vehicle too doesn't get too big. Cross wind sensitivity and Buoyancy remains low.

Die Erfindung wird anhand einiger Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben. Es zeigtThe invention will be further elucidated on the basis of a few exemplary embodiments explained and described. It shows

Fig. 1 einen schematisierten rechteckigen Karosseriequer schnitt mit der Darstellung einer Strömungsablösung, Fig. 1 is a schematic rectangular body cross-section illustrating a flow separation

Fig. 2 die Darstellung des Strömungsproblems an dem Karosse riequerschnitt und an einem Spiegelbild, Fig. 2 riequerschnitt the representation of the flow problem to the vehicle body and at a mirror image,

Fig. 3 die Darstellung eines den Querschnitt und das Spie gelbild zusammenfassenden Hilfsquerschnitt, Fig. 3 is an illustration of the cross section and the Mirror image summary auxiliary cross-section,

Fig. 4a, 4b, 4c Seitenansicht, Vorderansicht und Draufsicht auf ein Doppelmodell einer Karosserieform, bei der die Kan tenumströmung praktisch vermieden wird, Fig. 4a, 4b, 4c side view, front view and plan view is on a double model of a body shape, wherein the Kan tenumströmung practically avoided,

Fig. 5 ein Diagramm des Tangentialkraftbeiwertes über dem Schiebewinkel für eine Karosserieform aus dem Stand der Technik und gemäß Fig. 4, Fig. 5 is a diagram of the Tangentialkraftbeiwertes on the shift angle to a body shape of the prior art and according to Fig. 4,

Fig. 6a, 6b, 6c Seitenansicht, Vorderansicht und Draufsicht einer zweiten Ausführungsform eines Doppelmodells einer Karosserie, FIG. 6a, 6b, 6c side view, front view and plan view of a second embodiment of a dual model of a body,

Fig. 7a, 7b, 7c Seitenansicht, Vorderansicht und Draufsicht einer Karosserie in einer weiteren Ausführungsform und Fig. 7a, 7b, 7c side view, front view and plan view of a body in a further embodiment, and

Fig. 8a, 8b, 8c Seitenansicht, Vorderansicht und Draufsicht einer Karosserie in einer weiteren Ausführungsform. Fig. 8a, 8b, 8c side view, front view and plan view of a body in a further embodiment.

Die Entstehung der den Widerstandsbeiwert erhöhenden Kanten umströmungen mit Strömungsablösung ist anhand von Fig. 1 er läutert. Es ist ein Karosseriequerschnitt 1 in Rechteckform idealisiert über einer Straße 2 dargestellt. Bei der Um strömung der Karosserie normal zu dem Karosseriequerschnitt 1 tritt dort eine Verdrängungsströmung auf, wo sich die Höhe des Querschnittes sehr stark ändert, also im wesent lichen im Bereich der Frontscheibe und der Heckscheibe. Hierdurch wird die Strömung veranlaßt, um die oberen Längs kanten 3 herumzuströmen, und zwar in den Bereichen der Seitenwandung 4 des Karosseriequerschnittes 1. Dabei löst die Strömung an der Längskante 3 ab und bildet eine Trenn fläche, die sich zu einem Wirbel 5 aufrollt. In Fig. 1 ist für die Strömung im Bereich der Frontscheibe die sog. Quer strömung dargestellt, das ist die Strömung in einer Quer schnittsebene, die entsteht, wenn man jeden Punkt der Ebene die in die Ebene fallende Komponente des Strömungsvektors zuordnet. Insbesondere bei schneller Änderung der Höhe der Querschnittsfläche und nicht sehr stark abgerundeten oder gar scharfkantigen Ecken tritt dabei die beschriebene räum liche Ablösung auf, wobei sich die entsprechende Trennfläche zu einem Wirbel 5 aufrollt. Es versteht sich, daß im Bereich der Heckscheibe unter der dort vorliegenden Höhenabnahme eine Umströmung der Längskanten 3 in umgekehrter Richtung mit ent sprechender Wirbelbildung auftritt.The emergence of the flow around the edge, which increases the drag coefficient, with flow separation is explained with reference to FIG. 1. A body cross section 1 in a rectangular shape is idealized above a street 2 . In order to flow the body normal to the body cross-section 1 , a displacement flow occurs where the height of the cross-section changes very strongly, that is to say essentially in the area of the windshield and the rear window. This causes the flow to flow around the upper longitudinal edges 3 , in the areas of the side wall 4 of the body cross section 1 . The flow separates from the longitudinal edge 3 and forms a separating surface that rolls up into a vortex 5 . In Fig. 1, the so-called cross-flow is shown for the flow in the region of the windshield, that is the flow in a cross-sectional plane which arises when each point of the plane is assigned the component of the flow vector falling into the plane. Especially when the height of the cross-sectional area changes rapidly and the corners are not very rounded or even sharp-edged, the described spatial separation occurs, the corresponding separating surface rolling up into a vortex 5 . It is understood that a flow around the longitudinal edges 3 occurs in the reverse direction with corresponding vortex formation in the area of the rear window under the decrease in height there.

Durch die Zuordnung einer entsprechenden Breitenänderung zu der jeweiligen Höhenänderung soll erreicht werden, daß nur eine kleine Kantenumströmung ohne Ablösung der Strömung oder eine solche mit nur unwesentlicher Ablösung auftritt. Um diese Auslegung vornehmen zu können, ist es erforderlich, bei vorgegebener Höhenänderung des Querschnitts die erfor derliche Breitenänderung festzulegen. Hierbei soll die ideali sierte Karosserieform wenigstens näherungsweise berechnet werden. Wegen der Kompliziertheit des Strömungsvorganges ist eine genaue Berechnung des Strömungsfeldes unter Berück sichtigung der Grenzschichten, der beschriebenen Wirbel 5 und des Totwassers nach heutigem Wissenstand nicht möglich. Für Näherungsrechnungen kann man zunächst das Konzept der sogenannten "Slender-body"-Theorie benutzen, die besagt, daß bei nicht zu schnellen Querschnittsänderungen an schlanken Körpern in Längsrichtung die Querströmung nur vom jeweiligen Querschnitt und seiner Änderungsgeschwindigkeit in Längsrich tung abhängt und nicht von den sonstigen Abmessungen der Karosserie. Für eine erste Betrachtung genügt es, alle Karos seriequerschnitte als exakte Rechtecke anzusehen. Wird dann auch noch die Reibung vernachlässigt, so ergibt sich für die Querströmung das aus Fig. 2 ersichtliche potentialtheoretische ebene Strömungsproblem. Dabei tritt an den Rändern des Recht ecks bzw. des Karosseriequerschnittes 1 auf allen vier Seiten mit jeweils konstanter Normalkomponente eine Strömung aus, wobei der Betrag der jeweiligen Normalkomponente proportional der entsprechenden Änderung der rechteckigen Querschnittsform in Fahrzeuglängsrichtung ist. Bei ebenem Fahrzeugboden oder bei in Längsrichtung sich nicht ändernder Breite wäre also die Normalkomponente an der Unterseite bzw. an den Seiten flächen gleich Null. Zusätzlich muß die Normalkomponente der Strömung auf der in Fig. 2 angedeuteten Straße verschwinden. Diese Bedingung läßt sich dadurch ersetzen, daß man eine an der Straße gespiegelte Querschnittsfläche mit gleichen Strömungsbedingungen als Spiegelbild 6 anordnet. Bei will kürlich gewählter Intensität der konstanten Normalkomponente auf den vier Seiten tritt eine Umströmung der Ecken der Quer schnittsfläche auf mit unendlich hohen Geschwindigkeiten. Ins besondere tritt eine starke Umströmung der Ecken auf, wenn sich der Querschnitt nur in einer Richtung ändert. Bei einer realen Strömung führt diese Eckenumströmung (Querströmung) zu einer abgehenden Wirbelfläche, die sich zu einem Wirbel aufrollt. Um derartigen Wirbeln entgegenzuwirken, muß eine solche Querschnittsänderung des Karosseriequerschnittes ge funden werden, bei der die Eckenumströmung möglichst klein ist oder jedenfalls nur so groß, daß keine oder nur eine un wesentliche Strömungsablösung auftritt. Hierzu bringt man auf den Seiten des Querschnittes und des Spiegelbildes 6 eine solche Quellverteilung an, daß hieraus die gewünschte Normalkomponentenverteilung hervorgeht und gleichzeitig die Eckenumströmung vermieden wird oder nur eine gewünschte Intensität besitzt. Analytisch läßt sich diese Aufgabe nicht mehr lösen. Eine Lösung kann nur auf numerischem Wege mit Hilfe eines zweidimensionalen Panel-Verfahrens gefunden werden. Um das Problem weiter zu idealisieren ohne die wesent lichen Strömungsvorgänge am oberen Teil des Fahrzeuges damit wesentlich zu beeinflussen, können die Seitenwandung 4 des Querschnitts bzw. des Fahrzeuges bis zur Straße herunterge zogen gedacht werden, d. h. es entsteht ein Fahrzeug mit einem Bodenabstand Null, so daß die vorstehend beschriebene Potential aufgabe sich auf die Darstellung des Problems gemäß Fig. 3 reduziert. Damit ergibt sich ein Rechteck bestehend aus dem Karosseriequerschnitt 1 und dem Spiegelbild 6, auf dessen Ober- und Unterseite die Strömung mit der gleichen konstanten Normalgeschwindigkeit austritt und auf dessen Seiten mit einer anderen konstanten Normalgeschwindigkeit austritt. Dabei muß das Verhältnis der beiden Normalgeschwindigkeiten bestimmt werden, bei dem keine Eckenumströmung auftritt. Offensichtlich hängt dieses Geschwindigkeitsverhältnis nur vom Seitenverhältnis des Rechtecks ab. Zur Berechnung der Geschwindigkeitsverhältnisse kann das oben beschriebene Panel-Verfahren oder auch die Methode der konformen Abbildung benutzt werden, wobei das Rechteck auf eine Halbebene abgebildet wird und die Strömungsbedingungen in der Bildebene erfüllt werden. Mit Hilfe dieses Verfahrens lassen sich in der durch die "Slender-body"-Theorie gegebene Näherung, Karosserieformen so auslegen, daß keine Umströmung der Kanten auftritt oder nur eine solche mit gewünschter Inten sität. Durch Wahl einer passenden Kantenabrundung kann man dann erreichen, daß keine oder nur eine unwesentliche Ablösung auf tritt. Für Karosserieformen mit einem heute üblichen Höhen- Breitenverhältnis von etwa 1 : 1,2 bis 1,3 ergeben sich dabei seitliche Verbreiterungen der Karosserie im Bereich der Frontscheibe von etwa 50 bis 150 Prozent der Höhen änderung im Bereich der Frontscheibe.The assignment of a corresponding change in width to the respective change in height is intended to ensure that there is only a small flow around the edge without separation of the flow or one with only insignificant separation. In order to be able to carry out this design, it is necessary to determine the required change in width for a given change in the height of the cross section. Here, the idealized body shape should be calculated at least approximately. Because of the complexity of the flow process, an accurate calculation of the flow field taking into account the boundary layers, the vortex 5 described and the dead water is not possible according to current knowledge. For approximate calculations, one can first use the concept of the so-called "slender body" theory, which states that if the cross-section changes on slender bodies in the longitudinal direction are not too rapid, the cross-flow depends only on the respective cross-section and its rate of change in the longitudinal direction and not on the others Body dimensions. For a first look, it is sufficient to view all of the diamond cross-sections as exact rectangles. If the friction is then also neglected, the potential theoretical level flow problem shown in FIG. 2 results for the cross flow. At the edges of the rectangle or the body cross-section 1, a flow emerges on all four sides, each with a constant normal component, the amount of the respective normal component being proportional to the corresponding change in the rectangular cross-sectional shape in the longitudinal direction of the vehicle. With a flat vehicle floor or with the width not changing in the longitudinal direction, the normal component on the underside or on the sides would be zero. In addition, the normal component of the flow must disappear on the road indicated in FIG. 2. This condition can be replaced by arranging a cross-sectional area mirrored on the road with the same flow conditions as mirror image 6 . If the intensity of the constant normal component on the four sides is chosen at random, a flow around the corners of the cross-sectional area occurs at infinitely high speeds. In particular, there is a strong flow around the corners if the cross-section changes only in one direction. In a real flow, this flow around the corner (cross flow) leads to an outgoing vortex surface that rolls up into a vortex. In order to counteract such eddies, such a change in cross-section of the body cross-section must be found in which the flow around the corner is as small as possible or in any case only so large that no or only an insignificant flow separation occurs. For this purpose, such a source distribution is provided on the sides of the cross section and the mirror image 6 that the desired normal component distribution results from this and at the same time the flow around the corners is avoided or has only a desired intensity. This task can no longer be solved analytically. A solution can only be found numerically using a two-dimensional panel process. In order to further idealize the problem without significantly influencing the essential flow processes at the upper part of the vehicle, the side wall 4 of the cross section or the vehicle can be pulled down to the road, ie a vehicle with a ground clearance of zero is created that the potential task described above is reduced to the representation of the problem according to FIG. 3. This results in a rectangle consisting of the body cross section 1 and the mirror image 6 , on the top and bottom of which the flow exits at the same constant normal speed and on the sides thereof exits at a different constant normal speed. The ratio of the two normal speeds at which there is no flow around corners must be determined. Obviously, this speed ratio only depends on the aspect ratio of the rectangle. The panel method described above or the method of conforming mapping can be used to calculate the speed ratios, the rectangle being mapped onto a half-plane and the flow conditions in the image plane being met. With the help of this method, in the approximation given by the "slender body" theory, body shapes can be designed in such a way that no flow around the edges occurs or only one with the desired intensity. By choosing a suitable edge rounding you can then achieve that no or only an insignificant detachment occurs. For body shapes with a current height-width ratio of approximately 1: 1.2 to 1.3, there are lateral widenings of the body in the area of the front window of approximately 50 to 150 percent of the change in height in the area of the front window.

Zur Prüfung der Frage, inwieweit das der Erfindung zugrunde liegende Konzept auch richtig ist, wurde folgendes Experiment durchgeführt. An einem Modell einer heute üblichen normalen Karosserieform mit Stufenheck und an einem Vergleichsmodell mit einer Karosserieform nach der Erfindung, wurden im Wind kanal Drei-Komponentenkraftmessungen durchgeführt. Das Ver gleichsmodell war dabei so ausgelegt, daß keine Kantenumströmung auftrat. Die Kantenabrundung war die gleiche wie beim Normalmodell. Beide Modelle wurden als sogenannte Doppelmodelle im Windkanal un tersucht. Die Fig. 4a, 4b, 4c zeigen die Seitenansicht (Fig. 4a), die Vorderansicht (Fig. 4b) und die Draufsicht (Fig. 4c) des Ver gleichsmodells mit dem Vorderteil 10, der Frontscheibe 11 und dem Heck 12. Bei den beiden im Windkanal getesteten Modellen wurde die gleiche Stirnfläche des Vorderteils 10 sowie eine gleich große Fahr gastzelle 13 eingehalten. Beide Modelle wiesen gleiche Länge auf.The following experiment was carried out to examine the extent to which the concept on which the invention is based is also correct. Three-component force measurements were carried out in the wind tunnel on a model of a normal body shape with a notchback today and on a comparison model with a body shape according to the invention. The comparison model was designed so that there was no flow around the edges. The edge rounding was the same as in the normal model. Both models were examined as so-called double models in the wind tunnel. FIGS. 4a, 4b, 4c show the side view (Fig. 4a), front view (Fig. 4b) and the top view (Fig. 4c) of the Ver same model with the front part 10, the front plate 11 and the rear 12th In the two models tested in the wind tunnel, the same end face of the front part 10 and an equally large passenger compartment 13 were observed. Both models had the same length.

Fig. 5 zeigt nun anhand eines Diagramms des den Beiwert der Tan gentialkraft (C _T, der bei β = 0 mit dem C _W-Wert übereinstimmt) über dem Schiebewinkel β die Ergebnisse für eine normale Karosse rieform in durchgezogener Linienführung und für die Karosserieform des Vergleichsmodells gemäß Fig. 4a, 4b, 4c nach der gestrichelten Linienführung. Der Tangentialkraftbeiwert ist über dem Schiebe winkel β (Seitenwindeinfluß) für zwei verschiedene Anströmge schwindigkeiten aufgetragen. Überraschenderweise ist der Wider standswert der neuen Karosserieform gemäß Fig. 4a, 4b, 4c nur etwa ein Fünftel so groß wie der der Normalform. Der Tangential kraftbeiwert-Anstieg mit dem Schiebewinkel β ist ebenfalls we sentlich kleiner als bei einer Normalform, so daß der Widerstands vorteil auch bei Seitenwind erhalten bleibt. Die Seitenkraft ist bei der neuen Karosserie etwa auf die Hälfte reduziert, während das Giermoment (bezogen auf einen Punkt in Fahrzeugmitte) bei beiden Formen etwa gleich ist. Fig. 5 shows a diagram of the coefficient of tan tential force (C _T , which coincides with β = 0 with the C _W value) over the sliding angle β, the results for a normal body rieform in solid lines and for the body shape of the Comparative model according to Fig. 4a, 4b, 4c by the dashed lines. The tangential force coefficient is plotted against the sliding angle β (cross wind influence) for two different Anströmge speeds. Surprisingly, the resistance value of the new body shape according to FIGS . 4a, 4b, 4c is only about a fifth as large as that of the normal shape. The tangential increase in force coefficient with the pushing angle β is also considerably smaller than with a normal shape, so that the resistance is retained even in cross winds. Lateral force is reduced by about half in the new body, while the yaw moment (based on a point in the center of the vehicle) is approximately the same in both forms.

Man sieht aber auch an dem Modell gemäß Fig. 4a, 4b, 4c zugleich die Nachteile. Im Bereich des Vorderteils 10 ergibt sich nur eine relativ kleine Spurweite für die Vorderräder. Hier müs sen sicherlich Kompromisse dergestalt abgeschlossen werden, daß eine gewisse Kantenumströmung durchaus zugelassen wird, die so bemessen ist, daß keine oder nur eine geringe Ablösung auftritt, die den Widerstandsbeiwert nur vergleichsweise wenig erhöht. Fig. 6a, 6b, 6c zeigen eine solche Form wiederum an hand eines Doppelmodells in Seitenansicht (Fig. 6a), Vorderan sicht (Fig. 6b) und Draufsicht (Fig. 6c). Beim Vergleich des Doppelmodells gemäß Fig. 6a, 6b, 6c mit dem nach Fig. 4a, 4b, 4c fällt auf, daß die Spurbreite im Bereich der Vorderachse schon größer gewählt ist. Entsprechend der jetzt zugelassenen Kantenumströmung wurde hier die Kantenabrundung etwas größer gewählt. Auch an diesem Doppelmodell wurden Kraftmessungen durchgeführt, die zugleich guten Ergebnissen führten.However, one can also see the disadvantages in the model according to FIGS. 4a, 4b, 4c. In the area of the front part 10 there is only a relatively small track width for the front wheels. Compromises must certainly be made here in such a way that a certain flow around the edges is permitted, which is dimensioned in such a way that there is little or no detachment, which increases the drag coefficient only comparatively little. Fig. 6a, 6b, 6c again show such a shape using a double model in side view ( Fig. 6a), front view ( Fig. 6b) and top view ( Fig. 6c). When comparing the double model according to FIGS. 6a, 6b, 6c with that according to FIGS. 4a, 4b, 4c, it is noticeable that the track width in the region of the front axle is already chosen to be larger. In accordance with the current flow around the edges, the edge rounding was chosen a little larger. Force measurements were also carried out on this double model, which also gave good results.

Mit der gleichen Form wurden auch Drei-Komponentenmessungen an einem normalen Modell (kein Doppelmodell) mit Bodensimula tion im Windkanal durchgeführt. Die Fig. 7a, 7b, 7c zeigen die ses Modell nun in ähnlicher Anordnung wiederum eine Seitenan sicht (Fig. 7a), eine Vorderansicht (Fig. 7b) und eine Drauf sicht (Fig. 7c), hier jedoch als Einzelmodell, wobei die Fahr zeugräder 14 zur Verdeutlichung noch angegeben sind. An dem Modell gemäß Fig. 7a, 7b, 7c ist noch eine eingezogene Delle 15 im Bereich des Bodenbleches an der Übergangsstelle zwischen dem Vorderteil 10 und dem Bereich der Frontscheibe 11 von be sonderer Bedeutung. Hierdurch soll eine zu starke Umströmung der unteren Fahrzeuglängskante im Bereich der Breitenzunahme vermieden werden. Auch diese Messungen zeigten die guten aerodynamischen Eigenschaften dieser Form.With the same form, three-component measurements were carried out on a normal model (not a double model) with ground simulation in the wind tunnel. Fig. 7a, 7b, 7c show this model in a similar arrangement again a side view ( Fig. 7a), a front view ( Fig. 7b) and a top view ( Fig. 7c), but here as a single model, the Driving tool wheels 14 are still given for clarification. Is still a retracted dent 15 in the region of the floor panel at the point of transition between the front portion 10 and the portion of the panel 11 from be special importance to the model according to Fig. 7a, 7b, 7c. This is to avoid excessive flow around the lower longitudinal edge of the vehicle in the area of width increase. These measurements also showed the good aerodynamic properties of this shape.

Fig. 8a, 8b, 8c verdeutlichen eine Karosserieform, bei der im Übergangsbereich zwischen dem Vorderteil 10 und der Front scheibe 11 eine Einschnürung 16 in der Fahrzeugbreite vorge sehen ist. Diese Einschnürung ist in Richtung auf das Boden blech auslaufend angeordnet und ist damit im wesentlichen im oberen Bereich, also an der oberen Längskante des Vorderteils 10 bzw. der Frontscheibe 11 wirksam. Die verschiedenen einan der zugeordneten Linien verdeutlichen dies. Fig. 8a, 8b, 8c illustrate a body shape in which in the transition region between the front part 10 and the front disc, a constriction is provided in view of vehicle width 16 11. This constriction is arranged tapering in the direction of the bottom plate and is therefore essentially effective in the upper region, that is to say on the upper longitudinal edge of the front part 10 or the windscreen 11 . This is illustrated by the different lines assigned to each other.

Claims

1. Streamlined body for vehicles, in particular for passenger cars, with an approximately rectangular cross-sectional passenger compartment, which has at least one ge inclined windshield, the height change tion of the body cross-sections in the longitudinal direction is associated with a width change, characterized in that before and / or after the passenger compartment ( 13 ), the assignment of the width change to the change in height is carried out in such a way that only a small flow around the edge (cross flow around the upper longitudinal edge of the vehicle) occurs without separation of the flow or such without substantial separation.

2. Body according to claim 1, characterized in that in a passenger compartment ( 13 ) with a height-width ratio of about 1: 1.2 to 1.3 a lateral widening tion of the body in the region of the front window from 50 to 150 % of the change in height is provided in the area of the windscreen.

3. Body according to claim 1 or 2, characterized in that it has a rapidly increasing width in the area of the inclined windshield ( 11 ) and in the area of the passenger compartment ( 13 ) has a substantially constant height and width, and that the to the passenger compartment ( 13 ) subsequent rear section ( 12 ) towards the body end has decreasing height and width.

4. Body according to claim 3, characterized in that the decrease in height and width at the rear end ( 12 ) is gradually seen, preferably at angles of approximately 15 ° to 20 °.

5. Body according to one of claims 1 to 4, characterized in that for realizing a large track width in the area of the front wheels, the body in the transitional area between the front part ( 10 ) and the front screen ( 11 ) a constriction ( 16 ) in width having.

6. Body according to claim 5, characterized in that the constriction ( 16 ) is seen substantially in the upper region before and is arranged to run out in the direction of the floor panel.

7. Body according to one of claims 1 to 5, characterized in that it has a retracted dent ( 15 ) on the floor panel in the transition region between the front part ( 10 ) and the front window ( 11 ), the strongest constriction approximately at the beginning of the front window ( 11 ) is arranged.

8. Body according to one of claims 1 to 7, characterized in that the corners of the body cross-sections ( 1 ) in the area of strong cross-sectional changes to allow flow around corners without substantial flow separation are rounded off.