Es ist bekannt, dass die Aerodynamik von Fahrzeugen von der Karosserieform abhängt, wie zum Beispiel der Geschlossenheit einer äußeren Form einer Karosserie. Hierzu wurden vielfälti- ge Untersuchungen unternommen, um einen möglichst geringen Luftwiderstand und damit möglichst niedrigen Cw-Wert zu er- halten. Ein geringer Luftwiderstand bedeutet auch eine Redu- zierung im Kraftstoffverbrauch von Fahrzeugen. Deshalb werden in der modernen Fahrzeugentwicklung umfangreiche Windkanal- Testreihen ausgeführt, bevor die letztendliche Form einer Fahrzeugkarosserie oder eines Fahrerhauses eines Lastkraftwa- gens feststeht.

Außerdem ist es bekannt, dass durch äußere konstruktive Maß- nahmen die Aerodynamik und damit der Cw-Wert (Luftwider- standsbeiwert) von Fahrerhäusern für Lkws verbessert werden kann : Beispielsweise sind aus der DE 3823161 AI Windleitein- richtungen bekannt, welche insbesondere bei Fahrerhäusern von Lastkraftwagen in ihrer Höhe unterschiedlich einstellbar an- gebracht sind, um den Luftwiderstandsbeiwert des Lastkraftwa- gens zu verbessern. Derartige Windleitflügel werden mittels separaten Befestigungseinrichtungen an einem gegebenen Fah- rerhaus eines Lastkraftwagens angebracht. Die Übergänge zwi- schen dem Fahrerhaus und der Windleiteinrichtung stellen strömungstechnisch Problemzonen dar, und insgesamt ist die Verbesserung der Aerodynamik nicht zufriedenstellend.

Auch aus der DE 81 19 436.6 U1 ist ein bekannter derartiger Wind-oder Strömungsleitkörper offenbart, welcher auf beste- hende Fahrerhäuser aufgesetzt wird. Dieser Luftleitkörper schließt bündig mit den Vorderkanten und Seitenkanten des Fahrerhauses des Fahrzeuges ab. Dennoch ist die Verbesserung hinsichtlich des Luftwiderstandbeiwertes auch hier begrenzt.

Die vorgegebene äußere Form der Fahrerhauskarosserie verhin- dert eine weitergehende Optimierung. Die aufgrund der techni- schen Konstruktion maßgeblich beeinflusste äußere Form des Fahrerhauses ist relativ kantig und führt zu Verwirbelungen und damit zu einem erhöhten Luftwiderstand.

Es ist demgegenüber eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrerhaus für ein Fahrzeug mit optimierter Aerodynamik bzw. Luftströmungscharakteristik sowie ein Verfahren zur ae- rodynamischen Optimierung eines Fahrerhauses eines Kraft- fahrzeuges bereitzustellen. Diese Aufgabe wird mit einem Fah- rerhaus mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einem Verfahren mit den Schritten gemäß Anspruch 6 gelöst. Vorteil- hafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Das Fahrerhaus eines Fahrzeugs mit einer optimierten Luft- strömungscharakteristik gemäß Anspruch 1 weist eine Mehrzahl von konstruktiven Parametern auf, welche den Luftwiderstands- beiwert des Fahrzeugs bestimmen. Die Mehrzahl von konstruk- tiven Parameter können jeweils für sich hinsichtlich ihres a- erodynamischen Einflusses auf die Fahrzeugkarosserie in Strö- mungsuntersuchungen determiniert werden, wobei das er- findungsgemäße Fahrerhaus dadurch gekennzeichnet ist, dass die konstruktiven Parameter jeweils in einem vorgegebenen Be- reich festgelegt variierbar sind und dass die Parameter in dem vorbestimmten Variationsbereich gemeinsam und in Ab- hängigkeit voneinander optimiert sind im Hinblick auf eine optimale Gesamt-Luftströmungscharakteristik der Außenform des Fahrerhauses. Auf diese Weise kann ein Gesamtoptimum für den Luftwiderstandsbeiwert des Fahrerhauses durch Variierung ei- ner Vielzahl von konstruktiven Parametern des Fahrerhauses erreicht werden. Das Fahrerhaus ist dennoch in einem gegebe- nen konstruktiven Rahmen geformt und weist trotzdem eine bes- sere Aerodynamik im Sinne eines verringerten Luftwiderstands- beiwerts auf, gegenüber solchen Fahrerhäusern oder Fahr- zeugen, bei denen lediglich einzelne konstruktive Parameter, wie zum Beispiel die Windschutzscheibenneigung oder die Ge- schlossenheit der äußeren Form, mittels Luftkanaluntersuchun- gen optimiert worden wären. Die gesamten konstruktiven Para- meter sind gemeinsam und unter Abstimmung aufeinander bei dem Fahrerhaus auf eine Gesamt-Aerodynamik hin festgelegt, sodass das Fahrerhaus einen insgesamt besseren Cw-Wert aufweist als bisherige Fahrerhäuser. Extreme Werte in den einzelnen kon- struktiven Parametern, wie zum Beispiel eine extrem flache Windschutzscheibenneigung, die aus nicht-strömungstechnischen Gründen heraus inakzeptabel sind, werden vermieden. Das Fah- rerhaus behält in gewissen Grenzen eine auch für die Funktio- nalität und die fahrzeugspezifischen Anforderungen akzeptable Karosserieform und ist dennoch hinsichtlich der Aerodynamik auf ein Maximum hin optimiert.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die konstruktiven Parameter des Fahrerhauses, welche einen Ein- fluss auf die Luftströmungscharakteristik des Fahrerhauses haben, im Zusammenhang zueinander und in vorgegebenen Schrit- ten über Rechnermittel optimiert. Durch die vorgegebenen Stu- fen bzw. Schritte der Parameterveränderung wird der Aufwand in der Konstruktion und Entwicklung des Fahrerhauses redu- ziert. Durch die zusammenhängende Optimierung über Rech- nermittel ist sichergestellt, dass die einzelnen konstruk- tiven Werte des Fahrerhauses im Gesamtzusammenhang und nicht jeder für sich allein auf die Aerodynamik des Fahrzeuges hin festgelegt sind. Letzteres würde nur einen suboptimalen Luft- widerstandsbeiwert ergeben.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die geometrische Außenform und die Kantenform des Fah- rerhauses in Abhängigkeit zueinander aerodynamisch optimiert.

Es hat sich gezeigt, dass insbesondere die Kantenform der Ka- rosserie und die geometrische Außenform, nämlich die Breite, Höhe und Länge von Fahrerhäusern, einen wesentlichen Einfluss auf eine Gesamt-Aerodynamik eines Fahrerhauses und einer Fahrzeugkarosserie haben. Durch die strömungstechnisch und zusammenhängend optimierten Parameter einer Kantenform und der geometrischen Außenform des Fahrerhauses werden Ver- wirbelungen und damit Luftwiderstandsquellen weitestgehend vermieden. Der Strömungswiderstand ist reduziert.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Fahrerhaus im stirnseitigen Bereich der Außenform und hinsichtlich der Luftströmung in vorgegebenen Grenzen und Schritten der konstruktiven Parameter des stirnseitigen Be- reichs aufeinander abgestimmt optimiert. Schon auf diese Wei- se kann eine erhebliche Verbesserung der Aerodynamik und da- mit eine beträchtliche Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs erreicht werden. Schon alleine die Mehrzahl von konstruktiven Parametern, welche den stirnseitigen Bereich eines Fahrerhau- ses betreffen, welches gemäß dem Stand der Technik in der Re- gel eine relativ kantige und geradlinig abfallende Frontseite aufweist, ermöglicht eine verbesserte Aerodynamik des Fahrer- hauses, ohne starken Einfluss auf die technisch geforderten Formgebungen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind bei dem Fahrerhaus die konstruktiven Parameter in Ab- stimmung aufeinander in vorbestimmten Schritten optimiert, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus : a) Fahrerhausbreite b) Fahrerhaushöhe c) Fahrerhauslänge d) Eckradius e) Pfeilung f) Einzug g) Dachradius h) Windschutzscheibenneigung.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass gerade diese konstruktiven Parameter von Fahrerhäusern in ihrem Gesamt- zusammenhang einen erheblichen Einfluss auf die Aerodynamik des Fahrerhauses aufweisen und dass Fahrerhäuser durch Vari- ierung dieser Parameter aerodynamisch optimiert werden kön- nen, sofern sie in gegebenen Grenzen gegeben sind. Die erfin- dungsgemäßen Fahrerhäuser weisen somit keine extremen einzel- nen Parameterwerte auf, wie zum Beispiel eine äußerst flache Windschutzscheibenneigung oder einen extrem abgerundeten Eck- radius. Die erfindungsgemäßen Fahrerhäuser sind im Rahmen des konstruktiv annehmbaren Veränderns der obigen strömungsrele- vanten Parameter optimiert. Es ergab sich eine erhebliche Verbesserung hinsichtlich des Luftwiderstandsbeiwertes bzw. des Cw-Wertes.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Schritten gemäß An- spruch 6 zur Optimierung der Aerodynamik eines Fahrerhauses eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Lastkraftwagens, durch Festlegung einer Mehrzahl von konstruktiven Parametern ist gekennzeichnet durch : - Analysieren des aerodynamischen Einflusses der einzelnen konstruktiven Parameter jeweils in Windkanalversuchen in einem vorgegebenen Bereich ; - Auswählen eines optimalen Wertes eines jeden Parameters in Abhängigkeit vom gemeinsamen, kumulativen Einfluss der Pa- rameter auf den Gesamt-Strömungswiderstand (bzw. Luft- widerstandsbeiwert) des Fahrerhauses ; und - Berechnen der Parameterwerte aus den einzelnen Parameter- Ergebnissen.

Auf diese Weise kann der Luftwiderstandsbeiwert von Fahrer- häusern alleine durch eine spezifische Variierung von kon- struktiven, aerodynamisch einflussreichen Parametern erheb- lich verbessert werden. Die konstruktiven Parameter werden im Gesamtzusammenhang und unter Berücksichtigung von Grenzen je- weils optimiert. Extremwerte einzelner Parameter werden so vermieden. Das Verfahren ist im Aufwand begrenzt, da die Va- riierungsmöglichkeit einzelner Parameter einerseits durch o- bere und untere Grenzen und andererseits durch vorgegebene Schritte in den Parameterwerten festgelegt ist. Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise im Rahmen von Design-und Fahr- zeugkonstruktionsgrenzen eine erhebliche Verbesserung der Ae- rodynamik von Fahrerhäusern von insbesondere Lastkraftwagen erreichbar ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des er- findungsgemäßen Verfahrens sind die Parameter in einer be- stimmten jeweiligen Stufeneinteilung im Variationsbereich vorgegeben. Die Aufwändigkeit in der Durchführung wird hier- durch reduziert. Die Ergebnisse in den Parameterwerten sind zudem eindeutig und vermeiden ungerade Zwischenwerte. Das stufenweise Festlegen der Parameterwerte hat auch den Vor- teil, dass relativ geringe Rechnerleistungen bzw. Zeiten für die Durchführung des Verfahrens erforderlich sind.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des er- findungsgemäßen Verfahrens werden die konstruktiven Parameter durch zweidimensionales Analysieren auf ihren jeweiligen Ein- fluss auf den Strömungswiderstand des Fahrerhauses unter- sucht, und anschließend werden sie durch dreidimensionales Auswerten und Synthetisieren der jeweiligen optimalen Werte durch Rechnermittel festgelegt. Die einzelnen Schritte eines Untersuchens der einzelnen Einflüsse mit zweidimensionaler Auswertung und ein anschließendes Zusammenführen in einem Rechnerschritt zur Gesamtoptimierung haben sich als zweckmä- ßig erwiesen. Die Berechnung und Ermittlung von resultieren- den Parameterwerten ist auf einen minimalen Aufwand redu- ziert.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des er- findungsgemäßen Verfahrens wird eine Mehrzahl von konstruk- tiven Parametern optimiert, ausgewählt aus der Gruppe von : a) Fahrerhausbreite b) Fahrerhaushöhe c) Fahrerhauslänge d) Eckradius e) Pfeilung f) Einzug g) Dachradius h) Windschutzscheibenneigung.

Diese konstruktiven Parameter können jeweils in vorgegebenen Grenzen ohne übermäßige Einschränkungen hinsichtlich der De- sign-oder der Praktikabilitätsanforderung an Fahrerhäuser für Fahrzeuge, besonders Lkw, variiert werden und weisen je- weils einen separaten und feststellbaren Einzeleinfluss auf den Luftwiderstand und die Aerodynamik des Fahrerhauses auf.

Bei einem negativem Einfluss auf die Luftströmung bzw. den Luftwiderstand kumulieren gerade diese Parameter sich zu ei- nem äußerst negativen Luftwiderstandswert des gesamten Fahr- zeugs. Deshalb hat sich gezeigt, dass überraschenderweise ei- ne gemeinsame, abgestimmte Optimierung dieser Parameter in vorgegebenen Grenzen zu überraschenden Verbesserungen hin- sichtlich der Aerodynamik von Fahrzeugen führt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind der nach- folgenden Beschreibung zu entnehmen, in welcher die Erfindung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist.

In der Zeichnung zeigen : Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Fahrerhaus eines Lastkraft- wagens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ; und Fig. 2 eine Tabelle mit optimierten Werten von konstruktiven Parametern des Fahrerhauses gemäß dem Ausführungsbei- spiel der Figur 1.

Das in Figur 1 lediglich schematisch in einer Draufsicht wie- dergegebene Fahrerhaus 10 weist linkerhand eine leicht ge- neigte Windschutzscheibe 15 auf, welche über eine Fahrerhaus- kante bzw. Dachkante 25 in ein Dach 20 des Fahrerhauses über- geht. Das Fahrerhaus 10 weist eine Mehrzahl von konstrukti- ven, variierbaren Parametern auf, welche erfindungsgemäß in Abstimmung aufeinander und im Hinblick auf den gesamten Luft- widerstandsbeiwert oder Cw-Wert, das heißt die Gesamt-Aero- dynamik des Fahrerhauses, optimiert sind. Die konstruktiven Parameter des Fahrerhauses bei diesem Ausführungsbeispiel sind : A : Fahrerhausbreite B : Fahrerhauslänge C : Eckradius (bzw. Kantenrundung) D : Pfeilung E : Einzug F : Dachradius G : Windschutzscheibenneigung H : Fahrerhaushöhe (in der Figur nicht ersichtlich).

Diese konstruktiven Parameter des Fahrerhauses weisen alle- samt einen spezifischen Wert auf, welcher aus einem vorbe- stimmten Variationsbereich und in Abhängigkeit von den ein- zelnen Einflüssen der Parameter auf die Aerodynamik des Fah- rerhauses im Hinblick auf eine Gesamt-Aerodynamik optimiert sind. Die äußere Form des Fahrerhauses 10 ist dennoch im Rah- men der für die Technik und die Praktikabilität er- forderlichen Grenze realisiert. Keiner der einzelnen Para- meter, wie zum Beispiel die Windschutzscheibenneigung G, fällt durch extreme Ausbildung aus dem Rahmen, die selbstver- ständlich für sich genommen einen optimalen Luftwiderstands- beiwert bei einer extrem flachen Neigung aufweisen würde.

In den Figuren 2 und 3 ist veranschaulicht, wie ein solches Fahrerhaus mit einer optimierten Gesamt-Aerodynamik durch ein erfindungsgemäßes Verfahren realisierbar ist. In Figur 2 ist eine Tabelle von beispielhaften Werten für konstruktive Para- meter, wie sie oben angegeben sind, wiedergegeben. Die je- weiligen konstruktiven Parameter A bis H sind in einem vor- gegebenen Bereich mittels einer unteren Grenze und einer obe- ren Grenze festgelegt. Zudem sind Stufen oder Schritte für jeden Parameter festgelegt, in welchen dieser variierbar ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 sind die Fahrer- haushöhe H, die Fahrerhausbreite A und die Fahrerhauslänge B fest vorgegeben. Es versteht sich jedoch von selbst, dass auch diese in festgelegten Schritten und Bereichen variierbar sein können. Genauso können nur eine Auswahl der Parameter aus der Tabelle gemäß Figur 2 in Abhängigkeit voneinander op- timiert sein.

Nach Festlegung dieser Grenzwerte und Stufen der Parameter wird erfindungsgemäß jeder einzelne dieser Parameter auf sei- nen aerodynamischen Einfluss hin innerhalb seines vorgegebe- nen Bereichs durch Windkanalversuche untersucht. Die Analyse der einzelnen Parameter kann auch durch Simulationsprogramme o. ä. erfolgen. Die gemeinsame Optimierung der Werte im Hin- blick auf den Gesamt-Luftwiderstandsbeiwert des Fahrerhauses führt zu den beispielhaft wiedergegebenen Parameterwerten für den Einzug E, die Pfeilung D, den Eckradius C, den Dachradius F und die Windschutzscheibenneigung G. Die Pfeilung D ist hierbei die Abschrägung der Fahrerhaus-Vorderseite ausgehend von der Mitte zur Seite hin (siehe Figur 1), wohingegen der Einzug E die Abschrägung bzw. Abwinklung der Seitenfläche des Fahrerhauses bezüglich einer parallelen zur Mittellängsachse des Fahrzeugs wiedergibt (siehe Figur 1).

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die wiederge- gebenen konstruktiven Parameter beschränkt und kann lediglich einen Teil der Parameter oder auch weitere konstruktive Para- meter von Fahrerhäusern umfassen.

Sämtliche in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen sowie in der Zeichnung dargestellten Merkmale und Elemente können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination mit- einander erfindungswesentlich sein.