CN102307776A - 空气引导装置 - Google Patents

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Abstract

一种空气引导装置(20)，其设置在汽车的后轴(2)的大致横向于纵向方向(X)延伸的车轮引导元件(6)上，所述空气引导装置基本上在水平面(22)中延伸，并且分成在一个前段(26)和一个后段(28)。这两个段(26、28)与水平面(22)成不同角度(α、β)地延伸。

Description

空气引导装置
本发明涉及一种按权利要求1前序部分的空气引导装置。
同类的空气引导装置例如由DE 42 14 912A1已知。已知的空气引导装置固定在后轮悬架的下横导杆上，并且在横导杆以及在车轮引导元件的其他零件旁引导空气流。因此在后轮悬架区域内实现空气阻力的降低。空气引导装置的作用面基本上设置在大致垂直的平面内，根据扰流板的类型，该扰流板设置在后轮悬架的元件前面，并且在汽车行驶过程中引导空气流流过车轮悬架的构件。
此外由EP 0 778 187B1已知一种同样大致垂直定向的空气引导装置，为了冷却车轮制动器，该空气引导装置使汽车底部上的空气流转向。此外由EP 0 888 956A1已知一种在汽车的靠近后轴的底部区域内的面状盖板，该盖板构成为弹性的，并且从而通过盖板的弹性变形允许后轴运动。
本发明的目的是，进一步发展已知的空气引导装置，目的是实现空气动力学特别有效的形状。
所述目的通过具有权利要求1的特征的空气引导装置解决。
在此核心构思是，设有一种基本上大致平行于车行道定向的空气引导装置，并且该空气引导装置在此按空气动力学观点成型，其包括一个前段以及一个后段，所述前段和后段彼此协调，并且不仅考虑在后轴之前而且考虑在后轴之后的空气动力学条件。空气引导装置的两个段与水平面形成不同的角度。在此，两个段不必一定构成为平面的，而是可以二维或三维弯曲的，因此特征“不同的角度”必要时涉及一个由相应段的表面构成的平均平面。空气引导装置的两个段以在两个段之间的过渡区域为出发点倾斜向上指向。因此空气引导装置在侧视图内具有向上敞开的盆形。然而尤其是空气引导装置的后段可以近似平行于车行道延伸。
位置说明“在后轴之前/之后”涉及各后轮的车轮中心点的连线。
通过使用两个段，必要时结合合适的曲线造型和/或空气引导装置的轮廓造型，实现高的空气动力学效果，带有低阻力的对后轴区域的绕流以及在后轴之后的底部气流的低损失的流出。通过本发明降低沿着汽车横向的分流，并且使涡流最小化。在后轴区域内对损失负责的压力升高通过空气引导装置的形状转换成带有较高动能的定向流动。通过本发明降低汽车空气阻力，并且使后轴上的升力最小化。底部气流以优化的方式在后轴的部件旁引导。由此防止，气流直接碰到轴构件，从而分裂成不同的方向，进入到在后轴区域内的底部部分内，并且在那里阻力提高地环流和流过不同构件。
在本发明的一种有利的实施方式中，过渡区域大致在车轮引导元件的下面的末段的高度上延伸，空气引导装置固定在该末段上。因此盖住车轮引导元件，其中空气引导装置尽可能近地设置在车轮引导元件上，以便不限制汽车底部自由度。通过空气引导装置遮盖一般不局限于涉及的车轮引导元件，而是包括后轴的其他构件。
在本发明的一种优选的实施方式中，在后轴之前存在燃料箱，该燃料箱被在汽车行驶时产生的迎面风环流。所述燃料箱的环流虽然提高了汽车空气阻力值，但是为了冷却燃料箱这是必需的。为了降低上面描述的汽车后轴区域的穿流，空气引导装置的前边缘紧接着燃料箱。为了防止汽车行驶时产生的迎面风流入到后轴区域内，在此，空气引导装置的前边缘优选设置在燃料箱的底面上方。对于燃料箱同样可以理解用于容纳液态或气态燃料的容器，例如用于容纳至少一个用于储存电能的电池。
按本发明的空气引导装置可以不完全地防止空气流入到后轴区域内。为了使空气流出后轴区域成为可能，在本发明的一种优选的实施方式中，在空气引导装置的背离行驶方向的末端区域内设有在空气引导装置与汽车的底部之间的自由空间，例如以排出缝隙的形式。
为了提高空气动力学效果，空气引导装置在其背离行驶方向的末段上可以具有一个撕开边(Abrisskante)或另一个导流措施例如反向弧形部(Gegenschwung)。
空气引导装置优选在车轮引导元件的整个宽度或至少几乎整个宽度上延伸，由此有效降低后轴区域的穿流。根据后轴区域的结构，右侧的和/或左侧的空气引导装置也可以朝着汽车中心的方向延伸超过相应的车轮引导元件。
空气引导装置也可以具有单独的空气引导面，例如以弯折部的形式，以便有针对性地给后轴的后轮的车轮制动器输送冷却空气，如本身由EP0 778 187B1已知的。
由于空气引导装置设置在大致水平的平面上，空气引导装置特别适用于盖住在汽车底部上的后轴的朝下敞开的缺口的一部分。术语“盖住”在此不能在完全封闭后轴缺口的意义上进行理解。更确切地说，按本发明的空气引导装置不是使气流穿流后轴区域，而是使气流在后轴区域下方流过。不可能实现后轴区域的完全封闭。然而本发明的目的是，在汽车行驶过程中在底部上流过的空气的主要部分在汽车后轴缺口旁边引导，即实现在后轴区域下方流过，并且使后轴区域的穿流最小化。按本发明这通过设置在后轴的车轮引导元件上的、优选在下横导杆上的空气引导装置实现。对于仍然流入后轴区域内的残余空气，在后轴后面，在空气引导装置与底部之间设有排出口，以便允许残余空气流出。
封闭程度取决于流动拓扑学的形状和参数。目的是，使尽可能少的空气量进入到汽车底部上的后轴缺口区域内，但是同时不阻塞出后轴缺口排风。
按本发明的空气引导装置优选设在汽车后轴的两个车轮上。根据底部结构，右侧的和左侧的空气引导装置可以构成为不同的，该底部在汽车右侧和左侧上例如由于排气装置的导向可以是不同的。
图1显示已知汽车的后轴区域的示意侧视图。
本发明可能的实施例在附图中示出并且下面详细解释。
图2显示汽车后轴区域的示意侧视图，带有本发明的空气引导装置，
图3显示本发明的第二实施例的对应于图2的视图，
图4显示本发明的空气引导装置的几何关系的示意图，
图5显示按本发明的空气引导装置的不同实施方式的剖视图，
图6显示按本发明的空气引导装置的前段的不同实施方式的剖视图，
图7显示按本发明的空气引导装置的后段的不同实施方式的剖视图，
图8和9显示不同宽度的空气引导装置的示意底视图，
图10显示空气引导装置的不同实施方式的底视图。
图1示出已知汽车的整体上用102标出的后轴区域。后轴102的用于引导后轮104的各个部件用106、108和110标出。在后轴102之前设置燃料箱112。燃料箱112的底面113大致在汽车的基本上平坦的底部114的延长部分内延伸。基本上平坦的底部116同样紧接在后轴102上。
在汽车行驶过程中出现的底部气流用箭头118标出。围绕燃料箱112的环流为了冷却目的是期望的(箭头118a)，而后轴102的区域以不希望的方式被流过(箭头118b)，由于后轴102有缝隙而带来可观的流动损失。
与此相对，在图2中示出按本发明的整体上用2标出的后轴区域的实施方式。后轴2的用于引导后轮4的各个部件用6、8、10标出。燃料箱12设置在后轴2之前。燃料箱12的底面13大致在按本发明的汽车的基本上平坦的底部14的延长部分内延伸。基本上平坦的底部16同样紧接在后轴2上，该底部例如由行李箱底部、排气装置的消声器等构成。原则上，底部的区域14和16通过未示出的覆盖元件获得尽可能平坦且对流动有利的形状。
在汽车行驶时出现的底部气流用箭头18标出。围绕燃料箱12的环流为了冷却是希望的(箭头18a)。为了避免流过后轴2的区域，在车轮引导元件6例如下横导杆的底面上设有按本发明的空气引导装置20。因此实现在后轴2区域下方流动，通过箭头18c示出。因为不可能完全封闭在用于后轴的底部14、16内的缺口，在汽车底部14、16内仍然较小地流过后轴缺口(箭头18b)。在底部16与空气引导装置20的背离行驶方向的末段之间的以缝隙19形式的自由空间允许通过箭头18d标出的底部气流的这一部分从在底部14、16内的后轴缺口中流出。
图3示出本发明的第二实施例，与图2的实施例相比，在燃料箱12与后轴2之间带有更大的距离。空气引导装置20的朝向行驶方向的前面的末段在此高于在图2的实施例中的前面的末段，以便有效减少进入到后轴2的区域内的底部气流。
在按图2和3的两个实施例中，空气引导装置20的朝向行驶方向的前面的末段在燃料箱底面13上方，并且与燃料箱12的背面15直接相邻。
图4解释空气引导装置20的几何关系。空气引导装置20分成一个前段26和一个后段28，包括一个在它们之间的窄的过渡区域24。空气引导装置20的两个段26和28沿着汽车纵向X弯曲，并且以相对于水平面22的平均角度α或β延伸。两个段26和28的长度用lv和lh标出。
图5示出图4的一部分，并且用空气引导装置20的多个另外的实施方式补充。空气引导装置的这些实施方式的每一个的特点在于前段26和后段28的不对称性。
图6示出按本发明的空气引导装置20的前段26的多个可能的实施方式。
在图7中示出按本发明的空气引导装置20的后段28的背离行驶方向的末段的多个不同的实施方式。例如在空气引导装置的后面的末段上存在所谓的古奈扰流板36或反向弧形部38。
在图6和7中示出的段26或28原则上可以以任意方式互相组合。
按本发明的空气引导装置20的在图5至7中示出的实施方式根据底部14、16的构造变化。在具体情况中对空气动力学最有利的实施方式基本上取决于空气引导装置20的开始处的局部的迎流方向、在底部区域中的速度分量和紧接着空气引导装置20的结构。当底部16紧接着后轴2具有平滑的形状时(扩散器轮廓)，该形状应该低阻力地迎流，优选有指向的流出轮廓。当应该在有缝隙的底部16上方流动时，可以进行有针对性的分流。因为空气引导装置20在后轴区域内并且从而原则上在扩散器的流入区域内，为了优化地构成在后轴2下游的区域内的迎流，调整空气引导装置的参数即长度、宽度和轮廓造型是必需的。
空气引导装置20朝着汽车高度方向投影的面积大小取决于进出后轴缺口的空气质量流量的平衡情况，因此在汽车与汽车之间是可以变化的。原则上可以不以此为出发点，即用增大空气引导装置20的投影面积来降低汽车的空气阻力。
排出口(通孔)紧接在空气引导装置20上用于使后轴缺口排风也许可能是有意义的。一个这样的排出口或多个这样的排出口例如按斜坡的形式构成为有利于空气动力学的形状。当在空气引导装置20的朝向行驶方向的前边缘上由于在汽车底部区域内的结构条件不能以足够的程度阻止空气流入到后轴缺口内时，提高排风措施方面的消耗。
图8和9示出在汽车底视图中不同宽度的空气引导装置20。在按图8的实施例中空气引导装置20大致与车轮引导元件6一起终止，而按图9的实施例的空气引导装置20延伸到汽车纵向中心平面附近。
按图5至7的空气引导装置20的横截面可以沿着汽车横向Y变化，即空气引导装置20可以沿着其宽度延伸方向具有不同的横截面曲线。
如由图10可见，各空气引导装置20(不同于图8和9所示的)在水平投影时不必然是矩形的。图10示出空气引导装置20的可能的空间实施方式的底视图，带有不同大小的前段26和后段28。由图10可见，根据使用情况，按本发明的空气引导装置20的大小和/或形状可以有很大差别。空气引导装置20的前边缘和/或后边缘可以与汽车横向Y形成角度或者具有弯曲的曲线(S形曲线、弧形等)。
按本发明的空气引导装置20不同于已知的空气引导装置，有针对性地根据空气动力学观点设计，并且与在后轴之前和之后的底部14或16的曲线适配。它们盖住汽车底部内的后轴2的重要缺口，并且使由箭头18标出的底部气流流入到后轴缺口区域内变得困难。此外，空气引导装置20用非常小的流动损失引导底部气流18，在避免涡流的情况下沿着其平滑的外表面在汽车底面上具有小的流动损失。不言而喻，作为空气引导装置20的次要作用，在行驶期间保护后轴2的部件6至10以及其他部件(例如驱动轴)免受喷水、跳石、腐蚀和其他环境影响。然而按本发明的空气引导装置20的设计重点在于其空气动力学效果。
如前所述，相对于水平面22的角度α或β是空气引导装置20的前段26或后段28的平均斜坡直线或平均斜坡平面的倾角的角度说明。
在两个段26与28之间的过渡区域24不必精确沿着汽车横向Y延伸，而是可以由此如图10所示偏转一个角度γ。角度γ优选遵循后轴2的固定有空气引导装置20的那些部件6至10的定向。后轴2的下横导杆6也称为外倾导杆，以特别的方式适合于安装空气引导装置20。
空气引导装置20的固定例如通过螺纹连接、卡接、膨胀铆钉、夹子等实现。
空气引导装置20具有有限的柔性，以便例如在由于驶上路边石产生的负荷或者在越过其他类型的障碍物时可能在有限程度上变形，并且又能返回到其初始状况。对于“涉水行驶”也必须有足够的稳定性。然而设计上必须防止空气引导装置20相对于后轴2的部件6至10的滑动或扭转，以便在汽车整个使用寿命期间保证空气引导装置20不变的确定的位置。
空气引导装置20可以具有附加的结构，例如弯折部分或附加的引导元件，以便改善冷却空气输入到后轴2上的常用制动器的区域内。此外，如此成型空气引导装置20的靠近车轮的表面，以便改善冷却空气输入到后轮4上的制动器的元件上。
总之可以如下描述本发明：在汽车后轴2的车轮引导元件6上的空气引导装置20基本上在水平面22内延伸，并且分成一个前段26和一个后段28，所述车轮引导元件大致横向于汽车纵向X延伸。两个段26、28与水平面成不同角度α和β地延伸。空气引导装置20具有空气动力学方面优化的形状，并且从在底部14或底部覆盖元件14后面的区域一直延伸到行李箱底部16附近。因此空气引导装置20在后轴2之前的区域(段26)和在后轴2之后的区域(段28)内延伸。在此，在底部14、16内，朝向后轴2缺口的突出的敞开的表面被局部地盖住。因此使空气流入到后轴缺口内变得困难。空气引导装置20的大小和形状在空气动力学试验和模拟中在多个优化过程中获得，以便根据汽车产生不同构成的空气引导装置20。然而这种反复过程在所有情况中基于按本发明的知识，即空气引导装置20在后轴2之前和之后的区域内延伸，并且必须在这两个段26和28内与水平面成不同角度α和β地延伸。通过空气引导装置20尤其是在其后段28内的大小和形状，流出条件针对后轴2后面(车尾)区域的流动拓扑学进行优化。

Claims (11)

1.空气引导装置，其设置在汽车的后轴的大致横向于行驶方向延伸的车轮引导元件上，其特征在于：所述空气引导装置(20)在其在汽车上的安装位置上基本上大致水平延伸，并且所述空气引导装置分成一个在后轴(2)之前的段(26)和一个在后轴(2)之后的段(28)，这两个段(26、28)与水平面(22)成不同角度(α、β)地延伸，在后轴(2)之前的段(26)中的角度(α)大于在后轴(2)之后的段(28)中的角度(β)，并且这两个段(26、28)从这两个段的过渡区域(24)出发朝上指向。
2.根据权利要求1所述的空气引导装置，其特征在于：在两个段(26、28)之间的过渡区域(24)大致在车轮引导元件(6)的最低区域的高度上延伸。
3.根据权利要求1或2所述的空气引导装置，其特征在于：在后轴(2)之前有燃料箱(12)，该燃料箱被在汽车行驶时产生的空气流(18a)环流，空气引导装置(20)的前边缘设置在燃料箱(12)后面。
4.根据上述权利要求中任一项所述的空气引导装置，其特征在于：在后轴(2)之前有燃料箱(12)，该燃料箱被在汽车行驶时产生的空气流(18a)环流，空气引导装置(20)的前边缘设置在燃料箱(12)的底面(13)的上方。
5.根据权利要求3和/或4所述的空气引导装置，其特征在于：空气引导装置(20)的前边缘与燃料箱(12)的背离行驶方向的背面(13)紧邻地设置。
6.根据上述权利要求中任一项所述的空气引导装置，其特征在于：在空气引导装置(20)的背离行驶方向的末段区域内，在空气引导装置(20)与汽车的底部(16)之间设有自由空间(19)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的空气引导装置，其特征在于：空气引导装置(20)在其背离行驶方向的末段上具有撕开边(36)。
8.根据上述权利要求1至6之一所述的空气引导装置，其特征在于：空气引导装置(20)在其背离行驶方向的末段上具有反向弧形部(38)。
9.根据上述权利要求中任一项所述的空气引导装置，其特征在于：空气引导装置(20)在车轮引导元件(6)的宽度的主要部分上延伸。
10.根据权利要求1至8之一所述的空气引导装置，其特征在于：空气引导装置(20)朝着汽车中心的方向延伸超过车轮引导元件(6)。
11.根据上述权利要求中任一项所述的空气引导装置，其特征在于：空气引导装置(20)在靠近车轮的区域内具有引导元件或引导面，由此冷却空气被引导到车轮制动器的至少一个部件上。
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