CN103260990A - 具有空气溢流凹槽的车辆组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的车辆组件，特别是用于高速行驶的铁路车辆的车辆组件，具有第一表面（109.1）和第二表面（109.2），其中，第一表面（109.1）在具有第一行驶方向的车辆第一运行模式中经受具有局部主流方向的迎面风决定的空气流。第一表面（109.1）在车辆上的凹槽（106）的区域中形成导流边缘（107），在其上空气流在车辆的额定运行速度下与所述第一表面（109.1）分开。凹槽（106）由在局部主流方向（111）的方向上先行的第一壁（106.1）和后行的第二壁（106.2）限定，其中，导流边缘（107）在垂直于局部主流方向（111）的凹槽（106）的横向尺寸的至少大部分上延伸。第二表面（109.2）在局部主流方向（111）的方向上邻接所述导流边缘（107），且形成所述第一壁（106.1）的至少一部分。此外，第二表面（109.2）根据棱角类型被布置成以尖锐的倾斜角倾斜于局部主流方向（111）。

Description

具有空气溢流凹槽的车辆组件

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的车辆组件，特别涉及高速行驶的铁路车辆的车辆组件，具有第一表面和第二表面，其中，在具有第一行驶方向的车辆第一运行模式中，第一表面经受具有局部主流方向的迎面风决定的空气流。第一表面在车辆上的凹槽的区域中形成导流边缘，空气流在该导流边缘上在车辆的额定运行速度下与第一表面分开，其中，该凹槽由在局部主流方向的方向上的先行的第一壁和后行的第二壁限定，且导流边缘至少在凹槽的横向尺寸的大部分上垂直于局部主流方向延伸。第二表面在局部主流方向的方向上限定在导流边缘上，且形成第一壁的至少一部分。此外，本发明涉及具有这样的车辆组件的车辆。

背景技术

对于具有相对高的额定运行速度的铁路车辆基本上存在下述问题，即，在车辆的外罩或外壳上的凹槽或横截面裂缝的区域中，流体与由在此布置的车辆组件分开。这导致在分开点的下游形成连续扩张的涡流切层，该切层提高车辆的流体阻力。在凹槽或横截面裂缝的后行端上，切层再次撞击在外壳上，其中，在一定的行程之后再次形成具有边缘层的在外壳上的流体。

此外，流体阻力升高的大小，通过流体在这样的横截面裂缝上的这种暂时分开，通过垂直于流体方向的切层的扩张和至流体完全再次贴靠在车辆的外壳上的行程，而变小。在此特别是下述情况，其中，在凹槽的后行端上，切层撞击凹槽的后行壁，从而增大在切层中的涡流，且由此推迟流体的再次贴靠，以及相应的提高车辆的流体阻力。另一负面影响在于，在此在所述区域中导致增强的声音发射。

为尽可能低地保持切层扩张，建议，在这样的凹槽的先行端上实现流体在相应撞击导流边缘的区域中的尽可能清晰限定的分开。然而，若车辆在两个行驶方向上运行，如绝大多数现代铁路车辆的情况，则当然出现下述矛盾，即，在一个行驶方向的运行中在凹槽的先行端上形成撞击导流边缘的部分，被布置在另一个行驶方向上在凹槽的后行端上，且在此在切层撞击时会导致上述困难。

此外，在车辆的底侧上存在下述问题，即，高涡流切层卷起铁路路基中的碎石或其他物体，从而导致碎石飞行，由此损伤车辆的底侧，外周的设施，或者最坏的情况甚至威胁乘客。

针对碎石飞行的问题，文件DE102004041090A1提出，通过罩部件减小行驶机构部以及地盘的下侧的大部分。由此虽然一方面保护行驶机构部件免受物体撞击且另一方面若可能则也缩短切层的行程。然而，这样的罩具有相对高的成本，因为其必须确保底盘与车身之间的必要运动。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种用于上述类型车辆的车辆组件，其不具有上述缺点或至少具有更少的缺点，且特别以简单的方式使得在两个行驶方向上的运行中具有车辆尽可能小的流体阻力，且具有尽可能少的噪声发射，以及若可能则降低碎石飞行的风险。

本发明基于根据权利1的前序部分所述的车辆组件，通过权利要求1的特征部分中给出的特征而实现。

本发明的技术教导在于，以简单的方式在两个方向运行中，实现车辆尽可能小的流体阻力和尽可能少的噪声发射以及若可能则降低碎石飞行的风险，即，当第二表面根据棱角类型被布置成以尖锐的倾斜角倾斜于局部主流方向或第一表面。通过所述表面的该成角度的设计，在车辆边缘的后行运动中，可以一方面有利地实现撞击的、锋利导流边缘，其确保流体与表面干净的、受限的分开。这另一方面在切层（在垂直于切层的主延伸平面的方向上）的小幅扩张，且由此在低流体阻力方面是有利的。

该成角度的设计的另一优点在于，在相反的第二行驶方向上行驶时，来自第二壁的方向的切层不像传统设计那样撞击在基本上垂直于撞击方向而朝向的表面上，而是撞击在相应低程度倾斜于撞击方向的第二表面上。这具有的优点在于，在撞击的切层中引入小冲击，使得流体更快速地贴靠表面，且在此可形成低阻力的边界层。

根据在第一表面与第二表面之间的倾斜角的大小，尽管可以在导流边缘的溢流的情况下（其在相反的行驶方向时，在第二表面相对于第一表面的相反方向上形成），导致新的局部或临时的脱离（以所谓的脱离泡

的形式），然而其由于第一表面与第二表面之间的更有利的倾斜相对于传统设计更少地失效。换句话说，通过本发明，切层的撞击角在所述表面上减小，使得在表面上导致切层的更轻柔的撞击，这有利于流体快速贴靠表面，且因此导致流体阻力的减小。切层在表面上更轻柔的撞击的另一优点在于，伴随更少的声音发射。

因此，在两个方向运行的车辆的空气溢流的凹槽的先行和后行边界区域的空气动力学优化设计方面，通过本发明以有利的方式解决了上述问题。

根据一个方面，本发明在此涉及用于车辆的车辆组件，特别是用于高速行驶的铁路车辆的车辆组件，其具有第一表面和第二表面，其中，第一表面在具有第一行驶方向的车辆第一运行模式中经受具有局部主流方向的迎面风决定的空气流。第一表面在车辆上的凹槽的区域中形成导流边缘，在其上所述空气流在车辆的额定运行速度下与第一表面分开。所述凹槽由在局部主流方向的方向上先行的第一壁和后行的第二壁限定，其中，导流边缘在垂直于局部主流方向的凹槽的横向尺寸的至少大部分上延伸。第二表面在局部主流方向的方向上邻接导流边缘，且形成第一壁的至少一部分。此外，第二表面根据棱角类型被布置成以尖锐的倾斜角倾斜于局部主流方向。

优选地，倾斜角在法向平面中确定，该法向平面由第一表面和局部主流方向在各观察区域中限定。因此，第一表面在导流边缘的区域中限定局部第一切面和局部面法线。而第二表面在导流边缘的区域中限定局部第二切面。局部面法线与局部主流方向限定局部法向平面，其中，局部第二切面在局部法向平面中以所述倾斜角倾斜于局部第一切面。

第二表面与局部主流方向或第一表面之间的倾斜角的大小基本上可以选择成任意大小的，只要确保（在第一行驶方向上运行时）第二表面在导流边缘的后行运动中以下述方式相对于局部主流方向（其由第一表面在边界层附近区域中限定）剧烈或猛烈弯折或偏转，即，空气流（至少在车辆的额定运行速度下）不能跟随溢流表面的快速方向变化，且因此持续地脱离该表面。

以任意合适的方式通过车辆组件的外壳的相应设计可以实现该表面在边界层中沿着局部主流方向的快速方向改变。在此注意，外壳不必须在每个点严格跟随局部主流方向。确切的说，外壳的断面轮廓可以与该局部主流方向局部偏差（其例如由局部肋状物、边缘或凹坑形式的外壳不均匀性决定），在其区域中，流体的边界层以及若可能则边界层附近区域具有偏离于局部主流方向的方向。仅需要确保，该局部偏离在边界层附近区域中对流体的局部主流方向（因此对主流方向）没有影响。

在本发明的优选变型中，所述倾斜角为10°至80°，优选为30°至60°。当倾斜角为40°至50°，特别基本上为45°时，实现特别有利的结果，因为在此实现了在凹槽的先行边缘上流体引导时表面的快速方向改变与凹槽的后行边缘上切层的尽可能轻柔的撞击之间的特别有利的关系。

针对在局部主流方向上弯折的第二表面（从具有给定倾斜角或倾斜角曲线的流体看）的纵向尺寸的一个基本影响因素为，在局部主流方向上凹槽的前行第一边缘与后行第二边缘之间的切层的自由行程。该自由行程越大，则切层垂直于其延伸平面的扩张越大，且切层越进一步地进入凹槽。

在相反的行驶方向的情况下，切层撞击第二表面，因此其纵向尺寸优选设置为，第二表面在给定的倾斜角或倾斜角曲线的情况下以下述程度在凹槽中延伸，即，切层进入凹槽的部分的至少50%，优选至少70%，更加优选至少90%，特别基本上100%撞击第二表面。由此以有利的方式确保，切层进入流入凹槽中的尽可能大的部分，优选全部撞击有利朝向的第二表面。

在根据本发明的车辆组件的其他优选实施方式中，这可以通过下述方式实现，即，凹槽在导流边缘与第二壁之间的局部法向平面中具有局部主流方向上的最大第一纵向尺寸，且第二表面在局部主流方向上在局部法向平面中在第二纵向尺寸上延伸，该第二纵向尺寸为第一纵向尺寸的1%至30%，优选为第一纵向尺寸的3%至15%，更加优选为第一纵向尺寸的5%至10%。

在此应理解，第二纵向尺寸可以是不同的，只要垂直于局部主流方向在凹槽的第一边缘（在第一壁的区域中）与凹槽的第二边缘（在第二壁的区域中）之间存在水平面差。第二边缘在高于第一边缘的水平面上，因此切层的更少的部分进入凹槽中，使得若可能则更短的第二表面足以若可能则完全接受该更少的部分。在相反的情况下（第一边缘上的水平面更高），则必须提供更长的第二表面，从而实现所期望的效果。

在根据本发明的车辆组件的其他优选实施方式中提出，凹槽在局部法向平面中从垂直于局部主流方向的导流边缘开始具有最大第一深度尺寸，而第二表面在局部法向平面中从垂直于局部主流方向的导流边缘开始在第二深度尺寸上延伸，第二深度尺寸为所述第一纵向尺寸的1%至40%，优选为第一纵向尺寸的5%至30%，更加优选为第一纵向尺寸的10%至20%。由此可以实现下述设置，即，在其中，切层进入凹槽的部分的至少大部分由第二表面以所述方式接受。

第二表面基本上可以任意设计，特别可具有任意的截面轮廓，只要（从流体上看）以上述方式实现在导流边缘之后的流体不能够跟随的足够快或猛烈的方向改变。对此，第二表面在局部法向平面中可至少部分地具有基本上直线的截面轮廓。例如，可仅提供直线的截面轮廓，如在一个或多个部分中的多边形截面轮廓。额外地或替选地，第二表面在局部法向平面中至少部分地具有曲线的截面轮廓，在此，第二表面的截面轮廓特别形成为凸状的，从而在导流边缘的区域中给定倾斜角的情况下在相对短的第二纵向尺寸上实现凹槽中的大进入深度。

导流边缘基本上可以通过任意合适的方式设计，只要实现流体的限定的、干净的分开。优选地，导流边缘实施成锐边的，其中，第一表面在导流边缘的区域中的曲率半径在局部法向平面中特别最大为20mm，优选最大为10mm，更加优选最大为5mm，更加优选最大为2mm，因为由此可以实现流体特别干净的分开。

如上所述的，导流边缘在凹槽的横向尺寸的大部分上延伸。优选地，导流边缘在凹槽的横向尺寸的最少50%上延伸，优选在凹槽的横向尺寸的最少70%上延伸，更加优选在凹槽的横向尺寸的最少90%上延伸，特别优选在凹槽的横向尺寸的100%上延伸。由此，可以尽可能全面地利用所述的正面效果。

基本上可以提出，第二表面在（垂直于主流方向的）凹槽的深度尺寸的方向上延伸直至凹槽的底部。在根据本发明的车辆组件的优选、节省空间的变型中，第三表面在局部主流方向上连接第二表面，其中，第三表面比第二表面更大程度地倾斜于局部主流方向。

在第二和第三表面之间的过渡部分基本上可以任意设计。然而优选地，第三平面具有至所述第二表面的平缓的、至少部分弯曲的和/或至少部分直线的过渡部分。当切层流入凹槽中的部分未全部撞击第二表面时，这是特别有利的。在该情况下，该过渡部分确保切层未直接撞击第二表面的部分可相应被无干扰地进一步引导。在此，当第三平面具有至第二表面的至少部分凸状的过渡部分时，产生特别有利的流体行为。

凹槽必须垂直于局部主流方向，而不必通过壁封闭。然而，在本发明的一些实施方式中提出第四表面，其连接第三表面，且在凹槽的深度方向上形成对凹槽的限制。

当也相应地设计在第一运行模式中后行的第二边缘时，上述优点可在特别的程度上或在每个运行模式中实现。优选地，在第二壁的区域中提供第五表面和第六表面，其中，以下述方式构建第五表面，即，其在车辆的具有与第一行驶方向相反的第二行驶方向的第二运行模式中在设计和功能上对应于第一表面，且以下述方式构建第六表面，即，其在车辆的第二运行模式中在设计和功能上对应于第二表面。

换句话说，在该情况下，第五表面具有第一表面的上述特征，而第六表面具有第二表面的上述特征，使得对此首先仅参考上述实施方式。

优选地，第一表面与第二表面之间的倾斜角为第一倾斜角，且第六表面在此根据棱角类型以尖锐的第二倾斜角倾斜于第五表面。在此，第二倾斜角可特别为10°至80°，优选为30°至60°，更加优选为40°至50°，特别基本上为45°，从而实现上述优点。

基本上可以提出，第五和第六表面相同于第一和第二表面设计，特别地，对称于第一和第二表面设计。然而在本发明的优选变型中提供不对称的设计，其中，第二倾斜角小于第一倾斜角。特别地，可以提出，第二倾斜角优选比第一倾斜角小5°至55°，更加优选小10°至35°，更加优选小15°至20°。

当车辆组件靠近相对长的车辆一端时，这可以是特别有利的。该端在具有第一行驶方向的第一运行模式中形成车辆的先行端，因此在该情况下，在凹槽的先行第一边缘上流体的干净分开考虑到小流体阻力以及少的声音发射，同样具有特别的意义，如流体在凹槽的后行第二边缘上轻柔且快速的再次贴靠，使得在第二边缘的区域中尽可能小的第二倾斜角是有利的。在具有相反的行驶方向的第二运行模式中，凹槽位于车辆的后行端上，在此由于车辆的长度而已经形成围绕车辆的相对宽的边界层，其在凹槽溢流的情况下减轻了上述问题，使得第二表面的更陡峭的设计在流体撞击时起较小作用。

车辆组件基本上可以涉及车辆的任意部件，在其区域中提供相应的溢流凹槽。因此，例如，凹槽可以涉及车辆的车身的行驶机构部。

替选地，凹槽可以涉及车辆的车身的侧壁中的手扣斗（Griffmulde），其中，在手扣斗中特别提供下沉布置形式的扶手杆。该扶手杆以下述程度下沉地布置在凹槽中，即，其不干扰切层。

替选地，凹槽涉及车辆的车身的顶部区域中的下陷部（Vertiefung）。例如，该下陷部被提供用于容纳车辆的供电装置的部件，特别用于容纳集流器的部件。

同样地，凹槽涉及车辆的两个车身之间的过渡部分上的车辆外壳中的切入部（Einschnitt）。在此特别可能的是，第一表面和第二表面形成在车身的指向车辆纵向方向的凸起上。这例如使得可以简单地改进现有车辆上的凸起。

在本发明的其他变型中，凹槽涉及在车辆的至少一个车身上的两个部件之间的间隙，特别涉及两个顶部容器或底部容器之间的间隙。同样地，凹槽涉及车辆的车身与车辆的行驶机构之间的间隙。

最后，本发明可以用于车辆的行驶机构。优选地，车辆组件涉及车辆的行驶机构。

此外，本发明涉及一种具有根据本发明的车辆组件的车辆。在此优选涉及高速行驶的车辆，其额定运行速度在250km/h以上，特别在300km/h以上，特别从330km/h至390km/h，因为在此本发明的优点特别好地体现。

附图说明

通过从属权利要求或下文中结合附图对优选实施例的描述，给出本发明的其他有利方案。其中：

图1为根据本发明的车辆的优选实施方式的一部分的示意性透视图，该车辆具有根据本发明的车辆组件的优选实施方式；

图2为图1所示的车辆的示意性侧视图；

图3为车辆在沿着图1所示的线III-III的车辆尖部的区域中的部分的示意性剖面图；

图4为根据本发明的车辆组件的另一优选实施方式的部分的示意图；

图5为根据本发明的车辆组件的另一优选实施方式的部分的示意图；

图6为根据本发明的车辆组件的另一优选实施方式的部分的示意图；

图7为根据本发明的车辆组件的另一优选实施方式的部分的示意图。

具体实施方式

第一实施例

在下文中，参考图1至图4描述铁路车辆101形式的根据本发明的车辆的优选实施例。铁路车辆101涉及用于高速行驶的动车（Triebzug）的端车（Endwagen），其额定运行速度在250Km/h以上，即为Vn=380Km/h。

在此处注意，在没有其他详细说明时，针对流体状态的下述说明是在车辆101以恒定速度在直平轨道上行驶时做出的，不考虑侧风等的影响。应理解，在偏离该运行状态（例如，由于曲线行驶或由于侧风）时，产生所述流动情况的偏差，特别是出现流动方式的偏差，然而其中，基本说明（Feststellung）还基本有效。

车辆101包括车身102，该车身限定了车辆101的外壳102.1。该车身102在其两端部区域中分别以传统的方式以转向架103的形式被支承在底盘上。然而应理解，本发明也可与其他设置结合使用，其中，车身仅被支承在底盘上。

为了简化理解下述说明，在附图中给出（通过底盘103的车轮支承面预定的）车辆坐标系统x,y,z，其中，x坐标表示跌路车辆101的纵向方向，y坐标表示铁路车辆101的横向方向，且z坐标表示铁路车辆的高度方向。

车身102具有车体部104以及与其连接的头部105，其示出根据本发明的车辆组件的一个优选实施例。在具有第一行驶方向的第一运行模式中，头部105形成车辆101的先行端，而在具有与第一行驶方向相反的第二行驶方向的第二运行模式中，头部105形成车辆101的后行端。

（从车辆的功能部件的局部截面看，例如集流器，顶部容器等）车体部104具有基本上棱柱形形状（具有沿着车辆纵向方向的基本上与外壳102.1相同的截面轮廓）。

与此相对地，头部105既在车辆高度方向上又在车辆横向方向上至车辆101的端部而变细，使得头部在车辆101运行中可以形成车辆101的自由车辆端。在此，在头部105中提供用于驾驶员的车厢，由此当头部105在车辆101正常运行中形成车辆101的先行端101.1时驾驶员控制车辆101（即，行使方向指向正x轴线的方向，下文中若未给出其他详细说明，则以此为基础）。

底盘103布置在车身102的行驶机构部106形式的凹槽中，在第一行驶模式中，行驶机构部106在其先行端由先行壁106.1限定，且在其后行端处由后行壁106.2限定，先行壁和后行壁通过上壁106.3相互连接。行驶机构部106在两个行驶机构侧面由挡板106.4限定。

在先行壁106.1的下端处，车身102的外壳102.1在第一运行模式下形成第一导流边缘107形式的分开区域，在该导流边缘上，（从自由车辆端至行驶机构部106覆盖车身102的下侧102.2的）空气流在车辆101的额定运行速度下脱离外壳102.1，即，在形成切层108的情况下脱离车身102的表面。

在第一运行模式中，先行于导流边缘107的外壳102.1的第一表面109.1经受具有第一局部主流方向111的迎面风决定的空气流。该第一表面109.1形成导流边缘107，第一壁106.1的第二表面109.2与其邻接。

为在导流边缘107上实现干净的、受限的流体分开，第二表面109.2根据棱角类型被布置成以尖锐的第一倾斜角α倾斜于局部主流方向111。在此，该倾斜角确定在法向平面中，该法向平面由第一表面109.1和局部主流方向111在各观察区域中限定。因此在本示例中，第一表面109.1在导流边缘107的区域中限定局部第一切面（其在图3中垂直于图纸平面延伸，且与在此直线延伸的第一表面重合。）和局部面法线110（其垂直于局部第一切面延伸）。该局部面法线110自身与局部主流方向111限定所述局部法向平面（其在图3中对应于截面或图纸平面）。

第二表面109.2自身限定局部第二切面（其在图3中同样垂直于图纸平面延伸，且与在此直线延伸的第二表面重合）。该局部第二切面在局部法向平面中以第一倾斜角α倾斜于局部第一切面。

第二表面109.2与局部主流方向111或第一表面109.1之间的倾斜角α的大小基本上可以选择成任意大小的，只要确保（在第一行驶方向运行时）第二表面109.2在导流边缘107的后行运动（Nachlauf）中以下述方式相对于局部主流方向111（其由第一表面109.1在边界层附近区域中限定）剧烈或猛烈弯折或偏转，即，空气流（至少在车辆的额定运行速度下）不能跟随溢流表面102.1的快速方向变化，且因此持续地脱离该表面102.1。

以任意合适的方式通过外壳102.1的相应设计可以实现该表面102.1在边界层中沿着局部主流方向111的快速方向改变。在此注意，外壳102.1不必须在每个点严格跟随局部主流方向111。确切的说，外壳102.1的断面轮廓可以与该局部主流方向111局部偏差（其例如由局部肋状物、边缘或凹坑形式的外壳不均匀性决定，且在图3中由虚线轮廓112表示），在其区域中，流体的边界层以及若可能则边界层附近区域具有偏离于局部主流方向111的方向。仅需要确保，该局部偏离在边界层附近区域中对流体的局部主流方向111整体（因此对主流方向）没有影响。

在本示例中，第一倾斜角α=45°，因为由此在导流边缘107的后行运动中，实现溢流表面102.1相对于局部主流方向111的足够剧烈或猛烈弯折或偏转，使得流体不能够跟随溢流表面102.1的快速方向变化，且由此实现干净的流体引导

其影响在（图3中所示的）法向平面中的切层的少量扩张，且由此在小流体阻力方面产生突出优点。

在局部主流方向111上，第二表面109.2邻接先行壁106.1的第三表面109.3。在本示例中，该第三表面109.3相同地倾斜于主流方向111。然而应理解，在本发明的其他变型中，也可以通过偏移的倾斜。该第三表109.3转入第四表面109.4中，其由行驶机构部106的上部、第三壁106.3形成。

在行驶机构部106的后行端上，外壳102.1形成第五表面109.5和第六表面109.6。特别如在图5中看到的，第五表面109.5和第六表面109.6（相对于垂直于主流方向111的对称平面）对称于第一表面109.1或第二表面109.2被布置。

第五表面109.5和第六表面109.6的设计使得，在行驶方向掉转时，即，在车辆101的第二运行状态下，第五表面109.5取代第一表面109.1的角色或功能，而第六表面109.6取代第二表面109.2的角色或功能，使得对此首先仅参考第一表面和第二表面109.1，109.2的上述实施方式。

详细地，第六表面109.6同样根据棱角类型被布置成以尖锐的第二倾斜角β=α=45°倾斜于第二局部主流方向114。

在第六表面109.6与局部主流方向111或第五表面109.5之间的第二倾斜角β可选择成任意大小的，只要确保，在第二方向上的运行中，在（形成在第五表面109.5至第六表面109.6的过渡中的）第二导流边缘113的后行运动中，第六表面109.6以下述方式相对于局部主流方向114剧烈或猛烈弯折或偏转，即，空气流（至少在车辆的额定运行速度下）不能够跟随溢流表面102.1的快速方向变化，且因此持续地脱离该表面102.1。

在各局部主流方向111或114上连接导流边缘107或113的，且根据棱角类型而弯折的表面109.2或109.6的该设计优点特别在于，在表面109.2或109.6位于行驶机构部106的后行端上的各运行模式中，切层108不像传统设计那样撞击在基本上垂直于撞击方向而朝向的表面上，而是撞击在相应低程度倾斜于撞击方向的第二表面109.2或第六表面109.6上，如在图3中通过箭头108.1所示的。这具有的优点在于，在撞击的切层108中引入小冲击，使得流体更快速地在此贴靠表面102.1，且在此可形成低阻力的边界层。

根据在第一表面109.1与第二表面109.2之间的倾斜角α或在第五表面109.5与第六表面109.6之间的倾斜角β的大小，尽管可以在导流边缘107或113的溢流的情况下，导致新的局部或临时的脱离（以所谓的脱离泡

的形式），然而其由于第一表面109.1与第二表面109.2之间或第五表面109.5与第六表面109.6之间的更有利的倾斜相对于传统设计更少地失效。

换句话说，通过本发明，切层108的撞击角在表面102.1上减小，使得在表面102.1上导致切层108的更轻柔的撞击，这有利于流体快速贴靠表面102.1，且因此导致流体阻力的减小。切层108在表面102.1上更轻柔的撞击的另一优点在于，伴随更少的声音发射。

因此，在两个方向运行的车辆的空气溢流的凹槽的先行和后行边界区域的空气动力学优化设计方面，通过本发明以有利的方式解决了上述问题。

通过在本示例中选择的倾斜角β=α=45°，在两个运行模式中，实现了在行驶机构部106的各边缘107或113上的流体引导时表面102.1的快速方向改变与在行驶机构部106的后行边缘107或113上的切层108的尽可能轻柔的撞击之间的特别有利的关系。然而，应理解，在本发明的其他变型中，也可以选择其他的倾斜角，如在下文中还将结合实施例描述的。

在本示例中，导流边缘107和113基本上构建成直线的。然而应理解，在本发明的其他变型中，导流边缘可具有任意合适的曲线（例如至少局部直线的和/或至少局部弯曲的曲线）。

此外，在本示例中，导流边缘107和113在行驶机构部106的横向尺寸的大约80%上垂直于法向平面延伸，从而在尽可能大的区域上实现对流体的所述有利影响。

导流边缘107和113自身基本上可以通过任意合适的方式形成，只要实现限定的、干净的流体分开。在本示例中，导流边缘被实施成锐边的，其中，在本示例中，在局部法向平面中的第一表面109.1或第五表面109.5的曲率半径为大约5mm，因为由此特别可以实现干净的流体分开。

在本发明的另一实施例中，如在图3中通过点划线轮廓103.2表示的，第五表面103.3和第六表面103.4被布置在底盘103的行驶电动机103.2在第一运行模式中前行的部分上。

如在图3中所示的，该行驶电动机103.2可相对于垂直于主流方向111的车身102向下移位地被布置。然而应理解，在本发明的其他变型中，第一表面109.1和布置在行驶电动机103.2上的第五表面103.3基本上可位于同一水平面上，或在相反方向上移位地被布置。

此外，如在图3中可以看到的，在行驶电动机103.2在第一运行模式中先行的部分上，第五表面103.3形成另一第一表面（在其设计和功能上对应于第一表面109.1），而与其连接地布置行驶电动机103.2上的另一第二表面103.5（在其设计和功能上对应于第二表面109.2）。

第二实施例

在下文中，参考图1、图2至图4描述根据本发明的车辆组件104的另一有利方案。在此，该车辆组件在其基本设计和功能方面对应于图1至图3所示的车辆组件，使得在此仅描述不同点。特别地，同样的部件以加100的参考标记表示。只要下文中未另外说明，则上述形式的这些部件的特征、功能和优点与第一实施例的相同。

图4示出通过在用于车辆101的顶部区域中的集流器（未示出）的凹槽的区域中的车体部104的截面，其表示根据本发明的车辆组件。与图1至图3所示的方案的不同点在于，邻接第二表面209.2的第三表面209.3以及邻接第六表面209.6的第七表面209.7分别以90°的角度倾斜于局部主流方向211或214。

具有陡峭倾斜部分209.3和209.7的设计的优点在于，其在车辆纵向方向上节省空间，因为在给定集流器尺寸的情况下，导流边缘207或213更加相互靠近，因此整个凹槽206在车辆纵向方向上可以实施成更短的。

为了在该设计下在各运行模式中后行的表面209.6或209.2上实现在切层208的更轻柔撞击方面的上述优点，在局部主流方向211或214上的第二表面的各（第二）纵向尺寸L21或L22适合于凹槽206的第一边缘207和第二边缘213之间的切层的自由行程L1（即，凹槽206的最大第一纵向尺寸L1），使得在各运行模式中切层208进入该凹槽206的部分的100%撞击第六表面209.6或第二表面209.2。对此以有利的方式确保，切层208流入该凹槽中的全部部分撞击有利朝向的第二表面。

在本示例中，各第二纵向尺寸L21或L22分别为第一纵向尺寸L1的大约5%。然而应理解，在本发明的其他变型中，也可以提出各第二纵向尺寸L21或L22与第一纵向尺寸L1的其他纵向比例。通过上述纵向比例产生特别有利的结构。

在此注意，特别在下述结构情况下的纵向比例，即，诸如车辆转向架等的其他部件布置在凹槽中，在所述部件上若可能则甚至多次产生流体的再次贴靠和重新分开的转换，而在较大的第一纵向长度L1的情况下通常会减少，因为撞击在后行边缘的切层通常仅受限地扩张，使得与第一纵向尺寸L1相比更短的第二或第六表面足以轻柔地接受切层。

在此应理解，第二纵向尺寸L21或L22可不同于所述结构，只要垂直于局部主流方向在凹槽的第一边缘（在第一壁的区域中）与凹槽的第二边缘（在第二壁的区域中）之间存在水平面差，如在图4中通过虚线轮廓215.1和215.2表示的。先行边缘在高于后行边缘的水平面上，因此切层208的更少的部分进入凹槽中，使得若可能则更短的（第六）表面（参看轮廓215.1）足以若可能则完全接受该更少的部分。在相反的行驶反向上，若可能则必须提供更长的（第二）表面（参看轮廓215.2），从而实现所期望的效果。

此外，凹槽206在局部法向平面中从垂直于局部主流方向211的导流边缘207开始具有最大第一深度尺寸T1，而第二表面209.1在局部法向平面中从垂直于局部主流方向211的导流边缘207开始在第二深度尺寸T21上延伸，该第二深度尺寸T21为第一深度尺寸T1的1%。

然而应理解，在本发明的其他变型中，也可以提出第二深度尺寸T21与第一深度尺寸T1的不同的比例。通过上述深度比例产生特别有利的结果。

在本发明的其他变型中，凹槽206也可以涉及在分开布置在车辆101上的两个部件（例如顶部或底部容器）之间的间隙。导流边缘207形成在其中一个容器上，而导流边缘213形成在另一个容器上。

在本发明的其他变型中，根据本发明的车辆组件的部分至少不涉及车辆101的车身的部件，而是例如涉及车辆101的行驶机构的部件。因此，例如可提出，导流边缘207形成在车辆101的车身上，而导流边缘213形成在转向架103的邻接部件上。同样可能的是，两个导流边缘207和213形成在转向架103的一个或多个邻近的部件上。同样地，两个导流边缘207和213可形成在车辆的其他部件上，如在集流器上。

第三实施例

在下文中，参考图1、图2至图5描述根据本发明的车辆组件304的另一有利方案。在此，该车辆组件304在其基本设计和功能方面对应于图1、2和4所示的第二实施例的车辆组件104，使得在此仅描述不同点。特别地，同样的部件以加100的参考标记表示。只要下文中未另外说明，则上述形式的这些部件的特征、功能和优点与第二实施例的相同。

图5示出通过在用于车辆301的顶部区域中的集流器（未示出）的凹槽的区域中的车体部304的截面（该车体部304基本上对应于车体部104，且表示根据本发明的车辆组件）。

与图4所示的方案的不同点在于，邻接第二表面309.2的第三表面309.3以及邻接第六表面309.6的第七表面309.7一方面（代替90°）分别以大约65°的角度倾斜于局部主流方向211或214。另一方面，第二表面309.2与第三表面309.3之间的各过渡部分以及第六表面309.6与第七表面309.7之间的过渡部分构建成凸状弯曲的，使得分别产生局部直线断面轮廓和局部弯曲断面轮廓的组合。

该结构的优点在于，切层308当其自身（如图4中针对第一运行模式所示的）不完全撞击第六表面309.6或第二表面309.2时，尽管如此由于第三表面309.3或第七表面309.7的倾斜以及由于过渡部分的曲线类似地轻柔被接受。因此，在没有明显缩短的情况下，如图5中所述的，可以将纵向尺寸L21或L22选择成，使得切层308进入凹槽306的仅大约70%撞击第六表面309.6或第二表面309.2。

与图4所示的方案的另一不同点在于，倾斜角β=35°，且因此比倾斜角α=45°小10°。该设计考虑到下述情况，即，将集流器靠近地提供在相对长的车辆301的自由端上。

在车辆端在第一运行模式中形成车辆的先行端，因此在该情况下，在凹槽306的先行第一边缘307上流体的干净分开考虑到小流体阻力以及少的声音发射，同样具有特别的意义，如流体在凹槽的后行第二边缘上轻柔且快速的再次贴靠，使得在第二边缘313的区域中尽可能小第二倾斜角是有利的。在具有相反行驶方向的第二运行模式中，凹槽306则位于车辆301的后行端上，在此由于车辆301的长度而已经形成围绕车辆301的相对宽的边界层，其在凹槽306溢流的情况下减轻了上述问题，使得第二表面309.2的更陡峭的设计在流体撞击时起较小作用。

第四实施例

在下文中，参考图1、图2至图6描述根据本发明的车辆组件的另一有利方案。在此，为头部105的侧壁的该车辆组件416在其基本设计和功能方面对应于图1、2和4所示的第二实施例的车辆组件104，使得在此仅描述不同点。特别地，同样的部件以加200的参考标记表示。只要下文中未另外说明，则上述形式的这些部件的特征、功能和优点与第二实施例的相同。

图6示出通过在用于车辆101的驾驶员车门（未示出）区域中的扶手杆417的凹槽406的区域中的头部105的侧壁的截面。从凹槽406的尺寸方面看，与第二实施例的方案的唯一不同点在于，扶手杆417在凹槽406中以下述方式下沉，即，（在凹槽406的深度方向上）垂直于各主流方向411或414的外部切面417.1，相比于第二表面409.2与第三表面409.3之间的过渡部分以及第六表面409.6与第七表面409.7之间的过渡部分，位于更深的或进一步靠内的水平面上。

该设计出了上述优点还具有的优点为，扶手杆417不与切层418相互干扰，使得通过扶手杆417没有其他干扰进入流体中，其可以阻止或延迟快速再次贴靠外壳。

该凹槽必须垂直于局部主流方向，而通过壁封闭。然而，在本发明的一些实施方式中提出第四表面，其连接第三表面，且在凹槽的深度方向上形成对凹槽的限制。

第五实施例

在下文中，参考图1、图2至图7描述根据本发明的车辆组件的另一有利方案。在此，为车体部104两个车身104.1和104.2之间的过渡部分的车辆组件516，在其基本设计和功能方面对应于图1、2和4所示的第二实施例的车辆组件104，使得在此仅描述不同点。特别地，同样的部件以加300的参考标记表示。只要下文中未另外说明，则上述形式的这些部件的特征、功能和优点与第二实施例的相同。

图6示出通过两个车身104.1和104.2之间的过渡部分的截面，所述两个车身104.1和104.2例如通过由轮廓104.3示意性表示的折棚（Faltenbalg）连接。第一至第三表面509.1至509.3布置在车身104.1指向车辆纵向方向的第一凸起104.4上，而第五至第七表面509.5至509.7布置在车身104.5指向车辆纵向方向的相反方向的第二凸起104.5上。

该设计在车身之间的这样的过渡区域中在减小流体阻力和减少声音发射方面可以实现上述优点。在各车身的凸起上的结构注定该方案此外也用于改进现有车身。

上文中，根据具体的车辆组件的示例描述了本发明。然而应理解，根据本发明的方案也可以是任意的其他部件，其中，由迎面风决定的空气流扫过两个壁之间的凹槽或间隙。

上文中，针对用于动车的车辆的示例而描述了本发明。然而应理解，本发明也可以与其他的铁路车辆一同使用。此外，仅结合铁路车辆描述了本发明。然而应理解，其也可以与用于减少声音发射的任意其他车辆一同使用。

Claims (15)

1.一种用于车辆的车辆组件，特别是用于高速行驶的铁路车辆的车辆组件，具有

-第一表面（109.1，103.3，209.1，309.1，409.1，509.1）和

-第二表面（109.2，103.5，209.2，309.2，409.2，509.2），其中

-所述第一表面（109.1，103.3，209.1，309.1，409.1，509.1）在具有第一行驶方向的车辆第一运行模式中经受具有局部主流方向（111，211，311，411，511）的迎面风决定的空气流，

-所述第一表面（109.1，103.3，209.1，309.1，409.1，509.1）在车辆上的凹槽（106，206，306，406，506）的区域中形成导流边缘（107，207，307，407，507），在其上所述空气流在车辆的额定运行速度下与所述第一表面（109.1，103.3，209.1，309.1，409.1，509.1）分开，

-所述凹槽（106，206，306，406，506）由在局部主流方向（111，211，311，411，511）的方向上先行的第一壁（106.1）和后行的第二壁（106.2）限定，

-所述导流边缘（107，207，307，407，507）在垂直于局部主流方向（111，211，311，411，511）的凹槽（106，206，306，406，506）的横向尺寸的至少大部分上延伸，

-所述第二表面（109.2，103.5，209.2，309.2，409.2，509.2）在局部主流方向（111，211，311，411，511）的方向上邻接所述导流边缘（107，207，307，407，507），以及

-所述第二表面（109.2，103.5，209.2，309.2，409.2，509.2）形成所述第一壁（106.1）的至少一部分，

其特征在于，

-所述第二表面（109.2，103.5，209.2，309.2，409.2，509.2）根据棱角类型被布置成以尖锐的倾斜角倾斜于局部主流方向（111，211，311，411，511）。

2.如权利要求1所述的车辆组件，其特征在于，

-所述第一表面（109.1，103.3，209.1，309.1，409.1，509.1）在所述导流边缘（107，207，307，407，507）的区域中限定局部第一切面和局部面法线（110，210，310，410，510），

-所述第二表面（109.2，103.5，209.2，309.2，409.2，509.2）在所述导流边缘（107，207，307，407，507）的区域中限定局部第二切面，

-所述局部面法线（110，210，310，410，510）与所述局部主流方向（111，211，311，411，511）限定局部法向平面，以及

-所述局部第二切面在所述局部法向平面中以所述倾斜角倾斜于所述局部第一切面。

3.如权利要求1所述的车辆组件，其特征在于，所述倾斜角为10°至80°，优选为30°至60°，更加优选为40°至50°，特别基本上为45°。

4.如权利要求1所述的车辆组件，其特征在于，

-所述凹槽（106，206，306，406，506）在所述导流边缘（107，207，307，407，507）与所述第二壁（106.2）之间的所述局部法向平面中具有所述局部主流方向（111，211，311，411，511）上的最大第一纵向尺寸，以及

-所述第二表面（109.2，103.5，209.2，309.2，409.2，509.2）在所述局部法向平面中在所述局部主流方向（111，211，311，411，511）上在第二纵向尺寸上延伸，其中，

-所述第二纵向尺寸为所述第一纵向尺寸的1%至30%，优选为第一纵向尺寸的3%至15%，更加优选为第一纵向尺寸的5%至10%，和/或

-所述第二纵向尺寸大小为，使得切层（108，208，308，408，508）进入所述凹槽（106，206，306，406，506）的部分的至少50%，优选至少70%，更加优选至少90%，特别基本上100%撞击所述第二表面（109.2，103.5，209.2，309.2，409.2，509.2）。

5.如权利要求4所述的车辆组件，其特征在于，所述凹槽（106，206，306，406，506）在所述局部法向平面中从垂直于所述局部主流方向（111，211，311，411，511）的导流边缘（107，207，307，407，507）开始具有最大第一深度尺寸，以及

-所述第二表面（109.2，103.5，209.2，309.2，409.2，509.2）在所述局部法向平面中从垂直于所述局部主流方向（111，211，311，411，511）的导流边缘（107，207，307，407，507）开始在第二深度尺寸上延伸，该第二深度尺寸为所述第一纵向尺寸的1%至40%，优选为第一纵向尺寸的5%至30%，更加优选为第一纵向尺寸的10%至20%。

6.如权利要求5所述的车辆组件，其特征在于，

-所述第二表面（109.2，103.5，209.2，309.2，409.2，509.2）在所述局部法向平面中至少部分地具有基本上直线的断面轮廓，和/或

-所述第二表面（309.2）在所述局部法向平面中至少部分地具有弯曲的断面轮廓。

7.如权利要求5所述的车辆组件，其特征在于，

-所述导流边缘（107，207，307，407，507）实施成锐边的，其中，所述第一表面（109.1，103.3，209.1，309.1，409.1，509.1）在导流边缘（107，207，307，407，507）的区域中的曲率半径在局部法向平面中特别最大为20mm，优选最大为10mm，更加优选最大为5mm，更加优选最大为2mm，和/或

-所述导流边缘（107，207，307，407，507）在所述凹槽（106，206，306，406，506）的横向尺寸的最少50%上延伸，优选在凹槽（106，206，306，406，506）的横向尺寸的最少70%上延伸，更加优选在凹槽（106，206，306，406，506）的横向尺寸的最少90%上延伸，特别优选在凹槽（106，206，306，406，506）的横向尺寸的100%上延伸。

8.如权利要求1所述的车辆组件，其特征在于，

-第三平面（109.3，209.3，309.3，409.3，509.3）在局部主流方向上连接所述第二表面（109.2，103.5，209.2，309.2，409.2，509.2），其中

-相比于所述第二表面（209.2，309.2，409.2，509.2），所述第三平面（109.3，209.3，309.3，409.3，509.3）更大程度地倾斜于所述局部主流方向（111，211，311，411，511），和/或

-所述第三平面（308.3）具有至所述第二表面（308.2）的平缓的、至少部分弯曲的和/或至少部分直线的过渡部分，和/或

-所述第三平面（109.3，209.3，309.3，409.3，509.3）具有至所述第二表面（109.2，103.5，209.2，309.2，409.2，509.2）的至少部分凸状的过渡部分，和/或

-提供第四表面（109.4，209.4，104.3），其连接所述第三表面（109.3，209.3），且形成在所述凹槽（106，206，506）的深度方向上对该凹槽的限制。

9.如权利要求1所述的车辆组件，其特征在于，

-在所述第二壁（106.2）的区域中，提供第五表面（109.5，103.3，209.5，309.5，409.5，509.5）和第六表面（109.6，103.4，209.6，309.6，409.6，509.6），其中，

-所述第五表面（109.5，103.3，209.5，309.5，409.5，509.5）以下述方式构建，即，其在具有相反于第一行驶方向的第二行驶方向的车辆第二运行模式中在设计和功能方面对应于所述第一表面（109.1，103.3，209.1，309.1，409.1，509.1），以及

-所述第六表面（109.6，103.4，209.6，309.6，409.6，509.6）以下述方式构建，即，其在车辆第二运行模式中在设计和功能方面对应于对应于所述第二表面（109.2，103.5，209.2，309.2，409.2，509.2）。

10.如权利要求9所述的车辆组件，其特征在于，

-在所述第一表面（109.1，103.3，209.1，309.1，409.1，509.1）与所述第二表面（109.2，103.5，209.2，309.2，409.2，509.2）之间的倾斜角为第一倾斜角，以及

-所述第六表面（109.6，103.4，209.6，309.6，409.6，509.6）根据棱角类型被布置成以尖锐的第二倾斜角倾斜于所述第五表面（109.5，103.3，209.5，309.5，409.5，509.5），其中，

-所述第二倾斜角特别为10°至80°，优选为30°至60°，更加优选为40°至50°，特别基本上为45°，和/或

-特别地，所述第二倾斜角小于所述第一倾斜角，第二倾斜角优选比第一倾斜角小5°至55°。

11.如权利要求4所述的车辆组件，其特征在于，

-所述凹槽为所述车辆的车身（102）的行驶机构部（106），或

-所述凹槽为所述车辆的车身（102）的侧壁中的手扣斗（406），其中，在所述手扣斗中特别提供下沉布置形式的扶手杆（417），或

-所述凹槽（206，306）为所述车辆的车身（102）的顶部区域中的下陷部，其中，该下陷部特别用于容纳车辆的供电装置的部件。

12.如权利要求11所述的车辆组件，其特征在于，

-所述凹槽（506）为所述车辆的两个车身（104.1，104.2）之间的过渡部分（516）上的车辆外壳（102.1）中的切入部，其中，

-所述第一表面（509.1）和第二表面（509.2）特别形成在所述车身（104.1）的指向车辆纵向方向的凸起（104.4）上。

13.如权利要求12所述的车辆组件，其特征在于，

-所述凹槽（206）为在车辆的至少一个车身（102）上的两个部件之间的间隙，特别为两个顶部容器或底部容器之间的间隙，和/或

-所述凹槽（206）为车辆的车身（102）与车辆的行驶机构（103）之间的间隙。

14.如权利要求1至11中任意一项所述的车辆组件，其特征在于，所述车辆组件为所述车辆的行驶机构（103）。

15.一种具有如权利要求1至13中任意一项所述的车辆组件的车辆，特别是用于高速行驶的车辆，其额定运行速度在250km/h以上，特别在300km/h以上，特别在320km/h至390km/h之间。

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