DE102012013693A1

DE102012013693A1 - Flow element arrangement of flow device mounted in e.g. tailgate of motor vehicle, comprises several flow elements mounted at outer sides of flow-impeding air flow paths of components such as cross-bar and having an air guide surface

Info

Publication number: DE102012013693A1
Application number: DE102012013693A
Authority: DE
Inventors: Martin Konermann
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-07-10
Filing date: 2012-07-10
Publication date: 2013-01-24

Abstract

The flow element arrangement comprises several flow elements (38,40) which are mounted at the outer sides (32,34) of flow-impeding air flow paths of the components such as cross-bar (28) and side element (30) and having a triangular air guide surface (46) with two side surfaces (42) extending in the vehicle longitudinal direction from front to back and set away from each other. An angle (alpha ) of 15[deg] is formed between the air flow direction (48) of the air guide surface and the central axis. The side surfaces of the air guide surface are formed in flat shape.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung einer wenigstens ein Strömungselement umfassenden Strömungseinrichtung an einem Bauelement eines Kraftwagens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an arrangement of a flow device comprising at least one flow element on a component of a motor vehicle according to the preamble of claim 1.

Eine solche Anordnung ist aus der DE 10 2004 026 764 A1 als bekannt zu entnehmen und dient zur Reduzierung der Ablösung der Strömung von der Außenseite der Fahrzeugkarosserie. Als Strömungselemente sind zwei Dachantennen vorgesehen, die in Fahrzeugquerrichtung nebeneinander an einer von Luft umströmbaren Außenseite eines Daches eines Kraftwagens angeordnet sind. Die Dachantennen sind im Querschnitt dreiecksähnlich mit einem sich entgegen der Fahrtrichtung erweiternden Querschnitt ausgebildet, wobei sie jeweils zwei sich in Fahrzeuglängsrichtung von vorne nach hinten voneinander weg erstreckende Seitenflächen aufweisen.Such an arrangement is from the DE 10 2004 026 764 A1 to be known and serves to reduce the separation of the flow from the outside of the vehicle body. As a flow two roof antennas are provided, which are arranged in the vehicle transverse direction next to each other on an air flow around the outside of a roof of a motor vehicle. The roof antennas are formed in cross-section similar to a triangle with a widening counter to the direction of travel cross-section, wherein they each have two in the vehicle longitudinal direction from front to rear away from each other extending side surfaces.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche eine besonders vorteilhafte Aerodynamik des Kraftwagens ermöglicht.It is an object of the present invention to provide an arrangement of the type mentioned, which allows a particularly advantageous aerodynamics of the motor vehicle.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by an arrangement with the features of claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine besonders vorteilhafte Aerodynamik des Kraftwagens ermöglicht, umfasst das Strömungselement erfindungsgemäß eine sich zwischen den Seitenflächen erstreckende dreieckförmige Luftleitfläche, welche mit einer Strömungsrichtung der die Luftleitfläche anströmenden Luft einen Anströmwinkel von wenigstens 15 Grad einschließt.In order to provide an arrangement of the type mentioned above, which allows a particularly advantageous aerodynamics of the motor vehicle, the flow element according to the invention comprises a triangular air guide surface extending between the side surfaces, which encloses an inflow angle of at least 15 degrees with a flow direction of the air flowing to the air guide surface.

Durch das Strömungselement ist ein im Wesentlichen dreieckförmiger Störkörper nach Art eines Deltaflügels auf der Oberfläche des Bauelements geschaffen, dessen Luftleitfläche zur Hauptanströmrichtung der Luft um 15° oder mehr angestellt ist. Dadurch bilden sich bei der Umströmung der Luftleitfläche zwei nebeneinander angeordnete Tütenwirbel, welche sich über der Luftleitfläche einrollen und welche einen Unterdruck über der Luftleitfläche und somit Auftrieb erzeugen. Dieser Effekt wird bei der Strömungseinrichtung insoweit genutzt, als die beiden Tütenwirbel die Hauptströmung der Luft führen und zur Fahrzeugmitte des Kraftwagens nach innen ziehen. Dadurch wird der Strömungsnachlauf der Luft insbesondere im Heckbereich des Kraftwagens positiv beeinflusst und sehr gering, woraus ein nur sehr geringer aerodynamischer Widerstand und somit eine vorteilhafte Aerodynamik des Kraftwagens resultieren. Der erläuterte aerodynamische Effekt des Strömungselements ist besonders ausgeprägt, wenn die Seitenflächen und/oder die Luftleitfläche zumindest im Wesentlichen eben ausgebildet sind.By the flow element, a substantially triangular disruptive body is created in the manner of a delta wing on the surface of the device, the air guide is employed to Hauptanströmrichtung the air by 15 ° or more. As a result, two side-by-side arranged bag vortices, which curl over the air guiding surface and which generate a negative pressure over the air guiding surface and thus lift, form during the flow around the air guiding surface. This effect is used in the flow device insofar as the two bag swirls carry the main flow of air and pull the vehicle center of the motor vehicle inwards. As a result, the flow lag of the air is positively influenced in particular in the rear of the motor vehicle and very low, resulting in a very low aerodynamic resistance and thus an advantageous aerodynamics of the motor vehicle result. The explained aerodynamic effect of the flow element is particularly pronounced when the side surfaces and / or the air guide surface are at least substantially planar.

Die Strömungseinrichtung kann dabei im Heckbereich des Kraftwagens und/oder beispielsweise auf der Außenseite eines Daches, einer Fahrzeugsäule und/oder eines Klappenelements, insbesondere einer Heckklappe, als das Bauelement angeordnet sein.The flow device can be arranged as the component in the rear region of the motor vehicle and / or, for example, on the outside of a roof, a vehicle pillar and / or a flap element, in particular a tailgate.

Zur besonders positiven Beeinflussung der Aerodynamik des Kraftwagens kann die Strömungseinrichtung wenigstens ein weiteres Strömungselement oder weitere Strömungselemente umfassen, wobei die bezüglich des ersten Strömungselements geschilderten Ausführungsformen ohne Weiteres auch auf das weitere Strömungselement oder die weiteren Strömungselemente übertragbar sind.For a particularly positive influence on the aerodynamics of the motor vehicle, the flow device may comprise at least one further flow element or further flow elements, wherein the embodiments described with respect to the first flow element are readily transferable to the further flow element or the further flow elements.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen inFurther advantages and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawings; these show in

1 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Rückansicht auf einen Personenkraftwagen mit einer Anordnung einer Strömungseinrichtung an von Luft umströmbaren Außenseiten eines Dachs und von Fahrzeugsäulen des Personenkraftwagens, bei welcher die eine Mehrzahl von Strömungselementen umfassende Strömungseinrichtung in einem Heckbereich des Personenkraftwagens angeordnet ist, wobei die Strömungselemente eine jeweilige, im Wesentlichen dreieckförmige Luftleitfläche umfassen, welche mit einer Strömungsrichtung der die jeweilige Luftleitfläche anströmenden Luft einen Anströmwinkel von wenigstens 15° einschließen; 1 1 is a schematic rear perspective view of a passenger vehicle with an arrangement of a flow device on air-permeable outer sides of a roof and vehicle pillars of the passenger car, wherein the flow device comprising a plurality of flow elements is arranged in a rear region of the passenger car, the flow elements comprising a respective comprise substantially triangular air guide surface, which with an air flow direction of the respective air guide surface flowing air include an angle of attack of at least 15 °;

2 ausschnittsweise eine weitere schematische und perspektivische Rückansicht des Personenkraftwagens gemäß 1 in vergrößerter Darstellung; und 2 a detail of a further schematic and perspective rear view of the passenger car according to 1 in an enlarged view; and

3 eine Prinzipdarstellung eines der Strömungselemente zur Veranschaulichung ihrer aerodynamischen Wirkung. 3 a schematic diagram of one of the flow elements to illustrate their aerodynamic effect.

In 1 ist die Karosserie 12 eines Personenkraftwagens 10 in schematischer und perspektivischer Rückansicht zu erkennen. Die Karosserie 12 umfasst als Bauelemente ein Dachelement 14 und Fahrzeugsäulen in Form von C-Säulen 16, welche jeweilige Außenseiten 18, 20 aufweisen, die insbesondere bei einer Vorwärtsfahrt von Luft entgegen der Vorwärtsfahrtrichtung umströmt werden. In 1 sind auch Seitenscheiben 22 sowie eine Heckklappe 26 des Personenkraftwagens 10 erkennbar. Durch die Heckscheibe 24 ist dabei eine Heckscheibenöffnung überdeckt, welche in Fahrzeughochrichtung nach oben von einem Querelement 28 und seitlich von jeweiligen Seitenelementen 30 der Heckklappe 26 begrenzt ist, wobei in 1 das linke der Seitenelemente 30 erkennbar ist. Auch das Querelement 28 und das Seitenelement 30 sind Bauelemente des Personenkraftwagens 10 und weisen eine jeweilige Außenseite 32, 34 auf, welche beispielsweise bei einer Vorwärtsfahrt des Personenkraftwagens 10 entgegen der Vorwärtsfahrtrichtung von Luft umströmbar sind.In 1 is the body 12 a passenger car 10 to recognize in schematic and perspective rear view. The body 12 comprises as components a roof element 14 and vehicle pillars in the form of C-pillars 16 , which respective outer sides 18 . 20 have, in particular, when traveling forward of air the forward direction are flowed around. In 1 are also side windows 22 as well as a tailgate 26 of the passenger car 10 recognizable. Through the rear window 24 In this case, a rear window opening is covered, which in the vehicle vertical direction upwards of a cross member 28 and laterally of respective side elements 30 the tailgate 26 is limited, in 1 the left of the page elements 30 is recognizable. Also the cross element 28 and the page element 30 are components of the passenger car 10 and have a respective outer side 32 . 34 on, which, for example, in a forward drive of the passenger car 10 Air can flow around against the forward direction of travel.

Um nun eine besonders vorteilhafte Aerodynamik mit einem nur sehr geringen aerodynamischen Widerstand des Personenkraftwagens 10 zu schaffen, ist an den Außenseiten 32, 34 eine Strömungseinrichtung 36 mit einer Mehrzahl von Strömungselementen 38, 40 angeordnet. Die dem Querelement 28 zugeordneten Strömungselemente 38 sind dabei in Fahrzeugquerrichtung nebeneinander angeordnet und voneinander beabstandet, während die dem Seitenelement 30 zugeordneten Strömungselemente 40 in Fahrzeughochrichtung übereinander angeordnet und voneinander beabstandet sind.To now a particularly advantageous aerodynamics with a very low aerodynamic resistance of the passenger car 10 to create is on the outsides 32 . 34 a flow device 36 with a plurality of flow elements 38 . 40 arranged. The the cross element 28 associated flow elements 38 are arranged side by side in the vehicle transverse direction and spaced from each other, while the side member 30 associated flow elements 40 are arranged one above the other in the vehicle vertical direction and spaced from each other.

2 zeigt den Personenkraftwagen 10 in vergrößerter Darstellung, wobei drei der Strömungselemente 38 näher erkennbar sind. Die Strömungselemente 38, 40 weisen jeweils zwei sich in Fahrzeuglängsrichtung von vorne nach hinten voneinander weg erstreckende Seitenflächen 42 auf, welche in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne unter Ausbildung einer gemeinsamen Kante 44 zusammenlaufen. Zwischen den Seitenflächen 42 ist eine jeweilige, zumindest im Wesentlichen dreieckförmige Luftleitfläche 46 angeordnet, welche auch in 3 schematisch dargestellt ist. 2 shows the passenger car 10 in an enlarged view, wherein three of the flow elements 38 can be seen more clearly. The flow elements 38 . 40 each have two in the vehicle longitudinal direction from front to rear away from each other extending side surfaces 42 on, which in the vehicle longitudinal direction forward to form a common edge 44 converge. Between the side surfaces 42 is a respective, at least substantially triangular air guide surface 46 arranged, which also in 3 is shown schematically.

In 3 ist anhand eines Richtungspfeils 48 eine Hauptanströmrichtung der die Luftleitfläche 46 anströmenden Luft veranschaulicht. Die jeweilige Luftleitfläche 46 schließt dabei mit dieser Strömungsrichtung (Hauptanströmrichtung) einen Anströmwinkel α ein, welcher mindestens 15° – beispielsweise gegenüber einer Horizontalen – beträgt. Die jeweiligen Strömungselemente 38, 40 sind nach Art eines Deltaflügels ausgebildet, welcher um wenigstens 15° angestellt ist. Durch dieses Anstellen bilden sich zwei nebeneinander angeordnete Tütenwirbel 50, welche sich über die Luftleitfläche 46 abrollen und einen Unterdruck über der Luftleitfläche 46 und somit Auftrieb erzeugen.In 3 is based on a directional arrow 48 a Hauptanströmrichtung the air duct 46 oncoming air illustrates. The respective air duct 46 closes with this flow direction (Hauptanströmrichtung) a flow angle α, which is at least 15 ° - for example, relative to a horizontal -. The respective flow elements 38 . 40 are formed in the manner of a delta wing, which is employed by at least 15 °. By this hiring form two juxtaposed bag swirls 50 , which are above the air duct 46 unroll and a vacuum above the air duct 46 and thus create buoyancy.

Dieser aerodynamische Effekt wird durch die Anordnung der Strömungseinrichtung 36 in einem Heckbereich 52 des Personenkraftwagens insofern genutzt, als die beiden Tütenwirbel 50 die Luftströmung führen und zur Fahrzeugmitte am Heck nach innen ziehen. Die Strömungselemente 38, 40 sind somit im Wesentlichen dreieckförmige Störkörper auf der von Luft umströmbaren Oberfläche des Querelements 28 und des Seitenelements 30, die die Hauptströmung der Luft stabilisieren, wodurch es im Heckbereich 52 zu einer gezielten Ablösung der Strömung mit einem nur sehr geringen Strömungsnachlauf kommt. Die Wirbel erzeugenden Strömungselemente 38, 40, welche auch als Turbulatoren bezeichnet werden, sorgen somit für ein besonders kleines Nachlauf- oder Ablösegebiet hinter dem Personenkraftwagen 10, was zu einem nur sehr geringen aerodynamischen Widerstand führt.This aerodynamic effect is due to the arrangement of the flow device 36 in a rear area 52 the passenger car used so far as the two bag swirls 50 guide the airflow and pull inwards towards the center of the vehicle. The flow elements 38 . 40 are thus substantially triangular bluff body on the surface of the transverse element which can be flowed around by air 28 and the page element 30 that stabilize the main flow of air, thereby making it in the rear area 52 to a targeted detachment of the flow with a very low flow lag comes. The vortex generating flow elements 38 . 40 , which are also referred to as turbulators, thus ensure a particularly small wake or detachment area behind the passenger car 10 , which results in very little aerodynamic drag.

Die Strömungseinrichtung 36 stellt einen aerodynamischen Freiheitsgrad bereit, so dass auch bei an sich aerodynamisch relativ unvorteilhafter Ausgestaltung des Heckbereichs 52 die Luftströmung gezielt geführt und ein definierter, nicht druckgetriebener Strömungsabriss bewirkt werden kann. Dadurch sind Designfreiheiten geschaffen, welche nicht oder nur relativ geringen aerodynamischen Zwängen unterliegen. Gleichzeitig kann der Luftwiderstand des Personenkraftwagens 10 gering gehalten werden, so dass dieser mit einem nur sehr geringen Energieaufwand angetrieben werden kann. Dies führt zu einem nur sehr geringen Kraftstoffverbrauch und somit zu geringen CO₂-Emissionen. Ferner ermöglicht es die Strömungseinrichtung 36, auch bei hinsichtlich Design und Package bereits stark ausgereizten Kraftwagen, die Aerodynamik weiter positiv zu beeinflussen, ohne das Packaging sowie das Design zu beeinträchtigen.The flow device 36 provides an aerodynamic degree of freedom, so that even with aerodynamically relatively unfavorable configuration of the rear area 52 the air flow can be targeted and a defined, non-pressure-driven stall can be effected. This design freedoms are created, which are not or only relatively low aerodynamic constraints subject. At the same time, the aerodynamic drag of the passenger car 10 be kept low, so that it can be driven with only a very small amount of energy. This leads to a very low fuel consumption and thus to low CO ₂ emissions. Furthermore, it allows the flow device 36 , even in terms of design and package already heavily exhausted cars, the aerodynamics continue to influence positively, without affecting the packaging and the design.

Um den aerodynamischen Effekt besonders stark auszuprägen, sind die Seitenflächen 42 und die Luftleitfläche 46 eben ausgebildet. Des Weiteren erstreckt sich die jeweilige Luftleitfläche 46 ausgehend von der jeweiligen Kante 44 in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten bis zu einem jeweiligen Ende 54 der Seitenflächen 42. Mit anderen Worten schließt die Luftleitfläche 46 mit den jeweiligen Seitenflächen 42 in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten bündig ab. Darüber hinaus sind die jeweiligen Seitenflächen 42 und die Luftleitfläche 46 unter Ausbildung einer jeweiligen, seitlichen Kante miteinander verbunden. Dies bedeutet, dass ein jeweiliger Abstand zwischen den Seitenflächen 42 vollständig durch die Luftleitfläche 46 überbrückt ist. Die Strömungselemente 38, 40 weisen auch eine jeweilige Rückfläche 56 auf, welche unter Ausbildung jeweiliger, seitlicher Kanten mit den Seitenflächen 42 und unter Ausbildung einer oberen Kante mit der Luftleitfläche 46 verbunden ist. Die Strömungselemente 38, 40 sind somit zumindest im Wesentlichen in Form eines Prismas mit einer durch die Luftleitfläche 46 gebildeten, dreieckigen Grundfläche ausgebildet.To emphasize the aerodynamic effect particularly strong, the side surfaces 42 and the air duct 46 just trained. Furthermore, the respective air guide surface extends 46 starting from the respective edge 44 in the vehicle longitudinal direction to the rear to a respective end 54 the side surfaces 42 , In other words, closes the air duct 46 with the respective side surfaces 42 in the vehicle longitudinal direction to the rear flush. In addition, the respective side surfaces 42 and the air duct 46 connected together forming a respective lateral edge. This means that a respective distance between the side surfaces 42 completely through the air duct 46 is bridged. The flow elements 38 . 40 also have a respective back surface 56 on, which under formation of respective, lateral edges with the side surfaces 42 and forming an upper edge with the air guide 46 connected is. The flow elements 38 . 40 are thus at least substantially in the form of a prism with a through the air duct 46 formed, formed triangular base.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004026764 A1 [0002]

Claims

Arrangement of at least one flow element ( 38 . 40 ) flow device ( 36 ) on a component ( 28 . 30 ) of a motor vehicle ( 10 ), in which the flow element ( 38 . 40 ) on an air-flowable outside ( 32 . 34 ) of the component ( 28 . 30 ) is arranged and two in the vehicle longitudinal direction from front to rear away from each other extending side surfaces ( 42 ), characterized in that the flow element ( 38 . 40 ) one between the side surfaces ( 42 ) extending triangular air guide surface ( 46 ), which with a flow direction ( 48 ) of the air duct ( 46 ) inflowing air includes an angle of attack (α) of at least 15 degrees.

Arrangement according to claim 1, characterized in that the side surfaces ( 42 ) are substantially planar.

Arrangement according to one of claims 1 or 2, characterized in that the side surfaces ( 42 ) in the vehicle longitudinal direction forward to form a common edge ( 44 ) or tip converge, whereby the air guide surface ( 46 ) starting from the edge ( 44 ) or tip in the vehicle longitudinal direction to the rear to a respective end ( 54 ) of the side surfaces ( 42 ).

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the side surfaces ( 42 ) and the air duct ( 46 ) are connected together to form a respective edge.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the flow element ( 38 . 40 ) at least substantially in the form of a prism with a through the air guide surface ( 46 ) formed, triangular base or at least substantially in the form of a pyramid.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the flow device ( 36 ) at least a second, adjacent to the first flow element ( 38 . 40 ) on the outside ( 32 . 34 ) of the component ( 28 . 30 ) arranged flow element ( 38 . 40 ), which comprises two further side surfaces extending in the vehicle transverse direction from front to rear (FIG. 42 ), between which an at least substantially triangular, further air guide surface ( 46 ) extending in a flow direction ( 48 ) of the further air duct ( 46 ) inflowing air includes an angle of attack (α) of at least 15 degrees.