DE102016009644A1

DE102016009644A1 - Device for changing the aerodynamic resistance of a vehicle

Info

Publication number: DE102016009644A1
Application number: DE102016009644.6A
Authority: DE
Inventors: Rainer Buffo; Ingo MARTIN
Original assignee: AIRNMOTION GmbH
Current assignee: Betterflow De GmbH
Priority date: 2016-08-08
Filing date: 2016-08-08
Publication date: 2018-02-08

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Einrichtung zur Veränderung des aerodynamischen Widerstandes eines Fahrzeuges, wobei die Einrichtung wenigstens einen Luftleitflügel, eine Verstelleinrichtung zum Verstellen des Luftleitflügels und eine Steuereinheit, die steuerungsmäßig mit der Verstelleinrichtung verbunden ist, umfasst, wobei der Luftleitflügel, die Verstelleinrichtung und die Steuereinheit an dem Fahrzeug befestigt sind und sich dadurch auszeichnet, dass die Steuereinheit einen Empfänger umfasst, der zur drahtlosen Datenkommunikation und zum Empfang von Daten zum Verstellen der Verstelleinrichtung angepasst ausgebildet ist.The present invention relates to an improved device for changing the aerodynamic resistance of a vehicle, wherein the device comprises at least one air deflector, an adjusting device for adjusting the air guide blade and a control unit, which is connected to the adjusting control means, wherein the air deflector, the adjusting device and the Control unit are attached to the vehicle and is characterized in that the control unit comprises a receiver which is designed adapted for wireless data communication and for receiving data for adjusting the adjusting device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Veränderung des aerodynamischen Widerstandes eines Fahrzeuges, insbesondere eines Lastkraftwagens.The present invention relates to a device for changing the aerodynamic resistance of a vehicle, in particular a truck.

Eine Einrichtung zur Veränderung des aerodynamischen Widerstandes ist beispielsweise aus der auf die vorliegende Anmelderin zurückgehenden WO 2014/121937 bekannt. Diese Strömungsführungseinrichtung gibt an dem Heck eines Lkw vorgesehene Luftleitflügel an, wobei zwei mehrteilig ausgebildete Luftleitflügel in Verlängerung der Seitenflächen des Lkw und ein oberseitiger Luftleitflügel in Verlängerung des Dachs des Lkw vorgesehen sind, die im ausgefahrenen Zustand den Luftwiderstand des Lkw verbessern und damit den zum Fahren erforderlichen Kraftstoffverbrauch reduzieren. Des Weiteren sind insbesondere bei Lastkraftwagen über der Fahrerkabine vorgesehene Luftleitflügel bekannt, die als Dachspoiler einen Übergang zwischen der Dachfläche der Fahrerkabine und einer der gegenüber erhöhten Dachfläche des Lastenteils des Lkw bereitstellen. Im Falle eines Aufliegers kann es sein, dass dieser Abstand variiert, wodurch die Notwendigkeit gegeben ist, den Dachspoiler jeweils anzupassen, so dass ein möglichst effizienter Luftleitflügel vorgesehen ist, der den Luftwiderstand bedingt durch die in der Fahrt an dem Lkw vorbeiströmende Luft vermindert.A device for changing the aerodynamic resistance is, for example, from the date of the present applicant WO 2014/121937 known. This flow guiding device indicates at the rear of a truck provided Luftleitflügel, with two multi-part spoiler wings are provided in extension of the side surfaces of the truck and a top spoiler in extension of the roof of the truck, which improve the air resistance of the truck in the extended state and thus the driving reduce required fuel consumption. Furthermore, especially in lorries above the driver's cab provided baffles are known, which provide as a roof spoiler a transition between the roof surface of the cab and one of the opposite roof surface of the load part of the truck. In the case of a trailer, this distance may vary, thereby necessitating the adaptation of the roof spoiler so as to provide the most efficient air deflector which reduces air resistance due to the air flowing past the truck during travel.

Hierzu ist aus der DE 10 2012 023 577 A1 eine Vorrichtung zur Anpassung des Anstellwinkels des Dachspoilers beschrieben. Dabei wird der Anstellwinkel des Dachspoilers über an dem Fahrzeug angebrachte Sensoren, wie beispielsweise optische Sensoren, Abstandssensoren und/oder Strömungssensoren eingestellt. Nach einem alternativen Vorschlag gemäß DE 10 2008 056 357 A1 wird der Anstellwinkel des Dachspoilers in Abhängigkeit von dem horizontalen Abstand zwischen der Rückwand des Fahrerhauses und der Stirnwand des Aufliegers und des Abstandes zwischen der hinteren Oberkante des Fahrerhauses und der Oberkante der Stirnwand des Aufliegers oder der relativen Höhe zwischen der das Fahrerhausdach beinhaltenden Ebene und der Oberkante der Stirnwand des Aufliegers oder in Abhängigkeit des Kantenwinkels an der hinteren Oberkante des Fahrzeughauses verändert.This is from the DE 10 2012 023 577 A1 a device for adjusting the angle of attack of the roof spoiler described. The angle of attack of the roof spoiler is adjusted via sensors mounted on the vehicle, such as optical sensors, distance sensors and / or flow sensors. According to an alternative proposal according to DE 10 2008 056 357 A1 the angle of attack of the roof spoiler is dependent on the horizontal distance between the rear wall of the cab and the front wall of the trailer and the distance between the rear upper edge of the cab and the upper edge of the front wall of the trailer or the relative height between the roof containing the cab roof and the upper edge the front wall of the trailer or changed depending on the edge angle at the rear upper edge of the vehicle body.

Die vorbekannten Vorrichtungen sind entweder schwer zu handhaben oder aber in der Herstellung teuer und aufwändig. Insbesondere am Fahrzeug mitgeführte Sensoren sind teuer und auch störanfällig, da sie den mitunter robusten Einsatzbedingungen der Lkw nicht genügend angepasst sind. Entsprechendes gilt für etwaige Verkabelung zwischen Sensoren und einer die Signale der Sensoren verarbeitenden Steuereinheit, die steuerungsmäßig mit einer Verstelleinheit verbunden und an dem Fahrzeug befestigt ist.The previously known devices are either difficult to handle or expensive to manufacture and expensive. In particular, on the vehicle entrained sensors are expensive and prone to failure, since they are not sufficiently adapted to the sometimes robust conditions of use of the truck. The same applies to any wiring between sensors and a sensor processing the signals of the sensors, which is connected in terms of control with an adjustment and fixed to the vehicle.

Die vorliegende Erfindung will eine verbesserte Einrichtung zur Veränderung des aerodynamischen Widerstandes eines Fahrzeuges angeben.The present invention seeks to provide an improved device for varying the aerodynamic resistance of a vehicle.

Hierzu schlägt die vorliegende Erfindung eine Einrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 vor. Die Einrichtung hat in an sich bekannter Weise verschiedene an dem Fahrzeug befestigte Bauteile, nämlich wenigstens einen Luftleitflügel, eine dem Luftleitflügel zugeordnete Verstelleinrichtung zum Verstellen des Luftleitflügels und eine Steuereinheit, die steuerungsmäßig mit der Verstelleinheit verbunden ist.For this purpose, the present invention proposes a device with the features of claim 1. The device has, in a manner known per se, various components fastened to the vehicle, namely at least one air deflector, an adjusting device associated with the air deflector for adjusting the air deflector and a control unit which is connected in terms of control with the adjusting unit.

Erfindungsgemäß umfasst die Steuereinheit einen Empfänger, der zur drahtlosen Datenkommunikation und zum Empfang von Daten zum Verstellen der Verstelleinrichtung angepasst ausgebildet ist.According to the invention, the control unit comprises a receiver adapted for wireless data communication and for receiving data for adjusting the adjusting device.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung werden die zum Verstellen der Verstelleinrichtung erforderlichen Eingangsgrößen nicht an dem Fahrzeug generiert, sondern extern, d. h. nicht fahrzeuggebunden. Die Übertragung der Daten zum Verstellen der Verstelleinrichtung werden drahtlos übermittelt und über den Empfänger empfangen, der diese Daten als Eingangsgrößen für die Steuereinheit weiterleitet. Die empfangenen Daten werden verarbeitet, um Sollwerte für das Verstellen der Verstelleinrichtung zu ermitteln, wobei die Solldaten beispielsweise den Verstellweg der Verstelleinrichtung vorgeben und somit den Betätigungsweg von Aktuatoren der Verstelleinrichtung bestimmen.In the device according to the invention, the input variables required for adjusting the adjusting device are not generated on the vehicle, but externally, d. H. not vehicle-bound. The transmission of the data for adjusting the adjusting device are transmitted wirelessly and received via the receiver, which forwards these data as input variables for the control unit. The received data is processed in order to determine setpoint values for the adjustment of the adjusting device, wherein the setpoint data predetermines, for example, the adjustment path of the adjusting device and thus determines the actuating travel of actuators of the adjusting device.

Dabei kann die Steuereinheit auf einen einzigen Luftleitflügel, beispielsweise dem Luftleitflügel des Dachspoilers einwirken. Sie kann aber auch sämtliche an dem Fahrzeug vorgesehene Luftleitflügel so stellen, dass das Fahrzeug bei durch die Luftleitflügel vermindertem Luftwiderstand und damit erhöhter Effizienz betrieben wird. Dieser Betrieb wird nachstehend auch als ”Effizienz-Modus” beschrieben werden.In this case, the control unit can act on a single air deflector, for example, the spoiler wing of the roof spoiler. But it can also provide all provided on the vehicle spoiler so that the vehicle is operated at reduced by the spoiler air resistance and thus increased efficiency. This operation will be described below as "efficiency mode".

Damit bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung die Möglichkeit einer optimierten Anpassung der Luftleitflügel unter Vermeidung eines händischen Eingreifens und unter Vermeidung einer Einstell-Messtechnik die an dem Fahrzeug montiert ist, bei dem zuvor erwähnten Stand der Technik jeweils dem Dachspoiler zugeordnet ist. Studien an mehr als 1200 Lkw im Jahr 2016 haben zu der Erkenntnis geführt, dass etwa 64% aller Dachspoiler von Langstrecken-Lkw nicht korrekt auf das Trailer-Fahrzeug abgestimmt sind. Der Grund liegt im betrieblichen Ablauf bei den Speditionen. Denn hier ist weder Zeit noch Know-how noch Möglichkeit, den Spoiler händisch gegebenenfalls mehrfach täglich nachzustellen, was jedoch erforderlich ist, da die Position des Dachspoilers nicht nur an das jeweilige Trailer-Fahrzeug angepasst werden muss, sondern auch an das Ladegewicht, die Durchbiegung des Trailers, die Kuppelhöhe und dergleichen mehr.Thus, the device according to the invention offers the possibility of an optimized adaptation of the air deflector while avoiding manual intervention and while avoiding a Einstell-measurement which is mounted on the vehicle, in the aforementioned prior art is associated with each of the roof spoiler. Studies on more than 1,200 trucks in 2016 have led to the finding that about 64% of all roof spoilers of long-distance trucks are not correctly matched to the trailer vehicle. The reason lies in the operational procedure with the forwarding agencies. Because here is neither time nor know-how nor possibility, the spoiler by hand if necessary, readjust several times a day, but this is necessary because the position of the roof spoiler must not only be adapted to the respective trailer vehicle, but also to the payload, the deflection of the trailer, the dome height and the like.

Dabei verschlechtert ein falsch eingestellter Dachspoiler nicht nur die Strömungsbedingungen an dem Übergang zwischen der Fahrerkabine und dem Trailer, sondern auch die Leistungsfähigkeit eines heckseitig vorgesehenen Luftleitflügels, da auch dieser nicht korrekt angeströmt wird.In this case, an incorrectly adjusted roof spoiler deteriorates not only the flow conditions at the transition between the cab and the trailer, but also the performance of a rear-provided air deflector, as well as this is not correctly flowed.

Da die vorliegende Vorrichtung automatisiert die Verstellung des Luftleitflügels vornimmt, entfällt die Notwendigkeit einer händischen Anpassung, so dass sichergestellt werden kann, dass die an dem Fahrzeug vorgesehenen Luftleitflügel jeweils optimal im Effizienz-Modus eingestellt sind.Since the present device automatically makes the adjustment of the air guide wing, eliminating the need for a manual adjustment, so that it can be ensured that the provided on the vehicle air vanes are optimally set in each case in the efficiency mode.

Der Gegenstand von Anspruch 1 lässt sich allein an einem Fahrzeug verwirklichen, welches die in erfindungsgemäßer Weise angepasste Steuereinheit trägt.The subject matter of claim 1 can be realized solely on a vehicle which carries the adapted according to the invention control unit.

Die nachfolgenden Weiterbildungen geben mitunter Bestandteile der Einrichtung an, die nicht mit dem Fahrzeug mitgeführt, sondern an einer separaten Stelle vorgesehen sind. Die nachfolgende Beschreibung erfolgt konstruktiv und so werden einzelne Komponenten der erfindungsgemäßen Einrichtung beschrieben. Allerdings folgt aus den entsprechenden konstruktiven Vorgaben auch eine verfahrensmäßige Lehre, die mit der vorliegenden Erfindung ebenfalls gelehrt und unter Schutz gestellt werden soll und bereits in den vorrichtungsmäßigen Ansprüchen zum Ausdruck kommt.The subsequent developments sometimes indicate components of the device that are not carried along with the vehicle but are provided at a separate location. The following description is constructive and so individual components of the device according to the invention will be described. However, it follows from the corresponding design specifications also a procedural doctrine, which is also taught with the present invention and to be made under protection and is already reflected in the device claims.

So ist die Steuereinheit bevorzugt zum drahtlosen Empfang von Kennfeld-Stelldaten ausgebildet, wobei die Kennfelddaten von einem ortsgebundenen Prozessor gesendet werden. Dieser ortsgebundene Prozessor empfängt Bilddaten einer Kontur eines Fahrzeuges und ist dementsprechend drahtgebunden oder drahtlos mit einer Kamera verbunden, die üblicherweise eine Seitenansicht des Fahrzeuges aufnimmt und damit vor allem geeignet ist, die Position und Lage des Dachspoilers zu erkennen. Die so gewonnenen Bilddaten zur aktuellen Kontur des Fahrzeuges werden in dem Prozessor mit Kennfelddaten zu aerodynamisch verbesserten Konturen verglichen. Hieraus werden die Kennfeld-Stelldaten erzeugt und drahtlos an das Fahrzeug übermittelt. Diese Weiterbildung bietet vor allem die Möglichkeit, die aerodynamische Grundform des Fahrzeuges vor Fahrtantritt zu optimieren, indem beispielsweise der Dachspoiler auf die korrekte Höhe gebracht wird. Wie zuvor erwähnt, kann eine Anpassung bereits dann notwendig sein, wenn bei einem Lkw dieser teilweise entladen wurde. Es hat sich herausgestellt, dass die beste Messgröße durch eine Konturlinie des Fahrzeuges in der Seitenansicht jedenfalls dann gegeben ist, wenn es um die Optimierung des Dachspoilers eines Lkw geht. Mit Hilfe einer ortsfesten, bevorzugt bodenseitigen Kamera wird das Fahrzeug vor Ausfahrt beispielsweise aus einem Ladegelände an einem Haltepunkt abgebildet und die Geometrie des Fahrzeuges im Bereich des Dachspoilers gescannt. Dabei wird vorzugsweise zeitgleich ein optischer Marker, beispielsweise ein QR-Code, oder ein Identifier, des Fahrzeuges erfasst, um dem Prozessor aerodynamische Charakteristiken des Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen und diesen zu ertüchtigen, unmittelbar mit der Steuereinheit des Fahrzeuges in drahtlose Kommunikation zu treten. Aus den gewonnen Bilddaten des Scans werden mittels Geometrieerkennung der Komponenten des Fahrzeuges, bei dem Beispiel Zugfahrzeug, Trailer und Dachspoiler die relative Stellung der Komponenten zueinander erkannt. Mittels der fahrzeugbezogenen aerodynamischen Charakteristiken wird ein auf dem Prozessor hinterlegtes Kennfeld ausgewählt und eine optimale Kontur errechnet, woraufhin eine Stellgröße, d. h. die Kennfeldstelldaten ausgegeben werden. Diese Stellgröße wird von dem Prozessor drahtlos an das Fahrzeug übermittelt, wodurch die Spoilereinheit zu der Verstelleinrichtung den Luftleitflügel auf die gewünschte Position setzt. Der entsprechende Aktuator der Verstelleinrichtung ersetzt bei dieser Ausgestaltung eine manuelle Stellraste, die jedenfalls gegenwärtig im Stand der Technik nicht unüblich ist, um den Dachspoiler in der gewünschten Position einzustellen.Thus, the control unit is preferably designed for wireless reception of characteristic map control data, the map data being sent by a localized processor. This local processor receives image data of a contour of a vehicle and is accordingly wired or wirelessly connected to a camera, which usually receives a side view of the vehicle and thus is particularly suitable to detect the position and position of the roof spoiler. The thus obtained image data for the current contour of the vehicle are compared in the processor with map data to aerodynamically improved contours. From this, the map control data are generated and transmitted wirelessly to the vehicle. This development offers above all the opportunity to optimize the basic aerodynamic shape of the vehicle before driving, for example, by the roof spoiler is brought to the correct height. As previously mentioned, an adaptation may already be necessary if a truck has partially unloaded it. It has been found that the best measured variable is given by a contour line of the vehicle in the side view in any case when it comes to optimizing the roof spoiler of a truck. With the aid of a stationary, preferably bottom-side camera, the vehicle is displayed before exit, for example, from a cargo area at a breakpoint and scanned the geometry of the vehicle in the roof spoiler. In this case, an optical marker, for example a QR code, or an identifier of the vehicle is preferably detected at the same time in order to provide the processor with aerodynamic characteristics of the vehicle and to enable it to communicate directly with the control unit of the vehicle in wireless communication. From the acquired image data of the scan by means of geometry detection of the components of the vehicle, in the example tractor, trailer and roof spoiler, the relative position of the components recognized each other. By means of the vehicle-related aerodynamic characteristics, a map stored on the processor is selected and an optimum contour is calculated, whereupon a manipulated variable, i. H. the map control data are output. This manipulated variable is transmitted wirelessly from the processor to the vehicle, whereby the spoiler unit sets the spoiler to the desired position to the adjusting device. The corresponding actuator of the adjusting device replaces in this embodiment, a manual adjusting catch, which is at least currently not uncommon in the prior art to adjust the roof spoiler in the desired position.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist die Spoilereinrichtung zum drahtlosen Empfang von Wind-Stelldaten und GPS-bezogenen Signalen ausgebildet. Die Wind-Stelldaten sind üblicherweise aus Wetterinformationen zu dem entsprechenden Standort gewonnen. Die Wind-Stelldaten variieren mit der Stärke und/oder der Richtung des an dem Standort des Fahrzeuges vorherrschenden Windes. Alternativ oder ergänzend können die Wind-Stelldaten auch solche Daten sein, die unter Berücksichtigung des Standortes und der Fahrgeschwindigkeit sowie Fahrtrichtung die Windbedingungen an einem Ort angeben, den das Fahrzeug auf seiner Fahrt noch erreichen wird. Die Steuereinrichtung ist erfindungsgemäß auch zum Empfang von GPS-bezogenen Signalen ausgebildet. Diese GPS-bezogenen Signale können den Wind-Stelldaten beigegeben sein, soweit diese Wind-Stelldaten die Wetterbedingungen, speziell die Windbedingungen am gegenwärtigen Standort des Fahrzeuges oder einen zukünftig noch zu erreichenden Standort angeben. Die Wind-Stelldaten können unmittelbar zur Stellung der Verstelleinrichtung weitergeleitet oder in der Steuereinheit zur Berechnung von Stellbefehlen für die Verstelleinrichtung verarbeitet werden. So bietet die Weiterbildung die Möglichkeit, den oder die Luftleitflügel des Fahrzeuges abhängig von dem jeweiligen Standort und den dort vorherrschenden Wetterbedingungen zu stellen. Dabei kann die Stellung des Luftleitflügels zur Erhöhung der Effizienz im Effizienz-Modus erfolgen. Alternativ kann auch ein Sicherheitsmodus angeordnet werden, um das Fahrzeug bei kritischen Windzuständen bestmöglich zu stabilisieren, worauf noch später eingegangen werden wird.According to an alternative embodiment, the spoiler device is designed for the wireless reception of wind control data and GPS-related signals. The wind control data is usually obtained from weather information about the corresponding location. The wind control data varies with the magnitude and / or direction of the prevailing wind at the location of the vehicle. Alternatively or additionally, the wind control data can also be such data which, taking into account the location and the driving speed as well as the direction of travel, indicate the wind conditions at a location which the vehicle will still reach on its journey. The control device according to the invention is also designed to receive GPS-related signals. These GPS-related signals can be added to the wind control data, as far as these wind control data indicate the weather conditions, especially the wind conditions at the current location of the vehicle or a future still to be reached location. The wind control data can be forwarded directly to the position of the adjustment or processed in the control unit for calculating control commands for the adjustment. So offers the Training the ability to provide the wing or the wing of the vehicle depending on the location and the prevailing weather conditions. In this case, the position of the air guide wing to increase efficiency in the efficiency mode can be done. Alternatively, a safety mode can be arranged to best stabilize the vehicle in critical wind conditions, which will be discussed later.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist ein Server vorgesehen, der üblicherweise ortsfest und besonders bevorzugt als zentraler Server für eine Vielzahl von Fahrzeugen ausgebildet ist. Der Server bereitet Daten zu Windbedingungen auf und ermittelt aufgrund eines GPS-Signals des Fahrzeuges die Wind-Stelldaten zu dem Fahrzeug, die daraufhin drahtlos an das Fahrzeug gesandt und von der Steuereinheit empfangen werden. Aufgrund dieser Wind-Stelldaten kann unmittelbar das Stellen der Luftleitflügel erfolgen. Die Wind-Stelldaten können zur Adaption des Dachspoilers und/oder eines Heckspoilers verwandt werden. Dabei ist zu beachten, dass gegenwärtige Heckflügel im Wesentlichen frontal angeströmt werden müssen, um ihre volle Wirksamkeit zu entfalten. Es hat sich gezeigt, dass die Anströmung um etwa 1° von dieser Anströmung exakt parallel zur Fahrzeuglängsachse abweichen kann, ohne dass Leistungseinbußen bei den Heckflügeln zu befürchten sind. Diese Abweichung entspricht einem seitlichen Wind von 1,4 km/h bei einer unterstellten Fahrgeschwindigkeit von 80 km/h. Statistisch herrscht allerdings in Bodennähe in Europa ein mittlerer Wind von 12 km/h. Effektiv wird das Fahrzeug danach immer zwischen 0 und 8,5° relativ zur Fahrzeuglängsachse angeströmt, am häufigsten mit einem effektiven mittleren Anströmwinkel von 5,8°. Bei solchen Strömungsbedingungen verlieren Heckflügel üblicherweise 50% ihrer Leistungsfähigkeit.According to a preferred embodiment of the present invention, a server is provided, which is usually stationary and particularly preferably designed as a central server for a plurality of vehicles. The server prepares wind conditions data and, based on a GPS signal from the vehicle, determines the wind manipulation data to the vehicle, which is then wirelessly sent to the vehicle and received by the control unit. Due to this wind control data can be done immediately the locations of the airfoils. The wind control data can be used to adapt the roof spoiler and / or a rear spoiler. It should be noted that present rear wing must be flowed substantially frontal to develop their full effectiveness. It has been shown that the flow can deviate from this flow by approximately 1 ° exactly parallel to the vehicle's longitudinal axis, without any fear of loss of performance in the rear wings. This deviation corresponds to a lateral wind of 1.4 km / h with an assumed driving speed of 80 km / h. Statistically, however, prevails near the ground in Europe, a mean wind of 12 km / h. Effectively, the vehicle is then always flown between 0 and 8.5 ° relative to the vehicle's longitudinal axis, most often with an effective average angle of attack of 5.8 °. In such flow conditions, rear wings usually lose 50% of their capacity.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an und lehrt eine Einstellbarkeit der Luftleitflügel abhängig von den tatsächlich gegebenen Winddaten am Standort des Fahrzeuges. Die von der Steuereinheit empfangenen Wind-Stelldaten können genutzt werden, um eine Höhenanstellung des Dachspoilers zu bewirken. Vor allem wird jedoch erwartet, dass der Gesamtwiderstand des Fahrzeuges insbesondere eines Lkw-Gespanns deutlich abgesenkt werden kann, wenn die Heckflügel, d. h. die am hinteren Ende des Fahrzeuges vorgesehenen Luftflügel aufgrund der schräg anströmenden Luft in Bezug auf die Fahrzeuglängsachse eine asymmetrische Stellung einnehmen. Diese Stellung wird vornehmlich bei den seitlichen Luftleitelementen des Heckflügels verwirklicht, deren Wirkung durch ein Nachführen der dachseitigen Flügelelemente verstärkt werden soll. Durch ein Nachführen der Stellung der einzelnen Luftleitflügel des Heckspoilers wird der turbulente Strömungsnachlauf nicht nur weiter verkleinert, sondern auch hinter dem Fahrzeug stabilisiert. Gleichzeitig wird ein Lee-seitiges Wirbelelement eines Ringwirbels weiter von der Fahrzeugheckseite geführt und der Druck auf die Heckfläche steigt, wodurch der Luftwiderstand sinkt.This is where the present invention begins and teaches adjustability of the air deflectors depending on the actual wind data at the location of the vehicle. The wind control data received by the control unit can be used to effect a height adjustment of the roof spoiler. Above all, however, it is expected that the total resistance of the vehicle, in particular a truck-trailer combination can be significantly lowered when the rear wing, d. H. the airfoils provided at the rear end of the vehicle assume an asymmetric position due to the obliquely flowing air with respect to the vehicle's longitudinal axis. This position is realized mainly in the lateral spoiler elements of the rear wing, whose effect is to be enhanced by tracking the roof-side wing elements. By tracking the position of the individual spoiler wings of the rear spoiler, the turbulent flow lag is not only further reduced, but also stabilized behind the vehicle. At the same time a leeward vortex element of a ring vortex is led further from the vehicle rear side and the pressure on the rear surface increases, whereby the air resistance decreases.

Bei der erfindungsgemäßen Korrektur der Stellung des Luftleitflügels werden Wind-Stelldaten durch den Server berechnet und an die Steuereinrichtung des Fahrzeuges versandt. Diese Berechnung erfolgt üblicherweise getaktet, beispielsweise im Minutentakt, so dass die Stellung des Luftleitflügels ständig anhand der gegebenen Windinformationen am jeweiligen Standort des Fahrzeuges optimiert angepasst wird. Aufgrund der ermittelten Geschwindigkeit und Richtung des Fahrzeuges und des Windes ist der lokale mittlere Anströmzustand bekannt. So wird bei der Ermittlung der Stellung des Luftleitflügels nicht nur der am Ort wirkende Wind, sondern auch die gegenwärtige Geschwindigkeit des Fahrzeuges aufgrund von GPS-Signalen mit einbezogen. Diese Geschwindigkeit kann entweder in der Steuereinheit am Fahrzeug in die Berechnung der Stellgröße zu dem Luftleitflügel eingehen oder aber als GPS-Signal zunächst von dem Fahrzeug in Richtung auf den Server gesendet und dort zur Ermittlung der Wind-Stelldaten verwendet werden. Auch hierzu kann der Server auf ein dort hinterlegtes Kennfeld zurückgreifen, welches eine optimale Stellung des jeweiligen Luftleitelementes abhängig von den tatsächlichen Strömungsbedingungen relativ zu dem sich bewegenden Fahrzeug angibt. Dabei sendet der Server üblicherweise die sich dadurch ergebenden Wind-Stelldaten an das Fahrzeug aufgrund einer vereinbarten Codierung, so dass jedem Fahrzeug individuell die notwendigen Wind-Stelldaten zugewiesen werden und mehrere Fahrzeuge ihre Luftleitflügel auch bei unmittelbar benachbarten Fahrzeugen über die Server trimmen können.In the inventive correction of the position of the air guide wing wind control data are calculated by the server and sent to the control device of the vehicle. This calculation is usually performed clocked, for example, every minute, so that the position of the air guide wing is adjusted continuously optimized based on the given wind information at each location of the vehicle. Due to the determined speed and direction of the vehicle and the wind, the local mean flow state is known. Thus, when determining the position of the vane, not only the wind acting on-site, but also the current speed of the vehicle due to GPS signals is included. This speed can be either in the control unit on the vehicle in the calculation of the manipulated variable to the air deflector received or sent as a GPS signal initially from the vehicle in the direction of the server and used there to determine the wind control data. For this purpose too, the server can refer to a characteristic field stored there, which indicates an optimum position of the respective air-guiding element as a function of the actual flow conditions relative to the moving vehicle. In this case, the server usually sends the resulting resulting wind control data to the vehicle due to an agreed coding, so that each vehicle individually assigned the necessary wind control data and several vehicles can trim their spoiler even with directly adjacent vehicles via the server.

Der Server kann dabei auch Ist-Daten zur Einstellung des Luftleitflügels empfangen und aufgrund der lokalen Windbedingungen am Fahrzeug Soll-Stelldaten ermitteln und an das Fahrzeug übermitteln. Diese lokalen Windbedingungen können entweder sich aufgrund von Wetterinformationen am Ort ergeben oder aufgrund von Wetterkarten ermittelt werden.In this case, the server can also receive actual data for setting the air guide wing and, on the basis of the local wind conditions, determine desired positioning data on the vehicle and transmit it to the vehicle. These local wind conditions can either be due to local weather information or due to weather maps.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist die Einrichtung einen Sicherheitsmodus auf, der in der Steuereinheit oder dem Server hinterlegt sein kann und in dem bei kritischen Windzuständen der Luftleitflügel zur Stabilisierung des Fahrzeuges gestellt wird. Danach kann mit der erfindungsgemäßen Weiterbildung ein Paradigmenwechsel der Steuereinheit angeordnet werden, die üblicherweise im Effizienz-Modus betrieben wird, um den Luftwiderstand des Fahrzeuges und damit dessen Verbrauch in der Fahrt gering zu halten. Bei kritischen Windzuständen, wenn durch hohen Seitenwind oder Böen eine Destabilisierung des Fahrzeuges droht, werden die Luftleitflügel indes zur Stabilisierung des Fahrzeuges gestellt. In diesem Sicherheitsmodus wird üblicherweise der Dachspoiler soweit wie möglich heruntergefahren. Dadurch wird im Falle eines Lkw zwischen deren Dach der Fahrerkabine und dem Trailer eine Stufe geschaffen, an der die Strömung sich ablöst und Turbulenzballen erzeugt werden. Diese mischen sich stromab in die durch die seitliche Anströmung und für den seitlichen Sog verantwortlichen Dachwirbel und schwächen diese. Die heckseitig vorgesehenen Luftleitflügel werden wie zuvor bereits unter Bezugnahme auf den Effizienz-Modus beschrieben asymmetrisch gestellt. Dabei wird der Lee-seitige seitliche Flügel stark im Winkel verkleinert, d. h. enger an die Rückwand des Trailers verstellt. Dies bewirkt eine ähnliche Stabilisierung des Luftstromes wie im Effizienz-Modus und vermindert Seitenkräfte. Außerdem ergibt sich durch die Profilumströmung des Luv-seitlichen Flügels eine aerodynamische Seitenkraft, welche ein rückstellendes und stabilisierendes Moment um einen Königszapfen, also einen Knotenpunkt herum erzeugt.According to a preferred development of the present invention, the device has a safety mode which can be stored in the control unit or the server and in which, in the event of critical wind conditions, the air deflector is set to stabilize the vehicle. Thereafter, a paradigm change of the control unit can be arranged with the development of the invention, which is usually operated in the efficiency mode to the air resistance of the vehicle and thus to keep its consumption low while driving. In critical wind conditions, when a high side wind or gust threatens to destabilize the vehicle, the baffles are placed to stabilize the vehicle. In this safety mode, the roof spoiler is usually shut down as much as possible. As a result, in the case of a truck between the roof of the cab and the trailer created a stage at which the flow separates and turbulence bales are generated. These mix downstream into the roof vortices responsible for the lateral flow and for the lateral suction and weaken them. The tail air vanes are asymmetrically set as previously described with reference to the efficiency mode. In this case, the leeward-side wing is greatly reduced in angle, ie adjusted closer to the rear wall of the trailer. This causes a similar stabilization of the air flow as in the efficiency mode and reduces side forces. In addition, results from the profile flow around the windward side wing aerodynamic lateral force, which generates a restoring and stabilizing moment about a kingpin, so a node around.

In dem Sicherheitsmodus erzeugt bevorzugt ein in dem Fahrzeug installiertes Steuermodul in Echtzeit Stelldaten und gibt diese an die Verstelleinrichtung ab, und zwar entweder unmittelbar oder mittelbar durch Abgabe an die Steuereinheit. Damit wird eine kurze Reaktionszeit im Sicherheitsmodus bewirkt. Darüber hinaus wird sichergestellt, dass der Sicherheitsmodus auch dann zuverlässig eingestellt und adaptiert wird, wenn aus welchen Gründen auch immer bei kritischen Windzuständen der Funkkontakt zu dem Server verlorengeht. Bevorzugt werden in dem Steuermodul und während des Sicherheitsmodus Fahrzeugreaktionsdaten empfangen und zur Erkennung kritischer Windzustände verarbeitet, wobei die Fahrzeugreaktionsdaten die Reaktion des Fahrzeuges auf Umgebungsbedingungen des Fahrzeuges angeben. Solche Reaktionen können die Gierrate bzw. die Querbeschleunigung sein. Auch kann beispielsweise im Falle eines Lkw an dem Trailer eine Heckkamera vorgesehen sein, die den Wankwinkel des Fahrzeuges bzw. seine Spurablage erkennt und als Eingangsgröße an das Steuermodul weitergibt.In the safety mode, a control module installed in the vehicle preferably generates control data in real time and transmits them to the adjustment device, either directly or indirectly by delivery to the control unit. This causes a short reaction time in safety mode. In addition, it is ensured that the safety mode is reliably set and adapted even if, for whatever reason, radio contact with the server is lost during critical wind conditions. Preferably, in the control module and during the safety mode, vehicle response data is received and processed to detect critical wind conditions, the vehicle response data indicating the vehicle's response to environmental conditions of the vehicle. Such reactions may be the yaw rate or the lateral acceleration. Also, for example, in the case of a truck to the trailer, a rear camera may be provided which detects the roll angle of the vehicle or its track deviation and passes as an input to the control module.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung dreier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der schematischen Zeichnung. In dieser zeigen:Further details and advantages of the present invention will become apparent from the following description of three embodiments in conjunction with the schematic drawing. In this show:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Einrichtung zur Veränderung des aerodynamischen Widerstandes eines Fahrzeuges unter Verwendung von externen Bilddaten; 1 a schematic representation of an embodiment of a device for changing the aerodynamic resistance of a vehicle using external image data;

2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Einrichtung zur Veränderung des aerodynamischen Widerstandes eines Fahrzeuges unter Verwendung von Winddaten; 2 a schematic representation of an embodiment of a device for changing the aerodynamic resistance of a vehicle using wind data;

3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Einrichtung zur Veränderung des aerodynamischen Widerstandes eines Fahrzeuges im Sicherheitsmodus 3 a schematic representation of an embodiment of a device for changing the aerodynamic resistance of a vehicle in safety mode

Die 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei einem Scan eines QR Codes am Fahrzeug und einer Bildaufnahme einer Kamera außerhalb des Fahrzeugs werden Eingangsdaten für den Prozessor eines Servers generiert und anschließend an diesen übermittelt. Die Übermittelung an den Prozessor kann dabei kabelgebunden oder kabellos erfolgen. Der Prozessor berechnet auf der Grundlage der Eingangsdaten und eines hinterlegten Kennfelds die Stelldaten zum Verstellen eines Luftleiflügels des Fahrzeugs. Über eine kabellose Datenverbindung übermittelt der Prozessor diese Stelldaten an die Steuereinheit, welche von der Steuereinheit verwendet werden, um Steuerbefehle an die Verstelleinrichtung des Luftleitflügels zu geben. Dabei ist die Steuereinheit steuerungsmäßig mit der Verstelleinrichtung des Luftleitflügels verbunden. Das erste Ausführungsbeispiel eignet sich insbesondere zur Justierung des Luftleitflügels vor Verlassen eines Betriebsgeländes.The 1 shows a first embodiment of the present invention. In a scan of a QR code on the vehicle and a picture of a camera outside the vehicle input data for the processor of a server are generated and then transmitted to this. The transmission to the processor can be wired or wireless. The processor calculates, based on the input data and a stored map, the positioning data for adjusting an air wing of the vehicle. Via a wireless data connection, the processor transmits this control data to the control unit, which are used by the control unit to give control commands to the adjustment of the air guide wing. In this case, the control unit is connected in terms of control with the adjustment of the air guide wing. The first embodiment is particularly suitable for adjusting the air guide wing before leaving a company premises.

Die 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Eingangsdaten des Prozessors eines Servers sind der Standort des Fahrzeugs, der von einem GPS Modul am Fahrzeug ermittelt und kabellos an den Server übermittelt wird, und externe Winddaten. Anhand der Eingangsdaten und eines hinterlegten Kennfelds berechnet der Prozessor die Stelldaten zum Verstellen des Luftleitflügels des Fahrzeugs. Der weitere Ablauf bis zum tatsächlichen Verstellen des Luftleitflügels erfolgt dann analog zu dem im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen.The 2 shows a second embodiment of the present invention. The input data of the processor of a server is the location of the vehicle, which is determined by a GPS module on the vehicle and transmitted wirelessly to the server, and external wind data. Based on the input data and a stored map, the processor calculates the control data for adjusting the air deflector of the vehicle. The further course until the actual adjustment of the air guide wing is then carried out analogously to that described in the first embodiment.

Die 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel. Das Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, Fahrzeugreaktionsdaten zu empfangen und zu verarbeiten. Anhand der Fahrzeugreaktionsdaten werden kritische Windzustände und eine drohende Destabilisierung des Fahrzeugs erkannt. Die Steuereinheit, bevorzugt ein Steuermodul, welches in der Steuereinheit integriert sein kann, führt dann einen Paradigmenwechsel aus. Im Falle eines solchen Paradigmenwechsels befindet sich die Steuereinheit in einem Sicherheitsmodus, in welchem die Stellbefehle in erster Linie der Stabilisierung des Fahrzeugs dienen.The 3 shows a third embodiment. The embodiment differs from the second embodiment in that the control unit is designed to receive and process vehicle reaction data. Based on the vehicle reaction data critical wind conditions and a threat of destabilization of the vehicle are detected. The control unit, preferably a control module, which may be integrated in the control unit, then performs a paradigm shift. In the case of such a paradigm shift, the control unit is in one Safety mode in which the control commands serve primarily to stabilize the vehicle.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2014/121937 [0002]
DE 102012023577 A1 [0003]
DE 102008056357 A1 [0003]

Claims

Device for changing the aerodynamic resistance of a vehicle, in particular a truck, which comprises at least one air deflector, an adjusting device for adjusting the air guide blade and a control unit, which is connected in terms of control with the adjusting device, wherein the air deflector, the adjusting device and the control unit on the vehicle are fastened, characterized in that the control unit comprises a receiver which is designed adapted for wireless data communication and for receiving data for adjusting the adjusting device.

Device according to claim 1, characterized in that the control device is designed for the wireless reception of characteristic map control data and that a localized processor is provided which receives image data of a contour of the vehicle and compares with map data aerodynamically improved contours and generates the map control data and sends to the controller.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the control device is designed for the wireless reception of wind control data and GPS-related signals.

Device according to claim 3, characterized by a server which processes data on weather conditions and, based on a GPS signal of the vehicle, determines wind-control data for the vehicle and sends it to the vehicle.

Device according to claim 4, characterized in that the server receives actual data for adjusting the air guide wing and determined based on the local wind conditions on the vehicle setpoint control data and transmitted to the vehicle.

Device according to one of the preceding claims characterized by a security mode, which is stored in the control unit or the server and is provided in the case of critical wind conditions, the air deflector for stabilizing the vehicle.

Device according to Claim 6, characterized by a control module installed in the vehicle, which in the safety mode generates actuating data in real time and outputs it to the adjusting device.

Device according to claim 6 or 7, characterized in that set in the safety mode provided above a truck cab roof spoiler at the lowest level and / or provided asymmetrically at the end of the vehicle, vertically extending and provided in extension of the side surfaces of a trailer wings.

Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the control module receives vehicle reaction data indicating the reaction of the vehicle to environmental conditions of the vehicle, and processes to detect critical windstorms.