DE102019128315B3 - Vehicle model, system and method for the aerodynamic outer skin design of a motor vehicle in a wind tunnel - Google Patents

Vehicle model, system and method for the aerodynamic outer skin design of a motor vehicle in a wind tunnel Download PDF

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DE102019128315B3 DE102019128315.9A DE102019128315A DE102019128315B3 DE 102019128315 B3 DE102019128315 B3 DE 102019128315B3 DE 102019128315 A DE102019128315 A DE 102019128315A DE 102019128315 B3 DE102019128315 B3 DE 102019128315B3
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Abstract

Fahrzeugmodell (12) zur aerodynamischen Außenhautauslegung eines Kraftfahrzeugs in einem Windkanal, mit einem Basismodul (13), das eine für Varianten des hinsichtlich seiner Außenhaut auszulegenden Kraftfahrzeugs eine für die Varianten des Kraftfahrzeugs unveränderliche oder statische Form aufweist, mit mindestens einem Ergänzungsmodul (14) für das Basismodul (13), das eine für die Varianten des hinsichtlich seiner Außenhaut auszulegenden Kraftfahrzeugs eine für die Varianten des Kraftfahrzeugs veränderliche oder dynamische Form aufweist, wobei das jeweilige Ergänzungsmodul (14) zumindest abschnittsweise aus einem Formgedächtniswerkstoff (15) besteht, der ausgehend von einer Grundform in mindestens eine von der Grundform abweichende Zielform und auf Grund der Formgedächtniseigenschaft des Formgedächtniswerkstoffs (15) ausgehend von der jeweiligen Zielform zurück in die Grundform überführbar ist.

Figure DE102019128315B3_0000
Vehicle model (12) for the aerodynamic outer skin design of a motor vehicle in a wind tunnel, with a base module (13) which has a shape that is unchangeable or static for variants of the motor vehicle to be designed with regard to its outer skin, with at least one supplementary module (14) for the base module (13), which has a shape that is variable or dynamic for the variants of the motor vehicle to be designed with regard to its outer skin, wherein the respective supplementary module (14) consists at least in sections of a shape memory material (15) that is based on a Basic shape in at least one target shape deviating from the basic shape and can be converted back into the basic shape based on the shape memory property of the shape memory material (15) starting from the respective target shape.
Figure DE102019128315B3_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugmodell und ein System zur aerodynamischen Außenhautauslegung eines Kraftfahrzeugs in einem Windkanal. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur aerodynamischen Außenhautauslegung eines Kraftfahrzeugs in einem Windkanal.The invention relates to a vehicle model and a system for the aerodynamic design of the outer skin of a motor vehicle in a wind tunnel. The invention also relates to a method for the aerodynamic design of the outer skin of a motor vehicle in a wind tunnel.

Im Entwicklungsprozess eines Kraftfahrzeugs ist es erforderlich, die Außenhaut des Kraftfahrzeugs aerodynamisch optimal auszulegen. Dies erfolgt in einem frühen Entwicklungsprozess des Kraftfahrzeugs in einem Windkanal, und zwar dadurch, dass an einem Fahrzeugmodell des zu entwickelnden Kraftfahrzeugs im Windkanal aerodynamische Messungen ausgeführt und die aerodynamischen Messungen bewertet werden, um letztendlich die Außenhaut des Kraftfahrzeugs optimal auszulegen.In the development process of a motor vehicle, it is necessary to design the outer skin of the motor vehicle in an aerodynamically optimal manner. This takes place in an early development process of the motor vehicle in a wind tunnel, namely that aerodynamic measurements are carried out on a vehicle model of the motor vehicle to be developed in the wind tunnel and the aerodynamic measurements are evaluated in order to ultimately design the outer skin of the motor vehicle in an optimal manner.

Zur aerodynamischen Außenhautauslegung oder aerodynamischen Außenhautoptimierung im Windkanal kommen bislang sogenannte Clay-Maßstabsmodelle des Kraftfahrzeugs zum Einsatz. Dann, wenn zur Außenhautauslegung des Kraftfahrzeugs die Kontur des Fahrzeugmodells geändert werden sollen, sind zeitaufwendige, manuelle Änderungen am Clay-Maßstabsmodell erforderlich. Die Änderungen am Clay-Maßstabsmodell erfolgen dabei innerhalb des Windkanals. Hierdurch werden hohe Windkanalkosten verursacht, da auch die Änderungen am Clay-Maßstabsmodelle im Windkanal erfolgen.So-called clay scale models of the motor vehicle have so far been used for aerodynamic outer skin design or aerodynamic outer skin optimization in the wind tunnel. If the contour of the vehicle model is to be changed for the outer skin design of the motor vehicle, time-consuming, manual changes to the clay scale model are required. The changes to the clay scale model are made within the wind tunnel. This causes high wind tunnel costs, as the changes to the clay scale models are also made in the wind tunnel.

Manuelle Änderungen an einem Clay-Maßstabsmodell sind dabei nicht nur zeitaufwendig sondern auch ungenau. Weiterhin ist es aufwendig, an einem Clay-Maßstabsmodell die durch die Änderung des Clay-Modells veränderte Außenform zu erfassen. Wird ein Clay-Maßstabsmodell im Windkanal von Hand geändert, so muss nachfolgend dessen Außenkontur mithilfe von dreidimensionalen Scans aufwendig ermittelt werden.Manual changes to a clay scale model are not only time-consuming but also imprecise. Furthermore, it is time-consuming to use a clay scale model to record the external shape changed by the change in the clay model. If a clay scale model is changed by hand in the wind tunnel, its outer contour must subsequently be determined using three-dimensional scans.

Aus der DE 10 2014 116 841 A1 sowie aus der DE 10 2015 101 228 A1 ist jeweils ein Fahrzeugmodell zur Außenhautauslegung eines Kraftfahrzeugs in einem Windkanal bekannt, das über ein Basismodul mit einer statischen Form und über mindestens ein Ergänzungsmodul mit einer dynamischen Form verfügt, wobei das Ergänzungsmodul mit der dynamischen Form als Konturvariationsvorrichtung bezeichnet wird. Die Konturvariationsvorrichtung für die Variation der aerodynamisch wirksamen Außenkontur des Fahrzeugmodells weist dabei zumindest zwei voneinander separat mit Fluid aufpumpbare Fluidkammern auf. Hiermit kann zwar in gewissem Umfang der Aufwand an der Änderung eines Fahrzeugmodells zur Außenhautoptimierung reduziert werden, die über das Aufpumpen der Fluidkammern der Konturvariationsvorrichtung eingestellte Kontur muss jedoch nach wie vor aufwendig mithilfe dreidimensionaler Scans ermittelt werden. Ferner kann mit einer solchen Konturvariationsvorrichtung die Außenkontur des Fahrzeugmodells nur in beschränktem Umfang angepasst werden.From the DE 10 2014 116 841 A1 as well as from the DE 10 2015 101 228 A1 a vehicle model for the outer skin design of a motor vehicle in a wind tunnel is known which has a basic module with a static shape and at least one additional module with a dynamic shape, the additional module with the dynamic shape being referred to as a contour variation device. The contour variation device for varying the aerodynamically effective outer contour of the vehicle model has at least two fluid chambers that can be inflated with fluid separately from one another. Although this can to a certain extent reduce the effort involved in changing a vehicle model in order to optimize the outer skin, the contour set by pumping up the fluid chambers of the contour variation device still has to be determined using three-dimensional scans. Furthermore, with such a contour variation device, the outer contour of the vehicle model can only be adapted to a limited extent.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein neuartiges Fahrzeugmodell, System und Verfahren zur aerodynamischen Außenhautauslegung eines Kraftfahrzeugs in einem Windkanal zu schaffen.The object of the invention is to create a novel vehicle model, system and method for the aerodynamic outer skin design of a motor vehicle in a wind tunnel.

Diese Aufgabe wird durch ein Fahrzeugmodell zur aerodynamischen Außenhautauslegung eines Kraftfahrzeugs in einem Windkanal gemäß Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved by a vehicle model for the aerodynamic outer skin design of a motor vehicle in a wind tunnel according to patent claim 1.

Das erfindungsgemäße Fahrzeugmodell umfasst ein Basismodul, das eine für Varianten des hinsichtlich seiner Außenhaut auszulegenden Kraftfahrzeugs eine für die Varianten des Kraftfahrzeugs unveränderliche oder statische Form aufweist.The vehicle model according to the invention comprises a base module which has a shape that is unchangeable or static for variants of the motor vehicle to be designed with regard to its outer skin for the variants of the motor vehicle.

Das erfindungsgemäße Fahrzeugmodell umfasst weiterhin mindestens ein Ergänzungsmodul für das Basismodul, das eine für die Varianten des hinsichtlich seiner Außenhaut auszulegenden Kraftfahrzeugs eine für die Varianten des Kraftfahrzeugs veränderliche oder dynamische Form aufweist.The vehicle model according to the invention furthermore comprises at least one supplementary module for the basic module, which has a form that is variable or dynamic for the variants of the motor vehicle to be designed with regard to its outer skin.

Das jeweilige Ergänzungsmodul des erfindungsgemäßen Fahrzeugmodells besteht zumindest abschnittsweise aus einem Formgedächtniswerkstoff, der ausgehend von einer Grundform in mindestens eine von der Grundform abweichende Zielform und auf Grund der Formgedächtniseigenschaft des Formgedächtniswerkstoffs ausgehend von der jeweiligen Zielform zurück in die Grundform überführbar ist.The respective supplementary module of the vehicle model according to the invention consists at least in sections of a shape memory material which, starting from a basic shape, can be converted back to the basic shape based on the shape memory property of the shape memory material starting from a basic shape into at least one target shape that deviates from the basic shape and, based on the shape memory property of the shape memory material, starting from the respective target shape.

Beim erfindungsgemäßen Fahrzeugmodell besteht das jeweilige Ergänzungsmodul zumindest abschnittsweise aus einem Formgedächtniswerkstoff. Der Formgedächtniswerkstoff und hierüber das jeweilige Ergänzungsmodul ist zwischen einer Grundform und einer von der Grundform abweichenden Zielform überführbar, um so im Bereich des Ergänzungsmoduls die Kontur des Fahrzeugmodells für die Varianten des Kraftfahrzeugs anzupassen. Dies kann mit geringem Aufwand innerhalb kurzer Zeit innerhalb eines Windkanals erfolgen. Darüber hinaus kann dies vollautomatisiert durchgeführt werden. Auf aufwendige dreidimensionale Scans zur Ermittlung der eingestellten Kontur kann verzichtet werden. Das erfindungsgemäße Fahrzeugmodell erlaubt eine hocheffiziente und hochwirtschaftliche optimale aerodynamische Auslegung eines Kraftfahrzeugs.In the vehicle model according to the invention, the respective supplementary module consists at least in sections of a shape memory material. The shape memory material and the respective supplementary module can be converted between a basic shape and a target shape deviating from the basic shape in order to adapt the contour of the vehicle model for the variants of the motor vehicle in the area of the supplementary module. This can be done within a wind tunnel within a short time with little effort. In addition, this can be carried out fully automatically. Complex three-dimensional scans to determine the set contour can be dispensed with. The vehicle model according to the invention allows a highly efficient and highly economical optimal aerodynamic design of a motor vehicle.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Formgedächtniswerkstoff ein Formgedächtnispolymer oder ein CuAAC-Werkstoff, wobei der Formgedächtniswerkstoff vorzugsweise aufgeschäumt ist, vorzugsweise im Inneren porös ist und außen eine glatte, porenfreie Außenhaut aufweist oder trägt, wobei die Außenhaut vorzugsweise aus einem Silikonwerkstoff gebildet ist. Die Verwendung eines Formgedächtnispolymers oder eines CuAAC-Werkstoffs mit einer glatten, porenfreien Außenhaut ist besonders bevorzugt, um an dem jeweiligen Ergänzungsmodul die Zielform und damit gewünschte Kontur für eine aerodynamische Messung einzustellen.According to an advantageous development of the invention, the shape memory material is a Shape memory polymer or a CuAAC material, the shape memory material preferably being foamed, preferably porous on the inside and having or carrying a smooth, pore-free outer skin on the outside, the outer skin preferably being formed from a silicone material. The use of a shape memory polymer or a CuAAC material with a smooth, pore-free outer skin is particularly preferred in order to set the target shape and thus the desired contour for an aerodynamic measurement on the respective supplementary module.

Das erfindungsgemäße System zur aerodynamischen Außenhautauslegung eines Kraftfahrzeugs in einem Windkanal ist in Anspruch 7 definiert.The system according to the invention for the aerodynamic design of the outer skin of a motor vehicle in a wind tunnel is defined in claim 7.

Das erfindungsgemäße System umfasst ein erfindungsgemäßes Fahrzeugmodell, mindestens einen ersten Aktuator, mit Hilfe dessen das jeweilige Ergänzungsmodul ausgehend von einer Grundform in mindestens eine von der Grundform abweichende Zielform überführbar ist, mindestens einen zweiten Aktuator, mit Hilfe dessen das jeweilige Ergänzungsmodul auf Grund der Formgedächtniseigenschaft des Formgedächtniswerkstoffs ausgehend von der jeweiligen Zielform zurück in die Grundform überführbar ist, und eine Steuerungseinrichtung, die automatisch die Aktuatoren ansteuert und automatisch die Form des jeweiligen Ergänzungsmoduls verändert und protokolliert.The system according to the invention comprises a vehicle model according to the invention, at least one first actuator, with the help of which the respective supplementary module can be converted from a basic shape into at least one target shape deviating from the basic shape, at least one second actuator, with the help of which the respective supplementary module is based on the shape memory property of the Shape memory material based on the respective target shape can be converted back into the basic shape, and a control device that automatically controls the actuators and automatically changes and logs the shape of the respective supplementary module.

Das erfindungsgemäße System umfasst neben dem erfindungsgemäßen Fahrzeugmodell den mindestens einen ersten Aktuator und den mindestens einen zweiten Aktuator, um am Ergänzungsmodul eine gewünschte Kontur einzustellen, insbesondere zur Überführung des Ergänzungsmoduls zwischen der Grundform und der jeweiligen Zielform. Dies ist vollautomatisch durchführbar, und zwar unter automatischer Protokollierung der am jeweiligen Ergänzungsmodul eingestellten Form bzw. Kontur. Auf aufwendige dreidimensionale Scans sowie manuelle Änderungen an einem Clay-Maßstabsmodell kann verzichtet werden.In addition to the vehicle model according to the invention, the system according to the invention includes the at least one first actuator and the at least one second actuator in order to set a desired contour on the supplementary module, in particular to transfer the supplementary module between the basic shape and the respective target shape. This can be carried out fully automatically, with automatic logging of the shape or contour set on the respective add-on module. Elaborate three-dimensional scans and manual changes to a clay scale model can be dispensed with.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur aerodynamischen Außenhautauslegung eines Kraftfahrzeugs in einem Windkanal ist in Anspruch 12 definiert.The method according to the invention for the aerodynamic design of the outer skin of a motor vehicle in a wind tunnel is defined in claim 12.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

  • 1 eine stak schematisierte Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems zur aerodynamischen Außenhautauslegung eines Kraftfahrzeugs in einem Windkanal; und
  • 2 ein Detail der 1.
Preferred developments of the invention emerge from the subclaims and the following description. Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing, without being restricted thereto. It shows:
  • 1 a highly schematic representation of a system according to the invention for the aerodynamic outer skin design of a motor vehicle in a wind tunnel; and
  • 2 a detail of the 1 .

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugmodell, ein System und ein Verfahren zur aerodynamischen Außenhautauslegung bzw. aerodynamischen Außenhautoptimierung eines Kraftfahrzeugs in einem Windkanal.The invention relates to a vehicle model, a system and a method for the aerodynamic outer skin design or aerodynamic outer skin optimization of a motor vehicle in a wind tunnel.

1 zeigt stark schematisiert ein System 10 zur aerodynamischen Außenhautauslegung eines Kraftfahrzeugs in einem Windkanal 11, wobei das System 10 ein Fahrzeugmodell 12 aufweist. 1 shows a system in a highly schematic manner 10 for the aerodynamic outer skin design of a motor vehicle in a wind tunnel 11 , the system 10 a vehicle model 12th having.

Das Fahrzeugmodell 12 verfügt über ein Basismodul 13, das eine für Varianten des hinsichtlich seiner Außenhaut auszulegenden Kraftfahrzeugs eine für die Varianten des Kraftfahrzeugs unveränderliche und statische Form aufweist.The vehicle model 12th has a basic module 13th , which has a form that is unchangeable and static for variants of the motor vehicle to be designed with regard to its outer skin.

Ferner umfasst das Fahrzeugmodell 12 mindestens ein Ergänzungsmodul 14 für das Basismodul 13, das eine für die Varianten des hinsichtlich seiner Außenhaut auszulegenden Kraftfahrzeugs eine für die Varianten des Kraftfahrzeugs veränderliche oder dynamische Form aufweist.The vehicle model also includes 12th at least one supplementary module 14th for the basic module 13th , which has a form that is variable or dynamic for the variants of the motor vehicle to be designed with regard to its outer skin.

Bei dem in 1 gezeigten Beispiel eines Fahrzeugmodells 12 ist das Ergänzungsmodul 14 im Heckbereich bzw. Kofferraumbereich des Basismoduls 13 angeordnet.The in 1 shown example of a vehicle model 12th is the supplementary module 14th in the rear area or trunk area of the basic module 13th arranged.

Das jeweilige Ergänzungsmodul 14 besteht zumindest abschnittsweise aus einem Formgedächtniswerkstoff 15.The respective supplementary module 14th consists at least in sections of a shape memory material 15th .

Der Formgedächtniswerkstoff 15 ist ausgehend von einer Grundform in mindestens eine von der Grundform abweichende Zielform und aufgrund der Formgedächtniseigenschaft des Formgedächtniswerkstoffs ausgehend von der jeweiligen Zielform zurück in die Grundform überführbar.The shape memory material 15th is based on a basic shape in at least one target shape deviating from the basic shape and, based on the shape memory property of the shape memory material, can be converted back from the respective target shape back to the basic shape.

Vorzugsweise ist der Formgedächtniswerkstoff 15 ein Formgedächtnispolymer, das eine glatte Außenhaut 16 trägt oder eine glatte Außenhaut 16 aufweist. Siehe 2.The shape memory material is preferably 15th a shape memory polymer that has a smooth outer skin 16 or a smooth outer skin 16 having. Please refer 2 .

Als Formgedächtnispolymer eignet sich insbesondere ein Polyurethan wie SMEP oder SMPU.A polyurethane such as SMEP or SMPU is particularly suitable as the shape memory polymer.

Als Formgedächtniswerkstoff 15 eignet sich besonders bevorzugt auch ein CuAAC (copper-catalyzed azide-alkyne cycloaddition) Werkstoff. Mit einem solchen CuAAC Werkstoff kann eine besonders hohe Anzahl an Zyklen für die Überführung zwischen der Grundform und der Zielform realisiert werden.As a shape memory material 15th A CuAAC (copper-catalyzed azide-alkyne cycloaddition) material is also particularly suitable. With such a CuAAC material, a particularly high number of cycles for the transition between the basic shape and the target shape can be realized.

Vorzugsweise ist der Formgedächtniswerkstoff 15 aufgeschäumt und im Inneren porös.The shape memory material is preferably 15th foamed and porous inside.

Bei einem offen-porig aufgeschäumten Formgedächtniswerkstoff 15 trägt der Formgedächtniswerkstoff 15 außen die glatte, porenfreie Außenhaut 16. Die glatte, porenfreie Außenhaut 16 ist dann vorzugsweise durch eine Beschichtung aus einem Silikonwerkstoff ausgebildet, die auf den offen-porig aufgeschäumten Formgedächtniswerkstoff 15 aufgebracht ist.With an open-pore foamed shape memory material 15th the shape memory material carries 15th outside the smooth, pore-free outer skin 16 . The smooth, pore-free outer skin 16 is then preferably formed by a coating made of a silicone material, which is applied to the open-pore foamed shape memory material 15th is upset.

Bei einem geschlossen-porig aufgeschäumten Formgedächtniswerkstoff 15 weist derselbe selbst die glatte, porenfreie Außenhaut 16 auf. Auf eine spezielle Beschichtung kann dann verzichtet werden.With a closed-pore foamed shape memory material 15th the same itself has the smooth, pore-free outer skin 16 on. A special coating can then be dispensed with.

Das System 10 zur aerodynamischen Außenhautauslegung bzw. zur aerodynamischen Außenhautoptimierung des Kraftfahrzeugs verfügt zusätzlich zu dem Fahrzeugmodell 12 über mindestens einen ersten Aktuator 17. Über den oder jeden ersten Aktuator 17 ist das jeweilige Ergänzungsmodul 14 ausgehend von seiner jeweiligen Grundform in mindestens eine von der Grundform abweichende Zielform überführbar.The system 10 for aerodynamic outer skin design or for aerodynamic outer skin optimization of the motor vehicle, in addition to the vehicle model 12th via at least one first actuator 17th . Via the or each first actuator 17th is the respective supplementary module 14th starting from its respective basic form, it can be converted into at least one target form that deviates from the basic form.

In 1 und 2 ist dabei ein solcher erster Aktuator 17 auf einer Traverse 18 verschiebbar gelagert, um den ersten Aktuator 17 entlang des jeweiligen Ergänzungsmoduls 14 zu verfahren (siehe Pfeil I) und gezielt relativ zum Ergänzungsmodul 14 auszurichten. Die Traverse 18 kann dabei zusammen mit dem ersten Aktuator 17 angehoben und abgesenkt werden (siehe Pfeil II). Der erste Aktuator 17 ist relativ zu der Traverse 18 translatorisch verfahrbar (siehe Pfeil I) sowie vorzugsweise auch anhebbar und absenkbar (siehe Pfeil III).In 1 and 2 is such a first actuator 17th on a traverse 18th slidably mounted to the first actuator 17th along the respective supplementary module 14th to proceed (see arrow I) and specifically relative to the supplementary module 14th align. The traverse 18th can be used together with the first actuator 17th be raised and lowered (see arrow II). The first actuator 17th is relative to the traverse 18th translationally displaceable (see arrow I) and preferably also raised and lowered (see arrow III).

Vorzugsweise kann die Traverse 18 auch quer zur Fahrzeuglängsrichtung verlagert werden (siehe Pfeil IV), um den ersten Aktuator 17 auch quer zu Längsrichtung des Fahrzeugmodells 12 entlang des jeweiligen Ergänzungsmoduls 14 zu verlagern.Preferably, the traverse 18th can also be shifted transversely to the longitudinal direction of the vehicle (see arrow IV) to the first actuator 17th also transversely to the longitudinal direction of the vehicle model 12th along the respective supplementary module 14th to relocate.

Über den jeweiligen ersten Aktuator 17 kann das Ergänzungsmodul 14 gegenüber der Grundform zur Überführung in die jeweilige Zielform eingewölbt oder komprimiert werden. Zur Einwölbung des jeweiligen Ergänzungsmoduls 14 aus der Grundform heraus in die jeweilige Zielform hinein oder aus einer weniger stark eingewölbten oder komprimierten Zielform heraus in eine stärker eingewölbte oder komprimierte Zielform hinein kann über den jeweiligen ersten Aktuator 17 auf das Ergänzungsmodul 14, nämlich auf den Formgedächtniswerkstoff 15 desselben, in entsprechenden Abschnitten oder Bereichen des Ergänzungsmoduls 14 eine Kraft ausgeübt werden, welche dann das jeweilige Ergänzungsmodul 14 in diesen Abschnitten oder Bereichen einwölbt bzw. komprimiert oder stärker einwölbt bzw. stärker komprimiert.Via the respective first actuator 17th can do the supplementary module 14th be arched or compressed compared to the basic shape for conversion into the respective target shape. For the vaulting of the respective supplementary module 14th from the basic shape into the respective target shape or from a less strongly arched or compressed target shape into a more strongly arched or compressed target shape via the respective first actuator 17th on the supplementary module 14th , namely on the shape memory material 15th of the same, in corresponding sections or areas of the supplementary module 14th a force can be exerted, which then the respective supplementary module 14th bulges or compresses or bulges more strongly or compresses more strongly in these sections or areas.

Über den oder jeden ersten Aktuator 17 kann demnach das jeweilige Ergänzungsmodul 14 insbesondere ausgehend von seiner Grundform oder einer aktuellen Zielform in eine von der Grundform oder aktuellen Zielform abweichende Zielform überführt werden, nämlich durch Einwölben oder Komprimieren in zu der auszubildenden Zielform passenden Abschnitten oder Bereichen des Ergänzungsmoduls 14.Via the or each first actuator 17th can therefore use the respective supplementary module 14th In particular, starting from its basic form or a current target form, it can be converted into a target form deviating from the basic form or current target form, namely by bulging or compressing in sections or areas of the supplementary module that match the target form to be created 14th .

Der jeweilige erste Aktuator 17 kann ein mechanischer oder pneumatischer oder hydraulischer Aktuator sein, über den eine Kraft auf das jeweilige Ergänzungsmodul 14 aufbringbar ist, um dasselbe zur Überführung in die jeweilige Zielform gezielt einzuwölben oder zu komprimieren.The respective first actuator 17th can be a mechanical or pneumatic or hydraulic actuator, via which a force is applied to the respective supplementary module 14th can be applied in order to vault or compress the same in a targeted manner for conversion into the respective target shape.

Ferner umfasst das System 10 zur aerodynamischen Außenhautauslegung mindestens einen zweiten Aktuator 19, der zum Beispiel als Baueinheit zusammen mit dem ersten Aktuator 17 entlang der Traverse 18 verlagerbar sein kann.The system also includes 10 at least one second actuator for the aerodynamic design of the outer skin 19th , for example as a unit together with the first actuator 17th along the traverse 18th can be relocated.

Der jeweilige zweite Aktuator 19 dient der Überführung des jeweiligen Ergänzungsmoduls 14 ausgehend von seiner jeweiligen aktuellen Zielform zurück in die jeweilige Grundform, wobei der jeweilige zweite Aktuator 19 vorzugsweise als elektrischer Aktuator oder thermischer Aktuator ausgeführt ist, über welchen durch Ausnutzen oder Aktivieren der Formgedächtniseigenschaft des Formgedächtniswerkstoffs 15 das jeweilige Ergänzungsmodul 14 zurück in seine Grundform überführbar ist. Über den mindestens einen zweiten Aktuator 19 ist das jeweilige Ergänzungsmodul 14 zur Überführung in die Grundform bezogen auf die jeweilige Zielform auswölbbar oder dekomprimierbar.The respective second actuator 19th serves to transfer the respective supplementary module 14th starting from its respective current target shape back to the respective basic shape, with the respective second actuator 19th is preferably designed as an electrical actuator or thermal actuator, via which by utilizing or activating the shape memory property of the shape memory material 15th the respective supplementary module 14th can be converted back to its basic form. Via the at least one second actuator 19th is the respective supplementary module 14th to convert to the basic shape, it can be bulged or decompressed in relation to the respective target shape.

Während über den ersten Aktuator 17 das Ergänzungsmodul 14 bei der Überführung desselben in die gewünschte Zielform in zu der gewünschten Zielform passenden bzw. ausgewählten Abschnitten oder Bereichen des Ergänzungsmoduls 14 selektiv bzw. bereichsweise komprimierbar ist, ist über den zweiten Aktuator 19 das Ergänzungsmodul 14 insbesondere vollständig, also in allen Abschnitten oder Bereichen desselben, zurück in die Grundform dekomprim ierbar.While about the first actuator 17th the supplementary module 14th when converting it into the desired target form in sections or areas of the supplementary module that match or are selected for the desired target form 14th is selectively or area-wise compressible is via the second actuator 19th the supplementary module 14th in particular completely, that is to say in all sections or areas thereof, it can be decompressed back into the basic form.

Das System zur aerodynamischen Außenhautauslegung verfügt weiterhin über eine Steuerungseinrichtung 20. Über die Steuerungseinrichtung 20 können die Aktuatoren 17, 19 automatisch angesteuert werden. Ferner kann die Form des jeweiligen Ergänzungsmoduls hierüber automatisch verändert und protokolliert werden.The system for the aerodynamic outer skin design also has a control device 20th . Via the control device 20th can the actuators 17th , 19th controlled automatically. Furthermore, the form of the respective supplementary module can be automatically changed and logged.

Gemäß 1 ist die Steuerungseinrichtung 20 mit dem jeweiligen Aktuator 17, 19 verbunden, um den jeweiligen Aktuator 17, 19 ausgehend von der Steuerungseinrichtung 20 anzusteuern. Dies kann vollautomatisch auf Basis eines in der Steuerungseinrichtung 20 hinterlegten Messplans erfolgen, in welchem unterschiedliche Zielformen für das jeweilige Ergänzungsmodul 14 hinterlegt sind. Vollautomatisch kann über die Steuerungseinrichtung 20 das Ergänzungsmodul 14 in die jeweiligen im automatisierten Messplan vordefinierten Zielformen überführt werden, um für jede der Zielformen im Windkanal 11 Messungen für die aerodynamische Außenhautauslegung des Kraftfahrzeugs vollautomatisiert durchzuführen.According to 1 is the control device 20th with the respective actuator 17th , 19th connected to the respective actuator 17th , 19th starting from the control device 20th head for. This can be done fully automatically on the basis of one in the control device 20th stored measurement plan, in which different target forms for the respective supplementary module 14th are deposited. Can be fully automated via the control device 20th the supplementary module 14th can be converted into the respective target shapes predefined in the automated measurement plan in order for each of the target shapes in the wind tunnel 11 Carry out fully automated measurements for the aerodynamic outer skin design of the motor vehicle.

1 zeigt weiterhin eine Düse 21 und einen Kollektor 22 des Windkanals 11, die der Bereitstellung einer definierten Windströmung bzw. Luftströmung im Windkanal 11 dienen. 1 still shows a nozzle 21 and a collector 22nd of the wind tunnel 11 that provide a defined wind flow or air flow in the wind tunnel 11 to serve.

Die Erfindung betrifft nicht nur das System sowie das Fahrzeugmodell zur aerodynamischen Außenhautauslegung eines Kraftfahrzeugs in einem Windkanal, sondern vielmehr auch eine Verfahren, um automatisch die aerodynamische Außenhautauslegung im Windkanal vorzunehmen. Hierzu werden die Aktuatoren 17, 19 über die Steuerungseinrichtung 20 automatisch angesteuert, um das jeweilige Ergänzungsmodul 14 zwischen der Grundform und der jeweiligen Zielform automatisch zu überführen und hierbei die jeweilige ausgebildete Zielform automatisch zu protokollieren und abhängig hiervon dann Windkanalmessungen automatisch durchzuführen und ebenfalls zu protokollieren.The invention relates not only to the system and the vehicle model for the aerodynamic design of the outer skin of a motor vehicle in a wind tunnel, but rather also a method for automatically undertaking the aerodynamic design of the outer skin in the wind tunnel. For this purpose the actuators 17th , 19th via the control device 20th automatically controlled to the respective add-on module 14th to automatically transfer between the basic shape and the respective target shape and automatically log the respective trained target shape and, depending on this, then automatically carry out and also log wind tunnel measurements.

Die Erfindung erlaubt eine hocheffiziente aerodynamische Außenhautauslegung des Kraftfahrzeugs in einem Windkanal, ohne die Notwendigkeit manueller Änderungen eines Clay-Maßstabsmodells sowie ohne die Notwendigkeit aufwendiger dreidimensionaler Scans.The invention allows a highly efficient aerodynamic outer skin design of the motor vehicle in a wind tunnel, without the need for manual changes to a clay scale model and without the need for costly three-dimensional scans.

Claims (12)

Fahrzeugmodell (12) zur aerodynamischen Außenhautauslegung eines Kraftfahrzeugs in einem Windkanal, mit einem Basismodul (13), das eine für Varianten des hinsichtlich seiner Außenhaut auszulegenden Kraftfahrzeugs eine für die Varianten des Kraftfahrzeugs unveränderliche oder statische Form aufweist, mit mindestens einem Ergänzungsmodul (14) für das Basismodul (13), das eine für die Varianten des hinsichtlich seiner Außenhaut auszulegenden Kraftfahrzeugs eine für die Varianten des Kraftfahrzeugs veränderliche oder dynamische Form aufweist, wobei das jeweilige Ergänzungsmodul (14) zumindest abschnittsweise aus einem Formgedächtniswerkstoff (15) besteht, der ausgehend von einer Grundform in mindestens eine von der Grundform abweichende Zielform und auf Grund der Formgedächtniseigenschaft des Formgedächtniswerkstoffs (15) ausgehend von der jeweiligen Zielform zurück in die Grundform überführbar ist.Vehicle model (12) for the aerodynamic outer skin design of a motor vehicle in a wind tunnel, with a base module (13) which has a shape that is unchangeable or static for variants of the motor vehicle to be designed with regard to its outer skin for the variants of the motor vehicle, with at least one supplementary module (14) for the basic module (13), which has a shape that is variable or dynamic for the variants of the motor vehicle to be designed with regard to its outer skin, for the variants of the motor vehicle, wherein the respective supplementary module (14) consists at least in sections of a shape memory material (15) which, starting from a basic shape, can be converted back to the basic shape based on the shape memory property of the shape memory material (15) starting from a basic shape in at least one target shape deviating from the basic shape and based on the shape memory property of the shape memory material (15) is. Fahrzeugmodell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Formgedächtniswerkstoff (15) ein Formgedächtnispolymer ist.Vehicle model according to Claim 1 , characterized in that the shape memory material (15) is a shape memory polymer. Fahrzeugmodell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Formgedächtniswerkstoff (15) ein CuAAC-Werkstoff ist.Vehicle model according to Claim 1 , characterized in that the shape memory material (15) is a CuAAC material. Fahrzeugmodell nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Formgedächtniswerkstoff (15) aufgeschäumt ist und eine glatte Außenhaut (16) aufweist oder trägt.Vehicle model according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the shape memory material (15) is foamed and has or carries a smooth outer skin (16). Fahrzeugmodell nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der aufgeschäumte Formgedächtniswerkstoff (15) im Inneren porös ist und außen die glatte, porenfreie Außenhaut (16) aufweist oder trägt.Vehicle model according to Claim 4 , characterized in that the foamed shape memory material (15) is porous on the inside and has or carries the smooth, pore-free outer skin (16) on the outside. Fahrzeugmodell nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die glatte, porenfreie Außenhaut (16) durch eine Beschichtung des aufgeschäumten Formgedächtniswerkstoffs (16) mit einem Silikonwerkstoff ausgebildet ist.Vehicle model according to Claim 5 , characterized in that the smooth, pore-free outer skin (16) is formed by coating the foamed shape memory material (16) with a silicone material. System zur aerodynamischen Außenhautauslegung eines Kraftfahrzeugs in einem Windkanal, mit einem Fahrzeugmodell (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit mindestens einem ersten Aktuator (17), mit Hilfe dessen das jeweilige Ergänzungsmodul (14) ausgehend von einer Grundform in mindestens eine von der Grundform abweichende Zielform überführbar ist, mit mindestens einem zweiten Aktuator (19), mit Hilfe dessen das jeweilige Ergänzungsmodul (14) auf Grund der Formgedächtniseigenschaft des Formgedächtniswerkstoffs (15) ausgehend von der jeweiligen Zielform zurück in die Grundform überführbar ist, mit einer Steuerungseinrichtung (20), die automatisch die Aktuatoren (17, 19) ansteuert und automatisch die Form des jeweiligen Ergänzungsmoduls (14) verändert und protokolliert.System for the aerodynamic outer skin design of a motor vehicle in a wind tunnel, with a vehicle model (12) according to one of the Claims 1 to 6th , with at least one first actuator (17), with the aid of which the respective supplementary module (14) can be converted, starting from a basic form, into at least one target form deviating from the basic form, with at least one second actuator (19), with the aid of which the respective supplementary module ( 14) due to the shape memory property of the shape memory material (15), starting from the respective target shape, can be converted back into the basic shape, with a control device (20) which automatically controls the actuators (17, 19) and automatically changes the shape of the respective supplementary module (14) changed and logged. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass über den mindestens einen ersten Aktuator (17) das jeweilige Ergänzungsmodul (14) zur Überführung in die jeweilige Zielform bezogen auf die Grundform einwölbbar oder komprimierbar ist.System according to Claim 7 , characterized in that via the at least one first actuator (17) the respective supplementary module (14) can be arched or compressed for conversion into the respective target shape in relation to the basic shape. System nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass über den mindestens einen zweiten Aktuator (19) das jeweilige Ergänzungsmodul (14) zur Überführung in die Grundform bezogen auf die jeweilige Zielform auswölbbar oder dekomprimierbar ist.System according to Claim 7 or 8th , characterized in that the respective supplementary module (14) for conversion into the basic form is obtained via the at least one second actuator (19) can be bulged or decompressed to the respective target shape. System nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine erste Aktuator (17) ein mechanischer oder pneumatischer oder hydraulischer Aktuator ist, über den eine Kraft auf das jeweilige Ergänzungsmodul (14) aufbringbar ist.System according to one of the Claims 7 to 9 , characterized in that the at least one first actuator (17) is a mechanical or pneumatic or hydraulic actuator, via which a force can be applied to the respective supplementary module (14). System nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine zweite Aktuator (19) ein elektrischer Aktuator oder ein thermischer Aktuator ist, über welchen die Formgedächtniseigenschaft des Formgedächtniswerkstoffs (15) aktivierbar ist.System according to one of the Claims 7 to 10 , characterized in that the at least one second actuator (19) is an electrical actuator or a thermal actuator, via which the shape memory property of the shape memory material (15) can be activated. Verfahren zur aerodynamischen Außenhautauslegung eines Kraftfahrzeugs in einem Windkanal, mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines Systems nach einem der Ansprüche 7 bis 11 in einem Windkanal, automatisches Ansteuern des mindestens einen ersten Aktuators (17), um das jeweilige Ergänzungsmodul (14) in die jeweilige Zielform zu überführen, automatisches Protokollieren des Ansteuerns des mindestens einen ersten Aktuators (17) und damit der ausgebildeten Zielform, Durchführung einer Windkanalmessung am Fahrzeugmodell (12) im Windkanal.Method for the aerodynamic outer skin design of a motor vehicle in a wind tunnel, with the following steps: Providing a system according to one of the Claims 7 to 11 in a wind tunnel, automatic control of the at least one first actuator (17) in order to convert the respective supplementary module (14) into the respective target form, automatic logging of the control of the at least one first actuator (17) and thus the developed target form, implementation of a wind tunnel measurement on the vehicle model (12) in the wind tunnel.
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DE102015101228A1 (en) * 2015-01-28 2016-07-28 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Method and arrangement for modeling an aerodynamically effective outer contour of a component model in a wind tunnel

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