DE102019128315B3 - Vehicle model, system and method for the aerodynamic outer skin design of a motor vehicle in a wind tunnel - Google Patents
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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. 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.
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
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
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 der1 .
-
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 the1 .
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.
Das Fahrzeugmodell
Ferner umfasst das Fahrzeugmodell
Bei dem in
Das jeweilige Ergänzungsmodul
Der Formgedächtniswerkstoff
Vorzugsweise ist der Formgedächtniswerkstoff
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
Vorzugsweise ist der Formgedächtniswerkstoff
Bei einem offen-porig aufgeschäumten Formgedächtniswerkstoff
Bei einem geschlossen-porig aufgeschäumten Formgedächtniswerkstoff
Das System
In
Vorzugsweise kann die Traverse
Über den jeweiligen ersten Aktuator
Über den oder jeden ersten Aktuator
Der jeweilige erste Aktuator
Ferner umfasst das System
Der jeweilige zweite Aktuator
Während über den ersten Aktuator
Das System zur aerodynamischen Außenhautauslegung verfügt weiterhin über eine Steuerungseinrichtung
Gemäß
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
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)
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---|---|---|---|
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Publications (1)
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Citations (2)
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DE102014116841A1 (en) * | 2014-11-18 | 2016-05-19 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Contour variation device |
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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2019
- 2019-10-21 DE DE102019128315.9A patent/DE102019128315B3/en active Active
Patent Citations (2)
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