DE19524825A1

DE19524825A1 - Reducing airflow resistance of motor vehicles - involves at least one air guide surface attached on loading door to rotate and which can be swivelled from neutral position to position at angle to door

Info

Publication number: DE19524825A1
Application number: DE1995124825
Authority: DE
Inventors: Anton Dipl Ing Dr Lechner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-07-07
Filing date: 1995-07-07
Publication date: 1997-01-09

Abstract

At least one air guide surface is attached on the loading door to rotate. It can be swivelled from a neutral position to a position at an angle to the door by an actuator which is also pivot-mounted on the loading door and attached by a linkage to the air guide surface, thereby reducing the resistance of the air flow. The loading door together with the air flow resistance reduction device can be swung open as far as the side of the vehicle. This can be done without the device having to be disassembled or manipulated.

Description

State of the art

Nutzfahrzeuge, z. B. Lkw oder Anhänger, besitzen üblicherweise ein stumpf und praktisch rechteckig geformtes Heck. An einem solchen Heck reißt der Fahrtwind an der Außenkante ab und erzeugt hinter dem Heck ein großes Wirbelfeld, den sog. Strömungsnachlauf, der einen Teil des Gesamtwiderstandes des Fahrzeuges, den sog. Heckwiderstand induziert.Commercial vehicles, e.g. B. trucks or trailers usually have a blunt and practical rectangular shaped stern. At such a stern, the airstream tears off on the outer edge and creates a large vortex field behind the stern, the so-called flow wake, which one Part of the total resistance of the vehicle, the so-called rear resistance induced.

Um diesen Luftwiderstand zu verringern, wurden bisher Vorrichtungen vorgeschlagen (z. B. Canada 1079772, US 4,142,255), die die Kontur des Fahrzeuges rückwärts strömungsgünstig verjüngen und die als Zubehörteil am Heck des Fahrzeugs befestigt werden. Diese Vorrich tungen verlängern aber die Gesamtlänge der Fahrzeuge, so daß deren Anwendung gesetzliche Vorschriften entgegenstehen.Devices have been proposed to reduce this air resistance (e.g. Canada 1079772, US 4,142,255), which aerodynamically streamlines the contour of the vehicle taper and attach to the rear of the vehicle as an accessory. This device but extend the total length of the vehicles, so that their use is legal Conflict with regulations.

Die meisten Lkw bzw. Lkw-Anhänger besitzen heckseitig Beladetüren, die vollständig aufge schlagen werden und an die Seitenwände des Aufbaus so eingehängt werden, daß nur noch ein kleiner Freiraum zwischen Tür und Seitenwand bleibt (siehe Fig. 3). Besonders nachteilig ist daher, daß durch diese Vorrichtungen das vollständige Öffnen der Hecktüren behindert wird bzw. diese Vorrichtungen erst entfernt oder mittels einer aufwendigen Zusatzvorrichtung weggeschwenkt werden müssen.Most trucks or truck trailers have loading doors on the rear that are fully opened and are hung on the side walls of the bodywork so that there is only a small space between the door and the side wall (see Fig. 3). It is therefore particularly disadvantageous that these devices hinder the complete opening of the rear doors or that these devices only have to be removed or pivoted away by means of a complex additional device.

In US 4,214,787 wird eine Vorrichtung beschrieben, bei der Luftleitfläche gelenkig am hinte ren Ende der Fahrzeugseitenwand gelagert ist und durch einen pneumatischen Druckzylinder in eine Wirkposition aufgeklappt wird. Im Ruhezustand des Fahrzeuges ist die Luftleitfläche parallel zu der Heckfläche eingeklappt. Damit wird zwar dem Problem der ständigen Fahr zeugverlängerung begegnet, das vollständige Öffnen der Hecktüren ist aber ebenso behindert, weil die Luftleitfläche gelenkig mit der Seitenwand, während der Druckzylinder an der Heck fläche gelagert sind. Dadurch ist aus kinematischen Gründen das Öffnen der Hecktüre bis zur Seitenwand unmöglich. Außerdem ist die Konstruktionshöhe der Vorrichtung durch die nach innen gerichtete Betätigungsrichtung des Druckzylinders zwangsläufig am Gelenk der Luft leitfläche relativ groß, weil das Zylindergehäuse dort Platz finden muß. Wie vorher erwähnt, steht aber gerade dort bei aufgeschlagener Tür am wenigsten Freiraum zur Verfügung. Außer dem ist durch die vorgeschlagene rechteckige Form der Luftleitfläche die Anbringung dersel ben nur an der Seite möglich, wie es auch beschrieben wird. Die Luftströmung wird also dachseitig nicht geführt und die Möglichkeit zur Verringerung des Luftwiderstands dort nicht genutzt.No. 4,214,787 describes a device in which the air guide surface is articulated at the rear ren end of the vehicle side wall is supported and by a pneumatic pressure cylinder is opened into an active position. The air baffle is in the vehicle's idle state folded parallel to the rear surface. This does indeed solve the problem of constant driving extension is encountered, but the full opening of the rear doors is also hindered, because the air baffle articulates with the side wall, while the pressure cylinder at the rear are stored flat. As a result, the rear door can be opened up to for kinematic reasons Sidewall impossible. In addition, the construction height of the device by the inward direction of actuation of the pressure cylinder inevitably at the joint of the air Guide surface relatively large because the cylinder housing must find space there. Like already mentioned before, But there is the least free space available when the door is open. Except this is due to the proposed rectangular shape of the air baffle attachment only possible on the side, as it is also described. So the air flow becomes not led on the roof side and the possibility of reducing the air resistance is not there utilized.

In DE 40 21 337 wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der Luftleitflächen mittels eines vom Fahrtwind aufgeblasenen Druckschlauches ab einer gewissen Fahrgeschwindigkeit in ihre Wirkposition geklappt werden. Diese Konstruktion ist in erster Linie für Planenaufbauten geeignet, wo der Druckschlauch kostengünstig in die Heckplane integriert werden kann und die Vorrichtung zusammen mit der Heckplane zum Beladen hochgeschlagen wird. Für Kof feraufbauten mit Portaltüren ist sie problematisch, weil sie auf die Türen draufgesattelt wer den muß und wegen der notwendigen Konstruktionshöhe das vollständige Öffnen der Türen behindern kann. Außerdem ist es wegen des naturgemäß geringen Staudrucks und der daraus resultierenden geringen Betätigungskraft des Druckschlauches nur bei sehr hohen Geschwin digkeiten möglich, auch an der Dachseite eine stabile Luftleitfläche entgegen ihres Gewichtes aufzuklappen.In DE 40 21 337 a device is proposed in which the air guiding surfaces by means of a pressure hose inflated by the airstream from a certain driving speed in their operative position can be folded. This construction is primarily for tarpaulin structures Suitable where the pressure hose can be inexpensively integrated into the rear tarpaulin and the device is folded up together with the rear tarpaulin for loading. For Kof Remote structures with portal doors are problematic because they are saddled onto the doors the must and because of the necessary construction height, the full opening of the doors can hinder. It is also because of the naturally low back pressure and the resulting resulting low actuation force of the pressure hose only at very high speeds possible, also on the roof side a stable air guiding surface against its weight open up.

Nachteilig bei allen bekannten klappbaren Vorrichtungen ist es, daß im Stand oder bei gerin ger Geschwindigkeit ein starker Wind die Luftleitfläche aufreißen und u. U. beschädigen kann, weil keine Mittel, z. B. Dämpfer, vorgesehen sind, die dieses ungewollte Aufschlagen verhindern können.A disadvantage of all known foldable devices is that in the state or at low high speed a strong wind tore open the air control surface and u. U. damage can because no funds, e.g. B. damper, are provided, the unwanted opening can prevent.

Ein wesentlicher Nachteil der bisherigen Konstruktionen besteht darin, daß die Luftleitfläche nur in einer einzigen Wirkposition steht, nämlich in einem Winkel zur Fahrzeuglängsachse geneigt ist und die Kontur somit verjüngt. Z.B. bei einem Lkw, der zeitweise auch einen An hänger mitführt, ist es vorteilhaft, wenn die Luftleitfläche in zwei Wirkpositionen gebracht werden kann: Fährt der Lkw solo, so soll sie die Kontur, wie vorher beschrieben, verjüngen. Führt der Lkw jedoch einen Anhänger mit sich, so ist eine Konturverjüngung eher nachteilig, weil die Luftströmung sogar mehr auf die Anhängerfront gelenkt und der Luftwiderstand er höht wird.A major disadvantage of the previous designs is that the air baffle is only in a single operative position, namely at an angle to the longitudinal axis of the vehicle is inclined and the contour thus tapers. E.g. for a truck that sometimes has an on carries it longer, it is advantageous if the air guide surface is brought into two active positions can be: If the truck drives solo, it should taper the contour as previously described. However, if the truck carries a trailer with it, contour tapering is rather disadvantageous, because the airflow directs even more onto the trailer front and the air resistance is increased.

Für alle bisherigen Vorschläge gilt, daß sie, weil sie auf die vorhandene Heckfläche nachträg lich befestigt werden und über dem ursprünglichen Umriß des Fahrzeuges vorstehen, beschä digungsanfällig sind und das Aussehen der Fahrzeuge eher verschlechtern. Dem gefälligen Aussehen kommt aber bei den Nutzfahrzeugen, insbesondere beim Omnibus, steigende Be deutung zu.For all previous proposals, it applies that because they add to the existing rear surface Lich fastened and protrude above the original outline of the vehicle, dam are susceptible to damage and deteriorate the appearance of the vehicles. The compliant However, appearance is increasing for commercial vehicles, especially for buses interpretation to.

Innovative solution to the problem

Diese Nachteile werden erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst (siehe Fig. 1 u. 2), die ausschließlich auf der Hecktüre (2) aufgebracht ist, bei der eine oder auch mehrere Luft leitflächen (1) mittels eines steuerbaren Betätigungsmittels (6) geschwindigkeitsabhängig in eine oder mehrere Wirkpositionen gebracht werden können und deren Konstruktionshöhe so klein gehalten werden kann, daß die Hecktüre in eine vollständig geöffnete Position (anliegend an der Fahrzeug-Seitenwand) gebracht werden kann. Die Vorrichtung besteht aus einer im Querschnitt im wesentlichen ebenen Luftleitklappe (1), die an den Außenrändern der Hecktüre drehbar (3) gelagert und einem steuerbaren Betätigungsmittel (6), z. B. Druckluftzy linder oder elektrischen Stellmotor (Spindelantrieb), das ebenfalls an der Hecktüre drehbar gelagert und mit der Luftleitfläche (1) gelenkig verbunden ist (Fig. 3). Die Betätigungsrich tung, bzw. die Kolbenstange zeigt in Richtung der Drehachse der Luftleitfläche. Damit kann die Konstruktionshöhe der Vorrichtung am kritischen Bereich in der Nähe des Drehgelenks (3) minimiert werden, weil das Betätigungsmittel naturgemäß den größten Querschnitt an der der Kolbenstange entgegengesetzten Seite aufweist. Ebenso kann vorteilhaft der Hub und damit die Länge des Betätigungsmittel minimiert werden. Zusätzlich ist es z. B. bei Kühlauf bauten, wo die Hecktüre üblicherweise aus einer relativ dicken Kunststoff-Sandwichbauweise besteht, vorteilhaft, wenn die Türe eine Vertiefung (4) aufweist, die im eingeklappten, also nichtbetätigten Zustand die gesamte Vorrichtung oder zumindest das Betätigungsmittel (6) aufnimmt, so daß die Luftleitklappe mit der Hecktüre eben abschließen kann. Vorteilhaft kann also die Vorrichtung in die Kontur des Fahrzeuges integriert werden, ohne daß beschädi gungsanfällige oder das Aussehen des Fahrzeugs störende Teile vorstehen. Sind 2 oder drei Luftleitflächen an der Hecktüre vorgesehen (Fig. 1), werden diese an den Seiten um 45 grd (5) abgeschrägt, um ein völliges und ebenes Einklappen im Ruhezustand zu ermöglichen. Der Klappwinkel (7) wird im Falle des Solo- Fahrzeuges zwischen 70 und 80 Grad so gewählt, daß die vorbei streichende Strömung möglichst ablösefrei der Luftleitfläche folgen kann (Fig. 3) und der Strömungsquerschnitt eingeschnürt wird oder er kann im Falle, daß das Zugfahr zeug noch einen Anhänger mitführt, auf 90 oder mehr Grad (8) eingestellt werden, so daß die Strömung parallel zu den Seitenwänden über die Lücke zwischen den beiden Fahrzeugen hinweggeführt wird.These disadvantages are solved according to the invention by a device (see Fig. 1 and 2), which is applied exclusively to the rear door ( 2 ), in which one or more air guiding surfaces ( 1 ) by means of a controllable actuating means ( 6 ) in a speed-dependent manner in a or more operative positions can be brought and the construction height can be kept so small that the rear door can be brought into a fully open position (adjacent to the vehicle side wall). The device consists of an air guide flap ( 1 ) which is essentially planar in cross section and which is rotatably mounted on the outer edges of the rear door ( 3 ) and a controllable actuating means ( 6 ), for. B. Druckluftzy cylinder or electric servomotor (spindle drive), which is also rotatably mounted on the rear door and is articulated to the air baffle ( 1 ) ( Fig. 3). The direction of actuation, or the piston rod, points in the direction of the axis of rotation of the air guide surface. The design height of the device at the critical area in the vicinity of the swivel joint ( 3 ) can thus be minimized because the actuating means naturally has the largest cross section on the side opposite the piston rod. Likewise, the stroke and thus the length of the actuating means can advantageously be minimized. In addition, it is e.g. B. build in cooling, where the rear door usually consists of a relatively thick plastic sandwich construction, advantageous if the door has a recess ( 4 ) which in the folded, so not operated state, the entire device or at least the actuating means ( 6 ) accommodates, so that the air flap can just lock with the rear door. The device can therefore advantageously be integrated into the contour of the vehicle without protruding parts susceptible to damage or disrupting the appearance of the vehicle. If 2 or three air baffles are provided on the rear door ( Fig. 1), these are bevelled by 45 degrees ( 5 ) on the sides to allow a complete and level folding in the idle state. The folding angle ( 7 ) is chosen in the case of the solo vehicle between 70 and 80 degrees so that the flow flowing past can follow the air guiding surface as free as possible ( FIG. 3) and the flow cross section is constricted or it can in the event that the train journey Stuff carries a trailer, set to 90 or more degrees ( 8 ) so that the flow is parallel to the side walls across the gap between the two vehicles.

Günstig ist es auch, die Luftleitfläche um ein Maß (10) von einigen cm vom äußersten Rand nach innen zurückzuversetzen, weil durch die dadurch entstehende kleine Wirbelschleppe (9) die träge Strömungsgrenzschicht durchmischt wird und dadurch eine Strömungsablösung weniger wahrscheinlich ist.It is also favorable to move the air guide surface inwards by a measure ( 10 ) of a few cm from the outermost edge because the resulting small vortex wake ( 9 ) mixes the inert flow boundary layer, making flow separation less likely.

Es kann auch noch auf die Außenseite der Luftleitfläche, d. h. der der Luftströmung zugewand ten Seite, ein weiteres geeignetes Mittel aufgebracht werden (Fig. 4), das dazu dient, die Ab lösung der Strömung bei zu kleinen Klappwinkeln zu vermeiden. Z.B. kann durch eine An ordnung von vorstehenden Strömungskanälen (11) "gesunde" Außenluft in die ablösegefähr dende Grenzschichtzone geführt werden, die Strömung dort beschleunigt und dadurch eine Strömungsablösung vermieden werden. Damit lassen sich vorteilhaft kleinere Klappwinkel, d. h. größere Strömungseinzüge und höhere Luftwiderstandsreduzierungen erreichen.It can also be applied to the outside of the air guiding surface, ie the side facing the air flow, another suitable means ( FIG. 4), which serves to prevent the flow from becoming detached when the folding angles are too small. For example, by arranging the above flow channels ( 11 ), “healthy” outside air can be led into the boundary layer zone which is in danger of being detached, the flow is accelerated there and flow separation is thereby avoided. In this way, smaller folding angles, ie larger flow indentations and higher air resistance reductions, can advantageously be achieved.

Die Luftleitflächen werden im nichtbetätigten Zustand durch geeignete Mittel, z. B. eine starke Rückholfeder (21), Fig. 5, die beispielsweise auch im pneumatischen Druckzylinder eingebaut sein kann, in der eingeklappten Position parallel zur Hecktür gehalten. Fig. 5 zeigt die Schal tung für einen Druckzylinder. Dieser steht mit dem bordeigenen Druckluftsystem in Verbin dung. Dazwischengeschaltet ist ein gesteuertes Magnetventil (14), welches von einem Ge schwindigkeitsmesser (15), z. B. bordeigenem Tachometer, Antiblockiersystem des Anhängers oder auch von einem Windrad ein Steuersignal bekommt, wenn eine vorbestimmbare Fahr zeuggeschwindigkeit anliegt. Das Ventil (14) öffnet dann die Verbindung zu Druckzylinder und fährt die Luftleitfläche aus. Fig. 5 zeigt auch, wie der erfinderische Gedanke des mehrfa chen Klappwinkels beispielhaft gelöst werden kann: im Handel erhältlich sind z. B. Druckluft zylinder mit Positionsschalter S1 (16), S2 (17), die bei Erreichen eines bestimmten Kolben hubs ansprechen. Damit kann das Steuerventil (14) in der gezeichneten Weise steuerungsmä ßig so verknüpft werden, daß der Kolbenhub in der durch den Schalter S3 (18) vorgewählten Stellung stehenbleibt.The air guiding surfaces are in the non-actuated state by suitable means, for. B. a strong return spring ( 21 ), Fig. 5, which can for example also be installed in the pneumatic pressure cylinder, held parallel to the rear door in the folded position. Fig. 5 shows the scarf device for a printing cylinder. This is connected to the on-board compressed air system. Intermediate is a controlled solenoid valve ( 14 ), which from a Ge speed meter ( 15 ), z. B. on-board speedometer, anti-lock braking system of the trailer or from a wind turbine gets a control signal when a predeterminable driving speed is present. The valve ( 14 ) then opens the connection to the pressure cylinder and extends the air guide surface. Fig. 5 also shows how the inventive idea of the multi-fold folding angle can be solved by way of example: are commercially available, for. B. compressed air cylinder with position switch S1 ( 16 ), S2 ( 17 ), which respond when a certain piston stroke is reached. Thus, the control valve ( 14 ) can be linked in the manner shown in the control in such a way that the piston stroke remains in the position preselected by the switch S3 ( 18 ).

Dieselbe Schaltungslogik kann auch mit einem elektrischen Stellmotor als Betätigungsmittel statt dem Druckzylinder erfüllt werden. In diesem Falle wird die elektrische Verbindung zur bordeigenen Stromversorgung über einen steuerbaren Schalter analog zur vorher geschilderten Schaltung erst dann hergestellt, wenn am Geschwindigkeitsmesser ein entsprechendes Signal anliegt.The same circuit logic can also be used with an electric servomotor as the actuating means instead of the impression cylinder. In this case the electrical connection becomes On-board power supply via a controllable switch analogous to that previously described Circuit only established when a corresponding signal on the speedometer is present.

Ein Vorteil dieser Ausführung besteht auch darin, daß es handelsüblich elektrische Antriebe gibt, die in der jeweils angefahrenen Endstellung blockieren. Damit kann die Luftleitfläche in der gewünschten Winkelposition sicher gehalten und ein ungewolltes Aufschlagen beispiels weise bei einer Windböe vermieden wird. Im Falle eines pneumatischen Betätigungsmittels, wo diese Gefahr besteht, wird eine Dämpfungsvorrichtung, z. B. Drosselventile (19) in den Entlüftungsleitungen oder ein handelsüblicher Öldämpfzylinder (20), der parallel zum Druck zylinder eingebaut werden kann (Fig. 2), vorgeschlagen, um eine langsame Bewegung der Luftleitflächen zu gewährleisten.An advantage of this embodiment is that there are commercially available electric drives that block in the end position approached. This allows the air guiding surface to be held securely in the desired angular position and prevents an undesired opening, for example in the event of a gust of wind. In the case of a pneumatic actuator, where there is a risk, a damping device, e.g. B. throttle valves ( 19 ) in the ventilation lines or a commercially available oil damping cylinder ( 20 ), which can be installed parallel to the pressure cylinder ( Fig. 2), proposed to ensure a slow movement of the air guiding surfaces.

Der erfinderische Gedanke der mehrfach einstellbaren Klappwinkel ist auch mit einer um stellbaren mechanischen Winkelbegrenzung, z. B. einem längenveränderlichen Abspannseil möglich.The inventive idea of the multi-adjustable folding angle is also with one adjustable mechanical angle limitation, e.g. B. a variable-length guy rope possible.

Beim Omnibus spielt das gefällige Aussehen eine große Rolle. Allgemein ist das Omnibus- Heck aus einem Formteil, bevorzugt aus glasfaserverstärktem Kunststoff geformt. Vorteilhaft kann dieses Formteil mit Vertiefungen so ausgebildet werden, daß die luftwiderstandsverrin gernde Vorrichtung oder Teile davon, z. B. das Betätigungsmittel, wie Druckzylinder oder E- Motoren, darin Platz finden und somit die Vorrichtung im Ruhezustand in den Fahrzeugumriß integriert ist.The pleasing appearance of the omnibus plays a major role. In general, the omnibus Tail made of a molded part, preferably molded from glass fiber reinforced plastic. Advantageous this molded part can be formed with depressions so that the air resistance device or parts thereof, e.g. B. the actuating means, such as pressure cylinder or E- Motors, find space in it and thus the device in the idle state in the vehicle outline is integrated.

Claims

1. A device for reducing the flow resistance of vehicles which have a substantially rectangular and flat rear surface with loading doors located therein, characterized in that at least one air guide surface is provided which is rotatably attached to the loading door and which also by means of a loading door rotatably mounted and articulated on the air guide actuating means can be folded from a rest position to an angular position to the loading door, so that there is reduced drag by the air flow.

2. Device for reducing the flow resistance of vehicles according to claim 1, characterized in that the loading door together with this device up to Vehicle side wall can be opened without dismantling the device or has to be manipulated.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the air guiding surface is essentially Chen is flat and is slanted at an angle of 45 degrees, and that such an air baffle both on the side and at the top (roof side) or at the bottom of the loading loading door is attached and these air control surfaces without overlapping in their rest position can be folded.

4. The device according to claim 1, characterized in that the operating direction of the Actuating means for the air guiding surface when opening to the axis of rotation of the air guiding surface there.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the Air guiding surface can be opened in at least two preselectable angular positions.

6. The device according to claim 5, characterized in that this angular position in the one selectable position 70 to 80 degrees, in the other at least 90 degrees, based on the vehicle's transverse axis.

7. The device according to claim 1, characterized in that the loading door is a molded Has recess that receives the device or parts thereof.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the Front edge of the air guiding surface from the outer edge of the vehicle rear surface to the inside is offset and thus an air vortex along the air guide surface is generated, the is suitable to improve the flow guidance there.

9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the Air guide surface on its side facing the flow has a means that is suitable is to prevent flow separation there.

10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the air guide surface is only opened from a preselectable vehicle speed.

11. The device according to claim 10, characterized in that the speed ab pending signal from an on-board speed that is not part of the device ditätsmeßgerät, z. B. speedometer or anti-lock braking system.

12. The apparatus according to claim 10, characterized in that the speed signal from a separate speedometer belonging to the device, e.g. B. wheel tachometer or headwind meter.

13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the actuating means is a compressed air cylinder or an electric drive.

14. Device according to one of the preceding claims, characterized in that Suitable damping means are provided, the speed of movement of the air Steam the guide surface.

15. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the air guide surface is opened against the force of a spring.

16. Device for reducing the flow resistance of a commercial vehicle, especially Omnibuses, according to one of the preceding claims, characterized in that the rear molded part of the bus has depressions that the device or parts of which can accommodate such that the device integrated into the rear molding is.