WO2010112204A1 - Strömungswiderstand reduzierende strömungsführungsvorrichtung eines fahrzeugs - Google Patents

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WO2010112204A1
WO2010112204A1 PCT/EP2010/002028 EP2010002028W WO2010112204A1 WO 2010112204 A1 WO2010112204 A1 WO 2010112204A1 EP 2010002028 W EP2010002028 W EP 2010002028W WO 2010112204 A1 WO2010112204 A1 WO 2010112204A1
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WO
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flow
vehicle
air
air guide
guide surface
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Application number
PCT/EP2010/002028
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English (en)
French (fr)
Inventor
Rainer M. Buffo
Ingo Martin
Original Assignee
Buffo Rainer M
Ingo Martin
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D35/00Vehicle bodies characterised by streamlining
    • B62D35/001For commercial vehicles or tractor-trailer combinations, e.g. caravans
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D35/00Vehicle bodies characterised by streamlining
    • B62D35/001For commercial vehicles or tractor-trailer combinations, e.g. caravans
    • B62D35/004Inflatable nose or rear cones

Definitions

  • the invention is directed to a flow-guiding device of a vehicle, in particular a commercial vehicle or bus, which comprises at least one arranged at the rear end in contour extension of a rear-side vehicle edge end curve forming air guide surface, which is pivotable about a vehicle side arranged counter and / or pivot bearing and / or supported on this at least on its side facing the air flow in its outer contour is formed changeable and at least partially in the driving operation of the vehicle in tangential flow system to the outside flowing past air flow can be brought.
  • the invention is directed to a vehicle, in particular a motor vehicle, preferably a commercial vehicle or bus, with the flow resistance reducing flow guide device.
  • the invention has for its object to provide a solution that allows reacting a generic flow guide device to changing wind conditions.
  • this object is achieved in that the air guide is adapting in constantly changing a tangential flow conditioning manner adapting to changing flow conditions of the passing air flow, in particular continuously, adjustably arranged and designed.
  • the air guiding surface at least in some areas, always strikes the airflow so far that it remains in a tangential flow system and does not tear off the airflow flowing past it.
  • the object is achieved in that the flow guide device is one of claims 1-18.
  • the invention is thus compared to the prior art, the way to make an adjustment and adjustment of the air duct of the air ducting device on the basis of each currently present flow system conditions.
  • the outer contour of the air guide surface and / or the angle of attack of the air guide surface is adjusted in relation to the associated side edge of the vehicle.
  • the wind passing tangentially on the air guide surface immediately re-engages and no disturbing whirls occur.
  • a well-known to those skilled in the aerospace industry and simple method for determining whether a stall takes place on the outside of the air guide results from the application of known stall measuring sensors or Strömungsabaimssmesssensoren ren With these, a stall can be detected and in corresponding signals convert, which can be used for triggering and effecting a change in the outer contour and / or an adjustment of the angle of attack of the air flow guide device or the air guide.
  • the present invention then takes a different route than the principle known from DE 199 12 140 C2, in which air guide surfaces are arranged on a vehicle and can be activated periodically via drive means. By means of these air guide elements, disturbances in the airstream flow are to be introduced in a controlled and time-dependent manner.
  • the teaching of DE 199 12 140 C2 hopes that these periodic disturbances will reduce the aerodynamic drag of the vehicle while driving.
  • the present invention is based on the consideration always to make the air guide exactly so that even with changing flow conditions results in a tangential conditioning of the air guide to the flow.
  • the orientation of the air ducts and their contours is not only speed-dependent, but controlled with regard to the specific flow conditions at the or the air ducts.
  • a plurality of sensors are associated with the air guide surfaces, which detect the flow conditions at segments of the air guide surface and adapt the air guide surfaces or their segments in an appropriate manner to the actual flow conditions that act on the corresponding segment.
  • This adaptation can involve not only a change in the orientation of the air guide, but also a change in the curvature of the contour of the air guide.
  • the change of the contour takes place at least in the direction of travel, ie in the main flow direction at high speeds. But it also takes place in a direction transverse thereto, ie in the width direction or height direction of the vehicle.
  • Such an adjustment of the contour is important in view of effective air guide surfaces on relatively slow-moving motor vehicles such as trucks or other vehicles, in some cases also rail-bound vehicles.
  • the measurement of the flow conditions on segments of the air guide surface and the adaptation of the contour of these segments to the respective flow conditions also make it possible to adapt the flow guide device according to the invention to crosswind conditions.
  • the air flow of the wind can create particularly well to the outer contour of the air duct, it is advantageous if the outer contour is positively bent and convex.
  • the curvature of the air guide can be formed in cross section as a S-shock.
  • the air guide initially has a substantially initially the wall of the vehicle initially continuing and convexly curved air duct. A rear end of this air guide is opposite, ie concavely curved.
  • the vast majority of the air guide is starting from the point of attachment to the vehicle convexly curved, whereas the free end of the air guide has a concave curvature.
  • the invention further provides that the flow guide device the air flow on the outer contour active or passive influencing elements, in particular passive vortex generators and / or active Ausblasungsö réelleen having.
  • the flow can give impulses that counteract a detachment.
  • exhaust openings are formed at the foot of the air guide surface, in the region of the opposing and / or rotary bearing there. Here can then be blown from the outer contour side facing away air to the outer contour.
  • Another possibility to provide exhaust openings is to provide them at the opposite end of the air duct, ie at the side facing away from the vehicle.
  • a particularly advantageous possibility to determine a demolition of the flow system on the outer contour of an air guide surface is to arrange on or on the outer contour of at least one stall or flow separation, thereby further distinguishing the invention.
  • This at least one flow separation measuring sensor or flow separation measuring sensor will be advantageously used to effect a change in the outer contour of the air guidance surface and / or a pivoting of the air guidance surface by means of a particularly adaptive control.
  • the invention therefore also provides, in a further embodiment, for the flow-guiding device to have an adjustment, in particular adaptive control, which controls the adjustment of the air-guiding surface, in particular measuring values of the at least one flow-separation measuring or flow separation measuring sensor.
  • the invention is further distinguished by the fact that the air guiding surface has a thickness or thickness and / or configuration which permits deformation of the outer contour.
  • the baffle may be made of a rubbery elastic material that inflates and inflates in the manner of balloon material. But it is also possible to incorporate in the outer contour or in the wall thickness of the air guide fins or mechanical elements or individual air pressure chambers, the adjustment then change the formation and the course of the outer contour of the respective air duct.
  • the body or hollow body forming the air guide surface may be formed from a material of varying strength or elasticity in order to achieve a varying deformation behavior due to the pressure at different surface segments of the air guide surface, which optimally prevents the tearing off of the air flow passed by.
  • the shape of the air guide results from the difference between the pressure on the air guide and the pressure acting on the opposite side.
  • This back pressure can be changed, for example.
  • the air guide inevitably arises due to the pressure in a way that the flow does not break off.
  • the air guidance surface has a varying thickness or thickness and / or configuration at least regionally and / or over its longitudinal extension in the vehicle longitudinal direction, in particular at its end region, preferably continuously.
  • the invention proposes in a further embodiment that the air guide on its side facing away from the associated vehicle side edge with a on self-folding or retractable actuation element is connected.
  • This actuator can then induce the necessary for the adjustment of the air guide tensile and / or compressive force in the air duct. It is possible to pivot the air guide around a pivot bearing.
  • the pivot bearing or only designed as a fixing abutment vehicle-side fixing area of the air guide by applying a corresponding tensile or compressive force on the opposite side of the rotary and / or abutment side of the air guide this and thus the radius of the positive curved and convex running flow-side outside or outer contour of the air guide to change.
  • the thickness or thickness of the air guide surface is designed so that such bending is possible. It is advantageous in this case if the air guide consists of a correspondingly elastic, a restoring force developing material.
  • the actuating element to exert a tensile force directed at the vehicle rear side on the air guidance surface.
  • the air guide surface without further countermeasures is permanently exposed to a mechanism of action, which would like to fold the respective air duct in the direction of the rear of the motor vehicle.
  • This mechanism of action can be counteracted by the fact that the air guide surface and the actuator are part of a hollow body, which is pressurized from the inside, so counteracted by applying a corresponding internal pressure of this tensile force and thus the relative position of the air guide and / or its outer contour relative to associated rear edge of the motor vehicle or utility vehicle can be actively adjusted.
  • a particularly advantageous flow-guiding device can be formed by virtue of the fact that the air-guiding surface and / or the actuating element and / or the fastening element form part of a hollow body that can be pressurized, in particular unfoldable and / or inflated, or together form such a hollow body.
  • This can be on the inside with pressure, for example, brought about by the compressed air system of the commercial vehicle, act on and thus can be an adjusting tion of the relative position and the outer contour of the air guide surface or the air guide surfaces, but also achieve a blow-out of air from the active flow controls, ie the active orifices.
  • a chamber or hollow chamber to be acted upon by compressed air from other hollow chambers is formed on the inside of the air guide surface.
  • the invention therefore further provides that the hollow body has a plurality of chambers which adjoin the respective air-guiding surface on the inside.
  • the air guide surface and / or the actuating element and / or the fastening element are each connected to one another via a hinge connection.
  • the individual elements are then pivotable relative to each other, so that the flow-guiding device is formed foldable.
  • the hinge connection can also be achieved in that a wall thickness reduction is formed, which allows at least over a certain, defined angle range pivoting the interconnected elements against each other.
  • the invention provides in a further embodiment that at least one air guiding surface is arranged along both lateral and / or roof-side rear edges.
  • a flow guide device may be provided in the lower area, i. in the area of the loading sill of a truck or in the area of the floor panel.
  • an air guide surface extends over the entire length of the respective rear edge or the roof edge, but it is also possible that here several segments or elements, each comprising an air guide, one above the other or ne- are arranged one above the other.
  • the invention therefore further provides that a plurality of air guide surfaces are arranged along at least one rear edge.
  • the air-guiding surfaces can be provided in each case rigidly but as a whole movably, in order to arrange a flow-guiding device at a rear edge, which is variable over the length of the rear edge.
  • the air guide surfaces can also be bendable in order to achieve an adaptation of the contour of the air guide surfaces in the longitudinal direction of the rear edge and transversely thereto and substantially in the direction of extension of the air guide surfaces.
  • the plurality, then adjustably arranged and trained inventive air guide surfaces are formed separately and / or independently adjustable, which the invention also provides.
  • This preferred structural design can also be realized for the case when the air ducts assigned to the longitudinal sides inevitably shift due to the pressure actually acting, so that this adjusting movement leads to a forced guidance of the air duct associated with the roof edge.
  • the flow guidance device does not have to be arranged permanently on the rear wall or the rear side or rear side of a motor vehicle, in particular commercial vehicle or bus.
  • the fastening element is part of a frame or a plate, by means of which the flow device in the folded state in a non-use position below, above or to the side of the vehicle can be positioned.
  • the flow guide device preferably has at least one deformation means with which the outer contour of the air guide surface is variable.
  • a plurality of deformation means are provided to variably change the outer contour divided into contour segments.
  • the outer contour changes in a self-regulating manner, in other words on its own or automatically, based on a flow-related pressure change acting on the air guide surface.
  • various variables can be taken as variables, such as the current driving speed, the air speed relative to the vehicle, the flow velocity at the corresponding air guide or the segment, the flow direction of the air relative to the direction of travel or the flow direction of the Air based on the air duct or the corresponding segment, the pressure along the air duct.
  • Individual segments can in this case be assigned to the deformation means in each case control-associated sensors, so that an accurate spatial resolution of the actual flow conditions and the best possible adaptation of the contour of the air guide (s) to the actual flow conditions is possible.
  • FIG. 1a and 1b in a schematic side view of the
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the rear region of a utility vehicle with flow guidance devices according to the invention arranged thereon, 3 is a schematic plan view and sectional view of an air guide surface having flow guiding device,
  • FIG. 4 is a schematic plan view and a sectional view of an air guide surface, an actuating element and a fastening element having flow guide device in its arrangement at the rear of the vehicle,
  • FIG. 6 shows the flow guide device according to FIGS. 4 and 5 in its folded-in rest position
  • FIG. 8 shows a schematic perspective view of a flow guidance device having a plurality of air guide surfaces and segments in their arrangement on the rear side of a commercial vehicle
  • FIG. 9 is a schematic plan view and a sectional view of an embodiment of a flow guide device with active exhaust openings
  • FIG. 10 is a schematic plan view and sectional view of a flow guiding device in the form of a multi-chamber hollow body and in
  • Fig. 11 is a schematic representation of a control and regulation
  • FIGS. 1a and 1b show a vehicle, generally designated 1, which in the present case is a commercial vehicle consisting of a tractor and a semitrailer.
  • the region of the flow caster 3 can be significantly reduced by the arrangement of a flow-guiding device 4 at the rear of the vehicle as a function of the driving speed of the vehicle.
  • the pressure resistance is reduced and the fuel consumption of the motor vehicle 1 reduced.
  • the flow guiding device 4 consists of four individual segments 6a, 6b, 6c, 6d each having an air guiding surface 5a, 5b, 5c, 5d.
  • the segment 6a extends with its air guide 5a along a rear side edge 7a and extend the segments 6b and 6c with their air guide surfaces 5b and 5c along the roof edge 7b, which are each arranged so that they each have the width of a rear door 8a, 8b so that they are also apparent with segments 6a-6d attached thereto.
  • the fourth segment 6d with the air guide surface 5d is in turn arranged to extend along the further rear side edge 7c.
  • FIG. 2 embodiment of a flow guide device 4 thus summarizes four arranged at the rear and in the erected position shown in the contour extension of the respective associated rear vehicle edge 7a, 7b, 7c each end rounding forming air guide 5a - 5d.
  • the outer contour of each air guide surface 5a - 5d is positively bent and formed convex.
  • FIG 3 shows in a schematic plan view and sectional view for the segment 6d having the air-guiding surface 5d, the air-guiding surfaces 5a-5d, here the air-guiding surface 5d, are disposed on the vehicle side about a mutually arranged rear side edge 7a, 7c or roof edge 7b. and / or pivot bearing 9 in the direction of the respective associated rear side edge 7a, 7c or roof edge 7b away to the center of the vehicle 1 to pivotally mounted on the vehicle 1 and fixed.
  • the outer contour 10 of an air guiding surface 5d extends starting from the assigned rear side edge 7c in the tangential direction into the area behind the vehicle 1.
  • pivoting of the air guiding surface 5d by an angle ⁇ is possible, which causes the end region 11 of the air guiding surface 5d to pivot that trained in this area surface of the outer contour 10 can be pivoted in the direction of an angle ⁇ and thus also to other than in the Fig. 3 by the dashed line 12 schematically shown tangential flow system move and adapt to a passing airstream flow and can be adjusted.
  • a pivoting of the air guiding surface 5d about the axis formed in the rotary bearing 9 can be realized by known adjusting and / or closing means, which are indicated in Fig. 3 by a dashed line 13. This may be printing cylinders, but also spindles or the like.
  • the air guide surface 5d is thus designed to be pivotable about the counter and / or pivot bearing 9 arranged on the vehicle side and / or in its outer contour so as to be changeable at least on its side facing a passing tangential air flow.
  • the side of the outer contour 10 sets in the driving operation of the vehicle 1 at least partially, usually and as a rule but completely, in tangential flow system to the outside flowing past air flow.
  • the air duct 5d can be using the adjustment and / or pivoting 13 preferably steplessly by pivoting about the axis of the pivot bearing 9 in the direction of the angle ß and / or by bending and thus Deforming of the outer contour 10 can be adjusted and changed such that, during driving, the air flow again reaches a tangential flow system on the side of the outer contour 10.
  • This adjustment and regulation is permanent, permanent and active, so that the outer contour of the air guide surface 5 d, as long as it is in its active use position, always remains in tangential flow system or is tracked in this, wherein the air guide surface 5 d further preferably aligned so that it has a position and shape that the applied flow just does not break.
  • the air guide 5d is flexible, but rather stiff and may be made of a rubber-like material, rubber or polymeric material, but also made of a metal sheet. It is also possible to arrange in the body of the air duct 5d reinforcing and / or adjusting elements and / or incorporated into these.
  • At least the outer contour of the outer contour 10 of the air guide surface 5d, in the present embodiment according to FIG. 3 but the entire body of the air guide surface 5d, is formed over its entire longitudinal extent in the vehicle longitudinal direction tangentially to the associated rear vehicle edge 7c with a positively curved and convex shaped contour.
  • the air guide surfaces 5a, 5b and 5c are formed.
  • the air ducts for example, 5b and 5c passively form insofar as they then move during adjustment of the air guide surfaces 5a and 5d.
  • these air guide surfaces 5b and 5c are also designed to be actively adjustable, so that all that has been carried out above in relation to the air guide surface 5d, applies in an identical manner to the air guide surfaces 5a - 5c.
  • FIG. 4 shows an alternative embodiment of a flow-guiding device 4a in the arrangement position analogous to the representation of FIG. 3 at the rear-side edge 7c in the same schematic sectional illustration.
  • the difference from the embodiment according to FIG. 3 consists essentially in the fact that other adjusting and / or pivoting means 13 for adjusting and deforming the air-guiding surface 5e are formed here.
  • the air-guiding surface 5e is connected on its side facing away from the outer contour 10 with an actuating element 14 which can be folded back or folded back on itself.
  • the actuating element 14 is divided into two parts and consists of a transition element 16 which is articulated to the air guide surface 5e via a joint 15 and an actuator element 18 which is connected thereto via a further joint 17 and which is fixed to a fastening element 19 on its side facing away from the joint 17.
  • the fastening element 19 which connects the air guide surface 5e on its side facing the associated vehicle side edge 7c with the actuating element 14, the flow guide device on the rear or rear side of the vehicle 1 can be attached and fastened and also secured in their active use positioning.
  • the actuator element 18 exerts a permanent, acting in the direction of the arrow 20, directed to the vehicle rear tensile force on the air duct 5e by this actuator 18 via its operative connection with the transition element 16, the actuator 14 as a whole on the air duct 5e act.
  • the spring force 20 is preferably so great that without taking appropriate countermeasures, the actuator element 18 and the transition element 16 are folded back onto one another and the air-conduction surface 5e is pivoted about the pivot bearing 9 and brought into abutment with the actuator element 18 and the transition element 16, as this is shown in FIG. 6.
  • In the position shown in Fig. 6 is the rest position of the flow guide device 4 a, in which the device is not effective.
  • FIG. 4 shows the flow guiding device 4 a in its essentially completely upright position of use. In this position, the outside air flow is in the direction of the dashed line 12 in tangential flow system on the outer contour 10 of the air guide surface 5e. If, during driving operation of the vehicle 1, the flow conditions change, for example, as a result of side wind occurring, the flow direction changes, as shown in FIG. 5, such that the effective wind flow now runs in the direction of the dashed line 12a.
  • the outer contour and / or the relative position of the air-guiding surface 5e is changed by pivoting the air-guiding surface 5e and changing, that is reducing, the inside pressure 21 to that in FIG Figure 5 shown adjusted position.
  • the internal pressure 21 is reduced, the tensile and / or spring force 20 of the actuator element 18 causes the corresponding bending and / or pivoting of the air-guiding surface 5e around the counter and / or pivot bearing 9. If the internal pressure indicated by the arrow arrangement 21 is smaller than the tensile force originating from the spring force 20, the flow guiding device 4a folds back into the inactive rest position shown in FIG.
  • the flow guide device 4a has the shape of a preferably circumferentially closed hollow body 37 and the air guide surface 5e, the actuator 14 and the fastener 19 such druckbeaufschlagbaren, unfoldable and or form inflatable hollow body 37 or at least part of such are, as is the case with the embodiments of Figures 9 and 10.
  • any flow separation measuring or flow separation measuring sensor can be arranged on or on the outer contour 10 of their respective air guide surfaces 5a to 5i. ren 22 have.
  • FIGS. 7a to 7c such stall or flow separation measuring sensors are arranged at the tip of the air guide surfaces 5e, 5f. Likewise, this is in the air guide 5h in the embodiment of Figure 9 of the case.
  • at least two flow demolition or flow separation measuring sensors 22 are arranged on the outer contour 10 there.
  • Such flow demolition measuring sensors or flow separation measuring sensors 22 are known from aviation technology and are used in the exemplary embodiments of the invention shown here. While FIG.
  • FIGS. 7a to 7c An example of the adjustability in adaptation to respectively adjusting flow conditions can be seen from FIGS. 7a to 7c.
  • the flow guide device 4a should be shown, here now in addition to the air guide surface 5e and the opposite rear side edge 7a associated air guide 5f is shown, wherein the shipsleit Structure 5f associated elements of the flow guide device 4a with the same reference numerals as the air guide surface 5e associated elements , but supplemented by the letter "a", as far as they are identically acting elements.
  • FIG. 7a shows the state illustrated and explained in FIG. 4, in which the vehicle is in motion and only the direction of the arrow 26 on the vehicle flows longitudinally and then in the rear region into the tangential flow system indicated by the dashed lines 12 and 25 the respective air guide surface 5e, 5f passes. If, as shown in FIG.
  • the stall measuring sensors 22 detect the deviations of the current air flow from the air flow direction prevailing according to lines 12 and 25, the flow guiding device 4a reacts immediately to this by controlling the internal pressure 21 prevailing in the interior so- is changed so that the air guide surfaces 5e and 5f pivot around the respective counter and / or pivot bearing 9 around and / or changed in its outer contour, so that the end region 11 is again in tangential flow system, as shown in FIG 7c is indicated by the dashed lines 12a and 25a.
  • an adjustment of the air guide surfaces 5 e and 5 f is carried out solely in dependence on the flow conditions prevailing at the outer contour 10 of the air guide surfaces 5 e and 5 f.
  • FIG. 8 shows an embodiment of a flow guiding device 4b, which consists of a total of ten segments 6e, each with an air guiding surface 5g.
  • the difference to the embodiment according to the figure 2 is that not only along the roof edge 7b individual segments, but also along the rear side edges 7a and 7c vertically superposed segments 6e are formed.
  • the respective segments 6e with their air guide surfaces 5g are, as indicated by the angles ⁇ 1, ⁇ 2 and ⁇ 3, arranged and configured to be independent of / or separately from each other.
  • film-like connecting elements 27 are arranged so that no air can flow through between the individual segments 6e.
  • the exception is the formed in the middle of the vehicle 1 at the roof edge 7b gap, since this must remain in order to open the doors 8a, 8b even with attached flow guide device 4b can.
  • FIG. 9 shows an embodiment of a flow-guiding device 4c, whose air-guiding surface 5h has blow-out openings 23, 24 both on the foot side and in the opposite end region 11.
  • the exhaust openings 23, 24 can be caused by the internal pressure 21 causes compressed air and thereby positively influence the flow system of the passing air flow to the outer contour 10 of the air duct 5h are taken.
  • the air guided through the blow-off openings 23 prevents flow separation over the outer contour 10 and in particular improves the air flowing out through the blow-off openings 24, the flow situation behind (in the flow direction) of the flow guide device 4c in such a way that the area of the wake is reduced.
  • the flow guide device 4c also has a fastening element 19b, a transition element 16b and actuator element 18b, which have the same function as in the other embodiments.
  • the joint 17b is in this embodiment in the form of a reduction of the material thickness in the transition region formed by the transition element 16b to the actuator 18b.
  • Another special feature shows the fastener 19b, in which it covers the local hinge 28 of a rear door 8b in the region of the rear side edge 7c.
  • FIG. 10 shows an exemplary embodiment of a flow guiding device 4d designed as a hollow body 38, which consists of a plurality of chambers 39, 40, which in each case bear against the air guiding surface 5i on the inside.
  • the air guide surface 5i is formed in two parts over the entire extent of the outer contour 10 and is initially formed by an air guide surface part element 29 which, together with the transition element 16c, actuator element 18c and fastening element 19c hinged thereto, forms a first chamber 38 acted upon by an internal pressure 21.
  • a second air guide sub-element 30 for forming the outer contour 10 is integrally formed on the air guide sub-element 29, which together with a second actuator element 31 hinged thereto via a joint 32 and a subsection of the air guide element 29 forms a second chamber 40, which can be acted upon by an internal pressure 21 '.
  • the flow tear-off measurement sensors 22 are furthermore arranged on the air guide surface 5i such that at least one of the chambers 39, 40 is assigned to the hollow body-like flow guide device 4d.
  • the respective flow guide device 4, 4a-4d or at least each of a rear side edge 7a, 7c and / or the roof edge 7b associated portion of a flow guide device can be arranged on a plate or a frame on which the respective flow guide device in its folded-back position rests and be removed together with this plate or this frame from the rear side of the vehicle 1 and is positioned in a storage space below, above or to the side of the vehicle 1 in a non-use position.
  • the respective fastening element 19, 19a, 19b, 19c part of such a frame or such a plate.
  • slotted tubes are provided, which are arranged on the ground-side rear edge along this transversely to the vehicle longitudinal direction, in which engages the frame or the plate with guide wheels so that this or this is guided in the tube along the slot laterally is displaceable.
  • a distance corresponding to the distance of the guide wheels can then also be longitudinally slotted tubes in the longitudinal direction of the vehicle with connection to the cross tube be formed so that fold away the frame or the plate of the rear side and then in the longitudinally laid tubes and by means of the guide wheels in guided by the slots can slide under the utility vehicle.
  • the invention provides the possibility to achieve by the rounding of the corner contour at the rear of a vehicle, in particular motor vehicle, preferably commercial vehicle or bus, a reduction of the flow resistance, which reduces the flow caster.
  • This effect achieved by the rounding can be assisted by the blowing out of air through exhaust openings formed on the air guide surface forming the rounding.
  • flow rate measuring sensors or flow separation measuring sensors are particularly suitable.
  • the flow guide devices 4, 4a-4d according to the invention can be attached fixedly to the rear side of a vehicle, but also detachably or variably in their position there. This makes it possible to equip motor vehicles already ex works with the flow guide devices according to the invention. But there is also the possibility to retrofit vehicles with these.
  • rubber or a rubber-like material has the advantage that, due to its flexibility, it brings about the possibility of contour adaptation and foldability on the one hand and a high degree of longevity, freedom from maintenance and robustness. It is also conceivable, instead of a rubber-like material to use a textile material, which may be at least partially clamped or clamped with stiffening ribs, which may consist of wire.
  • the inventively provided control of the adaptation of the outer contour, the position of the respective air ducts and the intensity of the optionally desired blow-out can be solely by controlling, regulating and varying the internal pressure 21, 21 ' produce when a flexibly ausgestalteter, inflatable and / or retractable hollow body 37, 38 is used.
  • the control which detects the respective flow state of the applied flow, processes and converts it into a corresponding internal pressure 21, 21 'to be set, always ensures the optimum operating state and thus ensures a high efficiency of the entire system. It is never consumed more air than is necessary to achieve the optimal shape and position of the air ducts.
  • FIG. 9 A schematic representation of the operation of a flow guide device with exhaust openings, as shown for example in FIG. 9, can be seen in FIG.
  • the box 33 is intended to symbolize the current position, shaping and positioning of the outer contour 10 of a flow-guiding device and thus the current flow situation on the outer contour 10 of a flow-guiding device. This is on the one hand influenced by the blowout 34 and the current shape of the outer contour 35. Likewise, the wind conditions 36 influence the current flow situation 33. Measured and determined the current flow situation by means of one or more stall or flow separation measuring sensors 22 whose output signals as input signals Control and regulation 37 are supplied.
  • control and regulation 37 these signals are processed and output from the control and regulation output signals, which then regulate the compressed air and a hollow body, as shown in Figure 9, the internal pressure 21 and control.
  • the purge 34 and the contour 35 are influenced in a targeted manner and thus influenced the current flow situation 33, and the respective flow-guiding device is designed such that a tangential flow system is identified as the current flow. setting the situation.
  • the regulation is so fast that it is possible to react immediately to stalls or imminent stalls.
  • sensors 22 may be located at the outer end of an air guide surface, here the air guide surface 5h, in the region of the exhaust openings 24. Distributed over the length or width of the air guide 5h here several small, isolated and distributed at regular intervals sensors 22 or even a continuous lamella can be attached.
  • the flow direction of the adjacent flow which is symbolized in Figure 9 by the various arrows, measured.
  • the direction of the flag no longer at least substantially coincides with the direction of the tangent in this region of the contour, there is a flow separation or a stall, which triggers the regulation described above.
  • a continuous lamella is formed in this end region 11 of the outer contour 10, this can additionally separate the inner and outer flow to a certain extent, so that the formation of a shear layer is further delayed, which additionally stabilizes the forming flow lag 3.
  • sensors 22 may be arranged, as in the figure 10 on the outside of the Lucasleit vomteilianas 29 is shown.
  • continuous slats can be mounted here. At this point, a stall is detected by the sensor, i. the sensor flag, erects from its position in the case of a tangential flow system flat on the outer contour 10 position. It is also possible to provide the latter sensors as an alternative to those at the top
  • the sensors 22 may be formed as a potentiometric protractor, which is suspended on a movable axle, or as a strain gauge having, elastically resetting wind vane. Since the material of the sensor is flexible, it is also conceivable that this at least on the outside of the same or a similar material as the other wall portions of the hollow body, i. the air guide, the actuator and the actuator, consists, so that the individual elements of a flow guide device can be produced in the continuous casting process.
  • the regulation described above further influences the blowing out of air in such a way that with the blow-outs only such a measure of energy in the form of an air Power is provided, as it is necessary to maintain a stable, Tangentialen Strö- mung condition on the outer contour 10 of the respective air duct.
  • the flow guiding device in the form of a hollow body with an air guide surface 5a to 5i and an inside transition element 16, 16a to 16c and an inside actuator element 18, 18a to 18c is an outer flow contour 10 and an inner formed by the respective transition element and the respective actuator Flow contour formed.
  • the actuator preferably forms a concave contour, so that there behind the vehicle forming ring vortex flow along without formation of secondary vortices and can unite at the top of the transition element with the outer flow.
  • the internal pressure 21 is formed as a negative pressure. In order to be able to hold the pressure within the respective hollow body, it is provided that this is closed at the top and at the bottom by means of flexible lamellae which then replace the foil-like elements 27 shown in FIG.
  • the combination of the components described above and their interaction with the internal pressure which is variable or variable when the flow-guiding device is designed as a hollow body lead to a particularly advantageous flow-guiding device.
  • the internal pressure influences the momentum of the blow-out, so that as the internal pressure increases, the blow-off speed is also increased.
  • each chamber is appropriately assigned a stall measuring sensor or flow separation measuring sensor 22.

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Abstract

Bei einer Strömungsführungsvorrichtung (4, 4a-4d) eines Fahrzeugs (1), insbesondere Nutzfahrzeugs oder Busses, die mindestens eine am Fahrzeugheck anordnenbare und in aufgerichteter Position in Konturverlängerung einer heckseitigen Fahrzeugkante (7a, 7b, 7c) eine endseitige Rundung ausbildende Luftleitfläche (5a-5i) umfasst, die um ein fahrzeugseitig angeordnetes Wider- und/oder Drehlager (9) schwenkbar ist und/oder an diesem abgestützt zumindest auf ihrer der Luftströmung zugewandten Seite in ihrer Außenkontur (10) veränderbar ausgebildet ist und im Fahrbetrieb des Fahrzeugs (1) zumindest bereichsweise in tangentiale Strömungsanlage an die außen vorbeiströmende Luftströmung bringbar ist, soll eine Lösung geschaffen werden, die ein Reagieren auf sich ändernde Fahrtwindbedingungen ermöglicht. Dies wird dadurch erreicht, dass die Luftleitfläche (5a-5i) sich in immer wieder eine tangentiale Strömungsanlage herstellender Weise an ändernde Strömungsverhältnisse der vorbeiströmenden Luftströmung anpassend, insbesondere stufenlos, verstellbar angeordnet und ausgebildet ist.

Description

Strömungswiderstand reduzierende Strömungsführungsvorrichtung eines Fahrzeugs
Die Erfindung richtet sich auf eine Strömungsführungsvorrichtung eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs oder Busses, die mindestens eine am Fahrzeugheck anordnenbare und in aufgerichteter Position in Konturverlängerung einer heckseitigen Fahrzeugkante eine endseitige Rundung ausbildende Luftleitfläche umfasst, die um ein fahrzeugseitig angeordnetes Wider- und/oder Drehlager schwenkbar ist und/oder an diesem abgestützt zumindest auf ihrer der Luftströmung zugewandten Seite in ihrer Außenkontur veränderbar ausgebildet ist und im Fahrbetrieb des Fahrzeugs zumindest bereichsweise in tangentiale Strömungsanlage an die außen vorbeiströmende Luftströmung bringbar ist.
Weiterhin richtet sich die Erfindung auf ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, vorzugsweise Nutzfahrzeug oder Bus, mit den Strömungswiderstand verringernder Strömungsführungsvorrichtung.
Nutzfahrzeuge, beispielsweise Lastkraftwagen, Anhänger oder Auflieger von Lastkraftwagen oder Busse, weisen häufig ein im Wesentlichen quaderförmig ausgebildetes, durch rechtwinklig aneinander stoßende Kantenbereiche geprägtes Heck auf. An diesem Heckbereich reißt die von vorne über das Fahrzeug strömende Luft im Fahrbetrieb ab und der Fahrtwind erzeugt hinter dem Heck ein großes Wirbelfeld, den so genannten Strömungsnachlauf. Dieser Strömungsnachlauf verursacht einen erheblichen Teil des Gesamtwiderstandes des Fahrzeugs, so dass allgemein das Bestreben besteht, diesen Luftwiderstand zu verringern.
Im Stand der Technik finden sich eine Vielzahl von Vorschlägen, wie sich dieser Luftwiderstand verringern lässt.
So wird in der US 4,142,755 A sowie in der DE 31 15 742 A die Anordnung von starren oder aufblasbaren Vorrichtungen am Heck eines Fahrzeugs vorgeschlagen, die den Abrissquerschnitt der Strömung am Heck verkleinern und die als Zubehörteil am Heck des Fahrzeugs befestigt werden können. Hierdurch lässt sich die endseitige Kontur des Fahrzeugs zwar strömungsgünstig verjüngen, diese Vorrichtungen verlängern aber die Gesamtlänge des jeweiligen Fahrzeugs, so dass deren Anwendung gegebenenfalls gesetzliche Vorschriften entgegenstehen. Eine Integration derartiger Strömungsführungsvorrichtungen in das vom jeweiligen Nutzfahrzeug bereitgestellte Transportvolumen schmälert das Transportvolumen und ist aus diesem Grund nicht erwünscht. Eine gattungsgemäße Strömungsführungsvorrichtung sowie ein Nutzfahrzeug, das mit einer den Strömungswiderstand verringernden Strömungsführungsvorrichtung ausgestattet ist, sind aus der DE 24 37 075 A1 bekannt. Diesem Dokument ist ein an der Heckseite eines Lastkraftfahrzeugs angeordnetes, aufblasbares Formteil zu entnehmen, das im zusammengeklappten Zustand zusammengefaltet und von einer Klappe abgedeckt in einem Kasten verstaut ist. Durch Aufblasen mittels von der Druckluftanlage des Fahrzeugs bereitgestellter Druckluft entfaltet sich das aufblasbare Formteil, wobei die Klappe um ein Drehgelenk nach außen verschwenkt wird und eine heckseitige Konturverlängerung einer Seitenkante des Heckaufbaus und eine gebogen ausgeformte Luftleitfläche ausbildet. Das Ausfahren und Einfahren der Formteile erfolgt bei diesem Stand der Technik in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs.
Bei anderen aus dem Stand der Technik bekannten Strömungsführungsvorrichtungen, wie beispielsweise dem aus der DE 40 21 337 A1 bekannten aufblasbaren Luftschlauch mit angeformtem Spoilerelement erfolgt das Aufblasen mit Hilfe eines Lufteinlasses in den während der Fahrt die Fahrtwindströmung eintritt und dann den Luftschlauch aufbläht.
Nun ist es weiterhin bekannt, dass an gerundet ausgebildeten Luftleitflächen, beispielsweise bei seitlichem Windeinfluss bei in Fahrt befindlichem Fahrzeug, die tangential an der Luftleitfläche vorbei strömende Luftströmung sich Undefiniert und insbesondere unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs von der Luftleitfläche ablösen kann. Hierdurch werden Wirbel erzeugt, die den Luftwiderstand wieder erhöhen. Ein solcher Abriss der Luftströmung ist fahrgeschwindigkeitsunabhängig, so dass diesem Phänomen durch eine fahrgeschwindigkeitsgeregelte Anstellung einer Luftströmungsvorrichtung nicht entgegengewirkt werden kann. Außerdem besteht bei Strömungsführungsvorrichtungen nach dem Stand der Technik der Nachteil, dass die Luftleitfläche einer solchen Luftströmungsführungsvorrich- tung umso weiter nach außen von der Fahrzeuglängsachse weg verschwenkt wird, je höher die Fahrgeschwindigkeit ist, da mit höherer Fahrgeschwindigkeit die aufblasbaren Luftströ- mungsführungsvorrichtungen sich weiter aufblähen. Hier ist es dann aber nicht möglich, im Bedarfsfall, beispielsweise bei einsetzendem Seitenwind, den Winkel, mit dem die Luft hinter das Fahrzeug geführt wird, durch eine Verstellung der Luftleitfläche deutlich zu verkleinern, und damit für ein möglichst klein ausgeprägtes Ablösegebiet, d. h. einen möglichst kleinen Bereich des Strömungsnachlaufes, zu sorgen.
Auch mit anderen, aus dem Stand der Technik bekannten Strömungsführungsvorrichtungen, beispielsweise der aus der US 4,214,787 A bekannten Strömungsführungsvorrichtung, las- sen sich Anpassungen an unterschiedliche Windverhältnisse nicht vornehmen. Diese Strö- mungsführungsvorrichtungen werden in einem bestimmten Winkel angestellt, nach Überschreiten einer gewissen Geschwindigkeit in ihrer Anstellung aber nicht mehr verändert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die ein Reagieren einer gattungsgemäßen Strömungsführungsvorrichtung auf sich ändernde Fahrtwindbedingungen ermöglicht.
Bei einer Strömungsführungsvorrichtung der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Luftleitfläche sich in immer wieder eine tangentiale Strömungsanlage herstellender Weise an ändernde Strömungsverhältnisse der vorbeiströmenden Luftströmung anpassend, insbesondere stufenlos, verstellbar angeordnet und ausgebildet ist.
Hierbei ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Luftleitfläche sich im Fahrbetrieb des Fahrzeugs zumindest bereichsweise immer so weit an die Luftströmung anlegt, dass diese in tangentialer Strömungsanlage verbleibt und die an ihr vorbeiströmende Luftströmung gerade nicht abreißt.
Bei einem Fahrzeug der eingangs bezeichneten Art wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Strömungsführungsvorrichtung eine solche nach einem der Ansprüche 1-18 ist.
Die Erfindung geht also gegenüber dem Stand der Technik den Weg, eine Anpassung und Verstellung der Luftleitfläche der Luftführungsvorrichtung anhand der jeweils aktuell vorliegenden Strömungsanlageverhältnisse vorzunehmen. Wenn also ein Abreißen der Strömung von der Luftleitfläche festgestellt wird, wird die Außenkontur der Luftleitfläche und/oder der Anstellwinkel der Luftleitfläche im Verhältnis zur zugeordneten Seitenkante des Fahrzeugs verstellt. Dies führt dazu, dass der tangential an der Luftleitfläche vorbeiströmende Fahrtwind sich sofort wieder anlegt und keine störenden Wirbel entstehen. Eine dem Fachmann aus der Luft- und Raumfahrttechnik geläufige und einfache Methode zur Feststellung, ob an der Außenseite der Luftleitfläche ein Strömungsabriss erfolgt, ergibt sich aus der Anwendung von bekannten Strömungsabrissmesssensoren oder Strömungsablösungsmesssenso- ren. Mit diesen lässt sich ein Strömungsabriss feststellen und in entsprechende Signale umwandeln, die für die Auslösung und Bewirkung einer Veränderung der Außenkontur und/oder eine Verstellung des Anstellwinkels der Luftströmungsführungsvorrichtung bzw. der Luftleitfläche nutzbar sind. Die vorliegende Erfindung geht danach einen anderen Weg als das aus der DE 199 12 140 C2 bekannte Prinzip, bei welchem Luftleitflächen an einem Fahrzeug angeordnet und über Antriebsmittel periodisch aktivierbar sind. Durch diese Luftleitflächen sollen kontrolliert und zeitabhängig Störungen in die Fahrtwindströmung eingebracht werden. Die Lehre der DE 199 12 140 C2 erhofft sich von diesen periodischen Störungen eine Verringerung des Luftwiderstandes des Fahrzeuges bei der Fahrt. Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Überlegung zugrunde, die Luftleitfläche immer exakt so anzustellen, dass sich auch bei ändernden Strömungsverhältnissen eine tangentiale Anlage der Luftleitfläche an die Strömung ergibt. Dabei wird die Ausrichtung der Luftleitflächen und deren Kontur nicht nur geschwindigkeitsabhängig, sondern mit Blick auf die konkreten Strömungsbedingungen an der bzw. den Luftleitflächen kontrolliert. Dazu sind den Luftleitflächen beispielsweise mehrere Sensoren zugeordnet, die die Strömungsverhältnisse an Segmenten der Luftleitfläche erfassen und die Luftleitflächen respektive deren Segmente in angemessener Weise an die tatsächlichen Strömungsverhältnisse, die an dem entsprechenden Segment wirken, anpassen. Diese Anpassung kann dabei nicht nur eine Veränderung der Ausrichtung der Luftleitflächen beinhalten, sondern vielmehr auch eine Änderung der Krümmung der Kontur der Luftleitfläche. Die Veränderung der Kontur erfolgt dabei zumindest in Fahrtrichtung, d.h. in Hauptströmungsrichtung bei hohen Geschwindigkeiten. Sie erfolgt aber auch in einer Richtung quer hierzu, d.h. in Breitenrichtung bzw. Höhenrichtung des Fahrzeuges. Eine solche Einstellung der Kontur ist im Hinblick auf effektive Luftleitflächen an relativ langsam fahrenden Kraftfahrzeugen wie Lkw, oder anderen Fahrzeugen, teilweise auch schienengebundenen Fahrzeugen, von Bedeutung. Die Messung der Strömungsverhältnisse auf Segmenten der Luftleitfläche und die Anpassung der Kontur dieser Segmente an die jeweiligen Strömungsverhältnisse erlauben es auch, die erfindungsgemäße Strömungsführungsvorrichtung an Seitenwindbedingungen anzupassen.
Damit sich die Luftströmung des Fahrtwindes besonders gut an die Außenkontur der Luftleitfläche anlegen kann, ist es zweckmäßig, wenn deren Außenkontur positiv gebogen und konvex geformt ist.
Die Krümmung der Luftleitfläche kann im Querschnitt auch als S-Schlag ausgebildet sein. Bei dieser Ausgestaltung hat die Luftleitfläche zunächst eine die Wandung des Fahrzeuges im Wesentlichen zunächst fortsetzende und sich konvex krümmende Luftleitfläche. Ein hinteres Ende dieser Luftleitfläche ist gegenläufig, d.h. konkav gekrümmt. Mit anderen Worten ist der überwiegende Teil der Luftleitfläche beginnend vom Ansatzpunkt an das Fahrzeug konvex gekrümmt, wohingegen das freie Ende der Luftleitfläche eine konkave Krümmung hat.
Um einen besonders günstigen, hinter dem Heck des Kraftfahrzeugs ein Gebiet mit einem möglichst geringen Nachlauf zu erzeugenden Strömungsverlauf zu erzielen, ist es gemäß Ausgestaltung der Erfindung weiterhin zweckmäßig, wenn die Außenkontur über ihre gesamte Längserstreckung in Fahrzeuglängsrichtung tangential zur jeweils zugeordneten heckseitigen Fahrzeugkante verläuft. Damit wird die Strömung gezielt hinter den Bereich des Kraftfahrzeugs gelenkt.
Um das tangentiale Anlegen der Strömung an die Luftleitfläche zu verbessern und die Gefahr des Abreißens der tangentialen Strömungsanlage zu vermindern, sieht die Erfindung weiterhin vor, dass die Strömungsführungsvorrichtung die Luftströmung auf der Außenkontur aktiv oder passiv beeinflussende Elemente, insbesondere passive Wirbelgeneratoren und/oder aktive Ausblasungsöffnungen aufweist. Durch diese Elemente lassen sich der Strömung Impulse geben, die einem Ablösen entgegenwirken. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass am Fuße der Luftleitfläche, im Bereich des dortigen Wider- und/oder Drehlagers Ausblasöffnungen ausgebildet sind. Hier kann dann von der der Außenkontur abgewandten Seite her Luft auf die Außenkontur ausgeblasen werden. Eine andere Möglichkeit Ausblasöffnungen vorzusehen, besteht darin, diese am entgegengesetzten Ende der Luftleitfläche, also an deren fahrzeugabgewandten Seite, vorzusehen.
Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit, einen Abriss der Strömungsanlage an der Außenkontur einer Luftleitfläche festzustellen, besteht darin, auf oder an der Außenkontur mindestens einen Strömungsabrissmess- oder Strömungsablösungsmesssensor anzuordnen, wodurch sich die Erfindung weiterhin auszeichnet. Dieser mindestens eine Strömungsabriss- messsensor oder Strömungsablösungsmesssensor wird in vorteilhafter Weise dazu genutzt werden, mittels einer, insbesondere adaptiven, Regelung eine Veränderung der Außenkontur der Luftleitfläche und/oder ein Verschwenken der Luftleitfläche zu bewirken. Die Erfindung sieht daher in weiterer Ausgestaltung auch vor, dass die Strömungsführungsvorrichtung eine die Verstellung der Luftleitfläche steuernde, insbesondere Messwerte des mindestens einen Strömungsabrissmess- oder Strömungsablösungsmesssensors verarbeitende, insbesondere adaptive, Regelung aufweist.
Um, beispielsweise durch Anlegung eines Innendruckes auf der der Außenkontur abgewandten Seite der Luftleitfläche eine Änderung der Formgebung und des Verlaufes der Au- ßenkontur bewirken zu können, zeichnet sich die Erfindung weiterhin dadurch aus, dass die Luftleitfläche eine eine Verformung der Außenkontur ermöglichende Dicke oder Stärke und/oder Ausgestaltung aufweist. Somit ist es möglich, durch Beaufschlagung der der Außenkontur abgewandten Seite der Luftleitfläche mit einem entsprechenden Druck, beispielsweise dem Innendruck eines als Hohlkörper ausgebildeten Elementes, wie es nachstehend noch erläutert wird, eine Veränderung des Verlaufes der Außenkontur der Luftleitfläche zu erzielen. Beispielsweise kann die Luftleitfläche aus einem gummiartigen, elastischen Material bestehen, das sich nach Art von Luftballonmaterial aufblähen und aufblasen lässt. Es ist aber auch möglich, in die Außenkontur oder in die Wandstärke der Luftleitfläche Lamellen oder mechanische Elemente oder einzelne Luftdruckkammern einzuarbeiten, deren Verstellung dann die Ausbildung und den Verlauf der Außenkontur der jeweiligen Luftleitfläche verändern.
Der die Luftleitfläche ausbildende Körper bzw. Hohlkörper kann aus einem Material variierender Festigkeit bzw. Elastizität gebildet sein, um aufgrund des Druckes an verschiedenen Flächensegmenten der Luftleitfläche ein variierendes Verformungsverhalten zu erreichen, welches das Abreißen der vorbeigeführten Luftströmung bestmöglich verhindert.
Die Ausformung der Luftleitfläche ergibt sich dabei aus dem Differenzbetrag zwischen dem Druck an der Luftleitfläche und dem auf der gegenüberliegenden Seite wirkenden Druck. Dieser Gegendruck kann beispielsweise veränderbar sein. In der einfachsten Ausgestaltung stellt sich die Luftleitfläche zwangsläufig aufgrund des Drucks in einer Weise an, dass die Strömung nicht abreißt. Neben den zuvor erwähnten Mitteln zur Veränderung des Gegendrucks auf der der Luftleitfläche abgewandten Seite besteht die Möglichkeit, die Ausrichtung und Kontur der Luftleitfläche durch mechanisch auf diese wirkende Mittel zu verändern.
Eine besonders zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht dann weiterhin darin, dass die Luftleitfläche zumindest bereichsweise und/oder über ihre Längserstreckung in Fahrzeuglängsrichtung eine variierende, insbesondere zu ihrem endseitigen Bereich, vorzugsweise kontinuierlich, abnehmende Dicke oder Stärke und/oder Ausgestaltung aufweist.
Um die Luftleitfläche verstellen, insbesondere um ihr fußseitiges fahrzeugseitiges Drehlager verschwenken und den Anstellwinkel oder Verstellwinkel relativ zur jeweils zugeordneten Heckseitenkante des Fahrzeugs variieren zu können, schlägt die Erfindung in weiterer Ausgestaltung vor, dass die Luftleitfläche an ihrer der zugeordneten heckseitigen Fahrzeugkante abgewandten Seite mit einem auf sich selbst rückklapp- oder rückfaltbaren Betätigungs- element verbunden ist. Dieses Betätigungselement kann dann die für die Verstellung der Luftleitfläche notwendige Zug- und/oder Druckkraft in die Luftleitfläche induzieren. Hierbei ist es möglich, die Luftleitfläche um ein Drehlager zu verschwenken. Es ist aber auch möglich, bei festgestelltem Drehlager oder einem lediglich als fixierendes Widerlager ausgebildeten fahrzeugseitigen Fixierungsbereich der Luftleitfläche durch Anlegung einer entsprechenden Zug- oder Druckkraft an der dem Dreh- und/oder Widerlager gegenüberliegenden Seite der Luftleitfläche diese zu verbiegen und damit den Radius der positiv gebogen und konvex verlaufenden strömungsseitigen Außenseite oder Außenkontur der Luftleitfläche zu verändern. Insbesondere ist die Dicke oder Stärke der Luftleitfläche so ausgelegt, dass ein solches Verbiegen möglich ist. Von Vorteil ist es hierbei, wenn die Luftleitfläche aus einem entsprechend elastischen, eine Rückstellkraft entwickelnden Material besteht.
Insbesondere ist es gemäß Weiterbildung der Erfindung zweckmäßig, wenn das Betätigungselement eine auf die Fahrzeugrückseite gerichtete Zugkraft auf die Luftleitfläche ausübt. Damit ist die Luftleitfläche ohne weitere Gegenmaßnahmen permanent einem Wirkmechanismus ausgesetzt, der die jeweilige Luftleitfläche in Richtung auf die Rückseite des Kraftfahrzeuges zu einklappen möchte. Diesem Wirkmechanismus kann dadurch entgegengewirkt werden, dass die Luftleitfläche und das Betätigungselement Bestandteil eines Hohlkörpers sind, der von innen mit Druck beaufschlagbar ist, so dass durch Anlegen eines entsprechenden Innendruckes dieser Zugkraft entgegengewirkt und damit die relative Stellung der Luftleitfläche und/oder ihre Außenkontur relativ zur zugeordneten Heckkante des Kraftfahrzeuges oder Nutzfahrzeuges aktiv verstellt werden kann.
Um die Strömungsführungsvorrichtung in konstruktiv einfacher Art und Weise an der Rückseite eines Kraftfahrzeuges befestigen zu können, ist es gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig, wenn die Luftleitfläche an ihrem der zugeordneten heckseitigen Fahrzeugkante zugewandten Ende über ein Befestigungselement mit dem Betätigungselement verbunden ist. Hierdurch lässt sich dann der gesamte Wirkmechanismus außenseitig an der Rückseite eines Fahrzeughecks, beispielsweise eines Lkw-Aufliegers anbringen.
Eine besonders vorteilhafte Strömungsführungsvorrichtung lässt sich weiterhin erfindungsgemäß dadurch ausbilden, dass die Luftleitfläche und/oder das Betätigungselement und/oder das Befestigungselement Bestandteil eines druckbeaufschlagbaren, insbesondere auffaltbaren und/oder aufblasbaren, Hohlkörpers sind oder gemeinsam einen solchen Hohlkörper ausbilden. Dieser lässt sich innenseitig mit Druck, beispielsweise von der Druckluftanlage des Nutzfahrzeuges herbeigeführt, beaufschlagen und damit lässt sich eine Verstel- lung der Relativlage und der Außenkontur der Luftleitfläche oder der Luftleitflächen erreichen, aber auch ein Ausblasen von Luft aus den aktiven Strömungskontrollen, d.h. den aktiven Ausblasungsöffnungen, erzielen.
Um die Außenkontur der Luftleitfläche abschnittsweise verstellen zu können, ist es weiterhin von Vorteil, wenn an jedem verstellbaren Abschnitt eine von anderen Hohlkammern getrennt mit Druckluft zu beaufschlagende Kammer oder Hohlkammer innenseitig an der Luftleitfläche angrenzend ausgebildet ist. Die Erfindung sieht daher weiterhin vor, dass der Hohlkörper mehrere Kammern aufweist, die innenseitig an die jeweilige Luftleitfläche angrenzen.
Um eine relative Beweglichkeit der drei Elemente Luftleitfläche, Betätigungselement und Befestigungselement zueinander und insbesondere ein Zusammenfalten der Strömungsfüh- rungsvorrichtung in eine Nicht-Gebrauchsposition oder eine Ruheposition, bei welcher diese Elemente aufeinander gefaltet übereinander positioniert sind, zu ermöglichen, ist es gemäß Ausgestaltung der Erfindung weiterhin von Vorteil, wenn die Luftleitfläche und/oder das Betätigungselement und/oder das Befestigungselement jeweils über eine Gelenkverbindung miteinander verbunden sind. Längs dieser Gelenkverbindung sind die einzelnen Elemente dann relativ zueinander verschwenkbar, so dass die Strömungsführungsvorrichtung einklappbar ausgebildet ist. Hierbei kann die Gelenkverbindung auch dadurch erreicht werden, dass eine Wandstärkenverminderung ausgebildet wird, die zumindest über einen bestimmten, definierten Winkelbereich ein Verschwenken der darüber miteinander verbundenen Elemente gegeneinander ermöglicht.
Um den Nachlauf bzw. den Strömungsnachlauf hinter dem Heck eines Nutzfahrzeuges deutlich und ausreichend zu vermindern, ist es zweckmäßig am Heck mehrere erfindungsgemäße Strömungsführungsvorrichtungen anzuordnen. Die Erfindung sieht daher in weiterer Ausgestaltung vor, dass längs beider seitlichen und/oder der dachseitigen Heckkanten mindestens eine Luftleitfläche angeordnet ist.
Des Weiteren kann eine erfindungsgemäße Strömungsführungsvorrichtung im unteren Bereich vorgesehen sein, d.h. im Bereich der Ladekante eines Lkw bzw. im Bereich des Bodenblechs.
Dabei kann es möglich sein, dass sich eine Luftleitfläche über die gesamte Länge der jeweiligen Heckkante oder der Dachkante erstreckt, es ist aber auch möglich, dass hier mehrere Segmente oder Elemente, die jeweils eine Luftleitfläche umfassen, übereinander oder ne- beneinander angeordnet sind. Die Erfindung sieht daher weiterhin vor, dass längs mindestens einer Heckkante mehrere Luftleitflächen angeordnet sind.
Die Luftleitflächen können dabei jeweils für sich starr, jedoch insgesamt beweglich vorgesehen sein, um eine Strömungsführungsvorrichtung an einer Heckkante anzuordnen, die über die Länge der Heckkante variabel ist. Die Luftleitflächen können aber auch für sich biegbar sein, um eine Anpassung der Kontur der Luftleitflächen in Längsrichtung der Heckkante und quer hierzu und im Wesentlichen in Erstreckungsrichtung der Luftleitflächen zu erreichen.
Wenn nun am Heck eines Kraftfahrzeuges mehrere erfindungsgemäße Strömungsführungs- vorrichtungen oder Luftleitflächen angeordnet sind, so kann vorgesehen sein, dass alle oder aber auch nur ein Teil der Luftleitflächen im erfindungsgemäßen Sinne verstellbar angeordnet und ausgebildet sind/ist.
Ebenso ist es aber auch möglich, dass die mehreren, dann verstellbar angeordneten und ausgebildeten erfindungsgemäßen Luftleitflächen getrennt und/oder unabhängig voneinander verstellbar ausgebildet sind, was die Erfindung ebenfalls vorsieht.
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, an den Seitenkanten angeordnete Luftleitflächen geregelt von dem Signal jeweils wenigstens eines Strömungssensors beweglich angetrieben vorzusehen und eine der Dachkante zugeordnete Luftleitfläche so vorzusehen, dass deren Stellbewegung zwangsgeführt von der Stellbewegung der beiden seitlichen Luftleitflächen ist. Eine Stellung der seitlichen Luftleitflächen führt dementsprechend zwangsläufig zu einer Verstellung der der Dachkante zugeordneten Luftleitfläche, wodurch der konstruktive Aufwand verringert werden kann, ohne die Effektivität der Strömungsführungsvorrichtung erheblich zu beeinträchtigen.
Diese bevorzugte konstruktive Ausgestaltung kann auch für den Fall realisiert sein, wenn sich die den Längsseiten zugeordneten Luftleitflächen zwangsläufig aufgrund des tatsächlich wirkenden Drucks verstellen, so dass diese Stellbewegung zu einer Zwangsführung der der Dachkante zugeordneten Luftleitfläche führt.
Schließlich ist es von Vorteil, wenn eine Möglichkeit vorgesehen wird, dass die Strömungsführungsvorrichtung nicht dauerhaft an der Rückwand oder der Heckseite oder Rückseite eines Kraftfahrzeuges, insbesondere Nutzfahrzeuges oder Busses, angeordnet sein muss. Um in einer konstruktiv wenig aufwendigen Weise die Strömungsführungsvorrichtung ge- wünschtenfalls vom Kraftfahrzeug entfernen und platzsparend verstauen zu können, sieht die Erfindung in weiterer Ausgestaltung auch vor, dass das Befestigungselement Bestandteil eines Gestells oder einer Platte ist, mittels welcher die Strömungsvorrichtung in zusammengefaltetem Zustand in einer Nicht-Gebrauchsposition unterhalb, oberhalb oder seitlich des Fahrzeugs positionierbar ist.
Die erfindungsgemäße Strömungsführungsvorrichtung weist vorzugsweise wenigstens ein Verformungsmittel auf, mit dem die Außenkontur der Luftleitfläche veränderbar ist. Vorzugsweise sind mehrere Verformungsmittel vorgesehen, um die Außenkontur in Kontursegmenten unterteilt variabel zu verändern. Weiterhin bevorzugt verändert sich die Außenkontur selbstregulierend, mit anderen Worten von alleine oder automatisch, basierend auf einer auf die Luftleitfläche wirkende, strömungsbedingte Druckänderung. In die Regelung einer solchen Verformung können verschiedene Größen als Variablen eingehen, so beispielsweise die aktuelle Fahrgeschwindigkeit, die Luftgeschwindigkeit relativ zu dem Fahrzeug, die Strömungsgeschwindigkeit an der entsprechenden Luftleitfläche bzw. dem Segment, die Strömungsrichtung der Luft bezogen auf die Fahrtrichtung bzw. die Strömungsrichtung der Luft bezogen auf die Luftleitfläche bzw. das entsprechende Segment, der Druck entlang der Luftleitfläche. Einzelnen Segmenten können hierbei den Verformungsmitteln jeweils steuerungstechnisch zugeordnete Sensoren zugeordnet sein, so dass eine genaue räumliche Auflösung der tatsächlichen Strömungsbedingungen und eine bestmögliche Anpassung der Kontur der Luftleitfläche(n) an die tatsächlichen Strömungsbedingungen möglich ist.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt in
Fig. 1a und 1 b in schematischer Seitenansicht den
Bereich des Strömungsnachlaufs bei einem
Nutzfahrzeug ohne strömungswiderstandsverringernde Strömungsführungsvorrichtung (Fig. 1a) und einem Nutzfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Strömungsführungsvorrichtung,
Fig. 2 in schematischer Perspektivdarstellung den Heckbereich eines Nutzfahrzeuges mit daran angeordneten erfindungsgemäßen Strömungsführungs- vorrichtungen, Fig. 3 in schematischer Draufsicht und Schnittdarstellung eine eine Luftführungsfläche aufweisende Strömungsführungsvorrichtung,
Fig. 4 in schematischer Draufsicht und Schnittdarstellung eine eine Luftleitfläche, ein Betätigungselement und ein Befestigungselement aufweisende Strömungsführungsvorrichtung in ihrer Anordnung am Fahrzeugheck,
Fig. 5 die Strömungsführungsvorrichtung nach Fig. 4 in einer, an eine bestimmte
Windsituation angepassten Stellung,
Fig. 6 die Strömungsführungsvorrichtung nach den Fig. 4 und 5 in ihrer eingefalteten Ruheposition,
Fig. 7a - 7c in schematischer Aufsicht und Schnittdarstellung zwei an gegenüberliegenden Heckkanten am Fahrzeugheck angeordnete Strömungsführungs- vorrichtungen in an unterschiedliche Wind- und Strömungsverhältnisse angepassten Stellungen,
Fig. 8 in schematischer Perspektivansicht eine mehrere Luftleitflächen und Segmente aufweisende Strömungsführungsvorrichtung in ihrer Anordnung an der Heckseite eines Nutzfahrzeugs,
Fig. 9 in schematischer Aufsicht und Schnittdarstellung eine Ausführungsform einer Strömungsführungsvorrichtung mit aktiven Ausblasöffnungen,
Fig. 10 in schematischer Aufsicht und Schnittdarstellung eine Strömungsführungsvorrichtung in Form eines mehrere Kammern aufweisenden Hohlkörpers und in
Fig. 11 eine schematische Darstellung einer Steuerung und Regelung
Die Fig. 1a und 1b zeigen ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Fahrzeug, bei dem es sich im vorliegenden Fall um ein aus einer Zugmaschine und einem Auflieger bestehendes Nutzfahrzeug handelt. In Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs bildet sich hinter diesem ein Verwirbelungen 2 aufweisender Strömungsnachlauf 3. Wie ein Vergleich der Fig. 1a und 1 b zeigt, lässt sich der Bereich des Strömungsnachlaufes 3 durch die Anordnung einer Strömungsführungsvorrichtung 4 am Fahrzeugheck deutlich verkleinern. Dadurch wird der Druckwiderstand reduziert und der Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeuges 1 reduziert. In einem in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel besteht die Strö- mungsführungsvorrichtung 4 aus vier jeweils eine Luftleitfläche 5a, 5b, 5c, 5d aufweisenden einzelnen Segmenten 6a, 6b, 6c, 6d. Hierbei erstreckt sich das Segment 6a mit seiner Luftleitfläche 5a längs einer Heckseitenkante 7a und erstrecken sich die Segmente 6b und 6c mit ihren Luftleitflächen 5b und 5c längs der Dachkante 7b, wobei diese jeweils so angeordnet sind, dass sie jeweils die Breite einer Hecktüre 8a, 8b aufweisen, so dass diese auch mit daran angebrachten Segmenten 6a - 6d offenbar sind. Das vierte Segment 6d mit der Luftleitfläche 5d ist wiederum sich längs der weiteren Heckseitenkante 7c erstreckend angeordnet.
Die aus der Fig. 2 ersichtliche Ausführungsform einer Strömungsführungsvorrichtung 4 um- fasst somit vier am Fahrzeugheck angeordnete und in der dargestellten aufgerichteten Position in Konturverlängerung der jeweils zugeordneten heckseitigen Fahrzeugkante 7a, 7b, 7c jeweils eine endseitige Rundung ausbildende Luftleitfläche 5a - 5d. Die Außenkontur jeder Luftleitfläche 5a - 5d ist dabei positiv gebogen und konvex geformt ausgebildet.
Wie die Fig. 3 in schematischer Aufsicht und Schnittdarstellung für das die Luftleitfläche 5d aufweisende Segment 6d darstellt, sind die Luftleitflächen 5a - 5d, hier die Luftleitfläche 5d, fußseitig um ein an der jeweils zugeordneten Heckseitenkante 7a, 7c oder Dachkante 7b fahrzeugseitig angeordnetes Wider- und/oder Drehlager 9 in Richtung von der jeweils zugeordneten Heckseitenkante 7a, 7c oder Dachkante 7b weg auf die Mitte des Fahrzeugs 1 zu verschwenkbar an dem Fahrzeug 1 angeordnet und befestigt. Die Außenkontur 10 einer Luftleitfläche 5d verläuft von der zugeordneten Heckseitenkante 7c ausgehend in tangentialer Richtung in den Bereich hinter dem Fahrzeug 1. Hierbei ist eine Verschwenkung der Luftleitfläche 5d um einen Winkel ß möglich, was die Verschwenkung des endseitigen Bereiches 11 der Luftleitfläche 5d bewirkt, so dass sich die in diesem Bereich ausgebildete Fläche der Außenkontur 10 in Richtung eines Winkels α verschwenken lässt und damit auch an andere, als in der Fig. 3 durch die gestrichelte Linie 12 schematisch dargestellte tangentiale Strömungsanlage bewegen und an eine vorbeiströmenden Fahrtwindströmung anpassen und verstellen lässt. Ein Verschwenken der Luftleitfläche 5d um die im Drehlager 9 ausgebildete Achse lässt sich durch bekannte Verstell- und/oder Verschlussmittel, die in Fig. 3 durch eine gestrichelte Linie 13 angedeutet sind, realisieren. Hierbei kann es sich um Druckzylinder, aber auch Spindeln oder ähnliches handeln. Durch die entsprechende Bewegung des endseitigen Bereiches 11 bei beispielsweise festgestelltem Drehlager 9 oder als Widerlager ausgebildeten Fußpunkt, lässt sich auch eine Verbiegung der Luftleitfläche 5d erzielen, die dann dazu führt, dass der Radius des Außenkonturverlaufes verändert, insbesondere verkleinert wird. Um zu erreichen, dass bei Aufbringen einer Zugkraft zunächst der endseitige Bereich 11 verformt, d.h. verbogen wird und erst bei Aufbringen einer höheren Zugkraft andere Bereiche einer entsprechenden Verformung unterworfen werden, ist der Verlauf der Dicke der Luftleitfläche 5d vom Fußpunkt im Bereich des Wider- und/oder Drehlagers 9 ausgehend zum endseitigen Bereich 11 hin sich verringernd ausgebildet. Die Luftleitfläche 5d ist somit um das fahrzeugseitig angeordnete Wider- und/oder Drehlager 9 verschwenkbar und/oder an diesem abgestützt zumindest auf ihrer einer vorbeiströmenden tangentialen Luftströmung zugewandten Seite in ihrer Außenkontur veränderbar ausgebildet. Die Seite der Außenkontur 10 legt sich im Fahrbetrieb des Fahrzeugs 1 zumindest bereichsweise, üblicherweise und im Regelfall aber vollständig, in tangentialer Strömungsanlage an die außen vorbeiströmenden Luftströmung an. Wenn sich nun die Strömungsverhältnisse auf der Seite der Außenkontur 10 ändern, lässt sich die Luftleitfläche 5d mit Hilfe der Verstell- und/oder Verschwenkmittel 13 vorzugsweise stufenlos durch Verschwenken um die Achse des Drehlagers 9 in Richtung des Winkels ß und/oder durch Verbiegen und damit Verformen der Außenkontur 10 derart verstellen und verändern, dass im Fahrbetrieb die Luftströmung wieder in tangentiale Strömungsanlage auf der Seite der Außenkontur 10 gelangt. Diese Verstellung und Regelung erfolgt dauerhaft, permanent und aktiv, so dass die Außenkontur der Luftleitfläche 5d, solange sich diese in ihrer aktiven Gebrauchsposition befindet, immer in tangentialer Strömungsanlage verbleibt oder in diese nachgeführt wird, wobei die Luftleitfläche 5d dabei weiterhin vorzugsweise so ausgerichtet ist, dass sie eine Stellung und Form aufweist, dass die anliegende Strömung gerade nicht abreißt.
Die Luftleitfläche 5d ist flexibel, aber eher steif ausgebildet und kann aus einem gummiartigen Werkstoff, Kautschuk oder polymeren Material, aber auch aus einem Metallblech gefertigt sein. Auch ist es möglich, im Körper der Luftleitfläche 5d Verstärkungs- und/oder Verstellelemente anzuordnen und/oder in diesen einzuarbeiten.
Zumindest die die Außenkontur 10 ausbildende Außenseite der Luftleitfläche 5d, im vorliegenden Ausführungsbeispiel nach der Fig. 3 aber der gesamte Körper der Luftleitfläche 5d, ist über ihre gesamte Längserstreckung in Fahrzeuglängsrichtung tangential zur zugeordneten heckseitigen Fahrzeugkante 7c mit einer positiv gebogenen und konvex geformten Kontur ausgebildet.
In gleicher Weise wie die Luftleitfläche 5d, sind im Ausführungsbeispiel auch die Luftleitflächen 5a, 5b und 5c ausgebildet. Es ist aber auch möglich anstelle dieser aufgrund der Ver- Stellmöglichkeiten als aktive Luftleitflächen bezeichneten Ausführungsformen, die Luftleitflächen, beispielsweise 5b und 5c insofern passiv auszubilden, als diese sich dann bei Verstellung der Luftleitflächen 5a und 5d bewegen. Vorzugsweise sind aber auch diese Luftleitflächen 5b und 5c aktiv verstellbar ausgebildet, so dass all das was vorstehend in Bezug auf die Luftleitfläche 5d ausgeführt worden ist, in identischer Weise auch auf die Luftleitflächen 5a - 5c zutrifft.
Die Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Strömungsführungsvorrichtung 4a in der zur Darstellung der Fig. 3 analogen Anordnungsposition an der Heckseitenkante 7c in derselben schematischen Schnittdarstellung. Der Unterschied zur Ausführungsform nach der Fig. 3 besteht im Wesentlichen darin, dass hier nun andere Verstell- und/oder Ver- schwenkmittel 13 zur Verstellung und Verformung der Luftleitfläche 5e ausgebildet sind. Die Luftleitfläche 5e ist auf ihrer der Außenkontur 10 abgewandten Seite mit einem auf sich selbst rückklapp- oder rückfaltbaren Betätigungselement 14 verbunden. Das Betätigungselement 14 ist zweigeteilt und besteht aus einem an der Luftleitfläche 5e über ein Gelenk 15 angelenkten Übergangselement 16 und einem über ein weiteres Gelenk 17 mit diesem verbundenen Aktuatorelement 18, das auf seiner dem Gelenk 17 abgewandten Seite an einem Befestigungselement 19 festgelegt ist. Mittels des Befestigungselementes 19, das die Luftleitfläche 5e auf ihrer der zugeordneten heckseitigen Fahrzeugkante 7c zugewandten Seite mit dem Betätigungselement 14 verbindet, ist die Strömungsführungsvorrichtung an der Rückseite bzw. Heckseite des Fahrzeugs 1 anbringbar und befestigbar und in ihrer aktiven Gebrauchspositionierung auch befestigt. Das Aktuatorelement 18 übt eine permanente, in Richtung des Pfeils 20 wirkende, auf die Fahrzeugrückseite gerichtete Zugkraft auf die Luftleitfläche 5e aus, indem dieses Aktuatorelement 18 über seine Wirkverbindung mit dem Übergangselement 16 das Betätigungselement 14 als Ganzes auf die Luftleitfläche 5e einwirken lässt. Hierbei ist die Federkraft 20 vorzugsweise so groß, dass ohne Ergreifung geeigneter Gegenmaßnahmen das Aktuatorelement 18 und das Übergangselement 16 aufeinander rückgeklappt und die Luftleitfläche 5e um das Drehlager 9 verschwenkt und in Über- einanderlage mit dem Aktuatorelement 18 und dem Übergangselement 16 gebracht wird, wie dies in der Fig. 6 dargestellt ist. Bei der in Fig. 6 dargestellten Position handelt es sich um die Ruheposition der Strömungsführungsvorrichtung 4a, in welcher die Vorrichtung nicht wirksam ist. Um das Zurückklappen in diese Ruheposition zu verhindern, ist die Strömungsführungsvorrichtung 4a von innen mit Druckluft, die beispielsweise von der Druckluftversorgung des Fahrzeuges 1 hergeleitet wird, beaufschlagbar. Diese innenseitige Druckluftbeaufschlagung ist durch die kreisförmige Pfeilanordnung 21 symbolisiert. Innenseitig wird nun ein derartiger Druck eingestellt, dass sich die Luftleitfläche 5e in die jeweils gewünschte Gebrauchsposition aufrichtet, wobei die innere Druckkraft der durch den Pfeil 20 symbolisierten Federkraft des Aktuatorelementes 18 entgegenwirkt. Hierbei zeigt die Fig. 4 die Strömungsführungsvorrichtung 4a in ihrer im Wesentlichen vollständig aufgerichteten Gebrauchsposition. In dieser Stellung liegt die außenseitige Luftströmung in Richtung der gestrichelten Linie 12 in tangentialer Strömungsanlage an der Außenkontur 10 der Luftleitfläche 5e an. Wenn sich nun im Fahrbetrieb des Fahrzeugs 1 die Strömungsverhältnisse beispielsweise dadurch ändern, dass Seitenwind auftritt, ändert sich die Strömungsrichtung wie in Fig. 5 dargestellt derart, dass nun die effektive Windströmung in Richtung der gestrichelten Linie 12a verläuft.
Damit die Luftleitfläche 5e auch in diesem Fahr- oder Betriebszustand wieder in die tangentiale Strömungsanlage 12a gelangt, wird die Außenkontur und/oder die Relativlage der Luftleitfläche 5e durch Verschwenkung der Luftleitfläche 5e und Veränderung, dass heißt Verminderung, des innenseitigen Druckes 21 in die in der Figur 5 dargestellten Position verstellt. Bei Verminderung des Innendruckes 21 bewirkt die Zug- und/oder Federkraft 20 des Aktuatorelementes 18 die entsprechende Verbiegung und/oder Verschwenkung der Luftleitfläche 5e um das Wider- und/oder Drehlager 9 herum. Wenn der durch die Pfeilanordnung 21 gekennzeichnete Innendruck kleiner als die von der Federkraft 20 ausgehenden Zugkraft ausgebildet ist, klappt die Strömungsführungsvorrichtung 4a in die in Figur 6 dargestellte inaktive Ruheposition zurück.
Für die Einstellbarkeit verschiedener Aufrichtungspositionen der Luftleitfläche 5e mittels einer Variation allein des Innendruckes 21 ist es vorteilhaft, wenn die Strömungsführungsvorrichtung 4a die Form eines vorzugsweise umfangsmäßig geschlossenen Hohlkörpers 37 aufweist und die Luftleitfläche 5e, das Betätigungselement 14 und das Befestigungselement 19 einen solchen druckbeaufschlagbaren, auffaltbaren und/oder aufblasbaren Hohlkörper 37 ausbilden oder zumindest Bestandteil eines solchen sind, wie dies auch bei den Ausführungsformen nach den Figuren 9 und 10 der Fall ist.
Um die jeweils aktuellen Strömungsbedingungen an der Außenkontur 10 der Luftleitflächen 5a bis 5i zu jedem Zeitpunkt aktuell erfassen zu können, kann eine jede Strömungsführungsvorrichtung 4, 4a-4d an der oder auf der Außenkontur 10 ihrer jeweiligen Luftleitflächen 5a bis 5i angeordneten Strömungsabrissmess- oder Strömungsablösungsmesssenso- ren 22 aufweisen. In den Figuren 7a bis 7c sind solche Strömungsabriss- oder Strömungs- ablösungsmesssensoren an der Spitze der Luftleitflächen 5e, 5f angeordnet. Ebenso ist dies bei der Luftleitfläche 5h bei der Ausführungsform nach der Figur 9 der Fall. Bei der Ausführungsform nach der Figur 10 sind an der dortigen Außenkontur 10 mindestens zwei Strö- mungsabriss- oder Strömungsablösungsmesssensoren 22 angeordnet. Solche Strömungs- abrissmesssensoren oder Strömungsablösungsmesssensoren 22 sind aus der Luftfahrttechnik bekannt und finden bei den hier dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung Verwendung. Während die Figur 4 den voll entfalteten Zustand der Strömungsführungsvor- richtung 4a bei höchstem Innendruck und -bei falls wie nachstehend noch erläutert vorhandenen Ausblasöffnungen 23, 24f - höchster Ausblasgeschwindigkeit darstellt, welcher sich insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten oder bei auf dieser Seite nicht anliegendem Seitenwind ergibt, zeigt die Figur 5 die Strömungsführungsvorrichtung 4a in ihrem halb entfalteten Zustand, bei welchem ein mäßiger Innendruck 21 und gegebenenfalls eine mäßige Ausblasgeschwindigkeit herrschen. Ein solcher Zustand stellt sich insbesondere bei einer mittleren Fahrgeschwindigkeit oder einem von der zugeordneten Seitenkante einfallenden Seitenwind ein. Insgesamt ist die Strömungsführungsvorrichtung 4a aber stufenlos zwischen der in Figur 6 dargestellten eingeklappten Ruheposition und der in Figur 4 dargestellten voll aufgerichteten Gebrauchsposition in Anpassung an die jeweiligen Strömungsverhältnisse verstellbar.
Ein Beispiel für die Verstellbarkeit in Anpassung an sich jeweils einstellende Strömungsverhältnisse ist aus den Figuren 7a bis 7c ersichtlich. Hier soll wiederum die Strömungsführungsvorrichtung 4a dargestellt sein, wobei hier jetzt ergänzend zu der Luftleitfläche 5e auch die der gegenüberliegenden Heckseitenkante 7a zugeordnete Luftleitfläche 5f dargestellt ist, wobei die der Luftleitfläche 5f zugeordneten Elemente der Strömungsführungsvorrichtung 4a mit den selben Bezugsziffern wie die der Luftleitfläche 5e zugeordneten Elemente, allerdings ergänzt um den Buchstaben „a" bezeichnet sind, soweit es sich um identisch wirkende Elemente handelt.
Die Figur 7a zeigt den in Figur 4 dargestellten und erläuterten Zustand, bei welchem sich das Fahrzeug in Fahrt befindet und lediglich Fahrtwind aus Richtung des Pfeils 26 am Fahrzeug längs strömt und dann im Heckbereich in die durch die gestrichelten Linien 12 und 25 angedeutete tangentiale Strömungsanlage an die jeweilige Luftleitfläche 5e, 5f gelangt. Wenn nun die Strömungsabrissmesssensoren 22, wie in der Figur 7b dargestellt, die dort mit +- δ gekennzeichneten Abweichungen der aktuellen Luftströmung von der zuvor gemäß Linien 12 und 25 herrschenden Luftströmungsrichtung feststellen, reagiert die Strömungsführungsvorrichtung 4a sofort darauf, indem der im inneren herrschende Innendruck 21 so- fort derart geändert wird, dass sich die Luftleitflächen 5e und 5f um die jeweiligen Wider- und/oder Drehlager 9 herum verschwenken und/oder in ihrer Außenkontur verändert werden, so dass sich der endseitige Bereich 11 wieder in tangentialer Strömungsanlage befindet, wie dies in Figur 7c durch die gestrichelten Linien 12a und 25a angedeutet ist. Ohne dass eine Verstellung der Strömungsführungsvorrichtung 4a in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 erfolgt, wird hier eine Verstellung der Luftleitflächen 5e und 5f allein in Abhängigkeit von den jeweils an der an der Außenkontur 10 der Luftleitflächen 5e und 5f herrschenden Strömungsverhältnissen durchgeführt.
Die Figur 8 zeigt eine Ausführungsform einer Strömungsführungsvorrichtung 4b, die aus insgesamt zehn Segmenten 6e mit jeweils einer Luftleitfläche 5g besteht. Der Unterschied zur Ausführungsform nach der Figur 2 besteht darin, dass nicht nur längs der Dachkante 7b einzelne Segmente, sondern auch längs der Heckseitenkanten 7a und 7c vertikal übereinander angeordnete Segmente 6e ausgebildet sind. Die jeweiligen Segmente 6e mit ihren Luftleitflächen 5g sind, wie durch die Winkel α1 , α2 und α3 angedeutet, unabhängig von/oder getrennt voneinander verstellbar angeordnet und ausgebildet. Zwischen jeweils zwei benachbarten Segmenten 6e sind folienartige Verbindungselemente 27 angeordnet, so dass zwischen den einzelnen Segmenten 6e keine Luft hindurch strömen kann. Ausgenommen ist der in der Mitte des Fahrzeugs 1 an der Dachkante 7b ausgebildete Spalt, da dieser verbleiben muss, um die Türen 8a, 8b auch bei angebrachter Strömungsführungsvorrichtung 4b öffnen zu können.
Die Figur 9 zeigt eine Ausführungsform einer Strömungsführungsvorrichtung 4c, deren Luftleitfläche 5h sowohl fußseitig als auch im gegenüberliegenden Endbereich 11 Ausblasöffnungen 23, 24 aufweist. Durch die Ausblasöffnungen 23, 24 kann durch den Innendruck 21 bewirkt Druckluft ausgeblasen und dadurch positiv Einfluss auf die Strömungsanlage der vorbeiströmenden Luftströmung an die Außenkontur 10 der Luftleitfläche 5h genommen werden. Hierbei verhindert die durch die Ausblasöffnungen 23 geführte Luft eine Strömungsablösung über der Außenkontur 10 und verbessert insbesondere die durch die Ausblasöffnungen 24 ausströmende Druckluft die Strömungssituation hinter (in Strömungsrichtung) der Strömungsführungsvorrichtung 4c in der Weise, dass der Bereich des Nachlaufes verkleinert wird. Im Übrigen weist auch die Strömungsführungsvorrichtung 4c ein Befestigungselement 19b, ein Übergangselement 16b und Aktuatorelement 18b auf, die dieselbe Funktion wie bei den anderen Ausführungsbeispielen haben. Das Gelenk 17b ist in diesem Ausführungsbeispiel in Form einer Verringerung der Materialstärke im Übergangsbereich vom Übergangselement 16b zum Aktuatorelement 18b ausgebildet. Eine weitere Besonderheit zeigt das Befestigungselement 19b, in dem es im Bereich der Heckseitenkante 7c einen das dortige Scharnier 28 einer Hecktüre 8b überdeckt.
Die Figur 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer als Hohlkörper 38 ausgebildeten Strö- mungsführungsvorrichtung 4d, die aus mehreren Kammern 39, 40, die jeweils innenseitig an der Luftleitfläche 5i anliegen, besteht. Die Luftleitfläche 5i ist dabei über die gesamte Erstreckung der Außenkontur 10 zweigeteilt ausgebildet und wird zunächst von einem Luftleitflä- chenteilelement 29 ausgebildet, das zusammen mit daran angelenktem Übergangselement 16c, Aktuatorelement 18c und Befestigungselement 19c eine erste, von einem Innendruck 21 beaufschlagte Kammer 38 ausbildet. An das Luftleitflächenteilelement 29 ist ein zweites Luftleitflächenteilelement 30 zur Ausbildung der Außenkontur 10 angeformt, welches zusammen mit einem daran über ein Gelenk 32 angelenktes zweites Aktuatorelement 31 und einen Teilabschnitt des Luftleitflächenelementes 29 eine zweite Kammer 40 ausbildet, welche mit einem Innendruck 21 ' beaufschlagbar ist. Hierdurch ist es möglich, die Außenkontur 10 bereichsweise unterschiedlich zu verformen, indem in den beiden Kammern 39, 40 unterschiedliche Druckverhältnisse 21 ' und 21 eingestellt werden. Hierbei sind die Strömungs- abrissmesssensoren 22 weiterhin derart an der Luftleitfläche 5i angeordnet, dass jeweils mindestens einer einer der Kammern 39, 40 der hohlkörperartig ausgebildeten Strömungs- führungsvorrichtung 4d zugeordnet ist.
In nicht dargestellter Weise kann die jeweilige Strömungsführungsvorrichtung 4, 4a-4d oder zumindest der jeweils einer Heckseitenkante 7a, 7c und/oder der Dachkante 7b zugeordnete Abschnitt einer Strömungsführungsvorrichtung auf einer Platte oder einem Gestell angeordnet sein, auf welchem die jeweilige Strömungsführungsvorrichtung in ihrer zusammengefalteten Ruheposition aufliegt und zusammen mit dieser Platte oder diesem Gestell von der Heckseite des Fahrzeugs 1 entfernt werden und in einem Stauraum unterhalb, oberhalb oder seitlich des Fahrzeugs 1 in einer Nicht-Gebrauchsposition positionierbar ist. Insbesondere ist hierbei das jeweilige Befestigungselement 19, 19a, 19b, 19c Bestandteil eines solchen Gestells oder einer solchen Platte.
Eine Möglichkeit zur Befestigung des Gestells oder der Platte an der Rückseite beziehungsweise Heckseite eines Nutzfahrzeugs besteht darin, dass geschlitzte Rohre vorgesehen werden, die zum einen an der bodenseitigen Heckkante längs dieser quer zur Fahrzeuglängsrichtung angeordnet sind, in welche das Gestell oder die Platte mit Führungsrädern eingreift, so dass dieses oder diese in dem Rohr geführt längs des Schlitzes seitlich verschiebbar ist. In einem dem Abstand der Führungsräder entsprechenden Abstand können dann ebenfalls längs geschlitzte Rohre in Längsrichtung des Fahrzeuges mit Anschluss an das Querrohr ausgebildet sein, so dass sich das Gestell oder die Platte von der Heckseite wegklappen und dann in den längs verlegten Rohren und mittels der Führungsräder in den Schlitzen geführt unter das Nutzfahrzeug schieben lässt.
Insgesamt wird durch die Erfindung die Möglichkeit geschaffen, durch die Abrundung der Eckenkontur am Heck eines Fahrzeuges, insbesondere Kraftfahrzeuges, vorzugsweise Nutzfahrzeuges oder Busses, eine Verringerung des Strömungswiderstandes zu erzielen, die den Strömungsnachlauf verkleinert. Unterstützt werden kann diese durch die Abrundung erreichte Wirkung durch das Ausblasen von Luft durch an der die Rundung ausbildenden Luftleitfläche ausgebildete Ausblasöffnungen. Hierbei werden sowohl die relative Lage und die Form, Kontur oder Ausprägung der Außenkontur der Luftleitfläche als auch, falls ein Ausblasen vorgesehen ist, die Intensität des Ausblasens an die jeweils aktuell herrschende Strömungssituation angepasst. Es erfolgt also nicht eine fahrgeschwindigkeitsabhängige, sondern eine strömungsabhängige Anpassung. Dies geschieht über eine sich durch Druckdifferenzen einstellende Kontur und/oder über eine adaptive Regelung. Für die Ausbildung einer solchen Regelung und Steuerung bieten sich insbesondere Strömungsabrissmess- sensoren oder Strömungsablösungsmesssensoren an. Vorzugsweise ist die eine oder sind die mehreren Luftleitflächen 5a-5i Bestandteil eines aufblasbaren Hohlkörpers 37, 38, der vorzugsweise aus einem gummiartigen Material besteht. Die erfindungsgemäße Strömungs- führungsvorrichtungen 4, 4a-4d können fest an der Heckseite eines Fahrzeugs, aber auch lösbar oder in ihrer Position variierbar dort angebracht sein. Dies ermöglicht es, Kraftfahrzeuge bereits ab Werk mit den erfindungsgemäßen Strömungsführungsvorrichtungen auszustatten. Es verbleibt aber auch die Möglichkeit, Fahrzeuge mit diesen nachzurüsten.
Die Verwendung von Gummi oder einem gummiartigen Werkstoff hat den Vorteil, dass dieser aufgrund seiner Flexibilität die Möglichkeit der Konturanpassung und Faltbarkeit einerseits und ein hohes Maß an Langlebigkeit, Wartungsfreiheit und Robustheit mit sich bringt. Es ist auch denkbar, anstelle eines gummiartigen Materials einen textilen Werkstoff zu verwenden, der gegebenenfalls mit Versteifungsrippen, die aus Draht bestehen können, zumindest bereichsweise aufgespannt oder aufspannbar ist.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Regelung der Anpassung der Außenkontur, der Stellung der jeweiligen Luftleitflächen und der Intensität des gegebenenfalls gewünschten Ausblasens lässt sich allein durch Steuerung, Regelung und Variation des Innendruckes 21 , 21 ' erzeugen, wenn ein flexibel ausgestalteter, aufblasbarer und/oder einklappbarer Hohlkörper 37, 38 verwendet wird. Die Regelung, die den jeweiligen Strömungszustand der anliegenden Strömung erfasst, verarbeitet und in einen entsprechenden, einzustellenden Innendruck 21 , 21 ' umsetzt, stellt immer den optimalen Betriebszustand her und sichert so eine hohe Effizienz des gesamten Systems. Es wird nie mehr Luft verbraucht als zur Erzielung der optimalen Ausformung und Stellung der Luftleitflächen notwendig ist. Auch ist es möglich die Regelung vollkommen automatisch ablaufen zu lassen, da ein mit entsprechenden Steue- rungs- und Regelelementen ausgestattetes, auf die jeweils erfasste Strömungsanlagesituation reagierendes Regel- und Steuerungssystem im Zusammenwirken mit einer Druckluftregelung zur Erzeugung des Innendruckes umsetzbar ist. Die Funktionen - gewünschtenfalls Ausblasung, Sensor zur Erfassung der jeweiligen Strömungsanlagesituation und gummiartiger Hohlkörper - ergänzen sich und bilden ein relativ einfaches Gesamtsystem.
Zur Bereitstellung der notwendigen Druckluft kann Zapfluft aus dem Pneumatiksystem des Kraftfahrzeuges verwendet werden, es ist aber auch denkbar, einen separaten Kompressor zur Erzeugung der zur Einregelung des jeweils gewünschten Hohlkörperinnendrucks notwendigen Druckluft am Kraftfahrzeug vorzuhalten.
Eine schematische Darstellung der Wirkungsweise einer Strömungsführungsvorrichtung mit Ausblasöffnungen, wie sie beispielsweise in der Figur 9 dargestellt ist, ist aus der Figur 11 ersichtlich. Der Kasten 33 soll die aktuelle Stellung, Ausformung und Positionierung der Außenkontur 10 einer Strömungsführungsvorrichtung und damit die aktuelle Strömungssituation an der Außenkontur 10 einer Strömungsführungsvorrichtung symbolisieren. Diese wird zum einen beeinflusst durch die Ausblasung 34 sowie die aktuelle Form der Außenkontur 35. Ebenso nehmen die Windverhältnisse 36 Einfluss auf die aktuelle Strömungssituation 33. Gemessen und ermittelt wird die aktuelle Strömungssituation mittels eines oder mehrerer Strömungsabrissmess- oder Strömungsablösungsmesssensoren 22 deren Ausgangssignale als Eingangssignale einer Steuerung und Regelung 37 zugeführt werden. In der Steuerung und Regelung 37 werden diese Signale verarbeitet und von der Steuerung und Regelung werden Ausgangssignale abgegeben, die dann die Druckluft und bei einem Hohlkörper, wie er in Figur 9 dargestellt ist, den Innendruck 21 regeln und steuern. Hierdurch wird wiederum gezielt die Ausblasung 34 und die Kontur 35 beeinflusst und damit Einfluss auf die aktuelle Strömungssituation 33 genommen und die jeweilige Strömungsführungsvorrichtung so ausgebildet, dass sich eine tangentiale Strömungsanlage als aktuelle Strö- mungssituation einstellt. Die Regelung ist hierbei so schnell, dass auf Strömungsabrisse oder sich anbahnende Strömungsabrisse unverzüglich reagiert werden kann.
Wie in Figur 9 dargestellt, können sich Sensoren 22 am äußeren Ende einer Luftleitfläche, hier der Luftleitfläche 5h, im Bereich der Ausblasöffnungen 24 befinden. Über die Länge oder Breite der Luftleitfläche 5h verteilt können hier mehrere kleine, vereinzelt und in regelmäßigen Abständen verteilte Sensoren 22 oder aber auch eine durchgehende Lamelle angebracht sein. An dieser Stelle wird die Strömungsrichtung der anliegenden Strömung, die in Figur 9 durch die verschiedenen Pfeile symbolisiert ist, gemessen. Sobald die Richtung der Fahne nicht mehr zumindest im Wesentlichen mit der Richtung der Tangente in diesem Bereich der Kontur übereinstimmt, liegt eine Strömungsablösung oder ein Strömungsabriss vor, der die vorstehend beschriebene Regelung auslöst. Wenn in diesem endseitigen Bereich 11 der Außenkontur 10 eine durchgehende Lamelle ausgebildet ist, kann diese zusätzlich die innere und äußere Strömung ein Stück weit voneinander trennen, so dass die Ausbildung einer Scherschicht weiter hinausgezögert wird, was den sich bildenden Strömungsnachlauf 3 zusätzlich stabilisiert. Neben an der Spitze der Außenkontur 10 angeordneten Sensoren 22 kann aber auch an der Außenkontur 10 in der Fläche zusätzlich mindestens ein weiterer, vorzugsweise mehrere kleinere vereinzelt und in regelmäßigen Abständen angeordnete Sensoren 22 angeordnet sein, wie dies in der Figur 10 an der Außenseite des Luftleitflächenteilelementes 29 dargestellt ist. Auch können hier durchgehende Lamellen angebracht sein. An dieser Stelle wird ein Strömungsabriss dadurch detektiert, dass sich der Sensor, d.h. die Sensorfahne, aus ihrer im Falle einer tangentialen Strömungsanlage flach auf der Außenkontur 10 anliegenden Position aufrichtet. Es ist auch möglich letztere Sensoren alternativ zu solchen an der Spitze vorzusehen
Die Sensoren 22 können als potenziometrischer Winkelmesser, der an einer beweglichen Achse aufgehängt ist, oder aber als Dehnungsmessstreifen aufweisende, sich elastisch zurückstellende Windfahne ausgebildet sein. Da das Material des Sensors flexibel ist, ist auch denkbar, dass dieser zumindest außenseitig aus dem gleichen oder einem vergleichbaren Material wie die übrigen Wandbereiche des Hohlkörpers, d.h. die Luftleitfläche, das Betätigungselement und das Aktuatorelement, besteht, so dass die einzelnen Elemente einer Strömungsführungsvorrichtung im Stranggussverfahren hergestellt werden können.
Die vorstehend beschriebene Regelung beeinflusst das Ausblasen von Luft weiterhin in der Art, dass mit den Ausblasungen immer nur ein solches Maß an Energie in Form eines Luft- Stromes bereitgestellt wird, wie es zur Aufrechterhaltung eines stabilen, tangentialen Strö- mungsanlagezustandes an der Außenkontur 10 der jeweiligen Luftleitfläche erforderlich ist.
Bei der Ausgestaltung der Strömungsführungsvorrichtung in Form eines Hohlkörpers mit einer Luftleitfläche 5a bis 5i sowie einem innenseitigen Übergangselement 16, 16a bis 16c und einem innenseitigen Aktuatorelement 18, 18a bis 18c wird eine äußere Strömungskontur 10 und eine von dem jeweiligen Übergangselement und dem jeweiligen Aktuatorelement gebildete innere Strömungskontur ausgebildet. Hierbei bildet das Aktuatorelement vorzugsweise eine konkave Kontur aus, so dass dort sich hinter dem Fahrzeug bildende Ringwirbel ohne Bildung von Sekundärwirbeln entlangströmen und sich an der Spitze des Übergangselementes mit der äußeren Strömung vereinigen können.
Um das Einklappen des Hohlkörpers, wie es in Figur 6 dargestellt ist, zu unterstützen, kann auch vorgesehen sein, dass der Innendruck 21 als Unterdruck ausgebildet wird. Um den Druck innerhalb des jeweiligen Hohlkörpers halten zu können, ist vorgesehen, dass dieser ober und untenseitig mittels flexibler Lamellen verschlossen ist, die die in Figur 8 dargestellten folienartigen Elemente 27 dann ersetzen.
Insbesondere die Kombination der vorstehend beschriebenen Komponenten und ihr Zusammenspiel mit dem bei als Hohlkörper ausgeführter Strömungsführungsvorrichtung variierenden oder variierbaren Innendruck führen zu einer besonders vorteilhaften Strömungsführungsvorrichtung. Durch Variation des Innendrucks kann die Stellung und Ausformung der verschiedenen Luftleitflächen verändert werden, wodurch deren Strömung variierbar hinter das Fahrzeug gelenkt werden kann. Zugleich beeinflusst der Innendruck den Impuls der Ausblasung dahingehend, dass bei Erhöhung des Innendruckes auch die Ausblasgeschwindigkeit erhöht wird. Um einer von einem Sensor erfassten Strömungsablösung ge- genzuwirken, ist es einerseits hilfreich, den Umlenkwinkel zu verringern, was durch Verstellung und/oder Veränderung der Außenkontur 10 einer Luftleitfläche 5a-5i erfolgt. Andererseits ist es dann aber auch zweckmäßig, den Ausblasimpuls zu verstärken. Dies kann in einfach gelagerten Fällen gleichzeitig durch eine Erhöhung des Innendrucks 21 , 21 ' erreicht werden. Die innere Ausblasung durch Ausblasungsöffnungen 24 an der Spitze einer jeweiligen Luftleitfläche wird bei Bewegung der Außenkontur der Luftleitfläche mit dieser mitbewegt, so dass auf diese Weise in jedem Betriebspunkt die größtmögliche Wirkung der Ausblasung an dieser Stelle erreicht wird. Wenn an jeder Heckseitenkante 7a, 7c und der Dachkante 7b sowie gegebenenfalls auch der Unterbodenkante mindestens ein eine Luftleitfläche 5a-5i aufweisendes Segment 6a-6e angebracht ist, lässt sich an jeder Kante des Hecks eines Fahrzeuges die Umströmungssi- tuation gezielt beeinflussen. Wenn dann vier Systeme oder Systembereiche im Zusammenspiel miteinander wirken, lässt sich eine maximale Widerstandsverringerung erreichen. Ebenso ist es möglich bei Seitenwinden den Strömungsnachlauf hinter das Fahrzeug zu lenken und somit die Seitenkräfte wirksam herabzusetzen.
Bei einer Strömungsführungsvorrichtung, die mehrere Kammern 39, 40 aufweist ist zweckmäßiger Weise jeder Kammer ein Strömungsabrissmesssensor oder Strömungsablösungs- messsensor 22 zugeordnet.
Bezugszeichenliste
1 Fahrzeug
2 Verwirbelungen
3 Strömungsnachlauf
4 Strömungsführungsvorrichtung
5a-5d Luftleitfläche
6a-6d Segmente
7a-7c Heckseitenkante
8a, 8b Hecktüre
9 Drehlager
10 Außenkontur
11 endseitiger Bereich
12 gestrichelte Linie
13 gestrichelte Linie
14 Betätigungselement
15 Gelenk
16 Übergangselement
17 Gelenk
18 Aktuatorelement
19 Befestigungselement
20 Federkraft
21 Innendruck
22 Strömungsabiösungsmesssensoren
23 Ausblasöffnung
24 Ausblasöffnung
25 Linie
26 Fahrtrichtung
27 folienartige Elemente
29 Luftleitflächenteilelement
30 Luftleitflächenteilelement
32 Gelenk
33 Strömungssituation
34 Ausblasung
35 Kontur
36 Windverhältnisse
37 Hohlkörper / Steuerung und Regelung
38 Kammer
39 Kammer
40 Kammer α Winkel ß Winkel

Claims

Patentansprüche
1. Strömungsführungsvorrichtung (4, 4a - 4d) eines Fahrzeugs (1 ), insbesondere Nutzfahrzeugs oder Busses, die mindestens eine am Fahrzeugheck anordnenbare und in aufgerichteter Position in Konturverlängerung einer heckseitigen Fahrzeugkante (7a, 7b, 7c) eine endseitige Rundung ausbildende Luftleitfläche (5a-5i) umfasst, die um ein fahrzeugseitig angeordnetes Wider- und/oder Drehlager (9) schwenkbar ist und/oder an diesem abgestützt zumindest auf ihrer der Luftströmung zugewandten Seite in ihrer Außenkontur (10) veränderbar ausgebildet ist und im Fahrbetrieb des Fahrzeugs (1) zumindest bereichsweise in tangentiale Strömungsanlage an die außen vorbeiströmende Luftströmung bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitfläche (5a-5i) sich in immer wieder eine tangentiale Strömungsanlage herstellender Weise an ändernde Strömungsverhältnisse der vorbeiströmenden Luftströmung anpassend, insbesondere stufenlos, verstellbar angeordnet und ausgebildet ist.
2. Strömungsführungsvorrichtung (4, 4a-4d) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitfläche (5a-5i) sich im Fahrbetrieb des Fahrzeugs (1 ) zumindest bereichsweise immer soweit an die Luftströmung anlegt, dass diese in tangentialer Strömungsanlage verbleibt und insbesondere die an ihr vorbeiströmende Luftströmung gerade nicht abreißt.
3. Strömungsführungsvorrichtung (4, 4a-4d) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf oder an der Außenkontur (10) mindestens ein Strömungsabrissmess- oder Strö- mungsablösungsmesssensor (22) angeordnet ist und dass eine die Verstellung der Luftleitfläche (5a-5i) steuernde, insbesondere Messwerte des mindestens einen Strömungsabrissmess- oder Strömungsablösungsmesssensors (22) verarbeitende, insbesondere adaptive Regelung (37) vorgesehen ist.
4. Strömungsführungsvorrichtung (4, 4a-4d) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitfläche (5a-5i) eine Außenkontur (10) hat und dass Verformungsmittel (13, 21) vorgesehen sind, durch die die Außenkontur in Abhängigkeit von wenigstens einer der folgenden Variablen: Fahrgeschwindigkeit, Luftgeschwindigkeit relativ zum Fahrzeug, Strömungsgeschwindigkeit relativ zu der Luftleitfläche, Strömungsrichtung der Luft bezogen auf die Fahrtrichtung, Strömungsrichtung der Luft bezogen auf die Luftleitfläche, Druck entlang der Luftleitfläche veränderbar ist.
5. Strömungsführungsvorrichtung (4, 4a-4d) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur (10) basierend auf einer auf die Luftleitfläche (5a-5i) wirkende, strömungsbedingte Druckänderung selbstregulierend veränderbar ist.
6. Strömungsführungsvorrichtung (4, 4a-4d) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungsmittel (13, 21) so ausgebildet sind, dass die Kontur in Längsrichtung des Fahrzeuges (1) und in einer Richtung quer hierzu veränderbar sind.
7. Strömungsführungsvorrichtung (4, 4a-4d) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitfläche (5a-5i) zumindest bereichsweise und/oder über ihre Längserstreckung in Fahrzeuglängsrichtung eine variierende, insbesondere zu ihrem endseitigen Bereich (11), vorzugsweise kontinuierlich, abnehmende Dicke, Stärke, Flexibilität und/oder Ausgestaltung aufweist.
8. Strömungsführungsvorrichtung (4, 4a-4d) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitfläche (5a-5i) querschnittlich einen S- schlagförmigen Krümmungsverlauf umfasst.
9. Strömungsführungsvorrichtung (4, 4a-4d) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitfläche (5e-5i) an ihrer der zugeordneten heckseitigen Fahrzeugkante (7a, 7b, 7c) abgewandten Seite mit einem auf sich selbst rückklapp- oder rückfaltbaren Betätigungselement (14) verbunden ist.
10. Strömungsführungsvorrichtung (4, 4a-4d) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (14) eine auf die Fahrzeugrückseite gerichtete Zugkraft (20) auf die jeweilige Luftleitfläche (5a-5i) ausübt.
11. Strömungsführungsvorrichtung (4, 4a-4d) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitfläche (5e-5i) an ihrem der zugeordneten heckseitigen Fahrzeugkante (7a, 7b, 7c) zugewandten Ende über ein Befestigungselement (19, 19a-19c) mit dem Betätigungselement (14) verbunden ist.
12. Strömungsführungsvorrichtung (4, 4a-4d) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitfläche (5e-5i) und/oder das Betätigungselement (14) und/oder das Befestigungselement (19, 19a-19c) Bestandteil eines druckbeaufschlagbaren, insbesondere auffaltbaren und/oder aufblasbaren, Hohlkörpers (37, 38) sind oder gemeinsam einen solchen Hohlkörper (37, 38) ausbilden.
13. Strömungsführungsvorrichtung (4, 4a-4d) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (37, 38) mehrere Kammern (39, 40)aufweist, die innenseitig an die jeweilige Luftleitfläche (5e-5i) angrenzen.
14. Strömungsführungsvorrichtung (4, 4a-4d) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass längs beider seitlichen (7a, 7c) und der dach- seitigen (7b) Heckkanten mindestens eine Luftleitfläche (5a-5i) angeordnet ist.
15. Strömungsführungsvorrichtung (4, 4a-4d) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass längs mindestens einer Heckkante (7a, 7b, 7c) mehrere Luftleitflächen (5a-5i) angeordnet sind und dass die mehreren Luftleitflächen (5g) unabhängig voneinander verstellbar ausgebildet sind.
16. Strömungsführungsvorrichtung (4, 4a-4d) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (19, 19a-19c) Bestandteil eines Gestells oder einer Platte ist, mittels welcher die Strömungsvorrichtung (5a-5i) in zusammengefaltetem Zustand in einer Nichtgebrauchsposition unterhalb, oberhalb oder seitlich des Fahrzeugs (1) positionierbar ist.
17. Fahrzeug (1), insbesondere Kraftfahrzeug, vorzugsweise Nutzfahrzeug oder Bus, mit den Strömungswiderstand verringernder Strömungsführungsvorrichtung (4, 4a-4d), gekennzeichnet durch eine Strömungsführungsvorrichtung (4, 4a-4d) nach einem der Ansprüche 1 - 16.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9815507B2 (en) 2005-06-29 2017-11-14 Thomas Scott Breidenbach Aerodynamic drag reducing apparatus
US10227094B1 (en) 2017-10-27 2019-03-12 Rick Halverson Aerodynamic drag reduction system for trucks, cargo trailers and train boxcars
US11613313B2 (en) 2019-11-11 2023-03-28 Andrus Research Inc. Deployable fairing for transport vehicle

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011107366A1 (de) 2011-07-14 2013-01-17 Wabco Gmbh Heckspoilereinrichtung für ein Fahrzeug
DE102011109038A1 (de) 2011-07-30 2012-01-26 Daimler Ag Windleiteinrichtung für einen Aufbau eines Fahrzeugs
DE102011114871A1 (de) * 2011-10-04 2013-04-04 Wabco Gmbh Heckspoilereinrichtung für ein Fahrzeug
DE102011122298A1 (de) 2011-12-23 2012-08-16 Daimler Ag Nachlaufkörper zur Anordnung an einem Heck eines Fahrzeugs
DE102011122305A1 (de) 2011-12-23 2012-06-28 Daimler Ag Nachlaufkörper zur Anordnung an einem Heck eines Fahrzeugs
DE102011122299A1 (de) 2011-12-23 2012-08-02 Daimler Ag Nachlaufkörper zur Anordnung an einem Heck eines Fahrzeugs
DE102011122304A1 (de) 2011-12-23 2012-06-28 Daimler Ag Nachlaufkörper zur Anordnung an einem Heck eines Fahrzeugs
DE102011122292A1 (de) 2011-12-23 2012-08-02 Daimler Ag Nachlaufkörper zur Anordnung an einem Heck eines Fahrzeugs
DE102012011082A1 (de) 2012-06-02 2013-12-05 Wabco Gmbh Heckspoilereinrichtung für ein Fahrzeug
DE102012015774A1 (de) 2012-08-09 2013-01-31 Daimler Ag Nutzfahrzeug mit einer Windleiteinrichtung
DE102012015997A1 (de) 2012-08-11 2013-01-31 Daimler Ag Windleiteinrichtung
DE102012018465A1 (de) 2012-09-19 2013-03-21 Daimler Ag Windleiteinrichtung
DE102012019148A1 (de) 2012-09-26 2013-03-21 Daimler Ag Windleiteinrichtung
DE102012019487A1 (de) 2012-10-05 2013-04-11 Daimler Ag Nutzfahrzeug mit Windleiteinrichtung
DE102012021862A1 (de) 2012-11-07 2013-05-29 Daimler Ag Windleiteinrichtung
DE102013008910B4 (de) 2013-05-25 2022-05-12 Zf Cv Systems Hannover Gmbh Heckspoilereinrichtung für ein Fahrzeug und Verfahren zu deren Verstellung
DE102013011169A1 (de) 2013-07-04 2015-01-22 Wabco Europe Bvba Heckspoilereinrichtung für ein Fahrzeug
DE102013020886A1 (de) 2013-12-11 2015-06-11 Wabco Europe Bvba-Sprl Heckspoilereinrichtung für ein Fahrzeug
DE102014014215A1 (de) 2014-02-21 2015-08-27 Wabco Europe Bvba Heckspoilereinrichtung für ein Fahrzeug
DE102014113780B4 (de) 2014-09-23 2022-06-30 Zf Cv Systems Europe Bv Heckspoilereinrichtung für ein Fahrzeug
US9714057B2 (en) * 2015-05-08 2017-07-25 Paccar Inc Pneumatically actuated air control devices and methods
DE102015012495A1 (de) * 2015-09-24 2017-03-30 Wabco Europe Bvba Heckspoilereinrichtung für ein Fahrzeug
DE102015225453A1 (de) * 2015-12-16 2017-06-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Aerodynamikvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und hiermit ausgestattetes Kraftfahrzeug
DE102016011317A1 (de) 2016-09-20 2018-03-22 Wabco Europe Bvba Spoiler-Anordnung für ein Fahrzeug
DE102017003191A1 (de) 2017-04-01 2018-10-04 Wabco Europe Bvba Heckspoilereinrichtung für ein Nutzfahrzeug
DE102017009310A1 (de) 2017-10-07 2019-04-11 Wabco Gmbh Verfahren zum Verstellen eines Luftleitsystems eines Fahrzeuges in einem Platoon sowie Verstellanordnung zur Durchführung des Verfahrens
DE202018100975U1 (de) * 2018-02-22 2018-03-02 Betterflow Gmbh Kraftfahrzeug-Luftleitvorrichtung
US11203287B2 (en) 2018-06-28 2021-12-21 Paccar Inc Camera-based automatic turn signal deactivation
US10792992B2 (en) 2018-09-25 2020-10-06 Paccar Inc Configurable, modular vehicle on common chassis platform, and associated systems and methods
CN111319679B (zh) * 2018-12-14 2021-12-17 郑州宇通客车股份有限公司 客车及其车身骨架
WO2022081410A1 (en) * 2020-10-16 2022-04-21 William Leo Gross System for reducing aerodynamic drag forces on a tractor-trailer vehicle
EP4201792A1 (de) * 2021-12-23 2023-06-28 Universität der Bundeswehr München Aerodynamiksystem für ein fahrzeug
DE102022111913A1 (de) 2022-05-12 2023-11-16 Audi Aktiengesellschaft Heckseitige Luftleitvorrichtung an einem Fahrzeug mit Steilheck

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2437075A1 (de) 1974-08-01 1976-02-12 Ulrich Dr Ing Esterer Kraftfahrzeug, insbesondere lastkraftfahrzeug
US4142755A (en) 1977-08-12 1979-03-06 Keedy Edgar L Vehicle drag reducer
US4214787A (en) 1977-12-07 1980-07-29 Frank Chain Drag reducing apparatus
DE3115742A1 (de) 1981-04-18 1982-11-04 Anton Dipl.-Ing. Dr. 8043 Unterföhring Lechner "vorrichtung zur reduzierung des stroemungswiderstandes eines fahrzeugs, vorzugsweise eines nutzfahrzeugs"
GB2148207A (en) * 1983-09-21 1985-05-30 James Kenneth John Forrester Inflatable bumpers streamlining elements and collision sensors
DE4021337A1 (de) 1990-07-04 1992-01-09 Anton Dipl Ing Dr Lechner Vorrichtung zur reduzierung des stroemungswiderstandes eines nutzfahrzeuges
DE19912140C2 (de) 1999-03-18 2001-04-26 Daimler Chrysler Ag Kraftfahrzeug mit Strömungsbeeinflussungsmitteln zur Reduzierung des Luftwiderstandes
DE10228658A1 (de) * 2002-06-27 2004-01-22 Daimlerchrysler Ag Kraftfahrzeug mit Klappenanordnung

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3613301A1 (de) * 1986-04-19 1987-10-22 Daimler Benz Ag Seitenverkleidung fuer personen- oder kombinationskraftwagen

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2437075A1 (de) 1974-08-01 1976-02-12 Ulrich Dr Ing Esterer Kraftfahrzeug, insbesondere lastkraftfahrzeug
US4142755A (en) 1977-08-12 1979-03-06 Keedy Edgar L Vehicle drag reducer
US4214787A (en) 1977-12-07 1980-07-29 Frank Chain Drag reducing apparatus
DE3115742A1 (de) 1981-04-18 1982-11-04 Anton Dipl.-Ing. Dr. 8043 Unterföhring Lechner "vorrichtung zur reduzierung des stroemungswiderstandes eines fahrzeugs, vorzugsweise eines nutzfahrzeugs"
GB2148207A (en) * 1983-09-21 1985-05-30 James Kenneth John Forrester Inflatable bumpers streamlining elements and collision sensors
DE4021337A1 (de) 1990-07-04 1992-01-09 Anton Dipl Ing Dr Lechner Vorrichtung zur reduzierung des stroemungswiderstandes eines nutzfahrzeuges
DE19912140C2 (de) 1999-03-18 2001-04-26 Daimler Chrysler Ag Kraftfahrzeug mit Strömungsbeeinflussungsmitteln zur Reduzierung des Luftwiderstandes
DE10228658A1 (de) * 2002-06-27 2004-01-22 Daimlerchrysler Ag Kraftfahrzeug mit Klappenanordnung

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9815507B2 (en) 2005-06-29 2017-11-14 Thomas Scott Breidenbach Aerodynamic drag reducing apparatus
US10370043B2 (en) 2005-06-29 2019-08-06 Thomas Scott Breidenbach Aerodynamic drag reducing apparatus
US10227094B1 (en) 2017-10-27 2019-03-12 Rick Halverson Aerodynamic drag reduction system for trucks, cargo trailers and train boxcars
US11613313B2 (en) 2019-11-11 2023-03-28 Andrus Research Inc. Deployable fairing for transport vehicle

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Publication number Publication date
DE102009014860A1 (de) 2010-10-07

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