ROOF FAIRINGS WITH MOVABLE PANELS
ОБТЕКАТЕЛЬ КРЫШИ С ВЫПОЛНЕННЫМИ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПАНЕЛЯМИ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к обтекателю крыши с выполненными с возможностью перемещения панелями, которые управляют воздушным потоком.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Изготовители комплектного оборудования для транспортных средств и владельцы автопарков находятся в непрерывном поиске решений, увеличивающих пробег в милях на объемную единицу топлива транспортного средства и сокращающих вредоносные выбросы. В настоящее время во всем мире разрабатываются правила, которые обеспечат дальнейшее сокращение выбросов транспортных средств. Решения, которые могут улучшить пробег в милях на объемную единицу топлива транспортного средства и уменьшить выбросы транспортного средства, являются постоянно желательными.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Обтекатели крыши могут быть использованы для уменьшения аэродинамического сопротивления автотягача. Эффективность обтекателей крыши зависит от направления, в котором встречные ветры сталкиваются с обтекателем, когда грузовик находится в движении. При использовании боковые ветры, действующие на автотягач, могут изменять направление, и/или автотягач может изменять свое направление относительно боковых ветров. Типичные обтекатели крыши могут создавать области повышенного давления в левом верхнем конце прицепа или в правом верхнем конце прицепа, в зависимости от того, сталкиваются ли боковые ветра с обтекателем в большей степени с левой стороны грузового автомобиля или с правой стороны грузового автомобиля соответственно. Таким образом, имеется потребность в регулировке аэродинамики обтекателей в зависимости от условий движения и/или направления поперечных ветров. Регулировка такой аэродинамики может уменьшить сопротивление, увеличить пробег автомобиля и уменьшить выбросы. Соответственно, аспектом настоящего изобретения является обтекатель крыши для транспортного средства. Обтекатель крыши имеет передний конец и задний конец и содержит наружный корпус, управляющий потоком и определяющий центральное переднее отверстие. Обтекатель крыши имеет по меньшей мере одну активируемую панель, связанную с возможностью перемещения с наружным корпусом, управляющим потоком. Обтекатель крыши также содержит центральный корпус, выровненный с центральным передним отверстием наружного корпуса, управляющего потоком, и по меньшей мере один воздушный канал, открытый к центральному переднему отверстию и проходящий по меньшей мере между одной активируемой панелью и центральным корпусом. Обтекатель содержит по меньшей мере один исполнительный механизм, выполненный с возможностью перемещения по меньшей мере одной активируемой панели через множество положений для направления воздушного потока по меньшей мере вдоль одного из: 1) по меньшей мере одного воздушного канала; и 2) наружной боковой части по меньшей мере одной активируемой панели.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0004] Приведенное выше раскрытие сущности изобретения, а также следующее подробное описание приведенных в качестве примера аспектов настоящего изобретения, будет лучше понято после прочтения в соединении с сопроводительными чертежами. В целях иллюстрации настоящего изобретения на чертежах показаны иллюстративные аспекты настоящего изобретения. Однако, следует понимать, что настоящая заявка не ограничивается конкретными показанными устройствами и техническими средствами.
[0005] На ФИГ. 1 показан вид сбоку части автотягача, содержащей обтекатель согласно одному аспекту настоящего изобретения;
[0006] На ФИГ. 2 показан вид спереди передней части обтекателя, показанного на ФИГ. 1;
[0007] На ФИГ. 3 показан вид сбоку обтекателя, показанного на ФИГ. 1;
[0008] На ФИГ. 4 показан вид сверху верхней части обтекателя, показанного на ФИГ. 1;
[0009] На ФИГ. 5 показан вид снизу обтекателя, показанного на ФИГ. 1;
[0010] На ФИГ. 6 показан перспективный вид верхней части обтекателя, показанного на ФИГ. 1;
[0011] На ФИГ. 7A и 7B показаны перспективные виды верхней части обтекателя, показанного на ФИГ. 6, показывающие панель в открытом положении для направления воздушного потока в воздушный канал;
[0012] На ФИГ. 8 показан вид обтекателя в разрезе, взятом по линии 8-8, показанной на ФИГ. 3; и
[0013] На ФИГ. 9 показана блок-схема управляющей системы, используемой для управления работой выполненных с возможностью перемещения панелей обтекателя, показанного на ФИГ. 1-8.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0014] Аспекты настоящего изобретения включают обтекатель 20, сконструированный с возможностью активного управления воздушными потоками в транспортном средстве и вокруг него, таком как грузовой автомобиль 2, показанный на ФИГ. 1. Как показано на ФИГ. 1, обтекатель 20 выполнен с возможностью размещения на крыше 14 грузового автомобиля 2, выполненного с возможностью буксирования грузового прицепа 4. Грузовой автомобиль 2 имеет кабину 6 и опорно-сцепное устройство (не обозначено), которое используется для соединения прицепа 4 с грузовым автомобилем 2. Грузовой автомобиль 2 и прицеп 4 иногда упоминается как автотягач 5 с прицепом. Автотягач 5 образует зазор 8, который проходит от заднего конца 10 кабины 6 к переднему концу 12 прицепа 4.
[0015] Что касается на фиг. 1 и 2, обтекатель 20 может содержать одну или более активируемых панелей, которые могут быть перемещены в различные положения в ответ на встречный и/или боковой ветер, воздействующий на грузовой автомобиль 2. Например, обтекатель может содержать первую активируемую панель 50a и вторую активируемую панель 50b. Перемещение активируемых панелей 50a, 50b может направлять воздушный поток вокруг обтекателя 20 и/или через него для отклонения воздушного потока вокруг зазора 8 и/или через него. Улучшенный воздушный поток, протекающий вокруг зазора 8 и/или через него, может уменьшить давление в переднем конце 12 прицепа 4, что в свою очередь уменьшает аэродинамическое сопротивление. В этом случае аэродинамическое сопротивление может быть описано как тормозящая сила, действующая на автотягач 5, перемещающийся через воздух, протекающий параллельно и противоположно направлению движения автотягача. Составляющие аэродинамического сопротивления автотягача 5 могут включать давления торможения в переднем конце, турбулентные притоки в зазоре 8, потоки снизу, спутный след в задней части прицепа 4 и т.п. Соответственно улучшенное управление потоками воздуха вокруг обтекателя 20 может снизить аэродинамическое сопротивление.
[0016] Длительное время предполагалось, что улучшение аэродинамических воздушных потоков, протекающих над транспортным средством и его компонентами, способствует повышению эффективности использования топлива транспортным средством. Однако увеличение пробега транспортного средства в милях на объемную единицу топлива (например, за счет повышения экономии топлива) и снижение выбросов может оказаться затруднительным. Увеличение километража транспортного средства на объемную единицу топлива и сокращение выбросов транспортных средств может быть выгодным с точки зрения снижения эксплуатационных расходов и соблюдения нормативных требований в отношении выбросов и экономии топлива. Например, автотягач модели Класс 8 может весить приблизительно до 37000 кг (приблизительно 80000 фунтов) и может иметь усредненный по ветру коэффициент сопротивления (Co) приблизительно 0,60. При дорожной скорости 65 миль в час (104,6 км/ч) примерно 65% всей затраченной энергии уходит на преодоление аэродинамического сопротивления. Следовательно, экономия топлива и стоимость эксплуатации грузового автомобиля могут быть оптимизированы путем улучшения аэродинамических характеристик за счет снижения аэродинамического сопротивления. Обтекатели, описанные в настоящей заявке, могут снизить аэродинамическое сопротивление грузового автомобиля 2 вдвое за счет оптимизации аэродинамики используемых обтекателей, что, в свою очередь, может повысить экономию топлива и уменьшить выбросы.
[0017] Как показано на ФИГ. 1, обтекатель 20 расположен на крыше 14 грузового автомобиля 2 и отклоняет воздух через зазор 8, когда грузовой автомобиль 2 находится в движении. Грузовой автомобиль 2 имеет переднюю часть 7a и заднюю часть (не показана), расположенную на расстоянии от передней части 7a вдоль передне-заднего (forward-rearward) направления FR. Используемый в настоящей заявке термин "передне-заднее направление FR" включает направление F вперед, которое является направлением к передней части 7a грузового автомобиля 2 от данной точки начала отсчета. Передне-заднее направление FR также включает заднее направление R, которое является направлением назад грузового автомобиля 2 от данной точки начала отсчета. Грузовой автомобиль 2 имеет высоту (не показана), которая измеряется вдоль вертикального направления V, перпендикулярного передне-заднему направлению FR. Грузовой автомобиль 2 имеет ширину (не показана), которая измеряется вдоль поперечного направления T, перпендикулярного вертикальному направлению V и передне-заднему направлению FR. Описанные выше компоненты направлений для грузового автомобиля 2 применяются к различным аспектам описанных в настоящей заявке обтекателей. Соответственно, передне-заднее направление FR, вертикальное направление V и поперечное направление T являются компонентами направлений, используемыми для описания и показа обтекателей и их компонентов.
[0018] Направление воздушного потока или ветров, воздействующих на грузовой автомобиль, понимается в настоящей заявке как направление отклонения от курса. Используемый в настоящей заявке термин "направление отклонения от курса" обозначает степень смещения грузового автомобиля относительно средней линии CL (как показано на ФИГ. 1 и 4), которая горизонтальна относительно поверхности дороги. "Отклонение от курса 0°" означает совпадение направления движения со средней линией CL грузового автомобиля. Положительный угол отклонения указывает на смещение направления вправо относительно средней линии CL. Отрицательный угол отклонения указывает на смещение направления влево относительно средней линии CL. Используемый в настоящей заявке термин "левый" обозначает левую сторону относительно прямого направления перемещения, например, сторону водителя грузового автомобиля. Кроме того, термин "правый" обозначает правую сторону относительно прямого направления перемещения, например, пассажирскую сторону грузового автомобиля. Обычно направление отклонения ветра, воздействующего на грузовой автомобиль 2, изменяется в пределах плюс или минус 12° относительно средней линии CL грузового автомобиля 2.
[0019] Как показано на ФИГ. 2-5, обтекатель 20 имеет переднюю часть 21F и заднюю часть 21R, которая расположена позади передней части 21F вдоль передне-заднего направления FR. Задняя часть 21R в целом имеет  ширину 21W и высоту 21H, чем передняя часть 21F. Как показано на чертеже, ширина 21W и высота 21H постепенно увеличиваются вдоль передне-заднего направления FR, тем самым определяя обтекаемый профиль обтекателя для направления воздушного поток через зазор 8 и вокруг него, когда грузовой автомобиль 2 (ФИГ. 1) находится в движении.
[0020] Как показано на ФИГ. 2-5, обтекатель 20 имеет наружный корпус 22, одну или более активируемых панелей 50a, 50b, с возможностью перемещения связанных с наружным корпусом 22, центральный корпус 26 внутри наружного корпуса 22, расположенный между активируемыми панелями 50a, 50b, один или более воздушных каналов 28a, 28b, расположенных между активируемыми панелями 50a, 50b, и центральный корпус 26. В соответствии с показанным на чертеже аспектом настоящего изобретения обтекатель 20 содержит первую активируемую панель 50a и вторую активируемую панель 50b. Первая активируемая панель 50a иногда может быть названа как правая активируемая панель 50a. Вторая активируемая панель 50b иногда может быть названа как левая активируемая панель 50b. Как описано выше, определения "левый" и "правый" относятся к стороне водителя и пассажирской стороне транспортного средства соответственно. Управляющая система 70 (на ФИГ. 8) выполнена с возможностью перемещения активируемых панелей 50a, 50a для выборочного отклонения воздушного потока через воздушные каналы 28a, 28b и/или вокруг боковых частей обтекателя 20. Перемещение активируемых панелей 50a, 50b происходит в ответ на направление и в некоторых случаях скорость встречных ветров и/или поперечных ветров, действующих на грузовой автомобиль 2, когда грузовой автомобиль движется вперед. Обтекатель 20 дополнительно может содержать кронштейны (не показаны), прикрепленные к наружному корпусу 22, которые могут быть использованы для крепления обтекателя 20 к крыше 14 грузового автомобиля 2. Для крепления обтекателя к грузовому автомобилю 2 может использоваться любой подходящий механический соединительный элемент. Согласно еще одним аспектам настоящего изобретения обтекатель 20 может быть прикреплен к крыше 14 грузового автомобиля с использованием адгезивов. Согласно еще одним аспектам настоящего изобретения обтекатель 20 может быть выполнен как часть крыши 14 грузового автомобиля.
[0021] Как показано на ФИГ. 2 и 3, наружный корпус 22 имеет передний конец 30 и задний конец 32, противоположный переднему концу 30 вдоль передне-заднего направления FR. Обтекатель имеет основание 34 для размещения на крыше 14 грузового автомобиля 2, переднюю часть, которая проходит от переднего конца 30 к верхней части 36. Передняя часть наружного корпуса 22 определяет центральное переднее отверстие 24, которое проходит между основанием 34, верхней частью 36 и первым и вторым торцевыми концами 52a, 52b первой и второй активируемых панелей 50a, 50b соответственно. Задний конец 32 наружного корпуса 22 определяет первую боковую часть 38 и вторую боковую часть 40, противоположную первой боковой части 38 вдоль поперечного направления T и расположенную на расстоянии ширины 21W от нее. Первая активируемая панель 50a и вторая активируемая панель 50b могут быть выполнены с возможностью перемещения, например, с использованием шарниров, связанных с первой боковой частью 38 и второй боковой частью 40 соответственно. Согласно одному аспекту первая активируемая панель 50a и вторая активируемая панель 50b могут содержать шарниры, петли, сочленения, выполненные с возможностью перемещения, и т.п. для обеспечения возможности вращения и перемещения вокруг них.
[0022] Как показано на ФИГ. 4 и 5, обтекатель 20 может иметь достаточный размер для охвата значительной части крыши 14 грузового автомобиля 2 (как показано на ФИГ. 1). Основание 34 наружного корпуса 22 определяет габаритную площадь, имеющую длину 21L обтекателя, которая измеряется от переднего конца 30 к заднему концу 32 вдоль передне-заднего направления FR. Обтекатель также имеет ширину 21W, которая измеряется от первой боковой части 38 до второй боковой части 40 вдоль поперечного направления T. Длина 21L обтекателя может быть меньше, чем ширина 21W обтекателя. Согласно одному варианту реализации длина 21L обтекателя составляет между 1,0 м и примерно 2,4 м. Согласно одному варианту реализации ширина 21W обтекателя может быть немного меньше, чем ширина крыши типичного грузового автомобиля 2. Термин "примерно", используемый в соединении с расстоянием, означает плюс или минус 5% указанного расстояния.
[0023] Как показано на ФИГ. 2 и 4, центральный корпус 26 расположен во внутреннем пространстве наружного корпуса 22. Центральный корпус 26 выровнен с центральным передним отверстием 24 вдоль передне-заднего направления FR и расположен между первой и второй активируемыми панелями 50a, 50b. Центральный корпус 26 имеет передний конец 42, который выровнен с центральным передним отверстием 24, и первую и вторую боковые стенки 44 и 46, которые проходят от переднего конца 42 в заднем направлении R. Первая боковая стенка 44 и вторая боковая стенка 46 расположены на расстоянии от первой боковой части 38 и второй боковой части 40 наружного корпуса 22 и внутри них соответственно. Передний конец 42 имеет меньшую ширину, чем задний конец 43. Кроме того, передний конец 42 центрального корпуса 26 имеет наклон в заднем направлении и проходит вверх от основания 34 наружного корпуса 22 к верхней части наружного корпуса 22. Таким образом, передний конец 42 центрального корпуса по меньшей мере частично определяет наклонную переднюю часть 27 и суженные в наружном направлении части боковых стенок 44 и 46. Наклонная передняя часть 27 и суженные части боковых стенок 44 и 46 направляют воздушные потоки, входящие в центральное переднее отверстие 24, к самым дальним боковым краям 48a и 48b наружного корпуса 22.
[0024] Как показано на ФИГ. 6-8, обтекатель 20 содержит по меньшей мере один воздушный канал 28a, 28b для направления потока воздуха через обтекатель 20 и через зазор 8. Например, согласно одному аспекту обтекатель 20 имеет первый воздушный канал 28a и второй воздушный канал 28b. Первый воздушный канал 28a направляет воздушный поток между первой активируемой панелью 50a и первой боковой стенкой 44 центрального корпуса 26 к первому выходному отверстию 29a воздушного канала (ФИГ. 8). Первое выходное отверстие 29a воздушного канала расположено рядом с первым боковым краем 48a. Второй воздушный канал 28b направляет воздушный поток между второй активируемой панелью 50b и второй боковой стенкой 46 центрального корпуса 26 ко второму выходному отверстию 29b воздушного канала (ФИГ. 8). Второе выходное отверстие 29b воздушного канала расположено рядом с боковым краем 48b. Согласно одному варианту реализации каждый воздушный канал 28a, 28b может содержать дополнительную дефлекторную коробку (не показана), которая содержит по меньшей мере один дефлектор (не показан). Каждая дефлекторная коробка может быть расположена рядом с боковыми краями 48a, 48b наружного корпуса 22 и позади активируемых панелей 50a, 50b. Местоположение дополнительных дефлекторных коробок выбирается таким образом, чтобы они не препятствовали перемещению первой и второй активируемых панелей 50a, 50b.
[0025] Как показано на ФИГ. 6-8, одна или более активируемых панелей 50a, 50b выполнены с возможностью перемещения между множеством различных положений P1-P3 относительно центрального корпуса 26. Активируемый узел 76 управляет перемещением активируемых панелей 50a, 50b между различными положениями, как также объяснено ниже. Различные положения активируемых панелей 50a, 50b могут управлять направлением воздушного потока через обтекатель 20 и/или вокруг него.
[0026] В соответствии с представленным на чертеже аспектом, как показано на ФИГ. 8, активируемые панели 50a, 50b шарнирно связаны с боковыми частями 38, 40 посредством сочленений (не показаны). Сочленения могут быть шарнирно прикрепленными сочленениями или тому подобным устройством и могут быть расположены вдоль внутренней поверхности наружного корпуса 22. Сочленения могут определять соответствующие шарнирные оси A1, A2, вокруг которых могут поворачиваться активируемые панели 50a, 50b. В дополнительных аспектах активируемые панели 50a, 50b могут быть связаны с наружным корпусом 22 с возможностью поворота вокруг первой шарнирной оси A1, A2 и второй шарнирной оси (не показана), которая перпендикулярна первой шарнирной оси A1, A2 таким образом, что активируемые панели имеют две степени свободы перемещения. Согласно еще одному дополнительному аспекту активируемые панели 50a, 50b могут быть связаны с наружным корпусом с возможностью поворота вокруг первой шарнирной оси, второй шарнирной оси (не показана), которая перпендикулярна первой шарнирной оси, и третьей шарнирной оси, которая перпендикулярна первой шарнирной оси и второй шарнирной оси. Согласно данному аспекту активируемые панели имеют три степени свободы перемещения.
[0027] Показанные на ФИГ. 8, как отмечено выше, активируемые панели 50a, 50b могут перемещаться между множеством различных положений P1-P3 вокруг шарнирной оси A1, A2. Например, активируемые панели 50a, 50b могут находиться в нейтральном положении P1 (также называемом исходным положением), внутреннем положении P2 (также называемом вторым положением) и наружном положении P3 (также называемом третьим положением). Внутреннее положение P2 и наружное положение P3 отмечены штриховыми линиями на ФИГ. 8. В соответствии с показанным на чертеже аспектом первая и вторая активируемые панели 50a, 50b имеют диапазон перемещения между внутренним положением и наружным положением. Согласно одному аспекту диапазоном перемещения является максимальный диапазон перемещения точки, определенной перемещением торцевого конца 52a, 52b вдоль дуги (α), центр которой находится в соответствующей шарнирной оси A1, A2. Диапазон перемещения/дуги α может изменяться между 3° и 24°. В некоторых случаях диапазон перемещения может быть больше чем 24°. Диапазон перемещения частично определяется размером активируемой панели и положением центрального корпуса 26, если таковые присутствуют, и т.п.
[0028] Как показано на ФИГ. 6 и 8, нейтральным положением P1 является положение, в котором активируемые панели 50a, 50b выровнены со стенкой 58 вдоль основания 34. Нейтральным (или первым) положением является положение, в котором воздушные каналы 28a, 28b не преграждены. В нейтральном (или первом) положении активируемые панели 50a, 50b направляют воздушный поток вдоль внутреннего пути потока через воздушные каналы 28a, 28b.
[0029] Как показано на ФИГ. 8, внутренним положением P2 является положение, в котором активируемые панели 50a, 50b по меньшей мере частично (например полностью) повернуты внутрь и закрывают воздушные каналы 28a, 28b. Например, во внутреннем положении P2 активируемые панели 50a, 50b могут находиться в контакте с центральным корпусом 26. Воздушный поток направляется вдоль наружной боковой части 60a, 60b активируемых панелей 50a, 50b и вокруг зазора 8 грузового автомобиля 2.
[0030] Как показано на ФИГ. 8, наружным положением P3 является положение, в котором активируемые панели 50a, 50b повернуты наружу от центрального корпуса 26, как показано на ФИГ. 8. Когда активируемые панели 50a, 50b находятся в наружном положении P3, активируемые панели 50a, 50b могут направлять воздушный поток в воздушные каналы 28a и 28b вдоль внутренней боковой части панелей 50a, 50b. На ФИГ. 7A и 7B активируемая панель 50a показана в наружном положении P3.
[0031] Положения, описанные и показанные в настоящей заявке приведены в качестве примера. Следует отметить, что узел 76 исполнительного устройства может вызывать перемещение активируемых панелей 50a, 50b в диапазоне положений, который включает нейтральное положение P1, внутреннее положение P2 и наружное положение P3. Иными словами, активируемые панели 50a, 50b могут перемещаться непрерывно в любом определенном диапазоне перемещения вокруг шарнирной оси A1, A2 и могут быть временно зафиксированы в любом конкретном положении по всему диапазону перемещения активируемых панелей 50a, 50b. Кроме того, первая и вторая активируемые панели 50a и 50b выполнены с возможностью независимого перемещения для управления воздушным потоком.
[0032] Как показано на ФИГ. 8, обтекатель 20 содержит узел 76 исполнительного устройства, выполненный с обеспечением возможности перемещения активируемых панелей 50a, 50b. Согласно одному аспекту настоящего изобретения узел 76 исполнительного устройства содержит первый исполнительный механизм 80a, связанный с крышей или внутренней поверхностью наружного корпуса 22, и первый соединитель 82a, посредством которого первый исполнительный механизм прикреплен к первой панели 50a. Узел 76 исполнительного устройства также содержит второй исполнительный механизм 80b, связанный с крышей или внутренней поверхностью наружного корпуса 22, и второй соединитель 82b, посредством которого второй исполнительный механизм 80b прикреплен ко второй панели 50b. Для перемещения активируемых панелей 50a, 50b могут быть использованы широкое разнообразие исполнительных механизмов. Например, первый и/или второй исполнительные механизмы 80a, 80b могут быть пневматическим исполнительным механизмом, электромагнитным исполнительным механизмом, электроприводом, гидравлическим исполнительным механизмом и т.п. Первый и второй соединители 82a, 82b могут быть любым рычажным механизмом, узлом или сочленением частей, которые могут передавать движущую силу, приложенную первым и вторым исполнительными механизмами, достаточную для перемещения активируемых панелей 50a и 50b в необходимые положения. Если используется гидравлический исполнительный механизм, он может содержать гидравлический цилиндр и источник находящейся под повышенным давлением гидравлической жидкости, выполненный в виде гидравлической системы. Если используется пневматический исполнительный механизм, он может содержать пневматический цилиндр и источник находящейся под повышенным давлением пневматической текучей среды, выполненный в виде пневматической системы. Если используется электромагнитный исполнительный механизм, он может содержать соленоид и источник электроэнергии для управления соленоидом, выполненный в виде электромагнитной системы. Также могут быть использованы другие варианты реализации.
[0033] На ФИГ. 9 показана блок-схема управляющей системы 70, которая управляет работой активируемых панелей 50a, 50b согласно одному аспекту настоящего изобретения. Управляющая система содержит по меньшей мере один датчик 72, например, множество датчиков, и по меньшей мере один контроллер 74, связанный с возможностью обмена данными с датчиком (датчиками) 72. Контроллер 74 также связан с узлом 76 исполнительного устройства.
[0034] Как показано на ФИГ. 9, датчики 72 сконструированы с возможностью получения данных, которые указывают направление отклонения воздушного потока, воздействующего на грузовой автомобиль 2, когда он находится в движении. Могут быть использованы множество различных датчиков для получения данных, указывающих направление отклонения. Согласно одному варианту реализации датчики могут быть одним или более датчиков давления, установленных на обтекателе и/или грузовом автомобиле 2. Согласно еще одному варианту реализации датчики 72 могут быть одним или более анемометров. Анемометр может быть использован для определения направления ветра, а также других параметров. Согласно одному аспекту анемометр может быть крыльчатым анемометром, который может содержать пропеллер и хвостовик на той же оси для получения правильных и точных значений скорости ветра и направления. Согласно одному аспекту датчик может быть системой полного и статического давления, чувствительной к давлению инструментов, для определения скорости воздуха. Система полного и статического давления может содержать приемник полного давления, приемник статического давления и инструменты полного и статического давления. Согласно одному аспекту датчики могут быть датчиком угла атаки, который измеряет направление локального потока воздуха. Он устанавливается на грузовом автомобиле 2 с измерительным зондом, проходящим из него. Измерительный зонд можно непрерывно приводить к нулевому перепаду давлений между верхней и нижней щелями в его передней поверхности. Это устройство измеряет направление потока воздушного течения. Угловое положение измерительного зонда может быть преобразовано датчиком измерения угловой скорости в электрический выход.
[0035] Также на ФИГ. 9 показано, что контроллер 74 используется для управления работой узла 76 исполнительного устройства. Контроллер 74 или при необходимости множество контроллеров могут содержать один или более процессоров, входов, выходов и модулей передачи данных для проводной и/или беспроводной передачи данных о сигнале. Контроллер 74 может содержать управляющее программное обеспечение, которое выполняет последовательность инструкций в ответ на получение данных, указывающих на направление отклонения потока воздуха, воздействующего на грузовой автомобиль. Инструкции при их выполнении процессором (или несколькими процессорами) инициируют управляющие сигналы, которые передаются узлу 76 исполнительного устройства. Управляющие сигналы принуждают узел 76 исполнительного устройства активировать перемещение или перемещать активируемые панели 50a, 50b (ФИГ. 8) в необходимое положение относительно центрального корпуса 26. Согласно одному аспекту контроллер 74 выполнен с возможностью определения направления отклонения воздушного потока на основании данных, полученных от датчика (датчиков) 72. В ответ на определение направления отклонения от курса воздушного потока контроллер 74 принуждает по меньшей мере одну из первой панели 50a и второй панели 50b перемещаться в выбранное положение для направления воздушного потока мимо воздушных каналов 28a, 28b и/или через них. Подробности использования управляющей системы для управления перемещением панелей 50a, 50b приведены ниже.
[0036] Контроллер 74 может содержать процессор. Этот процессор может быть функционально соединен с электропитанием, запоминающим устройством, синхрогенератором, аналого-цифровым преобразователем (АЦП), портом ввода-вывода (I/O) и т.п. Порт ввода-вывода может быть выполнен с возможностью приема сигналов от любого соответствующим образом подключенного электронного устройства и передачи этих сигналов от аналого-цифрового преобразователя и/или к процессору. Эти сигналы включают сигналы от датчиков 72. Если сигналы находятся в аналоговом формате, они могут быть переданы посредством аналого-цифрового преобразователя. В этом отношении, аналого-цифровой преобразователь может быть выполнен с возможностью приема сигналов в аналоговой форме и преобразования этих сигналов в соответствующие цифровые сигналы.
[0037] Контроллер 74 может содержать цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), который может быть выполнен с возможностью приема цифровых сигналов от процессора, преобразования этих сигналов в аналоговый формат и направлять аналоговые сигналы от порта ввода-вывода. Таким образом, электронные устройства, выполненные с возможностью использования аналоговых сигналов, могут принимать данные от процессора или управляться процессором. Процессор может быть выполнен с возможностью приема и передачи сигналов цифро-аналоговому преобразователю, аналого-цифровому преобразователю и/или порту ввода-вывода и от этих устройств. Процессор также может быть выполнен с возможностью приема сигналов времени от синхрогенератора. Кроме того, процессор может быть выполнен с возможностью сохранения и извлечения электронных данных в запоминающем устройстве и из него. Наконец, процессор может содержать программу, сохраненную в запоминающем устройстве и выполняемую процессором для осуществления описанного в настоящей заявке способа.
[0038] Контроллер 74 и порт ввода-вывода могут быть выполнены с возможностью управления работой обтекателя 20 и приема сигналов от датчиков 72. Контроллер 74 может управлять работой обтекателя 20, содержащего один или более исполнительных механизмов 80a, 80b.
[0039] Согласно различным аспектам настоящего изобретения обтекатель 20 и его компоненты могут быть выполнены из любого жесткого материала, который может быть отформован в заданную форму и может обеспечивать необходимые функции, описанные в настоящей заявке. Согласно одному варианту реализации наружный корпус 22 может содержать металлический материал, полимерный материал, слоистый материал, композитный материал или сочетание, содержащее по меньшей мере один из вышеперечисленных материалов. Наружный корпус 22 может быть одиночным листом материала или слоистой структурой, содержащей два и более материалов. Согласно еще одному варианту реализации центральный корпус 26 может содержать металлический материал, полимерный материал, слоистый материал, композитный материал или сочетание материалов, содержащее по меньшей мере один из предшествующих материалов. Центральный корпус 26 может быть одиночным листом материала или слоистой структурой, содержащей два и более материалов. Согласно одному аспекту наружный корпус 22 и центральный корпус 26 могут быть отформованы из подобных материалов. Однако, следует понимать, что наружный корпус 22 и центральный корпус 26 могут быть отформованы из различных материалов.
[0040] Приведенные в качестве примера материалы на основе полимеров включают полимерные материалы, сочетания полимерных материалов с эластомерными материалами и/или термореактивными материалами. Согласно одному аспекту полимерные материалы включают термопластичные полимерные материалы. Возможные термопластичные полимерные материалы включают полибутилен терефталат (РВТ); акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS) (смолы CYCOLOY™, коммерчески доступные в компании SABIC's Innovative Plastics); поликарбонат (смолы ЛЕКСАН™ и ЛЕКСАН™EXL, коммерчески доступные в компании SABIC's Innovative Plastics); полиэтилентерефталат (РЕТ); композиции поликарбоната/полибутилен терефталата; композиции поликарбоната/акрилонитрил-бутадиен-стирола; полиэстеры сополикарбоната; акриловый акрилонитрил стирола (ASA); акрилонитрил-(модифицированный диамин полипропилена этилена)-стирол (AES); смолы дифенилового эфира; композиции эфира/полиамида полифенилена (смолы NORYL GTX™, коммерчески доступные в компании SABIC's Innovative Plastics); композиции поликарбоната/полиэтилентерефталата/полибутилен терефталат; полибутилен терефталат и модификатор ударопрочности (смолы XENOY™, коммерчески доступные в компании SABIC's Innovative Plastics); полиамиды (Нейлон 6, Нейлон 6-6, Нейлон 6-9, Нейлон 6-10, Нейлон 6-12, Нейлон 11, Нейлон 12, Нейлон 4-6 и т.п.); смолы фениленсульфида; поливинилхлорид (ПХВ); высокоударопрочный полистирол (HIPS); полиолефины, например, полиэтилен низкой плотности / полиэтилен высокой плотности (L/HDPE), полипропилен (РР), полипропилен с пенным наполнителем (EPP); полиэтилен (РЕ), термопластичные олефины (TPO), а также сочетания, содержащие по меньшей мере один из вышеуказанных материалов.
[0041] Приведенные в качестве примера соединения могут быть композитами полиэтилена (РЕ) и волокна; композитами полипропилена и волокна (листы AZDEL Superlite™, коммерчески доступные в компании Azdel, Inc); длинноволокнистые армированные термопласты (смолы VERTON™, коммерчески доступные в компании SABIC's Innovative Plastics); армированная непрерывным стекловолокном смола полипропилена (смола STAMAX™, также коммерчески доступная в компании SABIC's Innovative Plastics), армированные углеродным волокном полимерные соединения (CFRP), композиты на основе минерального волокна, а также сочетания, содержащие по меньшей мере одно из вышеуказанных. Некоторые возможные усиливающие материалы включают волокна, такие как стекловолокно, углеродное волокно, и т.п.
[0042] Для формования обтекателя 20, описанного в настоящей заявке, могут быть использованы различные способы. Например, для изготовления обтекателя 20 могут быть использованы различные способы формования, включая помимо прочего литье под давлением, термоформирование, компрессионное формование, способ послойного аддитивного наращивания и т.п. Согласно одному варианту реализации наружный корпус 22 и/или центральный корпус 26, и/или дополнительные дефлекторные коробки могут быть изготовлены термоформированием. Согласно еще одному варианту реализации наружный корпус 22, центральный корпус 26 и/или дополнительные дефлекторные коробки могут быть получены литьем под давлением. Согласно еще одному варианту реализации наружный корпус 22 и/или центральный корпус 26, и/или дополнительные дефлекторные коробки могут быть изготовлены вакуумным формованием. В вариантах реализации обтекателей, используемых для средней части кабины или для кабин со спальным местом, где габаритная площадь является относительно большой, наружный корпус обтекателя 20 может быть изготовлен термоформированием. В вариантах реализации обтекателей, используемых для кабин без спального места, где габаритная площадь относительно мала, наружный корпус обтекателя 20 может быть изготовлен литьем под давлением.
[0043] Ниже описана работа обтекателя 20. При использовании обтекатель 20 может активно регулировать аэродинамику, когда грузовой автомобиль 2 находится в движении. Когда грузовой автомобиль перемещается в прямом направлении, управляющая система 70 может управлять работой активируемых панелей 50a, 50b на основании направления отклонения от курса потока воздуха, воздействующего на грузовой автомобиль 2. Когда грузовой автомобиль 2 находится в движении, датчики 72 получают данные, указывающие направление отклонения от курса воздушного потока, воздействующего на грузовой автомобиль 2. Как указано выше, "нулевое отклонение" от курса совпадает со средней линией CL грузового автомобиля, которая горизонтальна и параллельна поверхности дороги. Положительный угол отклонения указывает на смещение направления ветра вправо от средней линии CL. Отрицательный угол отклонения указывает на смещение направления ветра влево от средней линии CL.
[0044] Согласно одному аспекту настоящего изобретения, если используются датчики давления, считывания давления могут использоваться для определения направления отклонения от курса воздушного потока, воздействующего на грузовой автомобиль 2. Когда грузовой автомобиль находится в движении, считывания давления, полученные от датчиков давления, передаются в контроллер 74. Контроллер 74 может определить направление отклонения от курса относительно средней линии CL грузового автомобиля на основании измеренных данных давления, скорости грузового автомобиля и направления перемещения грузового автомобиля (такого как его азимут относительно направления точно на север). Согласно еще одному варианту реализации множество датчиков давления могут быть расположены в различных местах на грузовом автомобиле 2 с ориентацией относительно средней линии CL грузового автомобиля. Контроллер 74 может принимать данные от каждого датчика и определять приблизительное направление отклонения от курса путем сравнения величин считанных давлений, полученных от каждого датчика давления. Например, если контроллер определяет, что датчики давления, расположенные справа от средней линии CL, показывают более высокие значения считанных давлений, чем датчики, расположенные слева от средней линии CL, контроллер определяет, что направление отклонения от курса скорее имеет место вправо от средней линии CL, нежели влево от средней линии CL.
[0045] Согласно еще одному дополнительному аспекту контроллер 74 может определять перепад давлений между двумя отверстиями для измерения давления, соединенными с одиночным датчиком давления. В этом случае используется датчик перепада давлений, и одна боковая часть датчика давления открыта в прямое отверстие, вторая боковая часть открыта в наклонное отверстие. Различие давлений указывает направленность ветра, воздействующего на обтекатель. В ответ на это определение контроллер 74 при необходимости может управлять одной или более из активируемых панелей для ее перемещения внутрь или наружу.
[0046] Согласно одному аспекту настоящего изобретения, если используются анемометры, считывания анемометров относительно направления ветра и скорости ветра могут использоваться для определения направления отклонения от курса воздушного потока, воздействующего на грузовой автомобиль 2. Когда грузовой автомобиль находится в движении, данные анемометра передаются в контроллер 74. Контроллер 74 может определять направление отклонения от курса относительно средней линии CL грузового автомобиля на основании данных считываний анемометра (направление ветра и скорость), скорости грузового автомобиля и направления перемещения грузового автомобиля (такого как его азимут относительно направления точно на север).
[0047] После определения направления отклонения от курса (с использованием данных датчика давления и/или данных анемометра) контроллер 74 может переместить одну или обе из активируемых панелей 50a, 50b внутрь во внутреннее положение P2 или наружу в наружное положение P3 (как показано на ФИГ. 8). Если контроллер 74 определяет, что направление воздуха, воздействующего на грузовой автомобиль, отклонено на +6° от курса автомобиля относительно средней линии CL, контроллер 74 может переместить правую активируемую панель 50a в наружном направлении, а левую активируемую панель 50b во внутреннем направлении. Если контроллер 74 определяет, что направление воздуха, воздействующего на грузовой автомобиль, отклонено на -6° относительно средней линии CL, контроллер 74 может переместить левую активируемую панель 50b в наружном направлении, а правую активируемую панель 50a во внутреннем направлении. В некоторых случаях в ответ на данные датчика может быть перемещена только одна из первой и второй активируемых панелей 50a, 50b. Например, как показано на ФИГ. 7A и 7B, если контроллер 74 определяет, что направление воздуха, воздействующего на грузовой автомобиль, отклонено приблизительно на +6° относительно средней линии CL, контроллер 74 может переместить только правую активируемую панель 50a наружу в наружное положение P3 и удерживать левую активируемую панель 50b в нейтральном положении P1.
[0048] Обтекатели, раскрытые в настоящей заявке, включают по меньшей мере следующие аспекты:
[0049] Аспект 1: Обтекатель, выполненный с возможностью размещения на крыше транспортного средства и имеющий передний конец и задний конец, причем обтекатель содержит:
наружный корпус, управляющий потоком и определяющий центральное переднее отверстие;
по меньшей мере одну активируемую панель, связанную с возможностью перемещения с наружным корпусом, управляющим потоком;
центральный корпус, выровненный с центральным передним отверстием наружного корпуса, управляющего потоком;
по меньшей мере один воздушный канал, открытый к центральному переднему отверстию, который проходит по меньшей мере между одной активируемой панелью и центральным корпусом; и
по меньшей мере один исполнительный механизм, выполненный с возможностью перемещения по меньшей мере одной активируемой панели через множество положений для направления воздушного потока по меньшей мере вдоль одного из: 1) по меньшей мере одного воздушного канала; и 2) наружной боковой части по меньшей мере одной активируемой панели.
[0050] Аспект 2: Система обтекателя по п. 1, также содержащая по меньшей мере один датчик, выполненный с возможностью получения данных, указывающих направление воздушного потока, воздействующего на обтекатель, когда обтекатель связан с транспортным средством.
[0051] Аспект 3: Система обтекателя по п. 2, в которой по меньшей мере один датчик является по меньшей мере одним датчиком давления.
[0052] Аспект 4: Система обтекателя по п. 2, в которой по меньшей мере один датчик является по меньшей мере одним анемометром.
[0053] Аспект 5: Система обтекателя по п. 2, также содержащая по меньшей мере один контроллер, который с помощью электронных средств связан по меньшей мере с одним исполнительным механизмом, причем по меньшей мере один контроллер выполнен с возможностью: a) определять направление воздушного потока на основании данных, полученных по меньшей мере от одного датчика; и b) в ответ на определение направления воздушного потока вызывать перемещение по меньшей мере одной активируемой панели между множеством положений для направления воздушного потока через первый путь потока или второй путь потока.
[0054] Аспект 6: Система обтекателя по п. 1, в которой множество положений включает: первое положение, в котором по меньшей мере один воздушный канал не блокирован, и воздушный поток направляется вдоль первого пути потока по меньшей мере через один воздушный канал; и второе положение, в котором по меньшей мере один воздушный канал блокирован, и воздушный поток направляется вдоль второго пути потока снаружи по меньшей мере одной активируемой панели.
[0055] Аспект 7: Система обтекателя по п. 1, в которой по меньшей мере одна активируемая панель является первой панелью, связанной с первой боковой частью наружного корпуса, и второй панелью, связанной с второй боковой частью наружного корпуса.
[0056] Аспект 8: Система обтекателя по п. 7, в которой по меньшей мере один исполнительный механизм является первым исполнительным механизмом, связанным с первой панелью, и вторым исполнительным механизмом, связанным с второй панелью.
[0057] Аспект 9: Система обтекателя по п. 8, также содержащая:
первый соединитель, которым первый исполнительный механизм прикреплен к первой панели; и
второй соединитель, которым второй исполнительный механизм прикреплен ко второй панели.
[0058] Аспект 10: Система обтекателя по п. 1, в которой по меньшей мере один исполнительный механизм является пневматическим исполнительным механизмом.
[0059] Аспект 11: Система обтекателя по п. 1, в которой по меньшей мере один исполнительный механизм является электромагнитным исполнительным механизмом.
[0060] Аспект 12: Система обтекателя по п. 1, в которой по меньшей мере один исполнительный механизм является электрическим исполнительным механизмом.
[0061] Аспект 13: Система обтекателя по п. 1, в которой по меньшей мере одна активируемая панель шарнирно связана с наружным корпусом.
[0062] Аспект 14: Система обтекателя по п. 1, в которой по меньшей мере один воздушный канал содержит дефлекторную коробку, которая содержит по меньшей мере один дефлектор.
[0063] Аспект 15: Система обтекателя для крыши транспортного средства, содержащая:
наружный корпус, управляющий потоком и определяющий центральное переднее отверстие;
по меньшей мере одну активируемую панель, связанную с возможностью перемещения с наружным корпусом, управляющим потоком;
центральный корпус, выровненный с центральным передним отверстием наружного корпуса, управляющего потоком;
по меньшей мере один воздушный канал, который проходит по меньшей мере между одной активируемой панелью и центральным корпусом;
узел исполнительного устройства, который выполнен с возможностью перемещения по меньшей мере одной активируемой панели относительно центрального корпуса через множество положений для направления воздушного потока;
по меньшей мере один датчик, выполненный с возможностью получения данных, указывающих направление воздушного потока, воздействующего на обтекатель; и
контроллер, связанный с возможностью передачи данных по меньшей мере с одним датчиком и узлом исполнительного устройства, причем
по меньшей мере одна активируемая панель является первой панелью и второй панелью, и
контроллер выполнен с возможностью управления узлом исполнительного устройства для перемещения по меньшей мере одной из первой панели и второй панели через соответствующее множество их положений.
[0064] Аспект 16: Система обтекателя по п. 15, в которой по меньшей мере один датчик является по меньшей мере одним датчиком давления.
[0065] Аспект 17: Система обтекателя по п. 15, в которой по меньшей мере один датчик является по меньшей мере одним анемометром.
[0066] Аспект 18: Система обтекателя по п. 15, в которой узел исполнительного устройства содержит первый исполнительный механизм, связанный с первой панелью, и второй исполнительный механизм, связанный с второй панелью.
[0067] Аспект 19: Система обтекателя по п. 18, в которой узел исполнительного устройства содержит первый соединитель, которым первый исполнительный механизм прикреплен к первой панели, и второй соединитель, которым второй исполнительный механизм прикреплен ко второй панели.
[0068] Аспект 20: Система обтекателя по п. 18, в которой каждый исполнительный механизм является пневматическим исполнительным механизмом.
[0069] Аспект 21: Система обтекателя по п. 18, в которой каждый исполнительный механизм является электромагнитным исполнительным механизмом.
[0070] Аспект 22: Система обтекателя по п. 18, в которой каждый исполнительный механизм является электрическим исполнительным механизмом.
[0071] Аспект 23: Система обтекателя по п. 15, в которой каждый воздушный канал содержит дефлекторную коробку, которая содержит по меньшей мере один дефлектор.
[0072] Несмотря на то, что настоящее изобретение описано в настоящей заявке с использованием ограниченного числа аспектов, эти конкретные аспекты не являются ограничением объема охраны настоящего изобретения, иным способом описанного и заявленного в настоящем документе. Точное устройство различных элементов изделия и порядок выполнения этапов способов, описанных в настоящей заявке, не должны рассматриваться как ограничение. Например, несмотря на то, что этапы способов описаны со ссылкой на последовательные серии позиционных номеров и конкретное расположение блоков на чертежах, способ в случае необходимости может быть реализован в ином конкретном порядке.