CH634515A5

CH634515A5 - VEHICLE WITH DEFLECTOR TO REDUCE THE AERODYNAMIC RESISTANCE OF THE VEHICLE.

Info

Publication number: CH634515A5
Application number: CH520179A
Authority: CH
Inventors: Arduino Panfili
Original assignee: Fiat Ricerche
Priority date: 1978-06-07
Filing date: 1979-06-05
Publication date: 1983-02-15
Also published as: FR2427939B1; BE876813A; IT7868316A0; SE7904881L; JPS558988A; NL7904439A; DK234479A; IT1108592B; FR2427939A1; DE2921355A1; GB2023519B; DE7915232U1; LU81360A1; CA1105527A; GB2023519A

Description

La presente invenzione si riferisce ai veicoli del tipo presentante una porzione anteriore di tetto, ed una porzione 20 posteriore di tetto disposta ad un livello superiore rispetto alla suddetta porzione anteriore di tetto, ed in cui un deflettore è montato in prossimità della suddetta porzione anteriore di tetto per la riduzione della resistenza aerodinamica del veicolo. The present invention relates to vehicles of the type having a front roof portion, and a rear roof portion 20 arranged at a higher level than the aforesaid front roof portion, and in which a deflector is mounted near the aforementioned front portion of the roof. roof for reducing the aerodynamic drag of the vehicle.

Nei veicoli del tipo sopra specificato, il deflettore montato 25 sulla porzione anteriore di tetto ha lo scopo di convogliare il flusso d'aria che investe durante la marcia il veicolo al di sopra della porzione posteriore di tetto. Per realizzare questo scopo, i deflettori applicabili sui veicoli del tipo sopra specificato comprendono solitamente una parete attiva che si presenta 30 sostanzialmente nella forma di superficie rigata avente le sue generatrici disposte trasversalmente rispetto al veicolo secondo un andamento crescente verso l'alto nella direzione della parte posteriore del veicolo (vedere ad esempio brevetto britannico n. 1.404.138 e brevetto USA n. 3.972.556). Talvolta tali de-35flettori comprendono inoltre due pareti verticali laterali, poste ai fianchi della suddetta parete in forma di superficie rigata, in modo da consentire il convogliamento del suddetto flusso d'aria sia al di sopra della porzione posteriore di tetto, sia intorno ai fianchi del veicolo (vedere ad esempio brevetto 40USA 3.972.556). L'impiego delle suddette pareti verticali laterali comporta tuttavia degli inconvenienti dal punto di vista della stabilità laterale in curva del veicolo. In vehicles of the type specified above, the deflector mounted 25 on the front roof portion has the purpose of conveying the flow of air that hits the vehicle above the rear roof portion while driving. To achieve this purpose, the deflectors applicable on vehicles of the type specified above usually comprise an active wall which is substantially 30 in the form of a ribbed surface having its generators arranged transversely with respect to the vehicle according to an upward trend in the direction of the part rear of the vehicle (see, for example, British patent No. 1,404,138 and U.S. patent No. 3,972,556). Sometimes these deflectors also comprise two vertical side walls, placed on the sides of the aforementioned wall in the form of a striped surface, so as to allow the conveyance of the aforementioned air flow both above the rear portion of the roof and around the sides of the vehicle (see for example patent 40USA 3,972,556). The use of the aforesaid vertical lateral walls however entails drawbacks from the point of view of the lateral stability of the vehicle when cornering.

In vista di ovviare ai suddetti inconvenienti, la presente invenzione ha per oggetto un veicolo presentante una porzione 45 anteriore di tetto, ed una porzione posteriore di tetto disposta ad un livello superiore rispetto alla suddetta porzione anteriore di tetto, detto veicolo essendo provvisto di un deflettore montato in prossimità della porzione anteriore di tetto, per la riduzione della resistenza aerodinamica del veicolo, caratterizzato dal j0fatto che detto deflettore è costituito da una pluralità di elementi laminari sovrapposti, ciascuno dei quali si presenta sostanzialmente nella forma di superficie rigata avente le sue generatrici disposte trasversalmente rispetto al veicolo secondo un andamento crescente posteriormente verso l'alto; dal fatto 55che il bordo trasversale anteriore dell'elemento laminare più basso di detto deflettore è disposto in adiacenza alla suddetta porzione anteriore di tetto, che il bordo trasversale anteriore di ogni altro elemento laminare è situato in prossimità dell'elemento sottostante in modo da definire con esso una fessura 60 trasversale, e che due qualsiasi elementi laminari adiacenti del suddetto deflettore definiscono fra loro, a valle della rispettiva fessura, un condotto avente sezione crescente nella direzione della parte posteriore del veicolo. In view of overcoming the aforementioned drawbacks, the present invention relates to a vehicle having a front roof portion 45, and a rear roof portion arranged at a higher level than the aforesaid front roof portion, said vehicle being provided with a deflector mounted near the front portion of the roof, for the reduction of the aerodynamic resistance of the vehicle, characterized by the fact that said deflector consists of a plurality of overlapping laminar elements, each of which is substantially in the form of a striped surface having its generators arranged transversely with respect to the vehicle according to an increasing trend posteriorly upwards; by the fact that the front transverse edge of the lower laminar element of said deflector is arranged adjacent the aforesaid front roof portion, that the front transverse edge of each other laminar element is located in proximity of the underlying element so as to define with it a transverse slot 60, and that any two adjacent laminar elements of the aforesaid deflector define between them, downstream of the respective slot, a conduit having a growing section in the direction of the rear part of the vehicle.

Tale condotto divergente provoca un aumento di pressione 65 nella parte del flusso di aria che penetra durante la marcia del veicolo attraverso detta fessura, favorendo la formazione, a valle del deflettore stesso, di una zona di alta pressione, sostanzialmente ferma rispetto al veicolo, che è atta a consentire il This diverging duct causes an increase in pressure 65 in the part of the air flow that penetrates during the movement of the vehicle through said slot, favoring the formation, downstream of the deflector, of a high pressure zone, substantially stationary with respect to the vehicle, which is capable of allowing the

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convogliamento del suddetto flusso d'aria sia al di sopra della suddetta porzione posteriore di tetto, sia intorno ai fianchi del veicolo. Grazie alla suddetta caratteristica, pertanto, il deflettore secondo il trovato consente da un Iato di ottenere una riduzione della resistenza aerodinamica del veicolo che è superiore o almeno paragonabile a quella ottenibile con i deflettori noti del tipo provvisto di pareti laterali, e dall'altro Iato di ovviare agli inconvenienti di instabilità del veicolo che sono caratteristici dei deflettori provvisti di pareti laterali. conveying the aforesaid air flow both above the aforesaid rear portion of the roof and around the sides of the vehicle. Thanks to the aforementioned characteristic, therefore, the deflector according to the invention allows one side to obtain a reduction in the aerodynamic resistance of the vehicle which is higher or at least comparable to that obtainable with known deflectors of the type provided with side walls, and on the other side to overcome the instability drawbacks of the vehicle which are characteristic of the deflectors equipped with side walls.

Il veicolo sul quale è applicabile il deflettore secondo il presente trovato può essere costituito ad esempio da un autocarro. In questo caso la porzione anteriore di tetto è costituita dalla cabina dell'autocarro, mentre la porzione posteriore di tetto è costituita dal tetto del cassone dell'autocarro o, eventualmente, dalla superficie orizzontale superiore definita dal carico trasportato dall'autocarro. Il veicolo sul quale è applicabile il deflettore secondo il presente trovato può essere costituito anche da un veicolo composito, comprendente una motrice ed un rimorchio, o un trattore ed un semirimorchio. Un caso particolare di applicazione del deflettore secondo il presente trovato è quello di veicolo composito motrice-rimor-chio, in cui la motrice è costituita da una autovettura ed il rimorchio da un caravan. The vehicle on which the deflector according to the present invention is applicable can be constituted, for example, by a truck. In this case the front portion of the roof is constituted by the cab of the truck, while the rear portion of the roof is constituted by the roof of the body of the truck or, possibly, by the upper horizontal surface defined by the load transported by the truck. The vehicle on which the deflector according to the present invention is applicable can also consist of a composite vehicle, comprising a tractor and a trailer, or a tractor and a semi-trailer. A particular case of application of the deflector according to the present invention is that of a composite towing vehicle, in which the towing vehicle is constituted by a motor vehicle and the trailer by a caravan.

Le suddette caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno dalla descrizione che segue, con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, in cui: The above characteristics and advantages of the present invention will become clear from the following description, with reference to the annexed drawings, provided purely by way of non-limiting example, in which:

la figura 1 illustra in vista laterale l'applicazione di un deflettore secondo il presente trovato ad un veicolo composito costituito da una autovettura e da un caravan, Figure 1 is a side view of the application of a deflector according to the present invention to a composite vehicle consisting of a car and a caravan,

la figura 2 è una vista prospettica di un deflettore secondo il presente trovato, Figure 2 is a perspective view of a deflector according to the present invention,

la figura 3 è una vista laterale del deflettore della figura 2, e le figure 4, 5 illustrano due ulteriori applicazioni del deflettore secondo il presente trovato. Figure 3 is a side view of the deflector of Figure 2, and figures 4, 5 show two further applications of the deflector according to the present invention.

Nella figura 1 con 1 è indicata una autovettura trainante un caravan 2, sul cui tetto 3 è montato, mediante sopporti 4a, un deflettore 4 costituito da due elementi laminari sovrapposti 5, 6. Ciascuno degli elementi laminari 5, 6 si presenta nella forma di superficie rigata avente le generatrici disposte trasversalmente rispetto al piano verticale longitudinale dell'autovettura 1. La sezione in tale piano di ciascuno degli elementi laminari 5, 6 è costituita da una linea curva (vedi figura 3) avente un andamento crescente verso l'alto nella direzione della parte posteriore dell'autovettura 1. L'elemento laminare inferiore 5 è provvisto di un bordo trasversale anteriore 5a disposto in adiacenza al tetto 3 dell'autovettura. L'elemento laminare superiore 6 è provvisto di un bordo di attacco arrotondato 6a, disposto in adiacenza dell'elemento laminare 5, in posizione arretrata rispetto al bordo anteriore 5a, in modo da definire con l'elemento laminare 5 una fessura trasversale 7. Gli elementi laminari 5, 6 presentano un profilo tale per cui essi delimitano fra loro, a valle della fessura trasversale 7, un condotto 8 avente sezione trasversale crescente nella direzione della parte posteriore dell'autovettura. In figure 1, 1 indicates a car towing a caravan 2, on whose roof 3 a deflector 4 is mounted, by means of supports 4a, consisting of two overlapping laminar elements 5, 6. Each of the laminar elements 5, 6 is in the form of ribbed surface having the generaters arranged transversely with respect to the longitudinal vertical plane of the car 1. The section in this plane of each of the laminar elements 5, 6 is constituted by a curved line (see Figure 3) having an increasing upward trend in the direction of the rear part of the car 1. The lower laminar element 5 is provided with a front transverse edge 5a arranged adjacent the roof 3 of the car. The upper laminar element 6 is provided with a rounded leading edge 6a, arranged adjacent the laminar element 5, in a position set back from the front edge 5a, so as to define with the laminar element 5 a transverse slot 7. laminar elements 5, 6 have a profile such that they delimit each other, downstream of the transverse slot 7, a duct 8 having a cross section increasing in the direction of the rear part of the car.

Nel caso illustrato nella figura 1, il caravan 2 trainato dall'autovettura 1 presenta un tetto 9 raccordato anteriormente con una parete frontale 10 del caravan 2 mediante un bordo anteriore arrotondato 11. Con 12 è indicato il piano tangente all'elemento laminare 6 in corrispondenza del suo bordo di uscita 13. Secondo una caratteristica del presente trovato, tale piano 12 contiene la linea orizzontale trasversale 14 risultante dall'intersezione ideale del tetto 9 del caravan 2 con la parete frontale 10. Nel caso in cui il bordo anteriore superiore 11 del caravan 2 sia a spigolo vivo, il piano 12 è disposto in modo da contenere il bordo 11. In the case illustrated in figure 1, the caravan 2 towed by the car 1 has a roof 9 connected at the front with a front wall 10 of the caravan 2 by means of a rounded front edge 11. With 12 the plane tangent to the laminar element 6 is indicated in correspondence of its trailing edge 13. According to a feature of the present invention, this plane 12 contains the horizontal transverse line 14 resulting from the ideal intersection of the roof 9 of the caravan 2 with the front wall 10. In the event that the upper front edge 11 of the caravan 2 has a sharp edge, the top 12 is arranged so as to contain the edge 11.

Durante la marcia della vettura 1, parte del flusso d'aria che investe l'autovettura penetra attraverso la fessura 7 e defluisce nel condotto divergente 8 trasformando parte della sua energia cinetica in energia di pressione. Di conseguenza si crea, a valle del deflettore 4, nello spazio compreso tra l'autovettura 1 ed il caravan 2, una zona di alta pressione, relativa-5 mente ferma rispetto al caravan 2, che favorisce il convogliamento del suddetto flusso di aria al di sopra del tetto 9 del caravan 2 ed intorno ai fianchi di esso. Il deflettore secondo il presente trovato non ha bisogno quindi di pareti verticali laterali atte a favorire il convogliamento del flusso di aria io intorno ai fianchi del caravan 2, in quanto tale funzione è svolta dalla zona di alta pressione generata dal condotto divergente 8. Il deflettore secondo il trovato non presenta quindi inconvenienti dal punto di vista della stabilità del veicolo durante le condizioni di marcia che comportano un disalli-i5neamento degli assi longitudinali dell'autovettura 1 e del caravan 2. While the car 1 is running, part of the air flow that hits the car penetrates through the slot 7 and flows into the divergent duct 8 transforming part of its kinetic energy into pressure energy. Consequently, downstream of the deflector 4, a high pressure zone is created in the space between the car 1 and the caravan 2, relatively still with respect to the caravan 2, which favors the conveyance of the aforementioned air flow to the above the roof 9 of the caravan 2 and around the sides of it. The deflector according to the present invention therefore does not need vertical lateral walls to facilitate the conveyance of the flow of air io around the sides of the caravan 2, since this function is performed by the high pressure zone generated by the diverging duct 8. The deflector According to the invention, therefore, it does not present drawbacks from the point of view of the stability of the vehicle during the driving conditions which entail a misalignment of the longitudinal axles of the car 1 and of the caravan 2.

La figura 4 illustra una applicazione del deflettore secondo il presente trovato ad un veicolo composito costituito da un trattore 15 e da un semirimorchio 16. Anche in questo caso il 20 semirimorchio 16 presenta un tetto 17 che si trova ad un livello superiore rispetto al tetto 18 della cabina del trattore 15. Il deflettoie 4 consente il convogliamento del flusso di aria che investe il trattore durante la marcia del veicolo al di sopra del tetto 17 ed ai fianchi del semirimorchio 16. Figure 4 illustrates an application of the deflector according to the present invention to a composite vehicle consisting of a tractor 15 and a semi-trailer 16. Also in this case the 20 semi-trailer 16 has a roof 17 which is located at a higher level than the roof 18 of the cab of the tractor 15. The deflection 4 allows the conveyance of the flow of air that hits the tractor while the vehicle is traveling above the roof 17 and at the sides of the semitrailer 16.

25 La figura 5 illustra l'applicazione di un deflettore secondo il presente trovato ad un autocarro avente una cabina 28 il cui tetto 19 si trova ad un livello inferiore rispetto alla superficie orizzontale superiore 20 del cassone posteriore 21. Naturalmente la superficie orizzontale superiore 20 può anche essere 30definita dallo stesso carico trasportato dall'autocarro. 25 Figure 5 illustrates the application of a deflector according to the present invention to a truck having a cab 28 whose roof 19 is at a lower level than the upper horizontal surface 20 of the rear body 21. Of course the upper horizontal surface 20 can also be defined by the same load transported by the truck.

Sono state condotte esperienze in galleria del vento e su strada per accertare l'entità della riduzione di consumo di combustibile ottenibile nel caso di un veicolo composito costituito da una autovettura e da un caravan utilizzando un 35 deflettore secondo il presente trovato avente la geometria illustrata nella figura 3. Wind tunnel and road experiments have been conducted to ascertain the extent of the fuel consumption reduction obtainable in the case of a composite vehicle consisting of a car and a caravan using a 35 deflector according to the present invention having the geometry illustrated in the figure 3.

In figura con a e ß sono indicate rispettivamente le due inclinazioni rispetto al piano orizzontale dei piani generali definiti dai due elementi laminari 5, 6. Con RI, R2, R3 e R4 40 sono indicati invece i raggi di curvatura che definiscono i profili dei due elementi laminari 5, 6. Con a, b, c, d, ed e sono indicate le lunghezze che definiscono la geometria del profilo dei due elementi laminari 5, 6. In the figure with a and ß the two inclinations with respect to the horizontal plane of the general planes defined by the two laminar elements 5, 6 are indicated respectively. With RI, R2, R3 and R4 40 are instead indicated the radii of curvature that define the profiles of the two elements laminaries 5, 6. The lengths that define the geometry of the profile of the two laminar elements 5, 6 are indicated with a, b, c, d, and e.

Le esperienze sono state condotte con un deflettore avente 45 la geometria seguente : The experiments were conducted with a deflector having 45 the following geometry:

a = 13ß = 26 ; a—b = 600 mm; c = 140 mm; d = 170 mm; e = 100 mm; RI — 70 mm; R2 = 270 mm; R3 = 340 mm; R4 = 250 mm. a = 13ß = 26; a — b = 600 mm; c = 140 mm; d = 170 mm; e = 100 mm; RI - 70 mm; R2 = 270 mm; R3 = 340 mm; R4 = 250 mm.

Le prove sono state eseguite ad una velocità pari a 90 km/h. so Le prove in galleria del vento hanno mostrato una riduzione del coefficiente di resistenza aerodinamica del veicolo dal valore 2,78 al valore 1,74. The tests were performed at a speed of 90 km / h. so Wind tunnel tests showed a reduction in the vehicle's drag coefficient from 2.78 to 1.74.

Le prove su strada sono state svolte su una vettura utilizzando un motore di cilindrata pari a 1800 cm3 e su una vet-55 tura utilizzante un motore di cilindrata pari a 2000 cm3. The road tests were carried out on a car using an engine with a displacement equal to 1800 cm3 and on a vehicle using an engine with an displacement equal to 2000 cm3.

Nel primo caso, l'utilizzazione di un deflettore secondo il presente trovato ha permesso di ridurre il consumo specifico da 21,9 litri/100 km a 18 litri/100 km. Ciò corrisponde a una diminuzione di consumo del 7,8%. Questo risultato è stato 60 ottenuto impiegando un caravan avente un bordo anteriore superiore a spigolo vivo. Impiegando invece, nelle stesse condizioni, un caravan avente un bordo anteriore superiore In the first case, the use of a deflector according to the present invention has made it possible to reduce the specific consumption from 21.9 liters / 100 km to 18 liters / 100 km. This corresponds to a decrease in consumption of 7.8%. This result was obtained 60 by using a caravan having an upper front edge with a sharp edge. Using instead, in the same conditions, a caravan having an upper front edge

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arrotondato, il consumo specifico è passato, grazie all'utilizzazione del deflettore, da 18,1 litri/100 km a 16,35 litri/100 km. Ciò corrisponde ad una diminuzione di consumo del 9,7%. rounded, the specific consumption has passed, thanks to the use of the deflector, from 18.1 liters / 100 km to 16.35 liters / 100 km. This corresponds to a decrease in consumption of 9.7%.

Nel caso dell'autovettura utilizzante un motore di cilindrata pari a 2000 cm3, il consumo specifico è passato da 19,7 litri/ In the case of the car using an engine with a displacement of 2000 cm3, the specific consumption went from 19.7 liters /

100 km a 15,75 litri/100 km (riduzione di consumo del 20,05%) con un caravan avente un bordo anteriore superiore a spigolo vivo, e da 15,2 litri/100 km a 14,3 litri/100 km (riduzione di consumo del 5,9%) con un caravan avente un bordo ante-s riore superiore arrotondato. 100 km at 15.75 liters / 100 km (reduction of consumption of 20.05%) with a caravan having an upper front edge with a sharp edge, and from 15.2 liters / 100 km to 14.3 liters / 100 km ( 5.9% reduction in consumption) with a caravan with a rounded upper front edge.

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3 fogli disegni 3 drawings sheets

Claims

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1. Vehicle having a front roof portion, and a rear roof portion arranged at a higher level than the aforesaid front roof portion, said vehicle being provided with a deflector mounted near the front roof portion for the reduction of aerodynamic drag of the vehicle, characterized in that said deflector (4) consists of a plurality of overlapping laminar elements (5, 6), each of which is substantially in the form of a striped surface having its generators arranged transversely with respect to the vehicle according to a pattern growing posteriorly upwards; by the fact that the front transverse edge (5a) of the lower laminar element (5) of said deflector (4) is arranged adjacent the aforesaid front roof portion (3), that the front transverse edge (6a) of each other laminar element (6) is located near the underlying element so as to define with it a transverse slot (7), and that any two adjacent laminar elements of the aforesaid deflector (4) define among them, downstream of the respective slot (7 ) a conduit (8) having a growing section in the direction of the rear of the vehicle.

2. Vehicle according to claim 1, characterized in that said vehicle is constituted by a truck.

3. Vehicle according to claim 1, characterized in that said vehicle is a composite vehicle consisting of a tractor and a trailer.

4. Vehicle according to claim 1, characterized in that said vehicle is a composite vehicle consisting of a tractor and a semi-trailer.

5. Vehicle according to claim 1, characterized in that said vehicle is a composite vehicle consisting of a car and a caravan.

Vehicle according to claim 1, characterized in that the aforesaid deflector (4) consists of two laminar elements (5, 6).

Vehicle according to claim 6, characterized in that the upper laminar element (6) has a rounded leading edge (6a).

Vehicle according to claim 1, wherein the rear roof portion (9) has a sharp edge front edge (11), characterized in that the plane (12) tangent to the upper laminar element (6) of said deflector (4) at its trailing edge (13) contains the front edge (11) of the rear roof portion (9).

Vehicle according to claim 1, wherein the rear roof portion has a rounded front edge (11), and wherein said rear roof portion (9) is connected, via the rounded edge (11), with a front wall (10), characterized in that the plane (12) tangent to the upper laminar element (6) of said deflector (4) at its trailing edge (13) contains the ideal intersection line (14) between the plane the rear portion of the roof (9)

and the aforesaid front wall (10).

10. Deflector applicable on a vehicle according to claim 1, vehicle having a front roof portion and a rear roof portion disposed at a higher level than the aforesaid front roof portion, said deflector being intended to be mounted near the aforementioned portion roof front for the reduction of the aerodynamic resistance of the vehicle, characterized in that said deflector (4) consists of a plurality of overlapping laminar elements (5, 6), each of which is substantially in the form of a striped surface having its generatrix devices arranged transversely with respect to the vehicle, in the condition in which said deflector is mounted on the vehicle, according to an increasing trend posteriorly upwards; from the fact that the front transverse edge (5a) of the lower laminar element (5) of said deflector (4) is arranged, in the abovementioned assembly condition, adjacent to the aforesaid front roof portion (3), that the transverse edge front (6a) of each other laminar element (6) is located near the -5 the underlying element so as to define with it a transverse slot (7) and that two any adjacent laminar elements of the aforesaid deflector (4) define between of them, downstream of the respective slot (7), a conduit (8) having a growing section in the direction of the rear part of the vehicle, io 11. Deflector according to claim 10, characterized in that it is constituted by two laminar elements (5, 6).

Deflector according to claim 11, characterized in that the upper laminar element (6) has a rounded leading edge (6a).

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