CN108859934A - 固定在机动车辆的车顶上的信号系统以及机动车辆 - Google Patents

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Abstract

根据本发明，提供了一种提供至少一个紧急服务信号并固定在机动车辆(2)的车顶(5)上的信号系统(1)。此处的信号系统(1)包括沿行驶方向(101)定向并且具有低空气动力学阻力的壳体(4)。此外，信号系统(1)具有设置在壳体(4)内并且配置为提供紧急服务信号的信号单元(3)。这里的壳体(4)具有至少两个壳体侧面(4a、4b)，其中一个壳体侧面(4a)面向车顶，而另一个壳体侧面(4b)背离车顶。面向车顶的那个侧面(4a)适应车顶(5)的形状。背离车顶(5)的那个壳体侧面(4b)对应于翼型轮廓(12)的吸入侧(106)。

Description

固定在机动车辆的车顶上的信号系统以及机动车辆
技术领域
本发明涉及一种提供至少一个紧急服务信号并且固定在机动车辆的车顶上的信号系统。本发明还涉及一种机动车辆。
背景技术
配置为用于提供紧急服务信号的响应车辆的信号系统通常固定在响应车辆的车顶上。将信号系统固定到机动车辆的车顶上主要具有如下优点：信号系统对其他交通是易于可见的。因此可以对其他交通及时提醒响应车辆的特殊优先。
然而，将信号系统设置在响应车辆的车顶上带来的缺点是整个车辆受到的空气阻力增加。特别是对于警察部队的电动运转响应车辆而言，机动车辆制造商力求尽可能降低空气阻力。电驱动的响应车辆的范围是本文的主要焦点。制造商的另一个目标在于提高响应车辆的最高速度。因为完全追求快速机动车辆，就此而言降低空气阻力也是合适的。此外，对于配备有信号系统的高里程响应车辆，还可以观察到燃料消耗显著增加。此外，由于信号系统产生的湍流，驾驶特性受到不利影响。
降低空气阻力已经成为许多文件中的主题。由于信号系统的灯单元仅在近几年才使用越来越小的构造模式，因此响应车辆的信号系统的构造通常仍然是庞大的。美国专利4,334,211A试图在信号系统面向行驶方向的那侧产生湍流以避免这种庞大信号系统的空气湍流。这样产生的湍流与气流湍流叠加降低了整个车辆的空气阻力。WO 2014/195732 A2采用另一种方法。通过降低在行驶方向上的横截面面积来降低这里的空气阻力。然而，这两项公开的共同特征是，该特征以空气可以在信号系统和大气之间流动的方式而被安装在车顶上。
在DE 203 10 472 U1中公开了一种具有壳体的信号系统，壳体面向车顶的侧面直接固定到车顶使得空气不能在信号系统和车顶之间流动。DE 203 10 472 U1的信号系统的壳体的形状还被设计为进一步最小化空气阻力。
US 7,825,790 B2采用完全不同的方法。本公开中的信号系统集成在响应车辆的车顶。响应车辆的信号系统设计为使得信号系统在使用时从车顶展开并在使用后收回到车顶中。在US 7,825,790 B2中描述的信号系统的一个设计实施例中，可以通过以可变方式设置平坦壳体相对于车顶的角度来降低展开状态下的空气阻力。当处于未使用状态的信号系统隐藏在车顶时，此时空气阻力处于最低。
发明内容
本发明的目的是提供一种提供至少一个应急服务信号并且固定在机动车辆的车顶上的优选的信号系统。本发明的另一个目的是提供一种需要使用该信号系统的机动车辆。
第一个目的通过如权利要求1所述的信号系统来实现，而第二个目的通过如权利要求12所述的机动车辆来实现。从属权利要求包括本发明的优选设计实施例。
根据本发明，提供了一种提供至少一个紧急服务信号并固定在机动车辆的车顶上的信号系统。这里的信号系统包括壳体，所述壳体设计为在气流中具有低空气动力学阻力。信号系统还包括设置在壳体内并且配置为提供紧急服务信号的信号单元。此处的壳体具有至少两个壳体侧面，其中一个壳体侧面向车顶，而另一个壳体侧面背离车顶。面向车顶的那个侧面适应车顶的形状。背离车顶的那个壳体侧面对应于翼型轮廓的吸入侧。这里的机动车辆可以是警察部队、消防队、或私人安全服务的响应车辆。
根据本发明的一个设计实施例，信号系统远离车顶的壳体侧面对应于NACA轮廓的吸入侧。NACA轮廓是飞机翼型轮廓的二维横截面。此处的NACA是“全国航空咨询委员会(National Advisory Committee for Aeronautics)”。NACA轮廓代表了其他翼型设计的各种初始轮廓。此处的NACA轮廓本身是原始轮廓的变体。特别是在航空史的开端，翼型的发展主要基于NACA轮廓。本发明的信号系统优选地具有壳体，壳体背向车顶的侧面对应于NACA轮廓8416的吸入侧。
机动车辆在行驶期间产生气流。现代机动车辆的结构设计为气流主要以层流的方式被引导通过机动车辆的车顶。在此(特别是在气流方向改变的边缘后方)形成低压区域。根据本发明的一个设计实施例，信号系统设置在这些低压区域之一中。根据本发明的另一设计实施例，信号系统此处面向行驶方向的边缘与挡风玻璃背离行驶方向的那个边缘之间具有0.45米至0.60米的距离。
根据本发明的一个设计实施例，空气阻力由于背离机动车辆的车顶的那个壳体侧面具有构造成用于降低升力的粗糙层而进一步降低。由于信号系统的壳体形状而产生的升力由于形成相对较小的湍流而进一步降低。这里的粗糙层是透明的。壳体内的信号单元的光线因此不会被粗糙层吸收。根据本发明的另一设计实施例，粗糙层的雷诺数可以大于300,000。
信号系统直接连接到车顶使得信号系统和车顶之间没有气流。根据本发明的一个设计实施例，在信号系统和车顶之间设置有弹性层。该弹性层补偿了各个车顶类型的不同车顶形状，以确保信号系统面向车顶的那个壳体侧面适应车顶形状。
为了使车顶的涂料不被损坏，根据本发明的一个设计实施例，在面向车顶的那个壳体侧面和车顶之间设置有无纺材料层。
根据本发明的一个设计实施例，壳体和挡风玻璃之间的距离一方面取决于车辆的类型。另一方面，这个距离取决于在挡风玻璃和平均车顶轮廓之间限定的角度。平均车顶轮廓由沿气流方向的实际车顶轮廓确定的平均值来定义。
根据本发明的一个设计实施例，信号系统的壳体中的信号单元具有应急车辆灯单元和音调序列喇叭(Folgetonhorn aufweist)。
根据本发明的信号系统的壳体具有端侧，在每个端侧上设置有一个固定设备。这些固定设备配置为将信号系统固定到机动车辆的车顶。
此外，本发明提供具有根据本发明的信号系统的机动车辆。
附图说明
本发明的其他特征、性能、和优点将参照附图从下文的示例性实施例中得出，其中：
图1示出了具有根据本发明的信号系统的响应车辆，该信号系统被安装到响应车辆的车顶；
图2示出了具有根据本发明的信号系统的响应车辆，其中图2中的图示中包括机动车辆的车顶上的气流；
图3示出了具有根据本发明的信号系统的响应车辆的侧视图；
图4示出了根据本发明的信号系统的壳体，其中仅示出了信号系统面向行驶方向的壳体区域；
图5以正视图示出了根据本发明的信号系统，其中仅示出了驾驶员侧；
图6示出了对应于NACA轮廓8416的翼型轮廓的横截面；
图7示出了根据本发明的信号系统的壳体的横截面。
具体实施方式
下文将参照附图描述提供至少一个应急服务信号并固定在机动车辆的车顶上的信号系统的示例性实施例。
如图1所示，根据本发明的本实施例中的信号系统1安装在警用车辆2上。具体对于警用车辆2而言，机动车辆2一方面可以达到与追逐目标的速度相对应的速度，并且另一方面也具有能够追逐到底的驾驶特性，是非常重要的。这两种车辆性能都受空气阻力的影响。除了所提到的车辆性质之外，空气阻力还影响机动车辆2的燃料消耗并因此影响响应车辆2的经济性。另外，对电动响应车辆2的需求正在增加。由于电动响应车辆2的范围分别与具有汽油发动机或柴油发动机的机动车辆2的范围相比仍然非常有限，正在为尽可能最小化响应车辆2的空气阻力进行巨大的努力。
本发明的示例性实施例中的警用响应车辆2具有信号单元3，在该信号单元中集成有应急车灯单元和音调序列喇叭。信号单元3配置为用于提供紧急服务信号。该信号单元3安装在警用响应车辆2的车顶5上的信号系统1的壳体4中。如在图5中可以容易地看到的，信号系统1的壳体4在端侧通过固定设备7连接到响应车辆2的车顶5。信号系统1的壳体4在行驶方向101上具有较低的空气动力学阻力。信号系统1面向车顶5的壳体侧面4a以使得空气不能在车顶5和信号系统1之间流动的方式而连接到响应车辆2的车顶5。在本示例性实施例中(参见图4)，为了使信号系统1能够安装到不同的车辆类型的响应车辆2上，在信号系统1的壳体4和响应车辆2的车顶5之间设置弹性层10。此外，在信号系统1的壳体4与响应车辆2的车顶5之间的无纺材料层11防止刮擦响应车辆2的涂料。
本发明的特别特征是信号系统1背离车顶5的壳体侧面4b。信号系统1背离车顶5的壳体侧面4b对应于翼型轮廓12的吸入侧106。背离车顶5的壳体侧面4b的设计实施例可以基于最多样化的翼型轮廓12。优选地使用NACA轮廓。最重要的是，NACA 8416翼型轮廓12具有吸入侧106，吸入侧106的横向轮廓非常适合作为根据本发明的信号系统1背离车顶5的壳体侧面4b的横向轮廓的蓝图。NACA 8416轮廓在图6中示出。
根据本发明的信号系统1以经过车顶5的气流不受影响的方式安装在响应车辆2的车顶5上，使得不会产生更多的附加空气湍流。在本发明中，这是通过将信号系统1设置在气流100的低压区域102中来实现的。气流100的低压区域102在使得层流气流100不会脱离并且不产生空气湍流的例如圆形边缘后方形成。对于现代机动车辆2，这样的低压区域102形成在挡风玻璃6的后方、气流100的下游(参见图2)。在本发明的示例性实施例中的信号系统1安装在该区域中。在大多数情况下，在壳体4和挡风玻璃6之间保持0.45米至0.60米的距离105。然而，所述距离105取决于车辆类型。此外，这种相关性受平均车顶轮廓与上升的挡风玻璃6之间的角度104影响(参见图3)。低压区域102的确切位置在此可以取决于气流如何以层流方式通过机动车辆2的车顶5而变化。低压区域102的位置还取决于机动车辆2的速度。
在本发明的示例性实施例中，根据本发明的信号系统1背离车顶5的壳体侧面4覆盖有粗糙层103(参见图7)。该粗糙层103具有产生较小空气湍流的功能。因此实现了机动车辆2没有被赋予任何额外的升力。特别地，通过复制翼型轮廓12来防止这里的升力。最重要的是，通过复制NACA轮廓(尤其是NACA轮廓8416)，NACA轮廓已经在高吸入侧106方面进行过优化。所述粗糙层103还是透明的，使得在信号系统1的壳体4内产生的光线可以穿过粗糙层103而不被吸收。此外，粗糙层103具有超过300,000的雷诺数。
为了通过示例性实施例进行解释，已经详细描述了本发明。然而本领域技术人员将认识到，可能偏离示例性实施例，并且示例性实施例可能偏离。因此除了警用响应车辆之外，消防队或私人安全服务的机动车辆也可以使用。因此本发明不限于示例性实施例，而是仅限于所附权利要求。
附图标记列表
1 信号系统
2 机动车辆
3 信号单元
4 壳体
4a 壳体面向机动车辆的侧面
4b 壳体背离机动车辆的侧面
5 车顶
6 挡风玻璃
7 固定设备
8 平均车顶轮廓
10 弹性层
11 无纺材料层
12 翼型轮廓
100 气流
101 行驶方向
102 低压区域
103 粗糙层
104 角度
105 距离
106 吸入侧

Claims (12)

1.一种信号系统(1)，所述信号系统(1)提供至少一个紧急服务信号并且固定在机动车辆(2)的车顶(5)上，所述信号系统(1)包括具有低空气动力学阻力的壳体(4)、以及设置在所述壳体(4)内并且配置为提供应急服务信号的信号单元(3)，其中所述壳体(4)具有面向所述机动车辆(2)并且适于所述车顶(5)的一个壳体侧面(4a)、和背离所述车顶的一个壳体侧面(4b)，
其特征在于
背离所述车顶(5)的所述壳体侧面(4b)对应于翼型轮廓(12)的吸入侧(106)。
2.根据权利要求1所述的信号系统(1)，其中在所述机动车辆(2)的行驶期间在所述机动车辆(2)的所述车顶(5)上方产生的气流(100)生成低压区域(102)，
其特征在于，所述信号系统(1)设置在所述车顶(5)上的所述低压区域(102)内。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的信号系统(1)，其特征在于，背离所述机动车辆(2)的所述壳体侧面(4b)对应于NACA轮廓的所述吸入侧(106)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的信号系统(1)，其特征在于，背离所述车顶(5)的所述壳体侧面(4b)具有构造为降低升力的透明粗糙层(103)。
5.根据权利要求4所述的信号系统(1)，其特征在于，所述粗糙层(103)具有大于300,000的雷诺数。
6.根据前述权利要求中任一项所述的信号系统(1)，其特征在于，面向所述车顶(5)的所述壳体侧面(4a)具有构造成补偿所述车顶(5)的车顶形状的弹性层(10)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的信号系统(1)，其特征在于，面向所述车顶(5)的所述壳体侧面(4a)具有构造成保护所述车顶(5)的涂料的无纺材料层(11)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的信号系统(1)，其特征在于，在所述壳体(4)和挡风玻璃(6)之间保持0.45米至0.60米的距离(105)。
9.根据权利要求8所述的信号系统(1)，其特征在于，在所述壳体(3)和所述挡风玻璃(6)之间的所述距离(105)取决于车辆类型、和所述挡风玻璃(6)与平均车顶轮廓(8)之间的角度(104)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的信号系统(1)，其特征在于，所述信号单元(3)具有应急车辆灯单元和音调序列喇叭。
11.根据前述权利要求中任一项所述的信号系统(1)，其特征在于，所述壳体(4)具有带固定设备(7)的端侧，所述固定设备(7)构造成将所述信号系统(1)固定在所述机动车辆(2)的所述车顶(5)上。
12.一种机动车辆(2)，具有如前述权利要求中任一项所述的信号系统(1)。
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