IT201900007992A1

IT201900007992A1 - Veicolo per il trasporto pubblico comprendente un sistema di riduzione della resistenza aerodinamica

Info

Publication number: IT201900007992A1
Application number: IT102019000007992A
Authority: IT
Inventors: Stephane Codron
Original assignee: Iveco France Sas
Priority date: 2019-06-04
Filing date: 2019-06-04
Publication date: 2020-12-04
Also published as: EP3747744A1; EP3747744B1

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“VEICOLO PER IL TRASPORTO PUBBLICO COMPRENDENTE UN SISTEMA DI RIDUZIONE DELLA RESISTENZA AERODINAMICA”

CAMPO TECNICO

La presente invenzione riguarda un veicolo stradale, in particolare un veicolo stradale per il trasporto pubblico.

STATO DELLA TECNICA ANTERIORE

Ridurre il consumo di energia dei veicoli è una sfida sempre più importante per i costruttori di veicoli stradali. Questo aspetto è importante sia per i veicoli tradizionali a motore a combustione interna che per i nuovi veicoli a trazione elettrica o ibrida.

I veicoli destinati al trasporto pubblico soffrono in particolare di un consumo di energia aggiuntivo dovuto alla forte resistenza biodinamica dovuta alle forme e alle dimensioni specifiche del veicolo.

In effetti, durante il movimento del veicolo, l’aria circola sui suoi lati, al di sotto e al di sopra del veicolo e raggiunge la parete posteriore generando vortici che tendono a imprimere uno sforzo di trazione contrario al movimento del veicolo e, di conseguenza, una resistenza. Di conseguenza il consumo del veicolo aumenta e in particolare questo effetto aumenta con l’aumentare della velocità del veicolo.

Occorre quindi migliorare i veicoli stradali per il trasporto pubblico per ridurre la resistenza aerodinamica di questi ultimi e diminuire pertanto il loro consumo di energia.

L’invenzione mira a risolvere gli inconvenienti citati sopra.

RIEPILOGO DELL’INVENZIONE

Gli obiettivi citati sopra sono raggiunti mediante un veicolo stradale per il trasporto pubblico comprendente un sistema di riduzione della resistenza aerodinamica secondo le rivendicazioni allegate.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione emergeranno chiaramente dalla descrizione che ne viene fatta di seguito, a titolo indicativo e per nulla limitativo, in riferimento ai disegni allegati, in cui:

• la figura 1 è una vista in prospettiva che illustra un veicolo per il trasporto pubblico di passeggeri comprendente un sistema di riduzione della resistenza aerodinamica secondo l’invenzione;

• la figura 2 è una vista dall’alto di una prima forma di realizzazione del sistema di riduzione della resistenza aerodinamica secondo l’invenzione;

• la figura 3 è una vista dal basso di una seconda forma di realizzazione del sistema di riduzione della resistenza aerodinamica secondo l’invenzione; e

• la figura 4 è una vista in sezione schematica di un elemento del sistema di riduzione della resistenza aerodinamica secondo l’invenzione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE

La figura 1 illustra un veicolo 1 di trasporto pubblico, in particolare un autobus, comprendente una pluralità di pareti 2 che definiscono uno spazio configurato per accogliere i passeggeri e accessibile tramite una pluralità di porte 3, in modo noto.

In particolare, la pluralità di pareti 2 comprende una parete anteriore 2a e una parete posteriore 2b, una coppia di pareti laterali 2c, un tetto 2d e un pavimento 2e.

Secondo l’invenzione, il veicolo 1 comprende un sistema di riduzione della resistenza aerodinamica 5 configurato per utilizzare l’aria che colpisce il veicolo 1 durante il suo spostamento, per generare vortici di aria diretti dalla parete posteriore 2b verso l’esterno in modo da ridurre al minimo i vortici aerodinamici generati durante il movimento citato in precedenza del veicolo.

Il sistema di riduzione della resistenza aerodinamica 5 è portato da una delle pareti da 2a a 2e del veicolo 1 e comprende almeno una presa di aria 6 e condotti collettori 7; l’almeno una presa di aria 6 è portata da una delle pareti 2 del veicolo 1 ed è configurata per consentire all’aria che circola lungo la parete di poter passare all’interno di un condotto 7 collegato a quest’ultima.

L’almeno una presa di aria citata in precedenza 6 può essere vantaggiosamente dotata di mezzi di selezione 8 configurati per assumere un primo stato chiuso, in cui l’aria non può circolare attraverso la presa di aria 6 nel condotto 7, un secondo stato aperto in cui l’aria può circolare attraverso tutta l’apertura disponibile della presa di aria 6 e una pluralità di stati intermedi tra il primo e il secondo stato citati in precedenza.

Ad esempio, i mezzi di selezione 8 possono comprendere pareti divisorie configurate per chiudere parzialmente l’apertura della presa di aria 6 e attuatori configurati per controllare dette pareti divisorie, tutti collegati ad un’unità di controllo (non rappresentata) del veicolo 1, ad esempio l’ECU del veicolo.

Il sistema di riduzione della resistenza aerodinamica 5 comprende inoltre almeno un dispositivo generatore di vortice 9 collegato in modo fluidico agli ingressi di aria 6 grazie ai condotti 7 e configurato per ricevere l’aria che entra negli ingressi di aria 6 e generare vortici 10 configurati per ridurre al minimo la resistenza aerodinamica dovuta ai vortici normalmente generati intorno alla parete posteriore 2b durante un movimento del veicolo.

Nella forma di realizzazione della figura 2, il veicolo 1 comprende un dispositivo generatore di vortice 9 portato dal tetto 2d del veicolo e una sola presa di aria 6 portata dallo stesso tetto 2d o realizzata nella parete 2a. La presa di aria 6 è collegata tramite una coppia di condotti principali 7a, 7b, destro e sinistro, al dispositivo generatore di vortice 9. Nella forma descritta, i condotti principali 7a, 7b sono collegati al dispositivo 9 indipendentemente l’uno dall’altro.

Nella forma di realizzazione della figura 3, il veicolo comprende un dispositivo generatore di vortice 9 portato dal pavimento 2e del veicolo e una pluralità di prese di aria 6 portate da diverse pareti 2c, 2a o dal pavimento 2e. Ciascuna presa di aria 6 è collegata al dispositivo 9 grazie a condotti 7 che si collegano a ciascuna coppia di condotti principali 7b, 7b, destro e sinistro. In questa forma di realizzazione, i condotti principali 7a, 7b sono collegati in un solo condotto di ingresso 7c che è effettivamente collegato a livello di fluido con il dispositivo 9.

Il dispositivo generatore di vortice 9 può vantaggiosamente essere realizzato come indicato schematicamente nella figura 4.

Il dispositivo generatore di vortice 9 comprende quindi una scatola 11 che definisce almeno una prima apertura 11a collegata in modo fluidico ad un condotto 7 e una seconda apertura 11b collegata in modo fluido all’ambiente esterno nonché un condotto 12 che collega in modo fluidico l’ingresso 11a all’uscita 11b. Nel caso illustrato qui, la scatola 11 definisce due aperture 11a attraverso le quali può entrare aria nel condotto 12.

In particolare, il condotto 12 definito dalla scatola 11 ha una sezione trasversale (in cui il fluido può passare) che si restringe passando dalla zona in cui è definita la prima apertura 11a alla zona in cui è definita la seconda apertura 11b.

La seconda apertura 11b è collegata in modo fluidico all’ambiente esterno ed è configurata in modo tale che l’aria che entra proveniente dalla prima apertura 11a, proveniente dal condotto 7 e che attraversa il condotto 12, sia diretta verso una zona situata in prossimità della parete posteriore 2b.

Data la forma preferibile della sezione di passaggio del fluido del condotto 12, l’aria che entra a partire dalla prima apertura 11a ha la tendenza ad essere accelerata prima di uscire dalla seconda apertura 11b.

I dispositivi generatori di vortice 9 comprendono inoltre mezzi di rotazione 13 alloggiati all’interno del condotto 12 e configurati per imprimere un movimento di rotazione all’aria proveniente dalle prime aperture 11a, 11b. In particolare, i mezzi di rotazione 13 possono comprendere un ventilatore 14 azionato, ad esempio, da un motore elettrico (non rappresentato) collegato e comandato da un’unità di controllo del veicolo, ad esempio l’ECU. Il dispositivo generatore di vortice 9 comprende vantaggiosamente mezzi deflettori 16 configurati per conferire una direzione di uscita al flusso di aria in uscita dalla seconda apertura 11b.

In particolare, questi deflettori 16 possono comprendere una parete mobile 17, collegata alla scatola 11 e che può essere azionata attraverso un attuatore adatto (non rappresentato) collegato e comandato da un’unità di controllo del veicolo, ad esempio l’ECU.

Il funzionamento di un veicolo 1 comprendente un sistema di riduzione della resistenza aerodinamica 5 secondo l’invenzione è il seguente.

Quando il veicolo 1 si sposta ad una velocità inferiore ad una velocità limite predeterminata, vale a dire quando la resistenza aerodinamica è una fonte di perdita di energia trascurabile, i mezzi di selezione 8 mantengono gli ingressi di aria 6 chiusi affinché l’aria circoli come sempre, vale a dire intorno a pareti da 2a a 2e del veicolo 1.

Diversamente, quando il veicolo 1 si sposta ad una velocità superiore alla velocità limite predeterminata citata sopra, i mezzi di selezione 8 consentono ad una quantità scelta di aria di passare attraverso le prese di aria 6 e i condotti 7 in direzione del dispositivo generatore di vortice 9.

Qui, l’aria passa nel condotto 12 ed è trascinata dai mezzi di rotazione 13 in un senso di rotazione intorno all’asse del condotto 12. Vantaggiosamente, il flusso di aria rotativo è accelerato ed esce, diretto dal mezzo deflettore 16, generando un vortice 10 inclinato di un angolo predefinito, avente una velocità di rotazione predeterminata ad una portata proporzionale all’aria che entra nel condotto 12.

Le ultime quantità dovute alla posizione dei mezzi deflettori 16, alla rotazione dei mezzi di rotazione 13 e all’apertura dei mezzi di selezione 8 sono vantaggiosamente regolate in funzione della velocità del veicolo dall’unità di controllo (ad esempio l’ECU) del veicolo 1.

Di fatto, poiché le parti da 2a a 2e del veicolo non cambiano forma, l’aerodinamica del veicolo è predefinita in funzione della sua velocità.

Di conseguenza, l’unità elettronica del veicolo comprende mezzi di elaborazione configurati per memorizzare queste condizioni aerodinamiche predeterminate in funzione della velocità del veicolo e per calcolare l’angolo, la portata e la velocità del vortice 10 che riducono al minimo la resistenza rispetto alle condizioni aerodinamiche predeterminate citate sopra.

Pertanto, in funzione della velocità del veicolo, l’ECU può far variare l’angolo di inclinazione dei mezzi deflettori 16, la portata di aria che passa attraverso le prese di aria 6 o la velocità di rotazione dei mezzi di rotazione 13 in modo tale che il vortice 10 generato dal dispositivo 9 sia configurato per interagire con il profilo aerodinamico generato dal movimento del veicolo per ridurre al minimo la resistenza da esso generata.

Tenuto conto di quanto precede, l’invenzione riguarda anche un metodo di riduzione della resistenza aerodinamica per un veicolo stradale comprendente un sistema 5 quale descritto sopra, comprendente le seguenti fasi:

• acquisire una velocità del veicolo 1 e identificare un profilo aerodinamico precedentemente memorizzato nell’unità di controllo e corrispondente a tale velocità;

• calcolare l’inclinazione, la portata e la velocità di rotazione di un vortice 10 che può essere generato dal dispositivo 9 che, integrandosi al profilo aerodinamico citato sopra, riduce al minimo la resistenza aerodinamica del veicolo 1;

• controllare la portata di aria, la velocità di rotazione e l’inclinazione del vortice 10 generato dal dispositivo 9 secondo le condizioni calcolate nella fase precedente.

In quanto precede, sono chiaramente evidenti i vantaggi di un veicolo per il trasporto pubblico comprendente un sistema di riduzione della resistenza aerodinamica 5 secondo la presente invenzione.

Grazie al sistema di riduzione della resistenza aerodinamica 5, è possibile usare l’aria che passa intorno al veicolo 1 per generare vortici 10 che combinati al profilo di vortice esistente nella zona della parete posteriore 2b del veicolo riducono la loro resistenza, migliorando pertanto il consumo del veicolo.

Il controllo tramite un’unità elettronica dei mezzi deflettori 16, dei mezzi di rotazione 13 e dei mezzi di selezione 8 consente di attivare il sistema di riduzione della resistenza aerodinamica 5 quando è necessario, vale a dire al di sopra di una velocità per la quale questo effetto è apprezzabile.

Inoltre, questa unità elettronica consente di controllare i mezzi deflettori 16, i mezzi di rotazione 13 e i mezzi di selezione 8 in modo che il vortice 10 generato dal dispositivo 9 sia ottimizzato in funzione della velocità attuale del veicolo.

Infine, è chiaro che il veicolo per il trasporto pubblico comprendente un sistema di riduzione della resistenza aerodinamica 5 secondo la presente invenzione può essere oggetto di modifiche e di varianti che tuttavia non si allontanano dall’ambito di protezione definito dalle rivendicazioni.

Ad esempio, è ben chiaro che la forma, il numero, la tipologia e la topologia di condotto 7 e di presa di aria 6 possono variare in funzione della tipologia e della dimensione del veicolo 1; allo stesso modo, il numero e la disposizione dei dispositivi 9 può variare.

Ancora, i mezzi deflettori 16, i mezzi di rotazione 13 e i mezzi di selezione 8 possono essere sostituiti con dispositivi equivalenti.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Veicolo (1) stradale per il trasporto pubblico di passeggeri, detto veicolo (1) comprendendo una pluralità di pareti (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) che definiscono uno spazio per accogliere detti passeggeri, detto veicolo (1) comprendendo un sistema di riduzione della resistenza aerodinamica (5) portato da almeno una di dette pareti (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) e configurato per utilizzare l'aria che scorre su detto veicolo (1) per generare un vortice di aria (10) che riduce al minimo la resistenza aerodinamica dovuta alla generazione di vortici in prossimità della parete posteriore (2b) di detto veicolo (1).
2. Veicolo secondo la rivendicazione 1, in cui detto sistema di riduzione della resistenza aerodinamica (5) comprende almeno un dispositivo (9) generatore di vortice, un sistema di condotti (7) e almeno una presa di aria (6), detta almeno una presa di aria (6) essendo configurata per consentire il passaggio dell’aria che scorre su detto veicolo (1), detta presa di aria (6) essendo collegata a livello di fluido a detto dispositivo (9), detto dispositivo (9) essendo configurato per generare un vortice (10) in prossimità della parete posteriore (2b) di detto veicolo (1).
3. Veicolo secondo la rivendicazione 2, in cui detta almeno una presa di aria (6) comprende mezzi di selezione (8) configurati per definire una prima condizione in cui l’aria non può passare attraverso detta presa di aria (6), una seconda condizione in cui l’aria può passare attraverso tutto lo spazio definito da detta presa di aria (6), e una pluralità di condizioni intermedie tra detta prima e detta seconda condizione.
4. Veicolo secondo la rivendicazione 3, in cui detti mezzi di selezione (8) comprendono una o più pareti divisorie.
5. Veicolo secondo una delle rivendicazioni da 2 a 4, in cui detto dispositivo (9) comprende una scatola (11) che definisce almeno una prima apertura (11a) collegata a livello di fluido a detto sistema di condotti (7) e una seconda apertura (11b) collegata a livello di fluido con l’esterno e un condotto (12) che collega a livello di fluido detta prima e detta seconda apertura (11a, 11b), detto condotto (12) avendo una sezione configurata per variare la velocità di detta aria tra detta prima e detta seconda apertura (11a, 11b), detto dispositivo (9) comprendendo inoltre mezzi deflettori (16) configurati per variare la direzione di detta aria in uscita da detta seconda apertura (11b).
6. Veicolo secondo la rivendicazione 5, in cui detti mezzi deflettori (16) comprendono una o più pareti divisorie.
7. Veicolo secondo la rivendicazione 5 o 6, in cui detto dispositivo (9) comprende mezzi di rotazione (13) configurati per imporre una rotazione a detta aria che passa tra detta prima e detta seconda apertura (11a, 11b).
8. Veicolo secondo la rivendicazione 7, in cui detti mezzi di rotazione (13) comprendono un ventilatore (14) azionato da un motore elettrico.
9. Veicolo secondo una delle rivendicazioni da 3 a 8, in cui detto veicolo (1) comprende un’unità elettronica comprendente mezzi di elaborazione elettronica, detti mezzi di selezione (8) e/o detti mezzi deflettori (16) e/o detti mezzi di rotazione (13) essendo elettricamente collegati a detta unità elettronica, quest’ultima essendo configurata per controllare il funzionamento di detti mezzi in funzione della velocità di detto veicolo (1).
10. Metodo di riduzione della resistenza aerodinamica per un veicolo stradale secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente le seguenti fasi: - acquisire una velocità di detto veicolo (1); - identificare un profilo aerodinamico precedentemente memorizzato in detta unità di controllo e corrispondente a detta velocità; - calcolare l’inclinazione, la portata e la velocità di rotazione di un vortice (10) che possono essere generati da detto dispositivo (9) che, integrandosi con detto profilo aerodinamico, riduce al minimo la resistenza aerodinamica di detto veicolo (1); - controllare la portata di aria, la velocità di rotazione e l’inclinazione di detto vortice (10) generato da detto dispositivo (9) secondo le condizioni calcolate nella fase precedente.