WO2024133990A1 - Dispositivo para reducir la resistencia aerodinámica en vehículos - Google Patents

Dispositivo para reducir la resistencia aerodinámica en vehículos Download PDF

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WO2024133990A1
WO2024133990A1 PCT/ES2023/070702 ES2023070702W WO2024133990A1 WO 2024133990 A1 WO2024133990 A1 WO 2024133990A1 ES 2023070702 W ES2023070702 W ES 2023070702W WO 2024133990 A1 WO2024133990 A1 WO 2024133990A1
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WO
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vehicle
flexible
panel
edge
vehicles
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PCT/ES2023/070702
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English (en)
French (fr)
Inventor
José Ignacio Jiménez González
Cándido GUTIÉRREZ MONTES
Carlos GARCÍA BAENA
José Manuel CAMACHO SÁNCHEZ
Carlos MARTÍNEZ BAZÁN
Manuel Lorite Díez
Original Assignee
Universidad De Jaén
Universidad De Granada
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Publication of WO2024133990A1 publication Critical patent/WO2024133990A1/es

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Definitions

  • the purpose of the present patent application is a device to reduce aerodynamic resistance in land vehicles with at least one edge in its rear part, which comprises at least one flexible element with at least one flat surface panel, configured to be attached to said edge, according to claim 1, additionally incorporating notable innovations and advantages.
  • 'p' is the density of the air
  • 'V' is the speed of the vehicle
  • 'A' is the frontal area of the vehicle.
  • the sources of drag are friction and pressure differences, given by the shape of the vehicle.
  • most of the resistance is marked by the pressure component, since the massive separation of the flow at the rear of the vehicle generates a recirculation region in the nearby wake, which induces low pressures in the base of the vehicle.
  • Actions to reduce said resistance may involve modifications to the design of the entire vehicle; both in the front part, in the rear, in the lower part of it, between the traction car and the semi-trailer, etc.
  • Front modifications fundamentally affect the cabin, in the case of heavy vehicles, which is why they tend to be more restricted by technical and construction needs. Therefore, the area with the greatest potential is the rear of the vehicle, since in addition to achieving reductions in the drag coefficient C x , it influences the control of the wake behind the vehicle, minimizing fluctuations and vibrations in it.
  • the strategy of trying to improve the aerodynamics of the vehicle by modifying the size and intensity of the wake recirculation zone is known, placing rear systems on the perimeter or side of the trailer, thus achieving a recovery in the pressure distribution in base.
  • Local passive systems which are more widespread due to their lower cost, generally include the use of deflectors or vortex generators on the upper edge of the base, rear cavities of straight or inclined panels, inflatable systems, or dividing plates.
  • the present invention falls within the automotive field, seeking to improve the aerodynamic performance of land transport vehicles, such as trailer trucks and buses.
  • perimeter rear devices are described, formed by one or more straight rigid panels, flexibly mounted to the trailer frame by means of flexible hinges of finite rigidity, on the sides of the base.
  • These straight folding panels or spoilers are configured to be attached to the edges of the rear side of a land vehicle using springs or torsional hinges or metal straps of calibrated thickness, whose rigidity constant is defined according to a parametric experimental study. This seeks to minimize the aerodynamic resistance of the vehicle in aligned flow conditions and with cross flow with a yaw angle of up to 10°, this being the situation usually found in normal road driving conditions.
  • the aerodynamic improvement is produced by passive reconfiguration of the elastically mounted rigid slats, which deflect inwards under the action of the flow, as a consequence of the pressure difference generated in the nearby wake, in a quasi-static process, thanks to to the degree of freedom given by the hinges of finite torsional rigidity.
  • This makes the flow shedding more aerodynamic, which generates a near wake size with smaller recirculation region.
  • This slat reconfiguration phenomenon is more accentuated in cross-flow conditions with non-zero yaw angles.
  • the term “land vehicle”, or simply “vehicle”, refers to any type of vehicle intended to move on the earth's surface, such as a car, a truck, a train, or others.
  • the vehicle has a main body with an essentially parallelepiped shape, such as a truck with a parallelepiped-shaped box, in a train made up of parallelepiped-shaped wagons, or others.
  • the term “rear side” of the vehicle refers to a flat rear surface, taking as reference the natural direction of travel of said vehicle, of the essentially parallelepipedal main body of the vehicle.
  • lateral side of the vehicle refers to any of the four flat surfaces located on the right, left, upper, and lower sides, taking as reference the natural direction of movement of said vehicle, of the essentially parallelepipedal main body of the vehicle.
  • width referred to a panel refers to the dimension of the panel according to the Z or vertical axis, being a direction perpendicular to the direction of travel of the vehicle.
  • length in reference to a panel refers to the dimension of the panel in a direction perpendicular to the surface of the rear side of the vehicle. That is, it is the distance between the base of the panel, which is fixed to the rear side of the vehicle, and the tip or free end of the panel, in a direction parallel to the direction of travel of the vehicle.
  • the term “panel” refers to a spoiler configured to be attached to an edge on the rear side of the vehicle.
  • the width of the panel can coincide with the length of the corresponding edge so that the panel spans the entire edge from one end to the other.
  • the term “flexible panel” refers to a rigid spoiler configured for attachment to an edge on the rear side of the vehicle by means of a flexible joint.
  • the term “static panel” refers to a rigid spoiler configured to be attached to an edge on the rear side of the vehicle, so that the possible rotation or deflection of the panel is restricted.
  • the term “inner surface” of a panel refers to the surface of said panel that, when the panel is attached to the corresponding edge of the vehicle, faces the center of the rear side of the vehicle.
  • the term “outer surface” of a panel refers to the surface of said panel that, when the panel is attached to the corresponding edge of the vehicle, is oriented opposite to the position of the center of the rear side of the vehicle. That is, the outer surface of the panel attached to an edge is oriented in a direction away from the vehicle.
  • 'J' is the polar moment of inertia of the system with respect to the axis of the flexible joint on the rear side edges
  • 'c' is the damping coefficient of the mobile flexible panel
  • 'k' is the torsional rigidity of the hinge, torsional spring or strap
  • 0" and 0' represent respectively the second and first derivative of the angular displacement.
  • T is the excitation torque of the displacement generated by the moving flow.
  • the different characteristics of the torsional spring or strap can be combined, given by the mass of the panel in kg (density p s in kg/m 3 ) and its dimensions (length, width and height, I x w x h).
  • the flexible joint may also have a tightening system that modifies the damping of the flexible panel 'c'. The greater the tightening, the greater the 'c' coefficient and the lower the vibration amplitude.
  • the device for reducing aerodynamic resistance in vehicles with at least one edge in its rear part comprises at least one flexible element with at least one flat surface panel, configured to be attached to said edge, so that it is produces a significant improvement in the aerodynamic performance of the vehicle.
  • Flexible element means an element in which at least one of its component parts is flexible, having physical properties measurable by the stiffness constant 'k' (in Nm/rad, spring).
  • 'k' in Nm/rad, spring
  • panel refers to a spoiler configured to be attached to an edge on the rear side of the vehicle.
  • the flexible element has calibrated characteristics of torsional rigidity 'k' and moment of inertia 'J', such that the natural frequency 'f n ' of the system is less than 10 Hz, where the natural frequency 'f n ' is given by the equation:
  • the device of the invention is capable of adapting to changing flow conditions, with a significant improvement in aerodynamic resistance both in aligned flow conditions as well as in misalignment situations of around 10-15% of the aerodynamic resistance of the land vehicle.
  • the flexible part of the flexible element is a flexible connection of the panel to the edge of the rear part of the vehicle, so that the panel can be flexible or rigid, offering said design freedom, being easier to produce, and more economical, a rigid panel.
  • the flexible joint comprises a hinge, so that the panel can rotate with respect to the rear part of the vehicle, while still being a robust and solid joint, capable of supporting the weight and movements of the panel while the vehicle is driving.
  • the flexible joint comprises an element of the torsional spring group, the linear spring or the strap, which has a calibrated rotational rigidity, so that the panel can oscillate, in a back and forth movement. turn, about the axis of rotation defined by the hinge.
  • the strap In the case of the strap, it can be metallic or elastomeric, with a calibrated thickness, whose flexural rigidity is given by the product of the Young's modulus of the strap material 'E' (Pa or N/m 2 ) and the moment of inertia T
  • the strap is attached to the structural base of the vehicle by means of a piece that embeds the end of it, either by welding or a screwed pressure system; while the end inserted in the profile is clamped using a screw tightening system.
  • This system allows additional fastening of the panel using low-friction hinges or with a lubricated bearing for safety, complementary to the use of straps and used to avoid eventual breakage of the strap.
  • the hinge fastening may have sliders or slotted screws to make rotation compatible with deformation of the strap, which provides flexibility.
  • the flexible element comprises at least one flexible panel, so that the panel itself, in its flexibility, contributes to adapting to the aerodynamics of the vehicle while driving.
  • the width of the panel is less than the length of the edge of the rear of the vehicle, so that the possibility of the presence of panel fogs in the various perpendicular edges that make up the rear part of the vehicle, without causing impacts or friction between the various panels in their back-and-forth movement.
  • the vehicle comprises at least two flexible elements attached to the two side edges of the quadrangular frame, forming what would be the basic configuration of the device, this being preferably made up of two flexible panels fixed respectively to the side edges of the rear side. of the vehicle through flexible joints, offering increased adaptability to the air flow, with a degree of flexibility both in the panel itself and in the connection to the rear part of the vehicle.
  • FIG. 1 Perspective view of the rear part of a vehicle with two panels on the side edges, according to the present invention
  • FIG 4- Perspective view of the rear part of a vehicle with two flexible elements on the side edges and two rigid panels on the horizontal edges, in accordance with the present invention
  • Figure 5- Perspective view of the rear part of a vehicle with two flexible elements on the lateral edges and two flexible elements on the horizontal edges, of shorter length, in accordance with the present invention
  • FIG. 10 Perspective view of the rear part of a vehicle with two rigid elements on the horizontal edges, in accordance with the present invention.
  • FIG. 2 you can see a plan view of the rear part (11) of a vehicle (1) with the lines of the outgoing and recirculating air flow in the wake. Specifically, two side panels (21) are shown deflected through passive reconfiguration due to the effect of aligned flow conditions and the rotational degree of freedom provided by the flexible joints (22). Additionally, a scheme of modification of the recirculation bubble that the device achieves compared to the original size is shown.
  • Figure 3 you can see a plan view of the rear part (11) of a vehicle (1) with the lines of the incident air flow. Also shown are the two side panels (21) deflected by passive reconfiguration due to the effect of cross-flow conditions and the degree of rotational freedom provided by the flexible joints (22), illustrating differences between deflection of both panels (21), with the bottom aligned with the direction of flow.
  • FIG 8 you can see a perspective view of the rear part (11) of a vehicle (1) with five flexible elements (2) on each of the side edges (13a, 13b) and two rigid panels (21). on the horizontal edges (13c, 13d). Said five flexible elements (2) can move independently to adapt to changing flow conditions in the vertical direction.
  • the two rigid panels (21) occupy the entire width of the horizontal edge (13c, 13d) of the vehicle (1), although they can be arranged in an alternative embodiment with a shorter length and fixed, non-horizontal inclination.
  • Figure 11 A you can see a plan view of the flexible connection (22) with a torsional spring (22b) between the rear part (11) of a vehicle (1) and a panel (21), while in Figure 11 B shows a perspective view of the flexible connection (22) with a torsional spring (22b) between the rear part (11) of a vehicle (1) and a panel (21).
  • the present invention is based on the implementation of flexible panels (21) in the rear part (11) of a land vehicle (1) in order to reduce its aerodynamic resistance.
  • two rigid panels (21) joined by a flexible connection (22) to the side edges (13a, 13b) of the rear part (11) of a vehicle (1) such as a truck are included.
  • Said rigid panels (21) can have 2.70m of width in the vertical direction, which is the standard height of truck trailer assembly boxes, and 0.40m of height or longitudinal dimension in the direction of the direction of travel, This dimension being the appropriate one based on the experimental results previously obtained and current regulations, and a thickness of 0.03 m.
  • the material chosen for the panels (21) must be resistant enough to be able to operate in real conditions for a long time in addition to being light enough not to increase the energy consumption of the vehicle (1). For this, it is proposed to use carbon fiber or another mixed polymer.
  • the desired joint must be chosen as a flexible joint (22).
  • torsional springs (22b) are chosen in addition to a hinge (22a), forming a flexible joint (22), which allows the movement of the panels (21) so that they adapt to the incident flow.
  • the device for reducing aerodynamic resistance in vehicles (1) with at least one edge (13) in its rear part (11) comprises at least one flexible element (2) with at least one panel (21) with a flat surface, configured to be attached to said edge (13), considering that each flexible panel (21) behaves as a system with a rotational degree of freedom depending on the angular displacement 6 according to the equation:
  • 'J' is the polar moment of inertia of the system with respect to the axis of the flexible joint (22) on the edges (13) of the rear part (11)
  • 'c' is the damping coefficient of the panel system (21) flexible with its flexible joint (22)
  • 'k' is the torsional rigidity of the torsional spring (22b), the linear spring (22c) or the strap (22d)
  • '0"' and '0" represent respectively the second and first derivative of the angular displacement.
  • T is the excitation torque of the displacement generated by the moving flow.
  • the panel (21) its width in a vertical direction is, preferably, between 0.2 - 1.2 meters.
  • the height or longitudinal dimension in the direction of travel is preferably less than 20 cm, both for static and flexible panels (21). Longer panels (21) allow greater reductions in aerodynamic drag to be achieved, although the maximum height or longitudinal dimension of the panels (21) may be limited for practical reasons such as applicable legislation, ease of assembly/disassembly, ease of opening the rear part (11) of the vehicle (1), mechanical resistance of the panels (21), etc.
  • the materials of a preferred embodiment are low density, such as thermoplastic polymers, elastomers or thermostables, and all their composite variants with lightening of the density, through interior structures such as a sandwich panel or honeycomb, or printed on 3D.
  • the panels (21) may be made of another lightweight material selected from: composite fiber, carbon fiber, or aluminum.
  • the flexible element (2) has calibrated characteristics of torsional rigidity k and moment of inertia J, such that the natural frequency f n of the system is less than 10 Hz, where the natural frequency f n is given by the equation:
  • a carbon fiber panel with a density of 1750kg/m 3 , 2.7 m vertically wide, 0.4 m high or longitudinal dimension, and 0.03 m thick, presents a moment of inertia 'J' obtained: 3.03 kg*m 2 /rad. Based on said vertical width, and operating speeds between 10 and 25 m/s (36-90 km/h), a 'fn' of 0.155 Hz is obtained. For this 'J' and 'fn', the stiffness required torsional 'k' is 2.87 Nm/rad.
  • the flexible part of the flexible element (2) is a flexible connection (22) of the panel (21) to the edge (13).
  • the flexible joint (22) comprises a hinge (22a).
  • the hinge (22a) is a low friction bearing, or alternatively, a lubricated bearing, also low friction.
  • the flexible joint (22) comprises an element of the torsional spring group (22b), the linear spring (22c) or the strap (22d), which It has a calibrated rotational rigidity.
  • the flexible element (2) comprises at least one flexible panel (21).
  • the width (21a) of the panel (21) substantially coincides with the length (14) of the edge (13) of the rear part (11). ) of the vehicle (1).
  • the width (21a) of the panel (21) is less than the length (14) of the edge (13) of the rear part (11) of the vehicle (1). .
  • a vehicle (1) that comprises a main body with a substantially parallelepiped shape with at least one quadrangular frame (12) with a plurality of edges ( 13) in its rear part (11), which comprises at least one device to reduce aerodynamic resistance in vehicles (1) as described above.
  • the vehicle (1) comprises at least two flexible elements (2) attached to the two lateral edges (13a, 13b) of the frame (12). quadrangular.
  • the vehicle (1) comprises a plurality of flexible elements (2) on at least two parallel edges (13) of the quadrangular frame (12).
  • the vehicle (1) comprises at least one rigid panel (21) on at least one horizontal edge (13c, 13d) and a flexible element (2) on at least one lateral edge (13a, 13b).
  • the vehicle (1) comprises at least two rigid or flexible panels (21) on the upper (13c) and lower (13d) horizontal edges.
  • the vehicle (1) comprises at least two flexible elements (2) on the left (13a) and right (13b) lateral edges.
  • the vehicle (1) comprises four flexible elements (2), two on the left (13a) and right (13b) lateral edges, and others two on the upper (13c) and lower (13d) horizontal edges.

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  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Abstract

Dispositivo para reducir la resistencia aerodinámica en vehículos (1) con al menos una arista (13) en su parte trasera (11), que comprende al menos un elemento flexible (2) con al menos un panel (21) de superficie plana, configurado para ser unido a dicha arista (13), siendo especialmente diseñado para ser instalado en el lado trasero de un vehículo (1) terrestre, tal como un camión o un autobús, con el propósito de reducir sensiblemente la resistencia aerodinámica, adaptándose a las condiciones cambiantes del flujo de forma pasiva, dando lugar a ahorros considerables de combustible.

Description

DESCRIPCIÓN
DISPOSITIVO PARA REDUCIR LA RESISTENCIA AERODINÁMICA EN VEHÍCULOS
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente solicitud de patente tiene por objeto un dispositivo para reducir la resistencia aerodinámica en vehículos terrestres con al menos una arista en su parte trasera, que comprende al menos un elemento flexible con al menos un panel de superficie plana, configurado para ser unido a dicha arista, según la reivindicación 1 , incorporando adicionalmente notables innovaciones y ventajas.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Es conocido que la oposición al avance de un vehículo rodado se debe principalmente, entre otros factores, a la resistencia a la rodadura por rozamiento, y la resistencia aerodinámica al aire, o arrastre, siendo esta última la más importante cuantitativamente. Las investigaciones para reducir la resistencia a la rodadura se centran en los neumáticos, tanto en su composición como en su diseño. Sin embargo, las posibilidades de actuación sobre la resistencia aerodinámica son mayores, siendo más efectivas en las partes trasera y delantera del vehículo. Para cuantificar dicha resistencia aerodinámica, se calcula la fuerza que ejerce el aire sobre el vehículo. Dicha magnitud se suele expresar en la bibliografía científica en forma adimensional mediante el coeficiente de arrastre o “drag” Cx:
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Donde: ‘p’ es la densidad del aire, ‘V’ es la velocidad del vehículo y ‘A’ el área frontal del mismo. Principalmente las fuentes de arrastre son la fricción y las diferencias de presión, dadas por la forma del vehículo. En el caso de vehículos pesados, la mayoría de la resistencia viene marcada por la componente de la presión, puesto que la separación masiva del flujo en la parte trasera del vehículo, genera una región de recirculación en la estela cercana, que induce bajas presiones en la base del vehículo. Las actuaciones para reducir dicha resistencia pueden involucrar modificaciones en el diseño de todo el vehículo; tanto en la parte delantera, en la trasera, en la parte inferior del mismo, entre el carro de tracción y el semirremolque, etc. Las modificaciones delanteras afectan fundamentalmente a la cabina, en el caso de vehículos pesados, por lo que suelen estar más restringidas por necesidades técnicas y constructivas. Por tanto, la zona con mayor potencial es la parte trasera del vehículo, ya que además de conseguir reducciones del coeficiente de arrastre Cx, influye en el control de la estela tras el vehículo, minimizando las fluctuaciones y vibraciones en el mismo.
Es conocida la estrategia de intentar mejorar la aerodinámica del vehículo por medio de la modificación del tamaño e intensidad de la zona de recirculación de la estela, colocando sistemas traseros en el perímetro o lateral del tráiler, consiguiendo así una recuperación en la distribución de presión en la base. Entre los sistemas pasivos locales, más extendidos por su menor coste, se incluyen generalmente el uso de deflectores o generadores de vórtices en la arista superior de la base, cavidades traseras de paneles rectos o inclinados, sistemas hinchables, o platos divisores.
Un documento ilustrativo de lo que es conocido en el estado de la técnica, sería lo descrito en la patente WO2013022388A1 , que divulga un sistema aerodinámico para reducir la resistencia al viento de un vehículo, en particular un vehículo comercial, un remolque o un semirremolque. Un alerón está dispuesto debajo de una sección final de un bastidor de dicho vehículo, y comprende medios de fijación para fijar dicho alerón a un dispositivo antiempotramiento trasero de un vehículo. También se describe un método para equipar un vehículo existente con un sistema aerodinámico de manera que un alerón se une a una superficie inferior o a un dispositivo de protección contra el empotramiento trasero de dicho vehículo para proporcionar un coeficiente de arrastre mejorado de dicho vehículo.
Sin embargo, este tipo de sistemas traseros rígidos estáticos poseen inconvenientes importantes, a pesar de poder mostrar reducciones del coeficiente de arrastre. En concreto, el rendimiento de los mismos fuera de las condiciones de diseño decae considerablemente, especialmente cuando existen condiciones transitorias, de flujo cruzado y/o una intensidad turbulenta elevada, debido al aumento del área efectiva y el desprendimiento brusco del flujo. Así el uso de cavidades rectas rígidas se revela no obstante como ineficaz frente al coeficiente de arrastre o “drag” Cx, para procesos transitorios cortos o cuando el ángulo de guiñada crece entre 5o y 10o. Así, y a la vista de todo lo anterior, se aprecia la necesidad de dar todavía con un dispositivo especialmente diseñado para ser instalado en el lado trasero de un vehículo terrestre, tal como un camión o un autobús, con el propósito de reducir sensiblemente la resistencia aerodinámica, adaptándose a las condiciones cambiantes del flujo de forma pasiva, dando lugar a ahorros considerables de combustible.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención se encuadra en el campo de la automoción, buscando mejorar las prestaciones aerodinámicas de vehículos terrestres para el transporte, tales como camiones tipo tráiler y autobuses. En concreto se describen distintos tipos de dispositivos traseros perimetrales, formados por uno o vahos paneles rígidos rectos, montados flexiblemente al marco del tráiler mediante bisagras flexibles de rigidez finita, en los laterales de la base. Estos paneles o alerones rectos plegables están configurados para su fijación a las aristas del lado trasero de un vehículo terrestre mediante muelles o bisagras torsionales o flejes metálicos de espesor calibrado, cuya constante de rigidez se define según un estudio experimental paramétrico. Con ello se busca minimizar la resistencia aerodinámica del vehículo en condiciones alineadas del flujo y con flujo cruzado con ángulo de guiñada de hasta 10°, siendo esta la situación que se encuentra habitualmente en condiciones normales de conducción en carretera.
Los ensayos experimentales realizados en túnel de viento con modelos a escala de camiones verifican que el dispositivo consigue una mejora adicional relevante, con respecto al efecto generado por dispositivos de rígidos estáticos, utilizados en la técnica anterior. En particular, la mejora aerodinámica se produce por reconfiguración pasiva de las lamas rígidas montadas elásticamente, que se deflectan hacia el interior bajo acción del flujo, como consecuencia de la diferencia de presión generada en la estela cercana, en un proceso cuasi-estático, gracias al grado de libertad dado por las bisagras de rigidez torsional finita. Esto hace más aerodinámico el desprendimiento del flujo, que genera un tamaño de estela cercana con región de recirculación más pequeña. Dicho fenómeno de reconfiguración de las lamas es más acentuado en condiciones de flujo cruzado con ángulos de guiñada no nulos. En dicha situación, las lamas montadas elásticamente en la zona de barlovento tienden a alinearse con el flujo según el ángulo de guiñada, mientras que las lamas montadas a sotavento, sufren un desplazamiento angular mayor. Con ello, el tamaño de la estela cercana se reduce considerablemente y se recupera presión en la base, reduciendo el coeficiente de arrastre en valores superiores al 15% para ángulos de guiñada entre 5o y 10°.
Precisar que el término “vehículo terrestre”, o simplemente “vehículo”, hace referencia a cualquier tipo de vehículo destinado a desplazarse sobre la superficie terrestre, como puede ser un coche, un camión, un tren, u otros. De manera general, el vehículo tiene un cuerpo principal con forma esencialmente de paralelepípedo, como por ejemplo un camión con una caja de forma paralelepipédica, en un tren formado por vagones de forma paralelepipédica, u otros. Por otra parte, el término “lado trasero” del vehículo hace referencia a una superficie trasera plana, tomando como referencia la dirección natural de desplazamiento de dicho vehículo, del cuerpo principal esencialmente paralelepipédico del vehículo. El término “lado lateral” del vehículo hace referencia a cualquiera de las cuatro superficies planas ubicadas a los lados derecho, izquierdo, superior, e inferior, tomando como referencia la dirección natural de movimiento de dicho vehículo, del cuerpo principal esencialmente paralelepipédico del vehículo. El término “anchura” referido a un panel se refiere a la dimensión del panel según el eje Z o vertical, siendo una dirección perpendicular a la dirección de desplazamiento del vehículo. El término “longitud” referido a un panel se refiere a la dimensión del panel según una dirección perpendicular a la superficie del lado trasero del vehículo. Es decir, es la distancia entre la base del panel, que se fija al lado trasero del vehículo, y la punta o extremo libre del panel, según una dirección paralela a la dirección de desplazamiento del vehículo.
Por otro lado, el término “panel” hace referencia a un alerón configurado para su fijación a una arista del lado trasero del vehículo. La anchura del panel puede coincidir con la longitud de la arista correspondiente de manera que el panel abarque toda la arista desde un extremo a otro. Y específicamente, el término “panel flexible” hace referencia a un alerón rígido configurado para su fijación a una arista del lado trasero del vehículo mediante una unión flexible. Por contra, el término “panel estático” hace referencia a un alerón rígido configurado para su fijación a una arista del lado trasero del vehículo, de forma que la posible rotación o deflexión del panel esté restringida. Adicionalmente, el término “superficie interior” de un panel hace referencia a la superficie de dicho panel que, cuando el panel está fijado a la arista correspondiente del vehículo, está orientada hacia el centro del lado trasero del vehículo. Y el término “superficie exterior” de un panel hace referencia a la superficie de dicho panel que, cuando el panel está fijado a la arista correspondiente del vehículo, está orientada en sentido opuesto a la posición del centro del lado trasero del vehículo. Es decir, la superficie exterior del panel fijado a una arista está orientada según una dirección que se aleja del vehículo. En cuanto a las características mecánicas básicas de la unión torsional flexible y el sistema del panel flexible, mencionar en primer lugar la referencia formada por un eje X perpendicular al lado trasero del vehículo, un eje Y horizontal contenido en el lado trasero del vehículo en dirección perpendicular a la arista de dicho lado trasero a la que se fija el panel, siendo el eje Z el perpendicular a los otros dos ejes X e Y, conformando un triedro directo. Añadir que cada panel flexible se comporta como un sistema de un grado de libertad rotacional en función del desplazamiento angular 0 según la ecuación:
J 9" + c d' + k d = T
Donde ‘J’ es el momento polar de inercia del sistema respecto del eje de la unión flexible en las aristas del lado trasero, ‘c’ es el coeficiente de amortiguamiento del panel flexible móvil y ‘k’ es la rigidez torsional de la bisagra, muelle torsional o fleje; mientras que 0" y 0' representan respectivamente la segunda y primera derivada del desplazamiento angular. Finalmente, T es el par de excitación del desplazamiento generado por el flujo en movimiento.
El conjunto global debe poseer unas características de momento de inercia, amortiguamiento y rigidez torsional tal que el valor de la frecuencia natural ‘fn’ del panel flexible, venga dada por una ecuación específica, reseñada más abajo, poniendo en una relación matemática concreta los valores de la rigidez torsional ‘k’, y del momento polar de inercia ‘J’.
Para conseguir dicha frecuencia natural, se pueden combinar las distintas características del muelle torsional o fleje (rigidez en Nm/rad) y el momento polar de inercia ‘J’ (en kg*m2/rad), dado por la masa del panel en kg (densidad ps en kg/m3) y las dimensiones del mismo (longitud, anchura y altura, I x an x al). La unión flexible puede poseer también un sistema de apriete que modifique el amortiguamiento del panel flexible ‘c’. A mayor apriete, mayor coeficiente ‘c’ y menor será la amplitud vibratoria.
Más en particular, el dispositivo para reducir la resistencia aerodinámica en vehículos con al menos una arista en su parte trasera, comprende al menos un elemento flexible con al menos un panel de superficie plana, configurado para ser unido a dicha arista, de manera que se produce una mejora significativa de las prestaciones aerodinámicas del vehículo. Por elemento flexible se entiende un elemento en el que al menos una de sus partes integrantes es flexible, contando con propiedades físicas mesurables por la constante de rigidez ‘k’ (en Nm/rad, muelle). Aclarar con el término “panel” se hace referencia a un alerón configurado para su fijación a una arista del lado trasero del vehículo.
Añadir que el efecto técnico ventajoso se produce en concreto al sustituir los paneles estáticos, solución ya conocida en el estado de la técnica, por paneles flexibles que se adaptan pasivamente al flujo, en condiciones de flujo alineado y cruzado, y transitorias, mediante reconfiguración progresiva, minimizando la resistencia aerodinámica del vehículo.
Más específicamente, el elemento flexible posee características calibradas de rigidez torsional ‘k’ y momento de inercia ‘J’, tal que la frecuencia natural ‘fn’ del sistema es menor de 10 Hz, donde la frecuencia natural ‘fn’ viene dada por la ecuación:
Figure imgf000008_0001
, donde las unidades de la rigidez torsional ‘k’ vienen en N*m/rad, y las del momento de inercia ‘J’ en kg*m2/rad. De este modo se hace posible calibrar las características del elemento flexible asociado al panel, en particular seleccionando la rigidez torsional y amortiguamiento del muelle torsional ‘k’ en forma adimensional mediante la frecuencia natural de las vibraciones en vacío. Como valores preferidos, aunque no limitativos, se puede escoger valores de frecuencia natural ‘fn’ de 5 Hz. De este modo el dispositivo de la invención es capaz de adaptarse a condiciones cambiantes de flujo, con una mejora significativa de la resistencia aerodinámica tanto en condiciones alineadas de flujo como en situaciones de desalineamiento de en torno a un 10-15% de la resistencia aerodinámica del vehículo terrestre.
Cabe mencionar que la parte flexible del elemento flexible es una unión flexible del panel a la arista de la parte trasera del vehículo, de manera que el panel puede ser flexible o rígido, ofreciendo dicha libertad de diseño, siendo más fácil de producir, y más económico, un panel rígido.
Adicionalmente, la unión flexible comprende una bisagra, de manera que el panel puede girar con respecto a la parte trasera del vehículo, siendo todavía una unión robusta y sólida, capaz de soportar el peso y los vaivenes del panel durante la marcha del vehículo. En una realización preferida de la invención, la unión flexible comprende un elemento del grupo de muelle torsional, el muelle lineal o el fleje, el cual presenta una rigidez rotacional calibrada, de modo que el panel puede oscilar, en un movimiento de ¡da y vuelta, sobre el eje de rotación definido por la bisagra.
Concretamente, en el muelle torsional la rigidez ‘k’ viene dada por el número de espiras del muelle, y por el diámetro del hilo metálico. Los extremos del muelle torsional o rotacional pueden quedar fijados a la bisagra mediante soldadura o cogida atornillada.
Por su parte, en el caso del muelle lineal la rigidez ‘k’ viene dada por el número de espiras del muelle y el diámetro del hilo metálico. De igual modo los extremos del muelle lineal son fijados a la bisagra de baja rozamiento mediante soldadura o cogida atornillada.
En el caso del fleje, puede ser metálico o elastomérico, con un espesor calibrado, cuya rigidez flexural viene dada por el producto del módulo de Young del material del fleje ‘E’ (Pa o N/m2) y el momento de inercia T. El fleje está cogido a la base estructural del vehículo mediante una pieza que empotra el extremo del mismo, ya sea mediante soldadura o sistema de presión atornillado; mientras que el extremo insertado en el perfil se aprisiona mediante sistema de apriete mediante tornillo. Este sistema admite la sujeción adicional del panel mediante bisagras de bajo rozamiento o con un cojinete lubricado por seguridad, complementarias al uso de flejes y utilizadas para evitar eventual rotura de fleje. Adicionalmente la sujeción de la bisagra puede presentar deslizaderas o tornillos colisos para hacer compatible el giro con deformación del fleje que confiere flexibilidad.
Según otra realización de la invención, el elemento flexible comprende al menos un panel flexible, de manera que el propio panel, en su flexibilidad, contribuye a adaptarse a la aerodinámica del vehículo durante la marcha.
Opcionalmente, la anchura del panel coincide substancialmente con la longitud de la arista de la parte trasera del vehículo, de manera que el panel abarca toda la arista desde un extremo a otro ofreciendo una mayor superficie de interacción con el aire, incrementando las prestaciones aerodinámicas.
Alternativamente, la anchura del panel es menor que la longitud de la arista de la parte trasera del vehículo, de manera que se habilita la posibilidad de la presencia de vahos paneles en las diversas aristas perpendiculares que integran a parte trasera del vehículo, sin que se produzca impactos ni rozamientos entre los diversos paneles en su movimiento de vaivén.
Es también parte de la presente invención, el vehículo que comprende un cuerpo principal con forma substancialmente de paralelepípedo con al menos un marco cuadrangular con una pluralidad de aristas en su parte trasera, el cual comprende al menos un dispositivo para reducir la resistencia aerodinámica en vehículos según lo descrito anteriormente. Así, un marco cuadrangular comprende una arista lateral izquierda, una arista lateral derecha, una arista horizontal superior y una arista horizontal inferior.
Más concretamente, el vehículo comprende al menos dos elementos flexibles unidos a las dos aristas laterales del marco cuadrangular, conformando lo que sería la configuración básica del dispositivo, estando esta de modo preferido conformada por dos paneles flexibles fijados respectivamente en las aristas laterales del lado trasero del vehículo mediante uniones flexibles, ofreciendo unas prestaciones incrementadas de adaptabilidad al flujo de aire, contando con un grado de flexibilidad tanto en el propio panel como en la unión a la parte trasera del vehículo.
Ventajosamente, el vehículo comprende una pluralidad de elementos flexibles en al menos dos aristas paralelas del marco cuadrangular, abarcando en conjunto toda o una parte sustancial de la longitud de la arista, configurando un sistema multipanel, siendo así más adaptable al flujo del viento en las diferentes alturas del vehículo. Dichos paneles múltiples pueden estar montados de modo elástico en cada lateral vertical. En la parte trasera se puede montar a su vez paneles estáticos o flexibles en los lados superior e inferior de la base, formando una cavidad, permitiendo con lo cual una recuperación mayor de la presión en la base.
Más en particular, el vehículo comprende al menos un panel rígido en al menos una arista horizontal y un elemento flexible en al menos una arista lateral. De este modo se pueden establecer diferentes configuraciones, incluyendo sistemas multipaneles, elásticos montados en cada lateral vertical, y a su vez paneles estáticos o flexibles en los lados superior e inferior de la base, formando una cavidad, y permitiendo una recuperación mayor de la presión en la base. Complementariamente, el vehículo comprende al menos dos paneles rígidos o flexibles en las aristas horizontales superior e inferior, adicionalmente a los paneles en las aristas laterales, configurando una cavidad cerrada, permitiendo una recuperación mayor de la presión en la base.
Opcionalmente, el vehículo comprende al menos dos elementos flexibles en las aristas laterales izquierda y derecha, adicionalmente a dos paneles rígidos o flexibles en las aristas horizontales superior e inferior, configurando una cavidad cerrada parcialmente flexible, permitiendo una recuperación mayor de la presión en la base.
Preferentemente, el vehículo comprende cuatro elementos flexibles, dos en las aristas laterales izquierda y derecha, y otros dos en las aristas horizontales superior e inferior, configurando una cavidad cerrada completamente flexible, permitiendo una recuperación mayor de la presión en la base. Precisar que los paneles flexibles en las aristas horizontales superior e inferior presentan una menor anchura para permitir la deflexión compatible de los cuatro paneles sin interferir mecánicamente entre sí.
En los dibujos adjuntos se muestra, a título de ejemplo no limitativo, un dispositivo para reducir la resistencia aerodinámica en vehículos, constituido de acuerdo con la invención. Otras características y ventajas de dicho dispositivo para reducir la resistencia aerodinámica en vehículos, objeto de la presente invención, resultarán evidentes a partir de la descripción de una realización preferida, pero no exclusiva, que se ¡lustra a modo de ejemplo no limitativo en los dibujos que se acompañan.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Figura 1- Vista en perspectiva de la parte trasera de un vehículo con dos paneles en las aristas laterales, de acuerdo con la presente invención;
Figura 2- Vista en planta de la parte trasera de un vehículo con las líneas del flujo de aire saliente y en recirculación en la estela, de acuerdo con la presente invención;
Figura 3- Vista en planta de la parte trasera de un vehículo con las líneas del flujo de aire incidente, de acuerdo con la presente invención;
Figura 4- Vista en perspectiva de la parte trasera de un vehículo con dos elementos flexibles en las aristas laterales y dos paneles rígidos en las aristas horizontales, de acuerdo con la presente invención; Figura 5- Vista en perspectiva de la parte trasera de un vehículo con dos elementos flexibles en las aristas laterales y dos elementos flexibles en las aristas horizontales, de menor longitud, de acuerdo con la presente invención;
Figura 6- Vista en perspectiva de la parte trasera de un vehículo con tres elementos flexibles en cada una de las aristas laterales, de acuerdo con la presente invención;
Figura 7- Vista en perspectiva de la parte trasera de un vehículo con cinco elementos flexibles en cada una de las aristas laterales, de acuerdo con la presente invención;
Figura 8- Vista en perspectiva de la parte trasera de un vehículo con cinco elementos flexibles en cada una de las aristas laterales y dos elementos rígidos en las aristas horizontales, de acuerdo con la presente invención;
Figura 9- Vista en perspectiva de la parte trasera de un vehículo con cinco elementos flexibles en cada una de las aristas laterales y dos elementos flexibles en las aristas horizontales, de acuerdo con la presente invención;
Figura 10- Vista en perspectiva de la parte trasera de un vehículo con dos elementos rígidos en las aristas horizontales, de acuerdo con la presente invención;
Figura 11 A- Vista en planta de la unión flexible con un muelle torsional entre la parte trasera de un vehículo y un panel, de acuerdo con la presente invención;
Figura 11 B- Vista en perspectiva de la unión flexible con un muelle torsional entre la parte trasera de un vehículo y un panel, de acuerdo con la presente invención;
Figura 12A- Vista en planta de la unión flexible con un muelle lineal entre la parte trasera de un vehículo y un panel, de acuerdo con la presente invención;
Figura 12B- Vista en perspectiva de la unión flexible con un muelle lineal entre la parte trasera de un vehículo y un panel, de acuerdo con la presente invención;
Figura 13A- Vista en planta de la unión flexible con un fleje entre la parte trasera de un vehículo y un panel, de acuerdo con la presente invención;
Figura 13B- Vista en perspectiva de la unión flexible con un fleje entre la parte trasera de un vehículo y un panel, de acuerdo con la presente invención; DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERENTE
A la vista de las mencionadas figuras y, de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas un ejemplo de realización preferente de la invención, comprendiendo las partes y elementos que se indican y describen en detalle a continuación.
En la figura 1 se puede observar una vista en perspectiva de la parte trasera (11) de un vehículo (1) con dos paneles (21) en las aristas laterales (13a, 13b), siendo una configuración básica de la presente invención. Muestra en concreto de forma general el panel (21) unido a una arista lateral (13a, 13b) mediante tres bisagras (22a) flexibles que permiten el giro o desplazamiento angular alrededor de sus ejes, hasta posiciones determinadas por la rigidez finita de dichas uniones.
En la figura 2 se puede observar una vista en planta de la parte trasera (11) de un vehículo (1) con las líneas del flujo de aire saliente y en recirculación en la estela. En concreto se muestra dos paneles (21) laterales deflectados mediante reconfiguración pasiva por efecto de condiciones de flujo alineado y del grado de libertad rotacional provisto por las uniones flexibles (22). Adicionalmente, se muestra un esquema de modificación de la burbuja de recirculación que consigue el dispositivo frente al tamaño original.
En la figura 3 se puede observar una vista en planta de la parte trasera (11) de un vehículo (1) con las líneas del flujo de aire incidente. Se muestra también los dos paneles (21) laterales deflectados mediante reconfiguración pasiva por efecto de condiciones de flujo cruzado y del grado de libertad rotacional provisto por las uniones flexibles (22), ¡lustrando diferencias entre deflexión de ambos paneles (21), estando el inferior alineado con la dirección del flujo.
En la figura 4 se puede observar una vista en perspectiva de la parte trasera (11) de un vehículo (1) con dos elementos flexibles (2) en las aristas laterales (13a, 13b) y dos paneles (21) rígidos en las aristas horizontales (13c, 13d). Dichos paneles (21) rígidos están rígidamente unidos al vehículo (1), con soportes rígidos, como escuadras, de manera que su orientación es fija, mientras que los laterales (21) laterales son paneles (21) flexibles fijados a las aristas laterales (13a, 13b) con uniones flexibles (22) elásticas.
En la figura 5 se puede observar una vista en perspectiva de la parte trasera (11) de un vehículo (1) con dos elementos flexibles (2) en las aristas laterales (13a, 13b) y dos elementos flexibles (2) en las aristas horizontales (13c, 13d), de menor longitud, de cara hacer compatible las deformaciones y oscilaciones de los diversos paneles (21).
En la figura 6 se puede observar una vista en perspectiva de la parte trasera (11) de un vehículo (1) con tres elementos flexibles (2) en cada una de las aristas laterales (13a, 13b). Dichos elementos flexibles (2) pueden moverse independientemente para adaptarse a condiciones cambiantes del flujo en la dirección vertical.
En la figura 7 se puede observar una vista en perspectiva de la parte trasera (11) de un vehículo (1) con cinco elementos flexibles (2) en cada una de las aristas laterales (13a, 13b), los cuales pueden moverse independientemente para adaptarse a condiciones cambiantes del flujo en la dirección vertical.
En la figura 8 se puede observar una vista en perspectiva de la parte trasera (11) de un vehículo (1) con cinco elementos flexibles (2) en cada una de las aristas laterales (13a, 13b) y dos paneles (21) rígidos en las aristas horizontales (13c, 13d). Dichos cinco elementos flexibles (2) pueden moverse independientemente para adaptarse a condiciones cambiantes del flujo en la dirección vertical. Por otro lado, los dos paneles (21) rígidos ocupan todo el ancho de la arista horizontal (13c, 13d) del vehículo (1), aunque pueden disponerse en una realización alternativa con menor longitud e inclinación fija no horizontal.
En la figura 9 se puede observar una vista en perspectiva de la parte trasera (11) de un vehículo (1) con cinco elementos flexibles (2) en cada una de las aristas laterales (13a, 13b) y dos elementos flexibles (2) en las aristas horizontales (13c, 13d), los cuales pueden moverse independientemente para adaptarse a condiciones cambiantes del flujo en la dirección vertical. En este caso particular, los paneles (21) flexibles horizontales poseen una longitud menor que la del ancho horizontal (13c, 13d) de la arista del vehículo (1).
En la figura 10 se puede observar una vista en perspectiva de la parte trasera (11) de un vehículo (1) con dos paneles (21) rígidos en las aristas horizontales (13c, 13d). Dichos paneles (21) pueden ser flexibles o rígidos, de orientación fija. Alternativamente, se puede instalar un único panel en sólo una arista horizontal (13c, 13d).
En la figura 11 A se puede observar una vista en planta de la unión flexible (22) con un muelle torsional (22b) entre la parte trasera (11) de un vehículo (1) y un panel (21), mientras que en la figura 11 B se puede observar una vista en perspectiva de la unión flexible (22) con un muelle torsional (22b) entre la parte trasera (11) de un vehículo (1) y un panel (21).
En la figura 12A se puede observar una vista en planta de la unión flexible (11) con un muelle lineal (22c) entre la parte trasera (11) de un vehículo (1) y un panel (21), mientras que en la figura 12B se puede observar una vista en perspectiva de la unión flexible (22) con un muelle lineal (22c) entre la parte trasera (11) de un vehículo (1) y un panel (21).
En la figura 13A se puede observar una vista en planta de la unión flexible (11) con un fleje (22d) entre la parte trasera (11) de un vehículo (1) y un panel (21), mientras que en la figura 13B se puede observar una vista en perspectiva de la unión flexible (11) con un fleje (22d) entre la parte trasera (11) de un vehículo (1) y un panel (21).
En esencia la presente invención se basa en la implementación de paneles (21) flexibles en la parte trasera (11) de un vehículo (1) terrestre de cara a reducir su resistencia aerodinámica. En una realización concreta de la invención se incluyen dos paneles (21) rígidos unidos mediante una unión flexible (22) a las aristas laterales (13a, 13b) de la parte trasera (11) de un vehículo (1) como puede ser un camión genérico. Dichos paneles (21) rígidos pueden tener 2,70m de anchura en sentido vertical, la cual viene a ser la altura estándar de cajas de conjuntos camión tráiler, y 0,40m de altura o dimensión longitudinal en la dirección del sentido de la marcha, siendo esta dimensión la adecuada en base a los resultados experimentales obtenidos previamente y la normativa vigente, y un espesor de 0,03 m.
El material elegido para los paneles (21) debe ser suficientemente resistente para poder operar en condiciones reales durante un tiempo prolongado además de ser suficientemente liviano para no aumentar el consumo de energía del vehículo (1). Para ello, se propone utilizar fibra de carbono u otro polímero mixto. Una vez seleccionados las dimensiones y materiales de los paneles (21) rígidos, se debe escoger la articulación deseada como unión flexible (22). En la presente realización se escogen muelles torsionales (22b) adicionalmente a una bisagra (22a), conformando una unión flexible (22), la cual permite el movimiento de los paneles (21) para que éstos se adapten al flujo incidente. Estas bisagras (22a) con un muelle torsional (22b) están atornilladas o empotradas mediante fijación pegada o embebida, en el panel (21) y en la parte trasera (11), y tendrán limitada su apertura por encima de 90° para que los paneles (21) se deformen preferentemente hacia la zona interior de la base. Más en particular, tal y como se observa en las figuras 1 y 11 A, el dispositivo para reducir la resistencia aerodinámica en vehículos (1) con al menos una arista (13) en su parte trasera (11) comprende al menos un elemento flexible (2) con al menos un panel (21) de superficie plana, configurado para ser unido a dicha arista (13), considerando que cada panel (21) flexible se comporta como un sistema de un grado de libertad rotacional en función del desplazamiento angular 6 según la ecuación:
J 9" + c d' + k d = T
En dicha ecuación, ‘J’ es el momento polar de inercia del sistema respecto del eje de la unión flexible (22) en las aristas (13) de la parte trasera (11), ‘c’ es el coeficiente de amortiguamiento del sistema panel (21) flexible con su unión flexible (22), y ‘k’ es la rigidez torsional del muelle torsional (22b), del muelle lineal (22c) o del fleje (22d), mientras que ‘0"’ y ‘0” representan respectivamente la segunda y primera derivada del desplazamiento angular. Finalmente, T es el par de excitación del desplazamiento generado por el flujo en movimiento.
En cuanto al panel (21), su anchura en sentido vertical es, preferiblemente, de entre 0,2 - 1 ,2 metros. La altura o dimensión longitudinal en el sentido de la marcha es, preferentemente, inferior a 20 cm, tanto para paneles (21) estáticos como flexibles. Paneles (21) más largos permiten conseguir mayores reducciones de la resistencia aerodinámica, aunque la altura o dimensión longitudinal máxima de los paneles (21) puede estar limitada por motivos prácticos tales como legislación aplicable, facilidad de montaje/desmontaje, facilidad de apertura de la parte trasera (11) del vehículo (1), resistencia mecánica de los paneles (21), etc.
Los materiales de una realización preferente son de baja densidad, como polímeros termoplásticos, elastómeros o termoestables, y todas sus vahantes compuestas con aligeramiento de la densidad, a través de estructuras interiores a modo de panel en sándwich o en panel de abeja, o impresos en 3D. Alternativamente, los paneles (21) pueden estar hechos de otro material ligero seleccionado de entre: fibra compuesta, fibra de carbono, o aluminio.
Adicionalmente, tal y como se observa en las figuras 11 A y 12A, el elemento flexible (2) posee características calibradas de rigidez torsional k y momento de inercia J, tal que la frecuencia natural fn del sistema es menor de 10 Hz, donde la frecuencia natural fn viene dada por la ecuación:
Figure imgf000017_0001
Concretamente, un panel de fibra de carbono, con una densidad de 1750kg/m3, de 2,7 m de anchura en vertical, 0,4 m de altura o dimensión longitudinal, y 0,03 m de espesor, presenta un momento de inercia ‘J’ obtenido: 3,03 kg*m2/rad. En base a dicha anchura en vertical, y a velocidades de funcionamiento entre 10 y 25 m/s (36-90 km/h), se obtiene una ‘fn’ de 0,155 Hz. Para esta ‘J’ y ‘fn’, la rigidez torsional ‘k’ necesaria es de 2,87 Nm/rad.
Más específicamente, tal y como se observa en las figuras 1 y 11 B, la parte flexible del elemento flexible (2) es una unión flexible (22) del panel (21) a la arista (13).
Adicionalmente, tal y como se observa en las figuras 11 B y 12B, la unión flexible (22) comprende una bisagra (22a). La bisagra (22a) es de bajo rozamiento, o alternativamente, un cojinete lubricado, también de bajo rozamiento.
Más concretamente, tal y como se observa en las figuras 11A, 12A y 13A, la unión flexible (22) comprende un elemento del grupo de muelle torsional (22b), el muelle lineal (22c) o el fleje (22d), el cual presenta una rigidez rotacional calibrada.
Opcionalmente, tal y como se observa en las figuras 6 y 8, el elemento flexible (2) comprende al menos un panel (21) flexible.
Según una realización preferente de la invención, tal y como se observa en las figuras 4 y 5, la anchura (21a) del panel (21) coincide substancialmente con la longitud (14) de la arista (13) de la parte trasera (11) del vehículo (1).
Alternativamente, tal y como se observa en las figuras 5 y 9, la anchura (21a) del panel (21) es menor que la longitud (14) de la arista (13) de la parte trasera (11) del vehículo (1).
Es también objeto de la presente invención, tal y como se observa en las figuras 2 y 4, un vehículo (1) que comprende un cuerpo principal con forma substancialmente de paralelepípedo con al menos un marco (12) cuadrangular con una pluralidad de aristas (13) en su parte trasera (11), que comprende al menos un dispositivo para reducir la resistencia aerodinámica en vehículos (1) según lo descrito anteriormente.
En una realización preferida de la invención, tal y como se observa en las figuras 5 y 6, el vehículo (1) comprende al menos dos elementos flexibles (2) unidos a las dos aristas laterales (13a, 13b) del marco (12) cuadrangular.
Opcionalmente, tal y como se observa en las figuras 6 y 7, el vehículo (1) comprende una pluralidad de elementos flexibles (2) en al menos dos aristas (13) paralelas del marco (12) cuadrangular.
Alternativamente, tal y como se observa en las figuras 4 y 8, el vehículo (1) comprende al menos un panel (21) rígido en al menos una arista horizontal (13c, 13d) y un elemento flexible (2) en al menos una arista lateral (13a, 13b).
Por otro lado, tal y como se observa en las figuras 4 y 5, el vehículo (1) comprende al menos dos paneles (21) rígidos o flexibles en las aristas horizontales superior (13c) e inferior (13d).
Complementariamente, tal y como se observa en las figuras 6 y 7, el vehículo (1) comprende al menos dos elementos flexibles (2) en las aristas laterales izquierda (13a) y derecha (13b).
Según una realización preferente de la invención, tal y como se observa en las figuras 5 y 9, el vehículo (1) comprende cuatro elementos flexibles (2), dos en las aristas laterales izquierda (13a) y derecha (13b), y otros dos en las aristas horizontales superior (13c) e inferior (13d).
Los detalles, las formas, las dimensiones y demás elementos accesorios, así como los componentes empleados en la implementación del dispositivo para reducir la resistencia aerodinámica en vehículos, podrán ser convenientemente sustituidos por otros que sean técnicamente equivalentes, y no se aparten de la esencialidad de la invención ni del ámbito definido por las reivindicaciones que se incluyen a continuación de la siguiente lista.
Lista referencias numéricas:
1 vehículo
11 parte trasera 12 marco
13 arista
13a arista lateral izquierda
13b arista lateral derecha 13c arista horizontal superior
13d arista horizontal inferior
14 longitud
2 elemento flexible
21 panel 21a anchura
22 unión flexible
22a bisagra
22b muelle torsional
22c muelle lineal 22d fleje

Claims

REIVINDICACIONES
1- Dispositivo para reducir la resistencia aerodinámica en vehículos (1) con al menos una arista (13) en su parte trasera (11), caracterizado por que comprende al menos un elemento flexible (2) con al menos un panel (21) de superficie plana, configurado para ser unido a dicha arista (13).
2- Dispositivo para reducir la resistencia aerodinámica en vehículos (1), según la reivindicación 1 , caracterizado por que el elemento flexible (2) posee características calibradas de rigidez torsional k y momento de inercia J, tal que la frecuencia natural fn del sistema es menor de 10 Hz, donde la frecuencia natural fn viene dada por la ecuación:
Figure imgf000020_0001
3- Dispositivo para reducir la resistencia aerodinámica en vehículos (1), según la reivindicación 2, caracterizado por que la parte flexible del elemento flexible (2) es una unión flexible (22) del panel (21) a la arista (13).
4- Dispositivo para reducir la resistencia aerodinámica en vehículos (1), según la reivindicación 3, caracterizado por que la unión flexible (22) comprende una bisagra (22a) de rigidez rotacional calibrada.
5- Dispositivo para reducir la resistencia aerodinámica en vehículos (1), según la reivindicación 4, caracterizado por que la bisagra flexible (22a) comprende uno del grupo de muelle torsional (22b), el muelle lineal (22c) o el fleje (22d).
6- Dispositivo para reducir la resistencia aerodinámica en vehículos (1), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento flexible (2) comprende al menos un panel (21) flexible.
7- Dispositivo para reducir la resistencia aerodinámica en vehículos (1), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la anchura (21a) del panel (21) coincide substancialmente con la longitud (14) de la arista (13) de la parte trasera (11) del vehículo (1). 8- Dispositivo para reducir la resistencia aerodinámica en vehículos (1), según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que la anchura (21a) del panel (21) es menor que la longitud (14) de la arista (13) de la parte trasera (11) del vehículo (1).
9- Vehículo (1) que comprende un cuerpo principal con forma substancialmente de paralelepípedo con al menos un marco (12) cuadrangular con una pluralidad de aristas (13) en su parte trasera (11), que comprende al menos un dispositivo para reducir la resistencia aerodinámica en vehículos (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
10- Vehículo (1) según la reivindicación 9, caracterizado por que comprende al menos dos elementos flexibles (2) unidos a las dos aristas laterales (13a, 13b) del marco (12) cuadrangular.
11- Vehículo (1) según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 10, caracterizado por que comprende una pluralidad de elementos flexibles (2) en al menos dos aristas (13) paralelas del marco (12) cuadrangular.
12- Vehículo (1) según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11 , caracterizado por que comprende al menos un panel (21) rígido en al menos una arista horizontal (13c, 13d) y un elemento flexible (2) en al menos una arista lateral (13a, 13b).
13- Vehículo (1) según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado por que comprende al menos dos paneles (21) rígidos o flexibles en las aristas horizontales superior (13c) e inferior (13d).
14- Vehículo (1) según la reivindicación 13, caracterizado por que comprende al menos dos elementos flexibles (2) en las aristas laterales izquierda (13a) y derecha (13b).
15- Vehículo (1) según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11 , caracterizado por que comprende cuatro elementos flexibles (2), dos en las aristas laterales izquierda (13a) y derecha (13b), y otros dos en las aristas horizontales superior (13c) e inferior (13d).
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