WO2006092459A2 - Sistema para reducir el consumo de combustible en vehículos - Google Patents

Sistema para reducir el consumo de combustible en vehículos Download PDF

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Definitions

  • the present invention refers to a system for reducing fuel consumption in vehicles, which is a new procedure to achieve the intended purpose, by reducing the aerodynamic drag that it supposes the depression that originates in the stern of the vehicle in its advance.
  • the basic principle of operation is the fact of collecting the air from the environment of the vehicle and channeling it properly to the desired area, in the back to counteract the depression created during the movement.
  • the decrease in aerodynamic drag The decrease, therefore, of fuel consumption.
  • the systems or devices that currently exist to reduce fuel consumption in vehicles are basically aimed at minimizing the aerodynamic brake that the front surfaces suppose during the advance of the vehicle, offering remarkable resistance to air flow. They therefore deal with the bow or front area of the vehicle and consist mainly of baffles that are placed on the cab, as well as side and bottom skirts placed therein. The results obtained are remarkable because it saves around 10% fuel, as long as they are used properly.
  • the system to reduce fuel consumption in vehicles which the invention proposes, manages to reduce aerodynamic drag and thus reduce fuel consumption, causing the contribution of air in the rear or stern of the vehicle where the pressure caused in the advance originates.
  • This air supply is achieved by means of a device placed on the roof, in the rear area and which turns out to be enveloping the upper edge of the stern or rear of the vehicle, without reaching the level of the door.
  • This device is materialized by a tubular casing that channels the air it absorbs through its mouth or front part and expels it towards the low stern pressure zone.
  • the outlet is directed down and the inlet has less section than the outlet to avoid high pressures.
  • stiffening ribs arranged in a longitudinal direction and uniformly distributed across the width of the vehicle.
  • said ribs include holes or openings to balance the pressures.
  • Figure 1 It is a schematic view in longitudinal elevation, showing a moving vehicle and the area of depression that forms behind it.
  • Figures 2, 3 and 4. They are respective perspective views showing different usual ways of reducing aerodynamic drag on the front front of the vehicle.
  • Figure 5 It is a partial and perspective view of the rear area of a vehicle, whose stern wall includes plates to reduce aerodynamic drag, in a conventional way.
  • Figures 6 and 7 They are respective views in plan and longitudinal elevation of a vehicle whose stern has a pyramid for the same purpose to reduce aerodynamic drag and specifically avoid turbulence in the rear during the advance of the vehicle, according to a form of conventional embodiment.
  • Figure 8 It is a partial and perspective view of another vehicle that conventionally incorporates on its sides, skirts with the same objective of reducing aerodynamic drag.
  • Figures 9, 10 and 11 They are respective views in plan, profile and front elevation of the device in the form of a tubular housing that is mounted on the vehicle in a fixed way, defining a system to reduce fuel consumption, by decreasing aerodynamic drag originated in the advance thereof, in accordance with the invention.
  • Figure 12 It is a plan view of one of the reinforcing ribs that are included in the tubular housing of Figures 9 to 11.
  • Figures 2 to 4 show some of the current systems for reducing fuel consumption in vehicles, adding baffles that deflect the air at the top of the cabin to reduce the front surface of aerodynamic drag.
  • FIG 2 it is an oblique screen 3 that fulfills this mission; in figure 3 a housing 4 is responsible for divert air; and in figure 4 the assembly of an aerodynamic housing 5 is more clearly observed.
  • Figures 6 and 7 show the assembly of a pyramid 7 at the stern of the vehicle.
  • this system there are also countless versions such as reducing the pyramid in size and even in shape, truncating the same pyramid, placing only the walls of the truncated pyramid, etc. All these systems suffer from being fragile and unsafe, although the biggest drawback is not being fixed and having to disassemble them to open the rear doors. Even most of them are built with little "serious" materials such as tarpaulins, fabrics, and even plastics, placed on aluminum rods, plastic, or sometimes even wood.
  • the system for reducing fuel consumption in vehicles which the invention proposes, as shown schematically in Figures 9 to 12, consists in placing a tubular housing 9 on the rear part of the roof that turns towards the front rear of the vehicle, without reaching the height of the rear doors, defining a fixed structure of tubular shape with an air inlet 10 during the advance of the vehicle, leaving this air from the rear of this housing 9 whose outlet is directed downwards, precisely towards the area where the depression 2 originated in Figure 1 originates.
  • Reference 11 designates, the outlet of the tubular housing 9.
  • the rear part of the vehicle acts as an air intake element that occupies the upper part of the vehicle and is entered by the mouth 10.
  • the side walls of the tubular housing 9 are curved convex to more easily channel the incoming air and offer no resistance (see figure 10).
  • Reference 12 designates stiffening ribs of the horizontal walls of the tubular casing 9, it being possible to observe in figure 12 the geometric shape of these reinforcing ribs 12 provided in this preferred embodiment example of openings 13 in the lower part of the in order to balance the pressures in all tubular chambers formed between different ribs.
  • the system for reducing fuel consumption in vehicles which the invention proposes, entails the following characteristics: It is permanently fixed.
  • the tubular housing 9 having a considerable wingspan (around 2.5 meters), needs precisely those reinforcement ribs 12 so that it does not buckle. Being bored or with an opening 13 ensures the balance of pressure throughout the interior. Being the exit in the stern and thanks to the depression that forms behind the vehicle, the circulation is not interrupted. This depression phenomenon, by sucking air from the suction mouth 10 of the tubular housing 9, in turn causes the turbulent boundary layer created on the roof of the truck's box or trailer to be delayed, in turn reducing the induced resistance and friction
  • the system for reducing fuel consumption which the invention proposes, can be considered to cause three resistance decreases:

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Abstract

Sistema para reducir el consumo de combustible en vehículos . Se consigue esta reducción en el consumo de combustible al disminuir la resistencia aerodinámica originada en el avance del vehículo. Consiste en aportar aire a la zona posterior o popa del vehículo donde de forma conocida se origina una depresión. En una forma de realización preferente se aporta este aire mediante una carcasa tubular (9) que se sitúa de manera fija sobre la parte posterior del techo del vehículo, la cual se vuelve ligeramente hacia el frontal posterior. El aire lo toma de la parte superior del vehículo durante su avance y lo canaliza expulsándolo a la zona de baja presión de popa, actuando esta depresión como medio succionador que favorece el paso del aire. La boca de salida (11) está dirigida hacia abajo y no llega a la altura de puertas traseras.

Description

SISTEMA PARA REDUCIR EL CONSUMO DE COMBUSTIBLE EN VEHÍCULOS
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención, según se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un sistema para reducir el consumo de combustible en vehículos, que supone un nuevo procedimiento para alcanzar el fin que se persigue, mediante la disminución de la resistencia aerodinámica que supone la depresión que se origina en la popa del vehículo en su avance. El principio básico de funcionamiento estriba en el hecho de recoger el aire del entorno del vehículo y canalizarlo de forma adecuada a la zona deseada, en la parte posterior para contrarrestar la depresión creada durante el desplazamiento. Entre las ventajas que se logran con el sistema objeto de la invención, dopemos citar las siguiente: La disminución de resistencia aerodinámica. La disminución por tanto, del consumo de combustible. La simplicidad de su estructura. - La facilidad de su instalación y su repuesto.
Se puede combinar con otros sistemas ahorradores de combustible.
Se pueden realizar innumerables versiones, adaptaciones dependiendo de la aplicación y de las características del vehículo donde se vaya a instalar.
- No dificulta la apertura de las puertas traseras ni las operaciones del camionero.
- Es un sistema sólido, fiable, robusto y eficiente.
- No es necesario desmontar ni modificar su estructura para abrir las puertas, ya que es un sistema fijo permanente .
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los sistemas o dispositivos que existen en la actualidad para reducir el consumo de combustible en vehículos, están básicamente encaminados a minimizar el freno aerodinámico que suponen las superficies frontales durante el avance del vehículo, al ofrecer notable resistencia al flujo de aire. Se ocupan por tanto de la proa o zona delantera del vehículo y constan fundamentalmente de deflectores que se colocan sobre la cabina, así como faldones laterales e inferiores colocados en la misma. Los resultados que se obtienen son notables pues se ahorra en torno a un 10% de combustible, siempre y cuando se utilicen adecuadamente.
Otros métodos existentes en la actualidad para reducir el consumo del combustible se fundamentan en disponer sobre la popa del vehículo un cuerpo desmontable que llena gran parte del espacio donde se forma la depresión aludida. Estos métodos poseen varios y graves inconvenientes, entre los que podemos citar los siguientes : Son débiles, frágiles y poco seguros.
Son poco eficientes en términos de ahorro de combustible (<4%) . - Son extremadamente difíciles de colocar o sustituir.
Dificultan extremadamente la apertura de las puertas traseras y el trabajo del camionero. Es necesario desmontar el dispositivo para abrir las puertas. No son sistemas fijos. Son conocidos también sistemas que se colocan a modo de faldones en los laterales del vehículo o de la caja o remolque, con el mismo objetivo, pero también tienen el inconveniente de ser frágiles, fáciles de romper y poco seguros . DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
En líneas generales, el sistema para reducir el consumo de combustible en vehículos, que la invención propone, consigue disminuir la resistencia aerodinámica y así reducir el consumo de combustible, provocando el aporte de aire en la zona posterior o popa del vehículo donde se origina la presión provocada en el avance.
Este aporte de aire se consigue mediante un dispositivo colocado sobre el techo, en la zona posterior y que resulta ser envolvente del borde superior de la popa o trasera del vehículo, sin alcanzar el nivel de la puerta. este dispositivo está materializado por una carcasa tubular que canaliza el aire que absorbe por su embocadura o parte delantera y lo expulsa hacia la zona de baja presión de popa.
La boca de salida está dirigida hacia abajo y la entrada tiene menos sección que la salida para evitar presiones altas .
Se ha previsto también para evitar vibraciones y aumentar la rigidez de la carcasa, unas costillas de rigidización, dispuestas en dirección longitudinal y uniformemente distribuidas a lo ancho del vehículo. Para evitar diferencias de presión en las cámaras tubulares así formadas, las citadas costillas incluyen orificios o aberturas para equilibrar las presiones.
Para facilitar la comprensión de las características de la invención y formando parte integrante de esta memoria descriptiva, se acompañan unas hojas de planos en cuya figuras, con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Figura 1. Es una vista esquemática en alzado longitudinal, que muestra un vehículo en movimiento y la zona de depresión que se forma tras él . Figuras 2, 3 y 4. Son respectivas vistas en perspectiva que muestran diferentes formas habituales de disminuir la resistencia aerodinámica en la parte frontal delantera del vehículo.
Figura 5. Es una vista parcial y en perspectiva de la zona posterior de un vehículo, cuya pared de popa incluye unas planchas para diminuir la resistencia aerodinámica, de una forma convencional .
Figuras 6 y 7. Son respectivas vistas en planta y alzado longitudinal, de un vehículo cuya popa dispone de una pirámide con este mismo fin de reducir la resistencia aerodinámica y concretamente evitar turbulencias en la parte posterior durante el avance del vehículo, según una forma de realización convencional.
Figura 8. Es una vista parcial y en perspectiva de otro vehículo que incorpora de forma convencional en sus laterales, unos faldones con el mismo objetivo de disminuir al resistencia aerodinámica.
Figuras 9, 10 y 11. Son respectivas vistas en planta, perfil y alzado frontal, del dispositivo en forma de carcasa tubular que se monta sobre el vehículo de forma fija, definiendo un sistema para reducir el consumo de combustible, al disminuir la resistencia aerodinámica originada en el avance del mismo, acorde con la invención.
Figura 12. Es una vista en planta de una de las costillas de refuerzo que se incluyen en la carcasa tubular de las figuras 9 a 11.
DESCRIPCIÓN DE LA FORMA DE REALIZACIÓN PREFERIDA Haciendo referencia a la numeración adoptada en las figuras y concretamente en relación con la figura 1 podemos ver un vehículo 1 que avanza en la dirección marcada por la flecha y como origina una zona de depresión en su zona de popa. La zona de depresión se ha referenciado en general con el número 2.
En las figuras 2 a 4 se muestran algunos de los sistemas actuales para reducir el consumo de combustible en vehículos, añadiendo en la parte superior de la cabina unos deflectores que desvían el aire para disminuir la superficie frontal de resistencia aerodinámica. En la figura 2 es una pantalla oblicua 3 la que cumple esta misión; en la figura 3 una carcasa 4 es la encargada de desviar el aire; y en la figura 4 se observa más claramente el montaje de una carcasa aerodinámica 5.
En relación con la figura 5, se muestra a título de ejemplo un sistema que coloca planchas 6 dispuestas perpendicularmente sobre las paredes de la popa del vehículo, existiendo variaciones de dicha estructura, tales como colocar solamente dos planchas 6, o incluso tres, para no cerrar el perímetro rectangular.
En las figuras 6 y 7 se observa el montaje de una pirámide 7 en la popa del vehículo. Respecto a este sistema también existen innumerables versiones tales como reducir la pirámide en tamaño e incluso en forma, truncar la misma pirámide, colocar solo las paredes de la pirámide truncada, etc. Todos estos sistemas adolecen de ser frágiles y poco seguros, aunque el mayor inconveniente es el no ser fijos y tener que desmontarlos para abrir las puertas traseras. Incluso la mayoría de ellos están construidos con materiales poco "serios" como lonas, telas, e incluso plásticos, colocados sobre varillas de aluminio, plástico, o a veces hasta de madera.
Haciendo ahora referencia a la figura 8, vemos una forma convencional de montar unas chapas a modo de faldones 8 en los laterales del vehículo o de la caja o remolque, con este objetivo de disminuir la resistencia de la forma aerodinámica, pero también tiene el inconveniente de que son frágiles, fáciles de romper y poco seguros.
Pues bien, el sistema para reducir el consumo de combustible en vehículos, que la invención propone, tal y como se observa esquemáticamente en las figuras 9 a 12 , consiste en situar sobre la parte posterior del techo, una carcasa tubular 9 que se vuelve hacia el frontal trasero del vehículo, sin alcanzar la altura de las puertas traseras, definiendo una estructura fija de forma tubular con una boca de entrada 10 del aire durante el avance del vehículo, saliendo este aire por la parte posterior de esta carcasa 9 cuya boca de salida se dirige hacia abajo, precisamente hacia la zona donde se origina la depresión 2 que comentábamos en la figura 1. La referencia 11 designa, la boca de salida de la carcasa tubular 9. La propia depresión formada en la parte posterior del vehículo actúa de elemento de aspiración del aire que ocupa la parte superior del vehículo y que es entrante por la embocadura 10. Las paredes laterales de la carcasa tubular 9 son curvoconvexas para canalizar más fácilmente el aire entrante y no ofrecer resistencia (ver figura 10) .
La referencia 12 designa unas costillas de rigidización de las paredes horizontales de la carcasa tubular 9, pudiéndose observar en la figura 12 la forma geométrica de estas costillas 12 de refuerzo provistas en este ejemplo de realización preferente, de unas aberturas 13 en la parte inferior al objeto de equilibrar las presiones en todas las cámaras tubulares formadas entre distintas costillas.
Con esta disposición, el sistema para reducir el consumo de combustible en vehículos, que la invención propone, conlleva las siguientes características: Es fijo permanentemente.
Seguro (fuertemente colocado con anclajes siguiendo la normativa actual) . - Resistente (sus materiales cumplen también la normativa actual) . Es de una sola pieza, robusto y eficaz.
- No es necesario desmontarlo o montarlo para abrir las puertas traseras . - Posee una eficiencia cercana al 9% de reducción de combustible .
- Es ideal para combinar con otros sistemas (en combinación se puede llegar a ahorros cercanos al 14%) . La carcasa tubular 9 al tener una envergadura considerable (en torno a 2,5 metros), necesita precisamente esas costillas 12 de refuerzo para que no pandee. Al estar agujereados o con una abertura 13 se asegura el equilibrio de la presión por todo el interior. Al estar la salida en la popa y gracias a la depresión que se forma detrás del vehículo, la circulación no se interrumpe. Este fenómeno de depresión, al chupar aire de la boca de aspiración 10 de la carcasa tubular 9, origina a su vez que la capa límite turbulenta creada sobre el techo de la caja o remolque del camión se retrase, disminuyendo a su vez la resistencia inducida y de fricción.
Puede considerarse que el sistema para reducir el consumo de combustible, que la invención propone, provoca tres disminuciones de resistencia:
Disminución de la resistencia inducida por retraso de la capa límite turbulenta sobre el techo de la caja o remolque .
- Disminución de la zona de baja presión de popa. - Disminución de las turbulencias creadas en el avance del vehículo .

Claims

REIVINDICACIONES
1.- SISTEMA PARA REDUCIR EL CONSUMO DE COMBUSTIBLE EN VEHÍCULOS, disminuyendo la resistencia aerodinámica originada en el avance del vehículo, caracterizado porque consiste en aportar aire a la zona posterior o popa del vehículo donde se origina una depresión a consecuencia del avance .
2. - SISTEMA PARA REDUCIR EL CONSUMO DE COMBUSTIBLE EN VEHÍCULOS, según reivindicación 1, caracterizado porque el aporte de aire se consigue al situar sobre la parte posterior del techo del vehículo y envolviendo hacia el frontal posterior del mismo, una estructura o carcasa tubular (9) que a modo de embudo toma el aire de la parte superior del vehículo durante el avance de éste y lo canaliza expulsándolo a la zona de baja presión de popa.
3. - SISTEMA PARA REDUCIR EL CONSUMO DE COMBUSTIBLE EN VEHÍCULOS, según reivindicación 1, caracterizado porque la boca de salida (11) está dirigida hacia abajo y la entrada tiene menos sección que la salida para evitar presiones altas.
4. - SISTEMA PARA REDUCIR EL CONSUMO DE COMBUSTIBLE EN VEHÍCULOS, según reivindicación 1, caracterizado porque las paredes superior e inferior de la carcasa tubular (9) están unidas con costillas de refuerzo (12) .
5.- SISTEMA PARA REDUCIR EL CONSUMO DE COMBUSTIBLE EN VEHÍCULOS, según reivindicación 4, caracterizado porque dichas costillas de refuerzo (12) son placas verticales soldadas a las paredes horizontales y provistas de orificios o aberturas (13) para equilibrio de presiones en los túneles o cámaras formadas entre ellas.
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