具有用于改善空气动力学性能的可变形顶部的车辆

摘要

车辆（1）包括具有可变形顶部（12）的货厢体（5）。该可变形顶部能够置于如下位置：-中立位置，在该中立位置，所述可变形顶部基本形成与所述货厢体（5）的地板平行的平坦表面，或者-至少一个空气动力学位置，在该空气动力学位置，所述可变形顶部（8）的至少后部分（8a）相对于所述中立位置被降低。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于运输货物的车辆，例如挂车、半挂车或整体 式车辆（rigid）。更具体地，本发明涉及如下一种具有可变形顶部的车 辆：该可变形顶部的形状能够适应性地改变，以改善空气动力学性能。

背景技术

多年来，已进行了各种尝试来提高车辆的效率。高效率设计方案 中的一个因素是车辆的空气动力学特性。车辆（尤其诸如卡车的工业 车辆）的空气阻力是直接影响燃料消耗的因素之一。因此，在能源（化 石能源或非化石能源）越来越少、越来越贵的总体趋势下，空气动力 学性能是高效率车辆中的关键问题之一。

现有车辆的一个问题是：空气沿着风挡玻璃向上流动，然后在车 辆的顶部上方沿纵向向后行进，并倾向于从所述顶部向外偏转。这种 空气路径是不利的，因为这会引起紊流，此外，还导致在车辆后方产 生低压区。这增大了车辆的阻力系数，因此造成了高的燃料消耗。据 估算，在平坦路面上以巡航速度行驶的情况下，长途拖运卡车的空气 动力学阻力消耗了发动机功率的大约40%至60%。

过去，已将数种装置添加到车辆以减少紊流，尤其是防止空气从 车辆顶部偏转离开。然而，这些装置并不能使车辆顶部的形状根据当 前状况而适应性地改变以改善空气动力学性能。此外，许多这种已知 装置可能需要特定的、易坏和/或昂贵的设备。

因此，从多个角度来看，工业车辆的空气动力学性能还存在一定 的改进空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的车辆，该车辆能够克服常规车辆 中遇到的问题。

更具体地，本发明的目的是提供一种具有如下货厢体的车辆，该 货厢体具有更低的空气动力学阻力。

因此，本发明涉及一种用于运输货物的车辆，例如挂车、半挂车 或整体式车辆，所述车辆包括具有顶部的货厢体，该顶部被制造成可 变形的。

根据本发明，所述可变形顶部能够置于如下位置：

-中立位置，在所述中立位置，所述可变形顶部基本形成与所述 货厢体的地板平行的平坦表面，或者

-至少一个空气动力学位置，在所述空气动力学位置，所述可变 形顶部的至少后部分相对于所述中立位置被降低。

因此，在根据本发明的车辆中，能够为所述货厢体的顶部提供一 定的空气动力学形状。利用这种形状（其中，所述顶部的后部分被降 低），使得在所述顶部上方经过的空气基本贴合于所述顶部而不是从所 述顶部偏离，这限制了紊流和空气动力学阻力。

此外，根据当前的状况，能够为所述货厢体的顶部提供中性形状， 在此形状中，所述货厢体大致具有平行六面体的形状。

所述顶部由可变形材料制成，该可变形材料即具有适当机械强度 的材料，以承受其在使用过程中受到的应力，但该材料又能从中立位 置弹性地延伸到空气动力学位置或反过来。例如，所述顶部可由半刚 性材料制成或可以包括柔性覆盖件。

在一个优选实施例中，在所述空气动力学位置，所述可变形顶部 具有向后逐渐下降的轮廓。因而，所述顶部的形状与机翼轮廓的顶表 面类似，这在空气动力学方面是尤其高效的。

还可以进一步构思出：在至少一个空气动力学位置，所述可变形 顶部的前部分和/或后部分相对于所述中立位置被升高。由于所述顶部 的前部分不是平坦部分而是升高的弯曲部分，且所述后部分被降低， 所以，能够进一步改善车辆的空气动力学性能。

能够手动控制或能够通过控制装置来自动控制所述顶部在中立位 置和空气动力学位置之间的转换。

在本发明的一个有利的实施方案中，能够根据车辆速度来控制所 述顶部的位置。这使得所述顶部的空气动力学形状能够适应于在所述 顶部上方经过的气流，因此，进一步改善了总体空气动力学性能。

也可在该车辆上设置有外部检测装置，以在所述空气动力学位置 高于所述中立位置且检测到外部障碍物的情况下自动引起所述可变形 顶部的降低。

该车辆可还包括内部检测装置，以根据所述货厢体内的载货来自 动确定所述顶部的降低位置。

例如，该车辆还包括多个支撑装置，所述多个支撑装置彼此以一 定的间隔布置在货厢体的支撑表面与货厢体的可变形顶部之间并能够 支撑所述可变形顶部，所述多个支撑装置中的至少一些支撑装置能够 将所述可变形顶部置于所述中立位置和空气动力学位置。

在实践中，每个支撑装置均能支撑所述可变形顶部的一个区域。 为了将可变形顶部的所述区域放置在适当位置，所述支撑装置可以是 能够推拉所述可变形顶部的主动装置，或者可以是被动装置，该被动 装置支撑所述可变形壁或在它们缩回时不支撑所述可变形壁以使所述 可变形壁塌缩。

所述支撑装置也能将所述可变形壁的相应区域置于所述中立位置 和空气动力学位置之间的、合适的中间位置。

所述支撑装置可设置在所述货厢体的至少后部分处，例如在所述 货厢体的至少后三分之一处，从而，所述可变形顶部的至少后部分能 够具有空气动力学轮廓，这减少了车辆后方的低压阻力区。

有利地，所述支撑装置设置在货厢体的几乎整个长度上，从而， 几乎整个可变形顶部均能具有空气动力学轮廓，这进一步改进了空气 动力学性能。具体而言，存在多个相继的支撑装置，以及非连续布置 的支撑装置。

例如，所述多个支撑装置中的至少一些支撑装置能够使所述可变 形顶部的后部分相对于所述中立位置被降低，和/或所述多个支撑装置 中的至少一些支撑装置能够使所述可变形顶部的至少前部分相对于所 述中立位置升高，从而为货厢体的顶部赋予其空气动力学形状。

该车辆可还包括用于致动所述支撑装置以使其在中立位置和空气 动力学位置之间移动的装置，并且，可手动控制或通过控制装置来远 程控制所述致动装置。这些支撑装置可以彼此独立地被致动，或者， 也可一起被同时致动。

例如，所述支撑装置能够在缩回位置和伸展位置之间移动和/或延 伸。例如，所述支撑装置能够绕横向轴线或纵向轴线枢转，且能够根 据车辆速度来控制所述支撑装置的角位置。在另一个实施方案中，所 述支撑装置可包括液压、气压、电动或机械式伸缩机构，可根据车辆 速度来控制该伸缩机构的高度。

根据本发明的一个实施例，所述货厢体包括：车斗，该车斗具有 形成所述支撑表面的顶壁；以及柔性覆盖件，该柔性覆盖件在顶壁上 方安装到车斗上并形成所述货厢体的可变形顶部，其中，当所述支撑 装置处于空气动力学位置时，所述柔性覆盖件能够升高到车斗的顶壁 上方，而当所述支撑装置处于中立位置时，所述柔性覆盖件可塌缩， 从而放置在车斗的顶壁上。通过提供另外的、高度可调的上壁，本发 明能够在不改变货厢容积的情况下更改所述顶部的形状，以减小摩擦 阻力。

所述货厢体可包括车斗，该车斗具有地板和顶壁，该地板形成所 述支撑表面，该顶壁形成所述货厢体的可变形顶部。例如，所述顶壁 可由相继的半刚性面板制成。在本实施例中，所述支撑装置能够将车 斗的顶壁置于空气动力学位置，该空气动力学位置：

-低于所述中立位置（优选在货厢体的后部分处）。在此情况中， 通过为所述顶部的后部分赋予降低的轮廓来使货厢容积适应于载货 量，这能够减小压力阻力；或者

-高于所述中立位置（优选在货厢体的前部分处）。

通过提供具有降低的后部分和升高的前部分的顶部，本发明提供 了一种具有货厢体的车辆，该货厢体具有旨在减小压力和摩擦阻力的 顶部。

在具有柔性覆盖件的车辆中，所述支撑装置可包括分别纵直地沿 横向布置的、大致平行的多个构件，其中，所述多个构件能够同时从 缩回位置和伸展位置枢转，在该缩回位置，所述多个构件大致平行于 车斗的顶壁，而在伸展位置，所述多个构件相对于车斗的顶壁成一定 的角度，所述多个构件具有根据它们的纵向位置而各自不同的高度， 且具有沿着它们的长度的可变高度，从而，当这些构件处于伸展位置 时，所述柔性覆盖件具有空气动力学形状。

所述多个构件例如包括通过至少一个拉动装置而连结在一起的多 个板和/或弯管，该拉动装置例如是线缆。

当货厢体包括其顶壁形成所述可变形顶部的车斗时，所述支撑装 置可包括多个大致竖直的伸缩机构，所述伸缩机构能够缩回或伸展， 以向下拉动或向上推动所述可变形顶部。

此外，所述货厢体优选包括：后门；以及用于改变该后门的高度 以适应所述可变形顶部在货厢体的后部分中的位置变化的装置。

例如，所述后门包括能够卷绕成一个卷的柔性面板。替代地，所 述后门可包括主面板和附加面板，该附加面板以沿竖直方向可滑动的 方式安装在所述主面板上。

当结合附图来阅读以下描述时，上述这些及其他特征和优点将变 得更加明显，这些附图示出了根据本发明的车辆的、作为非限制性示 例的实施例。

附图说明

在结合附图来阅读和理解时，将能更好地理解以下对本发明若干 实施例的详细描述，然而，本发明不限于所公开的具体实施例。

图1是具有改进的空气动力学形状的车辆的第一实施例的示意性 侧视图，

图2是图1的车辆的示意性侧视图，示出了支撑装置和处于空气 动力学位置的柔性覆盖件，

图3是图2的车辆的货厢体的示意性透视图，其中，所述柔性覆 盖件被部分剖切，

图4示意性地示出了图2的车辆的支撑装置以及使这些支撑装置 进行枢转运动的致动装置，

图5是具有改进的空气动力学形状的车辆的第二实施例的示意性 侧视图，

图6是图5的车辆的示意性侧视图，示出了支撑装置和处于空气 动力学位置的可变形顶壁，

图7是具有改进的空气动力学形状的车辆的第三实施例的示意性 侧视图，

图8和图9是图7的车辆的示意性侧视图，示出了根据所述第三 实施例的两个可能变型例的、支撑装置和处于空气动力学位置的可变 形顶部，

图10从后方、图11以示意性侧视图示出了根据第一实施例的货 厢体的后门，

图12从后方、图13以示意性侧视图示出了根据第二实施例的货 厢体的后门。

具体实施方式

如图1所示，车辆1包括由车轮3支撑的车架2以及驾驶室4和 货厢体5。在本实施例中，该车辆是拖车-半挂车组合体，但本发明也 涉及挂车或整体式车辆（例如，在同一车架上安装有货厢体、发动机、 变速器、传动系和驾驶室的车辆）。

货厢体5包括车斗6，该车斗6具有地板7、顶壁8、前壁9、侧 壁10和后门11。所述车斗6大致具有平行六面体的形状。

参考图1至图4，这几幅图示出了具有改进的空气动力学形状的 车辆的第一实施例。

在本实施例中，货厢体5包括通过任何适当的装置（例如布置在 顶壁外周处的紧固装置）、在顶壁8上方安装到车斗6上的柔性覆盖件 12。例如，柔性覆盖件12可由织物制成，优选由弹性织物制成。此外， 多个弯管13在所述顶壁8和柔性覆盖件12之间安装在车斗的顶壁8 上。所述管13横向地定向，并基本从一个侧壁10延伸到另一个侧壁 10。管13基本以与车斗的前壁9平行的关系布置在车斗6的几乎整个 长度上，直至顶壁的后边缘。

如图3和图4所示，每个管13均包括一个主横直部分14和两个 端部支腿15。每个管13均能够相对于车斗的顶壁8、围绕位于所述管 的支腿15的下部分处的横向轴线16从缩回位置或中立位置枢转到伸 展位置或空气动力学位置，在该缩回位置或中立位置处，支腿15基本 平行于所述顶壁8，而在伸展位置或空气动力学位置处，支腿15基本 垂直于所述顶壁8。所述枢转运动是由纵向线缆17引起的，该纵向线 缆17连结到每个管13，并且，如图4中的箭头A所示，该纵向线缆 17将这些管13同时从其缩回位置拉动到其伸展位置。线缆17可由电 动马达或者液压或气压式伸缩机构（jack）移动。管13可由弹簧或类 似装置（未示出）偏置到其缩回位置。替代地，也可各自独立地致动 和控制每个支撑装置。

当管13处于缩回位置时，柔性覆盖件12由于其重量而放置在车 斗的顶壁8上。当这些管处于伸展位置时，由所述管13支撑的柔性覆 盖件12升高到车斗的顶壁8上方并形成所述货厢体的顶部。

如图2所示，这些管13可根据它们的纵向位置而具有不同的高度， 即具有不同高度的支腿15，这些支腿15被适当地选择，使得当管13 处于伸展位置时，柔性覆盖件12具有凸出的空气动力学形状。具体而 言，从货厢体5的前壁9到后门11，管13的高度先是增加，然后在货 厢体长度的前三分之一附近达到最大值，之后再减小。因此，由所述 管13支撑的柔性覆盖件12的形状类似于机翼轮廓的上表面的形状， 即，其前部分较短、斜向上且弯曲，其余部分则向后逐渐下降，直至 零高度。也可利用一系列被各自独立地致动和控制而以不同角度枢转 的相同支撑装置来实现相同的结果。

当管13从其伸展位置移动到其缩回位置时，不再被所述管13支 撑的柔性覆盖件12塌缩，从而放置在车斗的顶壁8上。优选地，该柔 性覆盖件是弹性的，或者被张紧以免抖动（flap）。

线缆17（或者与管13联接的任何致动装置)优选由驾驶员远程控 制或由如下的控制装置控制，该控制装置被设计成：例如根据车辆速 度来适合性地改变所述货厢体顶部（这里指柔性覆盖件12）的形状。 结果，所述柔性覆盖件12能够具有由这些管13的位置决定的形状， 这确保了在任何车辆速度下的、在货厢体顶部上方的平滑空气流动。 为此，可设置有速度传感器，所述速度传感器以可操作方式联接到所 述控制装置。替代地，也可根据车辆所行驶的道路的类型（例如，城 市道路，乡村道路或高速公路）来适应性地改变所述顶部的形状，道 路类型是车辆速度的间接体现。这类信息可从包括定位装置的导航装 置中推断得出。

此外，在一个优化的实施例中，可设置有外部障碍物检测装置， 该外部障碍物检测装置联接到所述控制装置，以自动释放线缆17，从 而使管13移动回其缩回位置且柔性覆盖件12塌缩。例如，所述控制 装置可联接到GPS装置，该GPS装置包括诸如桥梁或隧道位置的地图 数据。通过使柔性覆盖件12自动塌缩，本发明能够防止对处于常规货 厢体的高度以上的这种空气动力学结构造成损坏。替代地或相结合地， 其他的这种检测装置可包括立体传感器（例如雷达）和/或车辆-基础设 施通信装置，通过该通信装置，所述基础设施（infrastructure）可与车 辆通信以告知“存在这样的障碍物”。

在此第一实施例中，车斗的载货体积不变。

现在参考图5至图6，这两幅图示出了具有改进的空气动力学形 状的车辆的第二实施例。

在本实施例中，车斗6的顶壁8可由半刚性顶部面板制成，这些 面板由竖直支撑件20支撑，所述竖直支撑件20例如是放置在车斗的 地板7上（或放置在与底盘连结的任何其他支撑表面上）的伸缩机构。 所述竖直支撑件20能够利用液压、气压、电动或机械式致动装置而在 缩回位置和伸展位置之间延伸。这些伸缩机构也可以其他方式相对于 车辆移动，例如其下部末端以可枢转方式连接到所述支撑表面，以便 更好地追随于所述顶部的移动。在本实施例中，竖直支撑件20仅位于 车斗6的后部分处，例如仅在所述车斗6的后三分之一部分中，而车 斗6的其余部分则具有固定的顶壁。

当竖直支撑件20处于伸展位置时，车斗顶壁的后部分8a基本与 车斗顶壁的前部分8b位于同一平面上（见图6中的虚线）。因此，车 斗6具有平行六面体的形式。当可能时（即，当货厢容积未被完全使 用时），竖直支撑件20可缩回。因此，车斗顶壁的后部分8a被降低， 这通过向下拉或简单地因为其支撑装置被降低来实现。例如，沿着2m 至3m的货厢体长度，该后部分8a可降低10cm至15cm，甚至30cm。

如图6所示，在所述伸展位置，随着竖直支撑件20越靠近后门11， 竖直支撑件20高度越低。结果，车斗顶壁的后部分8a具有向后逐渐 下降的凸出形轮廓，这有助于减少货厢体5后方的低压阻力区，因此 改善了空气动力学性能。当然，也可使用凹陷形轮廓。

在实践中，取决于所运输的货物，车斗容积大部分时间未被完全 使用或是空的。因此，可以经常实施本发明的此实施例，它提供了改 善空气动力学性能的高可能性。此外，此实施例构成了一种简易、稳 固而迅速的机构。

这些竖直支撑件的致动装置优选由控制装置远程控制，该控制装 置被设计为：根据载货体积来适应性地改变货厢体顶部（这里指车斗 的顶壁8）的形状。如果要自动进行所述顶部形状的这种适应性改变， 则可设置有内部检测装置（例如立体传感器或挡光传感器），以根据货 厢体内有效容纳的载货来自动确定所述顶部的降低位置。所述控制装 置也可设计为根据车辆速度来适应性地改变所述形状，以确保在任何 车辆速度下的、在货厢体顶部上方的平滑空气流动。

必须提及的是，根据有效载货和/或根据车辆速度，所述顶部可具 有若干个预定的空气动力学位置，甚至具有一系列连续的空气动力学 位置。

现在参考图7至图9，这些图示出了具有改进的空气动力学形状 的车辆的第三实施例。

在图7所示，在此实施例中：

至少在货厢体5的后部分上设置有能够使所述可变形顶壁的后部 分8a相对于所述中立位置降低（见虚线）的支撑装置，并且

在货厢体5的前部分和/或中间部分上设置有能够使所述可变形顶 壁的至少前部分8b相对于所述中立位置升高的支撑装置。

因此，此实施例组合了前两个实施例的优点。它能够减少车辆后 方的低压区，也能满足货厢体顶部上方的最佳流动条件，即：减小了 紊流、流动分离和空气动力学摩擦阻力。

根据图8所示的其第一变型例，在车斗6的几乎整个长度上均设 置有竖直支撑件20。这些竖直支撑件20安放在地板7上并支撑该车斗 的可由半刚性面板制成的顶壁8。

根据图9所示的其第二变型例，仅在车斗6的后部分处设置有竖 直支撑件20，以支撑车斗顶壁8的后部分8a。此外，在车斗6的前部 分处设置有柔性覆盖件12以及相应的枢转支撑构件（例如上文所公开 的管13）。

在此第三实施例中，货厢体5的顶部（即车斗6的顶壁8或柔性 覆盖件12）可处于常规货厢体的高度以上。因此，优选设置有联接到 所述控制装置的障碍物检测装置，以自动降低货厢体5的顶部并防止 对此空气动力学结构造成任何损坏。

利用第二和第三实施例，可以提供车斗的侧壁的适应性地改变， 以便能够实现顶壁位置的升高和/或降低。由于许多箱形货厢体是帘布 边式货厢，所以能够容易地获得这种适应性地改变。另一方面，所述 侧壁可以是刚性的，并且，无论顶部的位置如何，所述侧壁均保持不 变，因为所述侧壁在纵向平面内延伸且它们本身并不会引起很大的纵 向空气动力学阻力。

此外，由于车斗顶壁的后部分8a的竖直移动，所述后门的适应性 改变也是有益的。为此，货厢体包括用于改变后门高度的装置，以适 应所述可变形顶部在货厢体的后部分中的位置变化。

根据图10和图11所示的第一实施例，后门11包括一个柔性面板 或一系列铰接在一起的构件21，该柔性面板或构件21例如可在横轴 22上卷绕成一个卷（roller）。此类型的卷起-卷下式卷帘门已普遍用在 这种车辆上。

根据图12和图13所示的第二实施例，后门11包括主面板23（例 如上面板）和附加面板24（这里是下面板），它们可以都是刚性或柔性 的。附加面板24以沿竖直方向可滑动的方式安装在主面板23上，在 所述面板23、24之间设置有密封件25，从而，无论车斗顶壁的后部分 8a的高度（即后门的高度）如何，均确保了针对水和尘土的密封效果。

当然，本发明不限于上文通过非限制性示例描述的实施例，相反， 本发明涵盖了其所有实施例。

在本发明的一个最简单的实施例中，所述货厢体可包括如下这种 顶部：即，该顶部的前部分和中间部分是固定的，仅其后部分是可变 形的，该后部分要么是在其前端处与所述前部分/中间部分铰接的平坦 刚性面板的形式，要么是柔性面板的形式，在这两种情况中，仅后侧 顶部部分的后边缘可向下移动，使得该后部分能适应于倾斜位置。