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CN107000798B - 减阻空气动力车辆部件及其制造方法 - Google Patents

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CN107000798B CN201580057687.5A CN201580057687A CN107000798B CN 107000798 B CN107000798 B CN 107000798B CN 201580057687 A CN201580057687 A CN 201580057687A CN 107000798 B CN107000798 B CN 107000798B
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Abstract

一种制造减阻空气动力车辆系统的方法，包括使用滑动型芯注射模制配置为附接至车辆的车顶的主体，其中该主体包括延伸穿过该主体的表面的空气入口，其中，空气入口包括从该主体的内表面延伸的空气引导凸台，其中该空气引导凸台调整空气停滞点远离挡风玻璃，以减小车辆上的空气压力和阻力；以及使用滑动型芯从注射模具顶出减阻空气动力车辆系统。

Description

减阻空气动力车辆部件及其制造方法
背景技术
车辆原装装备制造商和卡车队所有者正在持续寻找改善车辆里程和排放的解决方案。目前正在世界范围内起草的法规将强制进一步减少车辆排放。目前使用热固性和玻璃纤维增强塑料材料，但这些材料在其成型操作中受到限制。持续期望可以改善车辆里程和减少车辆排放的解决方案。
发明内容
一种减阻空气动力车辆系统，包括：附接到车辆的车顶的主体，其中，主体包括空气入口，空气入口包括主体中的狭缝，其中，狭缝在车辆的二等分的相对侧上彼此侧向设置，并且其中，狭缝延伸从主体的顶部到主体的底部的全部或部分的长度；其中，空气入口包括从主体的内表面延伸的空气引导凸台；其中，空气引导凸台调整空气停滞点远离挡风玻璃，并且加速车辆和附接到车辆的拖车之间的空气流动，以防止空气回流，从而减少车辆上的空气压力和阻力。
一种减阻空气动力车辆系统，包括：从车辆的车顶延伸的中央整流罩；以及设置在中央整流罩的任一外端部表面上的侧整流罩，其中，侧整流罩包括从侧整流罩的内表面突出的气流引导叶片，并且其中，气流引导叶片附接至中央整流罩的外端部表面；其中，空气流过气流引导叶片，并且被引导向车辆的后部，以减少车辆周围的空气停滞，并且加速车辆和附接至车辆的拖车之间的空气流动，以防止空气回流，从而减少车辆上的空气压力和阻力。
一种制造减阻空气动力车辆系统的方法，包括：注射模制包括外端部表面的中央整流罩；注射模制侧整流罩，侧整流罩包括从侧整流罩的内表面突出的气流引导叶片；以及通过将气流引导叶片附接到中央整流罩的外端部表面，将侧整流罩附接到中央整流罩；其中，空气流过气流引导叶片，并且被引导向车辆的后部，以减少车辆周围的空气停滞，并且加速车辆和附接到车辆的拖车之间的空气流动，以防止空气回流，从而减少车辆上的空气压力和阻力。
一种制造减阻空气动力车辆系统的方法，包括：使用滑动型芯注射模制配置为用于附接至车辆的车顶的主体，其中，主体包括延伸穿过主体的表面的空气入口，其中，空气入口包括从主体的内表面延伸的空气引导凸台，其中，空气引导凸台调整空气停滞点远离挡风玻璃，以减小车辆上的空气压力和阻力；以及使用滑动型芯从注射模具顶出(ejecting)减阻空气动力车辆系统。
一种减阻空气动力车辆系统，包括：与后部构件物理连接的前部构件，其中，前部构件和后部构件从车辆的车顶延伸，其中，前部构件包括鳍片框(fin box)，鳍片框具有垂直地设置在鳍片框的侧壁之间的气流引导叶片；其中，空气流过气流引导叶片，并且被引导向车辆的后部，以减少车辆周围的空气停滞；并且其中，气流引导叶片加速车辆和附接到车辆的拖车之间的空气流动，以防止空气回流，并且减少车辆上的阻力。
通过以下附图和详细描述举例说明上述和其它特征。
附图说明
现在参考附图，其是示例性的实施方式，并且其中，相同的元件标号相同。
图1A是附接至车辆的减阻空气动力系统的视图。
图1B是具有附接至其的图1A的减阻空气动力系统，其中气流从前向后移动的车辆的压力图。
图2是图1A的减阻空气动力系统的后视图。
图3是图1A的减阻空气动力系统的前视图。
图4是图1的减阻空气动力系统的另一实施方式的后视图。
图5是图1的减阻空气动力系统的另一实施方式的前视图。
图6是流过图1的减阻空气动力系统的气流的视图。
图7是另一种减阻空气动力系统的侧视图。
图8是另一种减阻空气动力系统的侧视图。
图9是附接至车辆的图8的减阻空气动力系统的前视图。
图10是图8的减阻空气动力系统的等距视图。
图11是图8的减阻空气动力系统的分解视图。
图12是类似于图8中示出的减阻空气动力系统的中央整流罩的视图。
图13是类似于图8中示出的减阻空气动力系统的另一个视图。
图14是流过图8的减阻空气动力系统的气流的视图。
图15是与基准车顶整流罩相比，沿着具有图8的减阻空气动力系统的车辆的长度的阻力积聚的图形表示。
图16是与基准车顶整流罩相比，沿着具有图7的减阻空气动力系统的车辆的长度的阻力积聚的图形表示。
图17是包括侧部延伸件的基准车顶整流罩的前视图。
图18是没有侧部延伸件的基准车顶整流罩的等距视图。
图19是减阻空气动力系统的顶视图。
图20是图19的减阻空气动力系统的前视图。
图21是图19的减阻空气动力系统的分解视图。
图22是图19的减阻空气动力系统的外部构件的组装的后视图。
图23是图19的减阻空气动力系统的外部构件和内部构件的组装的后视图。
图24是图19的减阻空气动力系统的后视图。
图25是沿图20中的截面线A-A截取的前鳍片的截面图。
图26是沿图24中的线B-B截取的后鳍片的截面图。
具体实施方式
长期以来，认为空气动力学的发展会得到车辆的燃料效率的进步。改善车辆里程(例如，通过改善的燃料经济性)和排放可以是困难的。然而，增加车辆的每加仑英里数和减少车辆排放在降低运行成本和符合排放和燃料经济性法规要求方面可以是有利的。例如，卡车原装装备制造商以及卡车车队的所有者持续期望改善的车辆里程和减少的排放，以降低运营成本并且更加环境友善。例如，型号8级的牵引车-拖车可重达约37,000千克(kg)(约80,000磅)，并且可以具有约0.60的平均风阻系数(CD)。在每小时65英里(mph)(每小时104.6公里(kph))的公路行驶速度下，消耗的总能量的约65％归于克服空气动力阻力。因此，通过改善空气动力学性能，可以优化燃料节约和车辆，例如卡车运行的成本。牵引车-拖车组合的空气动力阻力的贡献因素可以包括前端处的停滞压力，卡车牵引车和拖车间隙之间的间隙处的湍流流入，下侧流动，以及拖车后部的尾流。车顶整流罩的优化设计可以使得减小停滞压力。车顶整流罩的优化设计可以使得牵引车-拖车间隙处的上部流入最小化。车顶整流罩的优化设计可以使得有利地改变拖车尾流。本文公开了用于车辆的空气动力系统，例如，车顶整流罩，其中，空气动力系统可以由聚合物材料构成。
评估了用于重型卡车日间驾驶室的各种可注射模制的热塑性塑料车顶整流罩的设计以量化可以通过先进的空气动力学获得的效率。对各种设计进行计算流体动力学(CFD)建模。与具有侧延伸部的基准车顶整流罩(图17)和没有侧延伸部的基准车顶整流罩(图18)相比，几种设计显示出阻力的显著减小，其中，基准车顶整流罩代表了当前可获得的车顶整流罩的顶级性能。与基准相比，本文公开的车顶整流罩可实现累积阻力至少5.8％的减小。在阻力变化和燃料使用之间确立的2:1关系下，燃料效率可以由基准设计改善几乎3％。(AIAA论文2004-2249，Rose McCallen等人，National Labs and NASA；ReducingAerodynamic Drag and Fuel Consumption”,Dr.Fred Browand,维特比工程学院航空航天和机械工程系，2002年十月10-11日于南加州大学的Global Climate&Energy ProjectWorkshop on Advanced Transportation演讲)AIAA论文指出，克服空气动力阻力相对于以稳定的每小时70英里(mph)行驶的典型重型卡车的总能量消耗的大约65％，并且在推测燃料节省中使用2:1的阻力变化和燃料使用之间的比率。Browand示出了具有取决于行驶工况(driving cycle)的因数的等式，其中该因数在0.5至0.7范围内。如果使用0.5的因数值，并且重新排列该等式，则可导出2:1的比率，其描述2％的阻力系数的减小将导致1％的燃料消耗减少。所公开的概念包括优化的形状以管理车辆上的气流，并且能够减小阻力和提高燃料经济性。为注射模制方法开发的空气通道可以限制拖车前部的空气停滞，并且加速并控制气流的方向。CFD模型已经验证了这个概念。
本文公开的空气动力系统可以配置为减少车辆上的阻力，其转而提高燃料经济性。在空气动力系统中形成的空气通道可以有助于限制前部空气停滞。在空气动力系统中形成的空气通道可以有助于加速接触车辆的空气的空气流动。在空气动力系统中形成的空气通道可以帮助控制、引导或变向车辆周围的气流。空气动力系统可以一体成型地或形成为多件并组装。例如，在具有滑动型芯的空气动力系统中，空气动力系统可以通过注射模制方法以单注方法形成。在其中空气动力系统中存在气流引导叶片的设计中，可以形成多件，然后组装。
阻力可以描述为作用在移动通过与运动方向平行和相对的流体(即，空气)的物体上的减速力。优化一些车辆部件周围的气流可以减少车辆的阻力，并且因此可以增加车辆的燃料经济性，同时还减少排放。车辆部件可以包括卡车牵引车和拖车。本文公开的空气动力系统可以包括在卡车牵引车上的车顶整流罩，以减小卡车经受的阻力。空气动力系统可以包括球根形状，以将空气向上和围绕卡车牵引车和拖车重新定向和重新分配。空气动力系统可以包括车顶整流罩上的空气入口，其可以使得空气通过车顶整流罩，并且引导围绕卡车，从而减少卡车经受的阻力。空气动力系统可以包括在空气动力系统上形成的空气通道，以引导卡车周围的气流，从而减小卡车经受的阻力。空气动力系统可以包括气流引导叶片，其可以使得空气通过车顶整流罩，并且可以可选地引导卡车周围的气流，以减少卡车经受的阻力。本文公开的空气动力系统的设计可以控制车辆，例如卡车牵引车和拖车周围的气流，其可以限制和加速牵引车和拖车的垂直上方和周围的气流。这种设计可以有助于防止卡车牵引车和拖车之间的空气停滞或回流，这两者会增加阻力。例如，与附接到相同车辆的基准车顶整流罩相比，减阻空气动力系统在附接到车辆时可以提供1％至5％，例如1.5％，例如2.5％，例如3％，例如3.5％的燃料经济性增加。
减阻空气动力车辆系统可以附接至车辆的车顶、车辆的驾驶室拐角、车辆的保险杠部分、车辆的前灯部分。减阻空气动力车辆系统可以包括主体。主体可以例如附接至车辆的车顶。主体可以包括延伸穿过主体的表面的空气入口。空气入口可以包括从主体的内表面延伸的空气引导凸台。空气引导凸台可以配置成以这样的方式调整空气停滞点，以便去除减阻空气动力车辆系统前方的停滞空气，并且可以影响挡风玻璃前方的停滞，从而减小车辆上的空气压力和阻力。与具有基准车顶整流罩的车辆相比，减阻空气动力车辆系统可以提供具有改善至少2.6％的燃料经济性的车辆。
减阻空气动力车辆系统可以包括中心件。当附接至车辆时，中心件可以从车辆的车顶突出。中心件可以包括基部，其具有比朝向接近车辆挡风玻璃的较窄的区段汇聚的基部的部分，距车辆挡风玻璃更远的更宽的区段。顶表面通道可以沿着中心件的基部形成，其中中心件从顶表面通道向上突出。侧表面通道可以由顶表面通道的平面部的一部分的突起的边缘，以及从顶表面通道的平面部的另一部分延伸的凸缘形成。空气引导和空气分割通道可以在顶表面通道中形成。空气引导和空气分割通道可以在侧表面通道中形成。表面通道可以帮助在顶表面通道和侧表面通道之间分割朝向车辆的气流。这样的空气的分隔可以减小车辆上的阻力。与具有基准车顶整流罩的车辆相比，减阻空气动力车辆系统可以提供具有改善1.90％的燃料经济性的车辆。
减阻空气动力车辆系统可以包括中央整流罩。中央整流罩可以从车辆的车顶延伸。侧整流罩可以设置在中央整流罩的任一侧。例如，侧整流罩可以设置在中央整流罩的任一外端部表面上。侧整流罩可以包括从侧整流罩的内表面突出的气流引导叶片。气流引导叶片可以附接至外表面，例如侧整流罩的外端部表面。因此，空气可以流过气流引导叶片，并且可以被引导朝向车辆的顶部和/或侧后方，以减少车辆周围的空气停滞。
侧整流罩的气流引导叶片可以附接至中央整流罩。气流引导叶片至侧整流罩的附接可以包括机械附接，例如钩、螺钉、卡扣配合等；化学附接，例如粘合剂；或机械附接和化学附接的组合。例如，气流引导叶片可以滑入设置在中央整流罩的外端部表面上的对应凹部中。气流引导叶片可以机械附接到凹部。气流引导叶片可以化学附接到凹部。气流引导叶片可以机械且化学地附接到凹部。
中央整流罩可以可选地包括从中央整流罩的面向空气的表面，例如与面向车辆的表面相对的中央整流罩的表面延伸的支撑叶片。支撑叶片可以有助于将侧整流罩附接至中央整流罩。例如，支撑叶片可以将侧整流罩的底部表面附接到从中央整流罩延伸的支撑叶片。侧整流罩可以包括配置为与中央整流罩配合以便于气流穿过其中的气流引导叶片。侧整流罩可以在中央整流罩上方延伸，并且用从每个侧整流罩延伸的桥附接至支撑叶片。侧整流罩可以包括左侧整流罩和右侧整流罩，以及左桥和右桥。左侧整流罩和右侧整流罩可以在中央整流罩的中心点处汇合。左侧整流罩和右侧整流罩可以彼此附接，并且附接至支撑叶片。左侧整流罩和右侧整流罩可以附接至支撑叶片，且不彼此附接。侧整流罩可以是从中央整流罩的一端延伸到通过支撑叶片附接到中央整流罩的中央整流罩的另一端的整体单件整流罩。
中央整流罩的外端部表面可以朝向中央整流罩的基座汇聚。基座可以位于中央整流罩的中点处。基座可以具有凸面形状。基座可以具有凹面形状。与具有基准车顶整流罩的车辆相比，包括中央整流罩、侧整流罩和可选的支撑叶片的减阻空气动力系统所附接的车辆可以具有2.60％的燃料经济性改善。气流引导叶片可以从侧整流罩的内表面成角度地延伸。气流引导叶片可以从侧整流罩的内表面水平延伸。气流引导叶片延伸的角度可以为0°至90°。
减阻空气动力车辆系统可以包括包含鳍片框的前部构件和包含鳍片框的后部构件。前部构件和后部构件可以通过机械附接，例如钩、螺钉、卡扣配合；化学附接，例如粘合剂；或机械附接和化学附接的组合彼此附接。
如本文描述的，基准车顶整流罩是指不包括本文公开的减阻、空气停滞减小、空气压力降低特征的车顶整流罩。
空气动力系统可以包含金属材料，聚合物材料，复合材料，或包括前述中的至少一种的组合。空气动力系统可以包括可以形成为期望的形状，并且提供期望的性能的任何聚合物材料或聚合物材料的组合。示例性的材料包括聚合物材料，以及聚合物材料与弹性体材料，和/或热固性材料的组合。示例性的材料还可以包括弹性体材料或热固性材料。在一个实施方式中，聚合物材料包括热塑性聚合物材料。可能的热塑性聚合物材料包括聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS，CYCOLOYTM树脂，可商购自SABIC’sInnovative Plastics business)；聚碳酸酯(LEXANTM和LEXANTMEXL树脂，可商购自SABIC’sInnovative Plastics business)；聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；聚碳酸酯/PBT共混物；聚碳酸酯/ABS共混物；共聚碳酸酯-聚酯；丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈(ASA)；丙烯腈-(乙烯-聚丙烯二胺改性)-苯乙烯(AES)；苯醚树脂；聚苯醚/聚酰胺的共混物(NORYL GTXTM树脂，可商购自SABIC’s Innovative Plastics business)；聚碳酸酯/PET/PBT的共混物；PBT和抗冲改性剂(XENOYTM树脂，可商购自SABIC’s Innovative Plastics business)；聚酰胺(尼龙6，尼龙6-6，尼龙6-9，尼龙6-10，尼龙6-12，尼龙11，尼龙12，尼龙4-6等)；苯硫醚树脂；聚氯乙烯(PVC)；高冲击聚苯乙烯(HIPS)；聚烯烃，例如低/高密度聚乙烯(L/HDPE)，聚丙烯(PP)，发泡聚丙烯(EPP)；聚乙烯和纤维复合材料；聚丙烯和纤维复合材料(AZDEL SuperliteTM片材，可商购自Azdel，Inc.)；长纤维增强的热塑性塑料(VERTONTM树脂，可商购自SABIC’sInnovative Plastics business)，热塑性烯烃(TPO)和碳纤维增强聚合物复合材料(CFRP)，以及包括前述中的至少一种的组合。
示例性的填充树脂是STAMAXTM树脂，其是也可商购自SABIC’s InnovativePlastics business的长玻璃纤维填充的聚丙烯树脂。一些可能的增强材料包括纤维，如玻璃，碳等，以及包括前述中的至少一种的组合；例如，长玻璃纤维和/或长碳纤维增强的树脂。例如，碳纤维增强的聚合物复合材料可以用于形成凸角(lobe)。碳纤维增强的聚合物复合材料可以用作凸角上的涂层(例如，表层)，以对凸角提供期望的结构完整性。凸角可以由包括任何上述材料中的至少一种的组合形成。
还设想了用于制造本文公开的减阻空气动力系统的方法。例如，可以使用各种模制方法来制造减阻空气动力系统，包括但不限于注射模制，热成型，压缩模制，增材制造等。
制造减阻空气动力车辆系统的方法可以包括注射模制包括外端部表面的中央整流罩，注射模制侧整流罩，其包括从侧整流罩的内表面突出的气流引导叶片，以及通过将气流引导叶片附接至中央整流罩的外端表面，将侧整流罩附接至中央整流罩。这种减阻空气动力车辆系统可以使空气流过气流引导叶片，并且可以将空气引导向车辆的后部，以减少车辆周围的空气停滞，从而减小车辆经受的总体阻力。该方法可以包括模制设置在中央整流罩的外端部表面上的凹口。可以通过将气流引导叶片插入到凹口中，将侧整流罩附接至中央整流罩。与具有基准车顶整流罩的车辆相比，减阻空气动力车辆系统可以使车辆经历燃料经济性的改善。该方法可以包括将支撑叶片模制于中央整流罩的面向空气的表面。可以将包括悬在中央整流罩上方的桥的侧整流罩附接至中央整流罩的支撑叶片。
制造减阻空气动力车辆系统的方法可以包括用滑动型芯注塑注射模制配置为附接至车辆的车顶的主体，以及使用滑动型芯从模具中顶出减阻空气动力车辆系统。主体可以包括延伸穿过主体的表面的空气入口。空气入口可以包括从主体的内表面延伸的空气引导凸台。
任何减阻空气动力车辆系统可以通过增材制造(AM)制成，增材制造(AM)是由数字模型制造几乎任何形状的三维(3D)立体物的生产技术。一般来说，这是通过使用计算机辅助设计(CAD)建模软件创建期望的立体物的数字蓝图，然后将该虚拟蓝图切割成非常小的数字横截面来实现的。这些横截面在AM机器中以顺序分层方法来形成或沉积以创建3D物体。
通过参考附图，可以获得对本文公开的部件、方法和设备的更完整的理解。这些附图(在本文中也被称为“图”)仅仅是基于方便和易于展示本公开的示意性表示，并且因此不旨在指示装置或其部件的相对大小和尺寸，和/或限定或限制示例性实施方式的范围。尽管为了清楚起见在下面的描述中使用了特定术语，但是这些术语旨在仅涉及选择用于在附图中说明的实施方式的特定结构，并且不旨在限定或限制本公开的范围。在附图和下面的描述中，应当理解，相同的数字标号指相同功能的部件。
图1A示出具有附接至车辆4的车顶2的主体12(也称为整流罩)的减阻空气动力车辆系统10(例如整流罩)。主体12包括可以延伸穿过主体12的表面16的空气入口14。空气入口14包括主体12中的狭缝17，该狭缝17在车辆4的纵向中心线的相对侧上彼此侧向设置。狭缝形状可以是相对于使车辆沿其长度平分的垂直于路面的中心平面的彼此的镜像。狭缝17可以朝向车辆4的前部，朝向中心平面开口，或其组合。狭缝开口23可以部分或全部地限定基本上平行于中心平面的平面。狭缝开口23可以至少部分地限定沿着设置在中心平面中的倾角轴线与中心平面相交的平面，其本身相对于车辆4的前部向后倾斜。狭缝17可以延伸从整流罩12的顶部到底部(反之亦然)的全部或部分的长度。横向于狭缝17的长度，狭缝开口23在它们的宽度上可以是恒定的，或者可以变化。当空气行进通过狭缝17时，狭缝17的横截面积可以增加，可以减小，或者可以保持不变。当空气行进通过狭缝17时，狭缝17打开至整流罩12后的大的开放空间。狭缝17在主体12的顶部处可以较窄，并且随着狭缝17靠近驾驶室18的顶部(即，车顶2)而可以逐渐打开。当从侧面观察时，整流罩12可以具有曲线形状，并且狭缝17可以与主体12的曲线前表面一致。狭缝开口23可以在狭缝顶部19和狭缝底部21处与中心平面相等地间隔开。从狭缝开口23到中心平面的距离可以从狭缝顶部19到狭缝底部21变化。狭缝17可以在顶部19处更接近中心平面，并且在底部21处更远离中心平面。狭缝17因此可以限定楔形形状，在顶部处较窄，在底部处较宽，当其从整流罩12的顶部延伸至整流罩12的底部时弯曲，楔形形状向车辆4的前部部分开口，并且向车辆4的中心平面部分开口。
设置在狭缝17之间的主体的部分是中心突出区段25(例如，参见图2)。当从顶部的横截面观察时，中心突出区段25可以限定圆弧。在中心圆弧区段的顶部部分，横截面限定第一半径的圆弧，并且在底部部分限定大于第一半径的第二半径的圆弧。中心突出区段25可以是连续的，从其顶部到其底部逐渐增大连续半径的圆弧半径。
如本文所讨论的，可以可选地在狭缝17中设置一个或多个百叶气窗(louver)(也称为气流引导叶片)(参见，例如图13)。百叶气窗可以平行于水平表面，或者可以具有相对于车辆的长度的倾角。百叶气窗可以具有相对于车辆的长度和宽度的复合倾角。
图1B示出车辆气流从前到后的压力图。当从侧面描绘时，主体12可以具有从前向后移动的倾角或斜度。可以选择倾角以保持从整流罩12的底部26到整流罩12的顶部27的相对恒定的压力。因此，可以由到驾驶室8的顶部2的距离相应地选择倾角。倾角可以沿着整流罩高度改变，其中越接近驾驶室8的顶部2其越大(即，更接近垂直于路面)，并且越远离驾驶室8的顶部2其越小(即，较不接近垂直)。可以选择狭缝17相对于距驾驶室8的顶部2的测量点的距离的宽度，以保持沿着整流罩12的前表面的总体相对恒定的压力。当压力图从高压部分28过渡到低压部分29时，狭缝17可以闭合。
图2至图5中进一步示出减阻空气动力车辆系统10。例如，如图2中所示，减阻空气动力车辆系统10的整流罩12包括从主体12的内表面20延伸的空气引导凸台18，其在车辆4的纵向中心线的相对侧上彼此侧向设置。整流罩12包括前区段30和后区段31。空气引导凸台18延伸穿过整流罩12，朝向设置在整流罩12的后部31处的对应的空气出口15，形成设置在其间的通道32。中心突出区段25在空气引导凸台18之间延伸。通道32可以延伸从整流罩12的前部30到整流罩12的后部31的全部或部分的长度。空气引导凸台18可以限定圆弧。在空气引导凸台18的顶部部分处，横截面限定第一半径的圆弧，并且空气引导凸台18的底部部分限定大于第一半径的第二半径的圆弧。空气引导凸台18可以是连续的，从顶部部分到底部部分逐渐地增加连续半径的圆弧半径。空气引导凸台18可以调整空气停滞点远离车辆挡风玻璃6，以减少车辆2上的空气压力和阻力。通过减小空气引导凸台18和整流罩12的前部30之间的距离，空气引导凸台18可以吸收空气并产生加速的气流。加速的气流使得驾驶室8和拖车9之间的间隙被弥合，因此防止空气在其间回流，其会增加阻力。
图3是减阻空气动力车辆系统10的前视图。在图3中，整流罩12包括空气入口14，其中主体12中包括狭缝17，狭缝17在车辆4的纵向中心线的相对侧上彼此侧向设置。狭缝形状可以是相对于中心平面的彼此的镜像。如图3中所示，狭缝17朝向车辆的前部开口。狭缝开口23可以至少部分地限定沿着设置在中心平面中的倾角轴线与中心平面相交的平面，其中狭缝开口23本身相对于车辆4的前部向后倾斜。狭缝17朝向主体12的顶部变窄，并且随着狭缝17靠近车顶2而逐渐打开。狭缝开口23在狭缝顶部19和狭缝底部10处与中心平面相等地间隔开。从狭缝开口23到中心平面的距离可以从狭缝顶部19到狭缝底部21变化。中心突出区段25设置在狭缝17之间。如前文描述的，当从顶部的横截面观察时，中心突出区段25可以限定圆弧。
图4和图5示出减阻空气动力车辆系统10，包括空气入口14，空气入口14包括沿着中心突出区段25的长度延伸的狭缝17。图4示出减阻空气动力车辆系统10的后视图，且图5示出减阻空气动力车辆系统10的前视图。在图4中，减阻空气动力车辆系统10的中心点22示出减阻空气动力车辆系统10的中心点22的任一侧的部分是彼此的镜像。狭缝17包括从主体12的内表面20延伸的空气引导凸台18。狭缝17可以延伸从整流罩12的第一端35到第二端36的全部或部分的长度。狭缝17可以包括狭缝开口23，其可以具有横跨狭缝17的长度恒定的宽度，或横跨狭缝17的长度变化的宽度。狭缝17可以具有与中心突出区段25的形状对应的形状。当从顶部的横截面观察时，中心突出区段25可以限定圆弧。
现在转向图5，其示出整流罩12的前部30。如图5中可以看出的，减阻空气动力车辆系统10的中心点22示出减阻空气动力车辆系统10的中心点22的任一侧上的部分是彼此的镜像。狭缝17可以全部或部分地从整流罩12的第一端35延伸到第二端36。狭缝17可以沿着中心突出区段25的长度延伸。狭缝17包括狭缝开口23，其具有跨越主体12的长度恒定的宽度或变化的宽度。狭缝17可以朝向整流罩12的第一端35或第二端36变窄，并且可以随着狭缝17靠近车顶2而逐渐打开或保持不变。当从侧面观察时，整流罩12可以具有曲线形状，并且狭缝17可以与主体12的曲线前表面一致。
如图6中所示，附接至车辆4的车顶2的减阻空气动力车辆系统10可以调整车辆4周围的气流矢量24。例如，空气可以进入入口14并通过出口15离开，并且向车辆4的侧面和后部移动，从而减少车辆4所经受的阻力。减阻空气动力车辆系统10上的空气引导凸台18可以调整空气停滞点远离车辆挡风玻璃6，以减少车辆2上的空气压力和阻力。空气引导凸台18可以通过减小空气引导凸台18和整流罩12的前部30之间的距离来吸收空气并产生加速的空气流。加速的空气流使得驾驶室8和拖车9之间的间隙被弥合，因此防止空气在其间回流，其会增加阻力。
现在转向图7，其示出减阻空气动力车辆系统40。减阻空气动力车辆系统40包括主体41，其具有从车辆4的车顶2突出的中心件42。中心件可以包括基部44，其具有距车辆挡风玻璃6较远的较宽区段46。基部44可以朝向接近车辆挡风玻璃6的较窄区段48汇聚。顶表面通道50可以沿着中心件42的基部44形成，其中中心件42从顶表面通道50向上突出。侧表面通道52可以由顶表面通道50的平面部56的一部分的凸起边缘54和凸缘58形成。侧面通道52可以在减阻空气动力车辆系统40的整流罩41上形成凹口。凸缘58可以从顶表面通道50的平面部56的另一部分延伸。顶表面通道50可以在车辆4的纵向中心线的相对侧上彼此侧向设置。顶表面通道50可以是相对于垂直于路面，使车辆沿其长度平分的中心平面的彼此的镜像。侧表面通道52可以在车辆4的纵向中心线的相对侧上彼此侧向设置。侧表面通道52可以是相对于垂直于路面，使车辆沿其长度平分的中心平面的彼此的镜像。
上表面通道50可以在整流罩41的底部45处较窄，并且随着顶表面通道50靠近整流罩41的顶部43而逐渐扩张。类似地，整流罩41的中心件42可以在整流罩41的底部45处较窄，并且随着中心件42靠近整流罩41的顶部43而逐渐扩张。通道可以限定楔形的形状，在底部较窄，在顶部较宽，随其从整流罩41的底部45延伸到顶部43而弯曲，其中楔形形状向车辆4的前部部分开口，并且向车辆4的中心平面部分开口。空气引导和空气分割通道由顶表面通道50和侧表面通道52形成，使得当空气向车辆流动时，气流在顶表面通道50和侧表面通道52之间被引导和分割，以减少在车辆上发生的阻力。
图8至图14示出减阻空气动力车辆系统70。如图8中所示，减阻空气动力车辆系统70可以包括从车辆4的车顶2延伸的中央整流罩72，以及设置在中央整流罩72的任一外端部表面76上的侧整流罩74。侧整流罩74可以在中央整流罩72的相对侧上彼此侧向设置。侧整流罩74可以是相对于垂直于路面的，使车辆沿其长度平分的中心平面的彼此的镜像。侧整流罩74可以包括从侧整流罩74的内表面80(图11)突出的气流引导叶片78(在本文也称为百叶气窗)。气流引导叶片78可以容纳在框状结构中。气流引导叶片78可以单独地附接至侧整流罩74和中央整流罩72。侧整流罩74可以包括朝向中央整流罩72和车辆挡风玻璃6延伸的底部75，其中底部75包括更接近车辆挡风玻璃的较窄区段，以及随其靠近百叶气窗78而较宽的区段。底部可以延伸中央整流罩72的全部或部分的长度。
现在转向图9，中央整流罩72显示为包括沿着车辆4的平分线定位的基座90，其中基座90垂直于路面取向。百叶气窗78可以附接至中央整流罩72的外端部表面76。百叶气窗78可以平行于水平表面，或者可以具有相对于车辆的长度的倾角。百叶气窗78可以具有相对于车辆4的长度和宽度的复合倾角。如图9中所示，中央整流罩72的外端部表面76向中央整流罩72的基座90汇聚，其中基座90位于中央整流罩72的中心线处。基座90可以具有凸面形状。
图10示出减阻空气动力车辆系统70可以包括从车辆4的车顶2延伸的中央整流罩72，以及设置在中央整流罩72的任一外端部表面76上的侧整流罩74。侧整流罩74可以在中央整流罩72的相对侧上彼此侧向设置。侧整流罩74可以是相对于垂直于路面的，使车辆沿其长度平分的中心平面的彼此的镜像。侧整流罩74可以包括从侧整流罩74的内表面80(图11)突出的百叶气窗78。中央整流罩72可以包括位于其靠近车顶2的底部92处的较窄区段，其随着中央整流罩靠近顶部94而逐渐增加宽度，但是在达到伸出部95时再次变窄。伸出部95包括与侧整流罩74上的突出部97相合的凹口98(见图11)。中央整流罩72可以限定在底部处较窄，并且在顶部处较宽的楔形形状，其中央整流罩随其从底部94延伸到顶部92而弯曲，其中楔形形状向车辆4的后部部分开口，并且向车辆4的中心平面部分开口。
图11示出气流引导叶片78可以滑动到设置在中央整流罩72的外端部表面76上的对应的凹部80中。气流引导叶片78可以从侧整流罩74的内表面80成角度地延伸。角度可以为0°至90°。百叶气窗78可以平行于水平表面，或者可以具有相对于车辆的长度的倾角。百叶气窗78可以具有相对于车辆4的长度和宽度的复合倾角。百叶气窗78可以通过机械附接，例如钩、螺钉、卡扣配合；化学附接，例如粘合剂；或机械附接和化学附接的组合附接至凹部80。气流引导叶片78可以机械地附接至凹部80。气流引导叶片78可以化学地附接至凹部80。气流引导叶片78可以机械地且化学地附接至凹部80。侧整流罩74可以一定倾角从前部区段96延伸到突起97，其中百叶气窗78分段地布置在侧整流罩74中，使得从突起97到前部区段96的每个相继的百叶窗78都大于其前面的百叶窗78。突起97和凹口98被配置成对应地彼此配合以形成减阻车辆系统70。
现在转向图12，中央整流罩72被示出为具有从中央整流罩72的面向空气的表面86延伸的可选的支撑叶片84。减阻空气动力车辆系统70可以包括从车辆4的车顶2延伸的中央整流罩72，以及设置在中央整流罩72的任一外端部表面76上的侧整流罩74。侧整流罩74可以在中央整流罩72的相对侧上彼此侧向设置。侧整流罩74可以是相对于垂直于路面，使车辆沿其长度平分的中心平面的彼此的镜像。中央整流罩72可以包括在其位于靠近车顶2的底部92处的较窄区段，其随着中央整流罩靠近顶部94而逐渐增加宽度。中央整流罩72可以限定在底部处较窄，并且在顶部处较宽的楔形形状，其中央整流罩随其从底部94延伸到顶部92而弯曲，其中楔形形状向车辆4的后部部分开口，并且向车辆4的中心平面部分开口。
在图13中，中央整流罩72被示为包括沿着车辆4的平分线定位的基座90，其中基座90垂直于路面取向。百叶气窗78可以附接至中央整流罩72的外端部表面76。百叶气窗78可以平行于水平表面，或者可以具有相对于车辆的长度的倾角。百叶气窗78可以具有相对于车辆4的长度和宽度的复合倾角。如图13中所示，中央整流罩72的外端部表面76向中央整流罩72的基座90汇聚，其中基座90位于中央整流罩72的中心线处。基座90可以具有凸面形状。侧整流罩74可以各自包括悬在中央整流罩72上方的桥88，其中桥88的内表面可以附接至中央整流罩72的支撑叶片84。
如图14中所示，附接至车辆4的车顶2的减阻空气动力车辆系统70可以调整车辆4周围的气流矢量100。例如，空气可以进入百叶气窗78并通过减阻空气动力车辆系统70的后部离开，并且移至车辆4的侧面和后部，从而减少车辆4所经受的阻力。减阻空气动力车辆系统70上的百叶气窗78可以调整空气停滞点远离车辆挡风玻璃6，以减少车辆2上的空气压力和阻力。加速的气流使得驾驶室8和拖车9之间的间隙被弥合，因此防止空气在其间回流，其会增加阻力。
图19-26示出减阻空气动力车辆系统150。图19和图21示出减阻空气动力车辆系统150包括包含外壳体156的前部构件152。系统150可以包括包含内壳体158的后部构件154。图19是减阻空气动力车辆系统150的顶视图。如图19中可以看出，前部构件152和后部构件154可以形成减阻空气动力车辆系统150。前部构件152可以包括鳍片框160，具有分散在鳍片框160内的气流引导叶片162。气流引导叶片162可以平行于水平表面(即，图19中所示的X-Z平面)。气流引导叶片162可以具有相对于车辆的长度的倾角或斜度。气流引导叶片162可以具有相对于车辆的长度和宽度的复合倾角，其中第一部分具有第一倾角，并且第二部分具有不同于第一倾角的第二倾角。鳍片框160可以与外壳体156一体地形成，如整体部件的一部分。鳍片框160可以与外壳体156分开形成并随后附接至外壳体156。接合包括粘合剂、焊接、卡扣、压配合等。鳍片框160可以从外壳体156的内表面突出。如图19中所示，前部构件152可以包括顶盖164，其可以为向减阻空气动力车辆系统150的中心线166汇聚的弓形形状。顶盖164的X-Y平面的任一侧上的侧部分可以是彼此的镜像。顶盖164可以包括悬于后部构件154的一部分上方的唇部168。顶盖164可以包括从顶盖164向上延伸的突起170，以引导除了气流引导叶片162捕获的气之外的空气至车辆后。这可以进一步使气流成形，并且可以帮助减少阻力。基部前部区段172可以从顶盖164垂直向下延伸，并且可以包括弓形形状。基部前部区段172可以包括位于中心线166的任一侧上的隆起174(例如，突起)，其中隆起174以减小的宽度向中心线166汇聚。
图20是图19的减阻空气动力车辆系统150的前视图。图20示出前部构件154的顶盖164，具有在后部构件154上方延伸的唇部168。示出鳍片框160具有附接至后部构件154的侧壁176。鳍片框160可以，用如焊接、粘合剂或紧固件(例如，螺钉)接合到后部构件154。
图21是图19的减阻空气动力车辆系统150的分解图。图21示出前部构件152包括外壳体156和鳍片框160。外壳体156可以包括顶盖164和基部前部区段172。鳍片框160可以包括设置在侧壁176、178之间的气流引导叶片162，其中鳍片框160的侧壁被配置为与后部构件154的内壳体158对应地配合。鳍片框160的数目不受限制，并且可以是为减阻空气动力车辆系统150提供期望的空气动力特征的任何数量。例如，可以存在大于或等于两个鳍片框160，可以存在于外壳体156上。例如，外壳体156上可以存在大于或等于三个鳍片框160。例如，外壳体156上可以存在大于或等于四个鳍片框160。一个侧壁176可以具有与同其配合的内壳体158的形状相对应的相对直的横截面区域，而弯曲的侧壁178可以具有弯曲的横截面区域，以与同其配合的基部前部区段172的形状相对应。具有弯曲的侧壁178，气流引导叶片162的长度可以从侧壁176到弯曲的侧壁178而变化。气流引导叶片162的长度可以取决于鳍片框160是否附接至前部构件152或前部构件152和后部构件154而变化。
如图21中所示，后部构件154可以包括内壳体158和顶部180。内壳体158和顶部180被配置为与前部构件152的外壳体156配合。内壳体158可以包括向后部构件154的中点182汇聚的弓形结构。位于中点182的任一侧上的内壳体158的部分可以是彼此的镜像。内壳体158可以包括由内壳体主壁188连接的内壳体顶部凸缘184和内壳体底部凸缘186，其中内壳体顶部凸缘184和内壳体底部凸缘186水平地突出(例如，垂直于地面)。内壳体顶部凸缘184和内壳体底部凸缘186可以形成为使得它们与顶盖164和外壳体下部分190对应地配合。内壳体主壁188可以被配置为接收鳍片框160的侧壁176。外壳体156可以包括纵向连接的肋条。外壳体156可以包括横向连接的肋条。外壳体156可以包括纵向连接的肋条以及横向连接的肋条。减阻空气动力车辆系统150的后部构件154可以包括顶部180。顶部180可以与内壳体158一体地形成。顶部180可以与内壳体158分开形成。顶部180可以包括由顶部中间部分194连接的波状边缘192。当不与内壳体158一体形成时，顶部180可以通过机械附接，化学附接，或包括前述中至少一种的组合附接至内壳体158。
现在转向图22，示出将鳍片框160至外壳体156的装配。图22中可以看出，外壳体156上可以包括四个鳍片框160。两个鳍片框160可以朝向前部构件152的中心线166定位(参见图19)。两个鳍片框160可以朝向前部构件152的后部区段196定位。气流引导叶片162可以与外壳体下部分190机械连通，使得存在于鳍片框160上的底部气流引导叶片162的至少一部分可以置于外壳体下部分190上。鳍片框160可以通过机械附接(例如，螺钉)附接至外壳体158。鳍片框160可以通过化学附接(例如，粘合剂)附接至外壳体158。鳍片框160可以通过机械附接和化学附接来附接至外壳体158。内壳体158的顶部180可以附接至顶盖164的唇部168。顶部180可以通过机械附接，化学附接或包括前述中的至少一种的组合附接至外壳体158。
图23示出内壳体158至外壳体156的装配。如图23中可以看到的，内壳体158可以包括由内壳体主壁188连接的内壳体顶部凸缘184和内壳体底部凸缘186。当内壳体158和外壳体156彼此附接时，朝向前部构件152的后部区段196定位的鳍片框160可以配合在内壳体顶部凸缘184和内壳体底部凸缘186之间的空隙中。内壳体158和外壳体156可以通过机械附接，化学附接或包括前述中的至少一种的组合来附接。
图24是减阻空气动力车辆系统150的装配后视图。如图24中看出，后部构件154的顶部180可以配合到前部构件152的顶盖164中的对应开口198中。顶部180和外壳体156之间的区域可以包括间隙。顶部180可以为外壳体156增加刚度。顶部180可以通过机械附接(例如，卡扣配合、螺钉、舌片和凹槽等)，化学附接(例如，粘合剂)或包括前述中至少一种的组合附接至前部构件152(例如，外壳体156)。
图25是沿着图20中的线A-A截取的前部构件152的鳍片框160的截面图。图25中的鳍片框160是更靠近减阻空气动力车辆系统150的中心线166定位的那些。如图25中可以看出的，气流引导叶片162可以包括多层结构200，其可以包括多个(即，大于1)层，以在鳍片框160中形成气流引导叶片162。可选地，多层结构的各个层之间可以存在肋条，以增加鳍片框160的强度和刚度。可选的肋条可以水平、垂直或对角取向。图26是沿着图24中的线B-B截取的前部构件152的鳍片框160的截面图。图26中的鳍片框160是位于前部构件152的后部区段196附近的那些。
还设想了用于制造本文公开的减阻空气动力系统的方法。例如，可以使用各种模制方法来制造减阻空气动力系统，包括但不限于注射模制，热成型，压缩模制，增材制造等。
例如，减阻空气动力车辆系统150可以通过注射模制鳍片框160来形成。外壳体156可以通过热成型来形成。内壳体158可以通过热成型来形成。顶部180可以通过热成型来形成。顶部180可以与内壳体158一体地形成。顶部180可以与内壳体158分开形成。顶部180可以用机械附接(例如，卡扣配合、螺钉、舌片和凹槽等)附接至外壳体156。顶部180可以用化学附接(例如，粘合剂)附接至外壳体156。顶部180可以用化学附接和机械附接来附接至外壳体156。换言之，内壳体158可以热成型并结合至可以热成型的外壳体156。在增材剂制造过程中，外壳体、内壳体和顶部可以单程合并和制造，产生一体的减阻空气动力车辆系统。
在增材制造过程中，外壳体、内壳体和顶部可以通过使用计算机辅助设计(CAD)建模软件创建期望的立体物的数字蓝图，然后将该虚拟蓝图切割成非常小的数字横截面来形成。这些横截面在AM机器中以顺序分层方法形成或沉积，以产生减阻空气动力系统。
减阻空气动力系统通过以下非限制性实施例进一步说明。除非另外指明，否则所有实施例均基于模拟。
实施例
对于所有的实施例，基准车顶整流罩是日间驾驶室(Day Cab)，其是用于长途运输的无睡眠区的卡车。卡车包括车顶整流罩和侧导流板。从卡车到拖车的距离是45英寸。计算流体动力学(CFD)模拟用来使用PowerFLOWTM软件，以湍流状态和65mph(104.6kph)的稳定速度来获取空气动力学效率。在0度偏航(即侧向风)下进行运行并与6度偏航下的结果平均以获得偏航平均阻力系数，可以通过使用本文先前描述的行业认可的标准，即可以使用2:1的比率可以来近似偏航平均阻力和燃料消耗之间的关系，将偏航平均阻力系数转换为燃料经济性。本文所使用的偏航是指车辆相对于风向的角度，使得0°偏航是正面风，并且6°偏航包括侧风矢量。
比较实施例1
在该实施例中，将没有空气动力套件的基准卡车与具有车顶整流罩的基准卡车(图18的比较样本1)和具有车顶整流罩和侧延伸件的基准卡车(图17的比较样本2)来比较。应注意，设计和空气动力学功能是与材料无关的。
从表1中可以看出，使用车顶整流罩可以显著地改善航空形状，因为其可以减少拖车前面的停滞，并且可以使间隙区域中的流入最小化。
实施例1
测试具有图8至图14中所示的设计的车顶整流罩(样本1)，并与基准车顶整流罩(比较实施例2)(参见图17)比较。对每种设计以阻力计数(drag count)测量阻力，结果如图15中所示，其中阻力发展图显示沿着车辆长度的阻力累积。“阻力计数”等于0.001阻力系数(CD)。总阻力等于车辆的所有部件上所有阻力的总和，如图15中右侧所示，其中X＝20米(m)。在基准和优化设计之间的6°偏航下的累积阻力的减少在图15中被标记为116，并且等于32计数或5.3％。与基准车顶整流罩110相比，基准和优化设计之间的0°偏航下的累积阻力减少等于4.4％，总体阻力减少为4.9％。如图15中可以出，基准车顶整流罩110具有比当前的车顶整流罩112更高的累积阻力。车顶整流罩110和车顶整流罩112之间观察到在6°偏航下的累积阻力减少5.3％，根据阻力变化和燃料使用之间的2:1关系，导致燃料使用减少2.4％。在该实施例中，在两种驾驶场景下模拟车辆阻力：无侧向风(0°偏航)和侧向风(6°偏航)。将结果整合以评估代表性负载条件下燃料使用的变化。这些结果表明，通过将空气从停滞区域重新定向并将其加速通过牵引车拖车间隙，样本1优于基准车顶整流罩。图8至图14中所示的设计的变化，例如叶片的数量，叶片的角度等可以在阻力系数减小和估计的燃料节省上进一步改进。例如，与基准车顶整流罩相比，偏航平均阻力系数降低可以为5.9％，而与基准车顶整流罩相比，估计的燃料节省可以超过2.9％。
实施例2
测试具有图7中所示的设计的车顶整流罩，并与基准车顶整流罩(参见图17)比较。对每种设计以阻力计数测量阻力，结果如图16中所示，其中阻力发展图显示沿着车辆长度的阻力累积。“阻力计数”等于0.001阻力系数(CD)。总阻力等于车辆的所有部件上所有阻力的总和，如图16中右侧所示，其中X＝20米(m)。基准和优化的设计之间的累积阻力的减少在图16中标记为116，并且等于32计数或3.8％。如图16中可以看出，基准车顶整流罩110具有比当前的车顶整流罩114更高的累积阻力。在车顶整流罩110和车顶整流罩114之间观察到累积阻力减少3.8％，根据阻力变化和燃料使用之间的2:1关系，导致燃料使用减少1.9％。在该实施例中，在两种驾驶场景下模拟车辆阻力：无侧向风(0°偏航)和侧向风(6°偏航)。将结果整合以评估代表性负载条件下燃料使用的变化。
实施例3
在该实施例中，对于典型道路驾驶条件下(即5克下的惯性负载和75mph(104.6kph)下的空气压力负载)的结构行为，分析了如图8至图14中所示的车顶整流罩。对样本3选择的材料是矿物填充的聚碳酸酯/丙烯腈丁二烯苯乙烯(PC/ABS)合金(可商购自SABIC’s Innovative Plastics business的CYCOLOYTM)，其具有4,400兆帕(MPa)的杨氏模量(E模量)，可涂漆性和高低温抗冲。分析的结果在表2中示出。频率以赫兹(Hz)来测量。在车顶整流罩的水平平面上，考虑5G的公路负载，并且在车顶整流罩的垂直平面上考虑3G的公路负载。还测试了附加的压力负载。
从表2可以看出，车顶整流罩满足商业应用的强度和刚度要求，并且在低频率(低于13赫兹)下，不表现出薄壳整流罩典型的模态摇摆行为。因此，与商业基准车顶整流罩相比，当由热塑性聚合物组成时，图8至图14中所示的车顶整流罩设计可以提供50％的重量减轻。
本文公开的车顶整流罩可以引导空气远离车辆(例如牵引车拖车)的前端停滞区域，并且可以使其加速通过卡车牵引和拖车之间的间隙。车顶整流罩可以包括优化的设计，其可以包括外表面形状以及空气控制特征在形状的集成。与基准车顶整流罩相比，本文公开的设计可以导致偏航平均阻力减小5％至6％。这种阻力的减少可以导致估计约3％的燃料节省。
本文公开的车顶整流罩及其制造方法至少包括以下实施方式：
实施方式1：一种减阻空气动力车辆系统，包括：附接至车辆的车顶的主体，其中，主体包括空气入口，空气入口包括在主体中的狭缝，其中，狭缝在车辆的平分线的相对侧上彼此侧向设置，并且其中，狭缝延伸从主体的顶部到主体的底部的全部或部分的长度；其中，空气入口包括从主体的内表面延伸的空气引导凸台；并且其中，空气引导凸台调整空气停滞点远离挡风玻璃，并且加速车辆和附接至车辆的拖车之间的空气流动，以防止空气回流，从而减少车辆上的空气压力和阻力。
实施方式2：实施方式1的减阻空气动力车辆系统，其中，主体包含聚合物材料。
实施方式3：实施方式2的减阻空气动力车辆系统，其中，聚合物材料选自聚对苯二甲酸丁二醇酯；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯；聚碳酸酯；聚对苯二甲酸乙二醇酯；丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈；丙烯腈-(乙烯-聚丙二胺改性)-苯乙烯；苯醚树脂；聚酰胺；苯硫醚树脂；聚氯乙烯；高冲击聚苯乙烯；聚烯烃；或包括前述中的至少一种的组合。
实施方式4：实施方式1-3中任一项的减阻空气动力车辆系统，其中，与具有基准车顶整流罩的车辆相比，该车辆具有至少2.6％的燃料经济性改善。
实施方式5：一种减阻空气动力车辆系统，包括：从车辆的车顶突出的中心件，其中，中心件包括基部，其具有距车辆挡风玻璃较远的较宽区段，并且其中，基部朝向接近车辆挡风玻璃的较窄区段汇聚；以及沿着中心件的基部形成的顶表面通道，其中中心件从顶表面通道向上突出；由顶表面通道的平面部的一部分的凸起边缘和和从顶表面通道的平面部的另一部分延伸的凸缘形成的侧表面通道；其中在顶表面通道和侧表面通道之间被分割朝向车辆的气流，以消除在车辆的上边缘处和附接至车辆的拖车的上拐角处的空气停滞，并且其中，通道推动空气朝向拖车的顶部或侧面远离车辆拐角，从而减少车辆上发生的阻力。
实施方式6：实施方式5的减阻空气动力车辆系统，其中，主体包含聚合物材料。
实施方式7：实施方式6的减阻空气动力车辆系统，其中，聚合物材料选自聚对苯二甲酸丁二醇酯；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯；聚碳酸酯；聚对苯二甲酸乙二醇酯；丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈；丙烯腈-(乙烯-聚丙烯二胺改性)-苯乙烯；苯醚树脂；聚酰胺；苯硫醚树脂；聚氯乙烯；高冲击聚苯乙烯；聚烯烃；或包括前述中的至少一种的组合。
实施方式8：实施方式6或实施方式7的减阻空气动力车辆系统，其中，与具有基准车顶整流罩的车辆相比，该车辆具有至少1.90％的燃料经济性改善。
实施方式9：一种减阻空气动力车辆系统，包括：从车辆的车顶延伸的中央整流罩；以及设置在中央整流罩的任一外端部表面上的侧整流罩，其中，侧整流罩包括从侧整流罩的内表面突出的气流引导叶片，并且其中，气流引导叶片附接至中央整流罩的外端部表面；其中，空气流过气流引导叶片，并且被引导向车辆的后部，以减少车辆周围的空气停滞，并且加速车辆与附接至车辆的拖车之间的空气流动，以防止空气回流，从而减少车辆上的空气压力和阻力。
实施方式10：实施方式9的减阻空气动力车辆系统，其中，气流引导叶片滑入设置在中央整流罩的外端部表面上的对应凹部中。
实施方式11：实施方式9或实施方式10的减阻空气动力车辆系统，其中，中央整流罩进一步包括从中央整流罩的面向空气的表面延伸的支撑叶片。
实施方式12：实施方式9-11中任一项的减阻空气动力车辆系统，其中，侧整流罩包括悬在中央整流罩上方的桥，其中，侧整流罩附接至中央整流罩的支撑叶片。
实施方式13：实施方式9-12中一任项的减阻空气动力车辆系统，其中，中央整流罩的外端部表面向中央整流罩的基座汇聚，其中，基座位于车辆的中点处。
实施方式14：实施方式13的减阻空气动力车辆系统整流罩，其中，基座具有凸面形状。
实施方式15：实施方式9-14中任一项的减阻空气动力车辆系统，其中，主体包含聚合物材料。
实施方式16：实施方式9-15中任一项的减阻空气动力车辆系统，其中，聚合物材料选自聚对苯二甲酸丁二醇酯；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯；聚碳酸酯；聚对苯二甲酸乙二醇酯；丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈；丙烯腈-(乙烯-聚丙二胺改性)-苯乙烯；苯醚树脂；聚酰胺；苯硫醚树脂；聚氯乙烯；高冲击聚苯乙烯；聚烯烃；或包括前述中的至少一种的组合。
实施方式17：实施方式9-16中任一项的减阻空气动力车辆系统，其中，与具有基准车顶整流罩的车辆相比，该车辆具有2.60％的燃料经济性改善。
实施方式18：实施方式9-17中任一项的减阻空气动力车辆系统，其中，气流引导叶片从侧整流罩的内表面成角度地延伸。
实施方式19：实施方式9-18任一项的减阻空气动力车辆系统，其中，气流引导叶片控制在垂直方向上流过气流引导叶片的空气的方向。
实施方式20：一种制造减阻空气动力车辆系统的方法，包括：注射模制中央整流罩，中央整流罩包括外端部表面；注射模制侧整流罩，侧整流罩包括从侧整流罩的内表面突出的气流引导叶片；以及通过将气流引导叶片附接至中央整流罩的外端部表面来将侧整流罩附接至中央整流罩；其中，空气流过气流引导叶片，并且被引导向车辆的后部，以减少车辆周围的空气停滞，并且加速车辆和附接至车辆的拖车之间的空气流动，以防止空气回流，从而减少车辆上的空气压力和阻力。
实施方式21：实施方式20的方法，进一步包括模制设置在中央整流罩的外端部表面上的凹口，其中，通过将气流引导叶片插入凹口中，来将侧整流罩附接至中央整流罩。
实施方式22：实施方式20或实施方式21的方法，其中，主体包含聚合物材料。
实施方式23：实施方式20-22中任一项的方法，其中，与具有基准车顶整流罩的车辆相比，车辆具有至少2.9％的燃料经济性改善。
实施方式24：实施方式20-23中任一项的方法，其中，中央整流罩进一步包括从中央整流罩的面向空气的表面延伸的支撑叶片。
实施方式25：实施方式24的方法，进一步包括将侧整流罩附接至中央整流罩的支撑叶片。
实施方式26：一种制造减阻空气动力车辆系统的方法，包括：使用滑动型芯在注射模具中注射模制配置为附接至车辆的车顶的主体，其中，主体包括延伸穿过主体的表面的空气入口，其中，空气入口包括从主体的内表面延伸的空气引导凸台，其中，空气引导凸台调整空气停滞点远离挡风玻璃，以减小车辆上的空气压力和阻力；以及使用滑动型芯从注射模具顶出减阻空气动力车辆系统。
实施方式27：根据实施方式26的方法，其中，主体包含聚合物材料。
实施方式28：实施方式27的方法，其中，聚合物材料选自聚对苯二甲酸丁二醇酯；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯；聚碳酸酯；聚对苯二甲酸乙二醇酯；丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈；丙烯腈-(乙烯-聚丙烯二胺改性)-苯乙烯；苯醚树脂；聚酰胺；苯硫醚树脂；聚氯乙烯；高冲击聚苯乙烯；聚烯烃；或包括前述中的至少一种的组合。
实施方式29：实施方式26-28任一项的方法，其中，与具有基准车顶整流罩的车辆相比，该车辆具有至少2.6％的燃料经济性改善。
实施方式30：一种减阻空气动力车辆系统，包括：与后部构件物理连接的前部构件，其中，前部构件和后部构件从车辆的车顶延伸，其中，前部构件包括鳍片框，鳍片框具有垂直地设置在鳍片框的侧壁之间的气流引导叶片；其中，空气流过气流引导叶片，并且被引导向车辆的后部，以减少车辆周围的空气停滞；并且其中，气流引导叶片加速车辆和附接至车辆的拖车之间的空气流动，以防止空气回流，并且减少车辆上的阻力。
实施方式31：实施方式30的减阻空气动力车辆系统，其中，前部构件包括外壳体，并且后部构件包括内壳体。
实施方式32：实施方式30或实施方式31的减阻空气动力车辆系统，其中，气流引导叶片平行于水平表面，或者具有相对于车辆的长度的倾角。
实施方式33：实施方式30-32中任一项的减阻空气动力车辆系统，其中，鳍片框与外壳体一体地形成。
实施方式34：实施方式30-32中任一项的减阻空气动力车辆系统，其中，鳍片框与外壳体分开形成。
实施方式35：实施方式30-34中任一项的减阻空气动力车辆系统，其中，前部构件包括向减阻空气动力车辆系统的中心线汇聚的弓形顶盖。
实施方式36：实施方式30-35中任一项的减阻空气动力车辆系统，其中，后部构件进一步包括顶部，其中，内壳体和顶部配置为与前部构件的外壳体配合。
实施方式37：实施方式30-36中任一项的减阻空气动力车辆系统，其中，顶部与内壳体一体地形成。
实施方式38：实施方式30-36中任一项的减阻空气动力车辆系统，其中，顶部与内壳体分开形成。
实施方式39：实施方式30-38中任一项的减阻空气动力车辆系统，其中，鳍片框包括多层结构。
实施方式40：一种制造实施方式30-39中任一项的减阻空气动力车辆系统的方法，包括：通过增材制造方法形成前部构件和后部构件。
实施方式41：实施方式40的方法，其中，通过增材制造方法形成前部构件进一步包括通过增材制造方法形成鳍片框。
本文公开的所有范围包括端点，并且端点可彼此独立地组合(例如，“高达25wt.％，或更具体地，5wt.％至20wt.％”的范围包括“5wt.％至25wt.％”的范围的端点和所有中间值，等等)。“组合”包括共混物、混合物、合金、反应产物等。此外，术语“第一”、“第二”等在本文中不表示任何顺序，数量或重要性，而是用来表示一个元素与另一元素。本文中的术语“一个”和“一种”和“该”不表示数量的限制，并且应被解释为涵盖单数和复数，除非本文另外指明或明确地与上下文相矛盾。本文所使用的后缀“(s)”旨在包括其修饰的术语的单数和复数，从而包括一个或多个该术语(例如，膜(film(s))包括一个或多个膜)。在整个说明书中提及的“一个实施方式”，“另一实施方式”，“实施方式”等意味着结合实施方式描述的特定元素(例如，特征、结构和/或特性)被包括在本文描述的至少一个实施方式中，并且可以存在或可以不存在于其他实施方式中。
除非另外指明，否则引用的标准、规定、测试方法等如ASTM D256，ASTM D638，ASTMD790，ASTM D1238，ASTM D 4812，ASTM 4935和UL94是指在提交本申请时有效的标准、规定、指导或方法。
虽然已经描述了具体实施方式，但是对本申请人或本领域技术人员来说，可以想到目前无法预见或目前可能无法预见的替代、修改、变化，改进和实质等同物。因此，所提交和可以被修改的所附权利要求旨在包括所有这样的替代方案，修改、变化、改进和实质等同物。

Claims (11)

1.一种减阻空气动力车辆系统(70)，包括：
从车辆(4)的车顶(2)延伸的中央整流罩(72)；以及
设置在所述中央整流罩(72)的任一外端部表面(76)上的侧整流罩(74)，其中，所述侧整流罩(74)包括从所述侧整流罩(74)的内表面(80)突出的气流引导叶片(78)，并且其中，所述气流引导叶片(78)附接至所述中央整流罩(72)的外端部表面(76)；
其中，空气流过所述气流引导叶片(78)，并且被引导向所述车辆(4)的后部，以减少所述车辆(4)周围的空气停滞，并且加速所述车辆(4)和附接至所述车辆(4)的拖车(9)之间的空气流动，以防止空气回流，从而减少所述车辆(4)上的空气压力和阻力。
2.根据权利要求1所述的减阻空气动力车辆系统(70)，其中，所述气流引导叶片(78)滑入到设置在所述中央整流罩(72)的外端部表面(76)上的对应凹部(82)中。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的减阻空气动力车辆系统(70)，其中，所述中央整流罩(72)进一步包括从所述中央整流罩(72)的面向空气的表面(86)延伸的支撑叶片(84)。
4.根据权利要求3所述的减阻空气动力车辆系统(70)，其中，所述侧整流罩(74)包括悬在所述中央整流罩(72)上方的桥(88)，其中，
所述侧整流罩(74)附接至所述中央整流罩(72)的所述支撑叶片(84)。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的减阻空气动力车辆系统(70)，其中，所述中央整流罩(72)的外端部表面(76)向所述中央整流罩(72)的基座(90)汇聚，其中，所述基座(90)位于所述车辆(4)的中点处。
6.根据权利要求5所述的减阻空气动力车辆系统(70)，其中，所述基座(90)具有凸面形状。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的减阻空气动力车辆系统(70)，包含选自以下的聚合物材料：聚对苯二甲酸丁二醇酯；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯；聚碳酸酯；聚对苯二甲酸乙二醇酯；丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈；丙烯腈-(乙烯-聚丙二胺改性)-苯乙烯；苯醚树脂；聚酰胺；苯硫醚树脂；聚氯乙烯；高冲击聚苯乙烯；聚烯烃；或包括前述中的至少一种的组合。
8.根据权利要求1或权利要求2所述的减阻空气动力车辆系统(70)，其中，所述气流引导叶片(78)从所述侧整流罩(74)的内表面(80)成角度地延伸。
9.一种制造减阻空气动力车辆系统(70)的方法，包括：
注射模制中央整流罩(72)，所述中央整流罩(72)包括外端部表面(76)；
注射模制侧整流罩(74)，所述侧整流罩(74)包括从所述侧整流罩(74)的内表面(80)突出的气流引导叶片(78)；以及
通过将所述气流引导叶片(78)附接至所述中央整流罩(72)的所述外端部表面(76)，将所述侧整流罩(74)附接至所述中央整流罩(72)；
其中，空气流过所述气流引导叶片(78)，并且被引导向车辆(4)的后部，以减少所述车辆(4)周围的空气停滞，并且加速所述车辆(4)和附接至所述车辆(4)的拖车(9)之间的空气流动，以防止空气回流，从而减少所述车辆(4)上的空气压力和阻力。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括模制设置在所述中央整流罩(72)的外端部表面(76)上的凹口，其中，通过将所述气流引导叶片(78)插入所述凹口，将所述侧整流罩(74)附接至所述中央整流罩(72)。
11.根据权利要求9或权利要求10所述的方法，进一步包括将所述侧整流罩(74)附接至从所述中央整流罩(72)的面向空气的表面(86)延伸的支撑叶片(84)。
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