CN107914786A - 用于改善车辆的空气动力学性能的设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种设备，其被配置为使得形状记忆材料的外部形状随着车辆速度变形或改变成增大或减小，并且在那时，偏转器30被致动以上下移动以便主动地改善车辆的空气动力学性能。

Description

用于改善车辆的空气动力学性能的设备

技术领域

本公开涉及一种用于改善车辆的空气动力学性能的设备。

背景技术

车身在行驶期间与大气碰撞，并且由此受到空气阻力，其中空气阻力通常划分为拖曳力和提升力。

“拖曳力”是指在行驶期间与空气直接碰撞的车身在行驶的相反方向上受到的阻力，而“提升力”产生车身由于在行驶期间在车身的上部和下部上产生的压力差而浮起的现象。

因此，车辆需要具有用于通过减小拖曳力和提升力两者来改善空气动力学性能和燃料经济性的附件。

本部分的公开是用于提供本发明的背景技术。申请人注意到，本部分可包含本申请之前可获得的信息。然而，通过提供本部分，申请人不承认本部分中包含的任何信息构成现有技术。

发明内容

本发明的方面提供一种用于改善车辆的空气动力学性能的设备，其可通过随着车辆速度主动地增加或减小前轮胎的前部的遮蔽量来更有效地改善车辆的空气动力学性能。

用于改善车辆的空气动力学性能的设备包括：形状记忆材料，当其受到压力时其外部形状改变；偏转器，其被安装成连接到形状记忆材料并且被设置在轮胎的前方；以及气动致动器，其具有用于分别向形状记忆材料供给空气和从形状记忆材料排出空气的软管，气动致动器的操作通过控制器来控制。

该设备进一步包括用于连接形状记忆材料和车身的固定装置的波纹管型弹性构件，其长度以这种方式变化，即当形状记忆材料的外部形状增大时长度延长，而当形状记忆材料的外部形状被恢复时延长的长度减小。

该设备进一步包括：第一电磁体，其联接到形状记忆材料；以及第二电磁体，其以面向第一电磁体的方式联接到车身的固定装置，其中第一电磁体和第二电磁体被配置为使得从电源到电磁体的电流的供给通过控制器来控制。

形状记忆材料以这种方式被安装，即其被设置在前轮胎的前侧并且除了其后端之外的剩余边缘连接到车身的固定装置。

形状记忆材料的特征在于：当从气动致动器供给的空气的压力大于参考值时，其变形为其外部形状体积增大的记忆形状，而当压力等于或低于参考值时，随着其形状被恢复，其紧密地附着到车身的固定装置。

波纹管型弹性构件的内部空间被形成为密封空间，并且通过气动致动器生成的空气被供给到波纹管型弹性构件的内部空间。

波纹管型弹性构件的内部空间被形成为密封空间，并且用于将空气供给到波纹管型弹性构件的内部空间的供给软管和用于排出空气的排出软管连接到气动致动器。

波纹管型弹性构件的内部空间被形成为密封空间，并且第一电磁体和第二电磁体被设置在波纹管型弹性构件的内部空间中。

控制器被配置为接收车辆速度传感器的信号并且控制气动致动器的操作。

形状记忆材料的特征在于：当形状记忆材料的外部形状变形成增大时，形状记忆材料被变形为从前端到后端具有一定的曲率，同时其前端变形成尖锐的楔形。

偏转器垂直地联接到形状记忆材料的后端，并且当形状记忆材料的形状变形时，偏转器被致动以垂直地上下移动。

车身的固定装置是位于前轮胎的前侧处的底罩和前轮保护罩中的任意一个。

第一电磁体和第二电磁体具有彼此不同的极性，使得当从电源向它们供给电流时，吸引力作用在它们之间。

当车辆速度等于或低于参考车辆速度时，第一电磁体和第二电磁体被供给有电流并且被磁化，而当车辆速度高于参考车辆速度时，电流的供给被阻断，因此第一电磁体和第二电磁体不表现磁性。

形状记忆材料由软塑料制成。

根据本发明的实施例，具有以下效果：形状记忆材料的外部体积随着车辆速度变形成增大或减小，并且在那时，偏转器被致动以上下移动以便主动地增加或减小前轮胎的前部的遮蔽量，从而更有效地改善车辆的空气动力学性能。

附图说明

图1是应用根据本发明的实施例的用于改善空气动力学性能的设备的车辆的正视图。

图2是沿图1中的线I-I截取的剖视图，其示出操作用于改善空气动力学性能的设备之前的情况。

图3是示出操作用于改善空气动力学性能的设备之后的情况的视图。

图4A和图4B各自示出说明操作根据本发明的实施例的用于改善空气动力学性能的设备之前的情况的侧视透视图和正视透视图。

图5A和图5B各自示出说明操作根据本发明的实施例的用于改善空气动力学性能的设备之后的情况的侧视透视图和正视透视图。

具体实施方式

现在将参照附图详细描述根据本发明的实施例的用于改善空气动力学性能的设备。然而，本发明不受实施例限制或制约。

作为用于改善空气动力学性能的装置的示例，存在通过减小在高速行驶期间流入车辆的车身底部的空气量并且因此通过位于前轮胎的前方并且向下突出的偏转器(也称为空气裙、前扰流器、鼻扰流器、阻风板等)减小提升力来提高空气动力学性能的技术。

根据本发明的实施例的用于改善车辆的空气动力学性能的设备包括：形状记忆材料10，其以这种方式被安装，即如图1至图5所示，其被设置在前轮胎1的前侧处并且除了其后端之外的剩余边缘连接到车身的固定装置2，当形状记忆材料受到大于参考值的压力时，其转化或变形成其外部形状的体积增大的记忆形状，而当压力等于或低于参考值时，随着形状记忆材料的形状被恢复，其紧密地附着到车身的固定装置2；波纹管型弹性构件20，其连接形状记忆材料10的后端和车身的固定装置2以在形状记忆材料10和车身的固定装置2之间形成密封空间3，波纹管型弹性构件的长度以这种方式变化，即当形状记忆材料10变形或改变为使得其外部形状增大时长度延长，而当形状记忆材料10恢复为使得其紧密地附着到车身的固定装置2时延长的长度减小；偏转器30，其具有联接到形状记忆材料10的后端的上端和向下突出的下端；以及气动致动器40，其具有用于将空气供给到形状记忆材料10和车身的固定装置2之间的空间3的供给软管41和用于排出空气的排出软管42，气动致动器通过控制器50来控制。

优选地，车身的固定装置2是位于前轮胎1的前侧处的底罩和前轮保护罩中的任意一个，但不限于此。

底罩被配置为连接到前保险杠4，而前轮保护罩具有联接到车轮壳体的结构。

形状记忆材料10优选地是软塑料，即，形状记忆塑料(SMP)，但不限于此。

当形状记忆材料的外部形状变形成增大时，形状记忆材料10转化或变形为从前端到后端具有一定的曲率，同时其前端变形成尖锐的楔形，这能够使空气顺畅地流动。

形状记忆材料10与车身的固定装置2之间的空间3可具有其中不管弹性构件20存在与否仅后侧被打开以连接到外部的结构。

然而，更优选地，空间3被弹性构件20密封，使得当气动致动器40操作时，空间3中的空气通过排出软管42被容易地排出，从而当形状记忆材料10被恢复以紧密地附着到车身的固定装置2时，形状记忆材料10可被更快地恢复。

弹性构件20优选地是波纹管型弹簧构件，其形成为能够密封空间3的尺寸并且可顺序地折叠，但不限于此。

偏转器30具有以下结构：其垂直地联接到形状记忆材料10的后端，并且当形状记忆材料10的形状变形或改变时，偏转器30被致动以垂直地上下移动。

即，为了通过随着车辆速度主动地增加或减小前轮胎1的前部的遮蔽量来更有效地改善车辆的空气动力学性能，优选的是偏转器30被致动以垂直地上下移动。

根据本发明的实施例的设备进一步包括：第一电磁体60，其联接到形状记忆材料10的后端；以及第二电磁体70，其以面向第一电磁体60的方式联接到车身的固定装置2，其中第一电磁体60和第二电磁体70被配置为使得从电源80到电磁体的电流的供给通过控制器50来控制。

控制器50可控制供给至第一电磁体60和第二电磁体70的电流的强度，并且因此可控制第一电磁体60和第二电磁体70的磁力的强度。

第一电磁体60和第二电磁体70具有彼此不同的极性，使得当从电源80向其供给电流时，吸引力作用在其之间。换言之，当第一电磁体60成为S极时，第二电磁体70成为N极，而当第一电磁体60成为N极时，第二电磁体70成为S极。

当车辆速度等于或低于参考车辆速度(例如，参考车辆速度可被设置为60km/h)时，第一电磁体60和第二电磁体70通过控制器50的控制被供给有来自电源80的电流并且被磁化，而当车辆速度高于参考车辆速度时，电流的供给被阻断，因此第一电磁体和第二电磁体不表现磁性。

控制器50接收来自车辆速度传感器90的信号并且然后控制气动致动器40的操作，使得形状记忆材料10和偏转器30具有其随着车辆速度主动地操作的主动功能。

以下将描述本发明的实施例的操作。

图2示出车辆速度不大于参考车辆速度(例如，60km/h)的情况，并且那时，第一电磁体60和第二电磁体70通过控制器50的控制被供给有来自电源80的电流并且被磁化，并且由于吸引力作用在其之间，因此第一电磁体60和第二电磁体70彼此联接。

进一步地，当车辆速度低于参考车辆速度(例如，60km/h)时，气动致动器40不操作，使得形状记忆材料10保持处于紧密地附着到车身的固定装置2的下侧的状态。

当车辆速度增加并且因此其高于参考车辆速度时，由于来自电源80的电流供给通过控制器50的控制被中断，因此第一电磁体60和第二电磁体70失去其磁性。

进一步地，当车辆速度高于参考车辆速度时，气动致动器40通过控制器50的控制来操作，并且空气通过气动致动器40的操作通过供给软管41被供给到形状记忆材料10和车身的固定装置2之间的空间3。

当空气被供给到空间3时，形状记忆材料10受到压力。当形状记忆材料10受到的压力超过参考值(即，参考压力)时，形状记忆材料10从那时增大，并且变形成其记忆形状，并且最终变为如图3所示的状态。

当形状记忆材料10的外部体积增大时，联接到形状记忆材料10的偏转器30被致动以在垂直方向上向下移动，从而进一步增加前轮胎1的遮蔽量。作为结果，在高速行驶期间流入车辆的车身底部的空气量可大大减少，从而减小提升力并且进一步改善车辆的空气动力学性能。

进一步地，当车辆速度从图3的状态改变为低于参考车辆速度时，第一电磁体60和第二电磁体70通过控制器50的控制再次被磁化并且因此吸引力作用在它们之间，同时存在于形状记忆材料10和车体的固定装置2之间的空间3中的空气通过气动致动器40的操作通过排出软管42被排出到外部。

当空间3中的空气通过排出软管42被排出到外部时，形状记忆材料10受到的压力逐渐变低并且然后等于或低于参考值。从这时起，形状记忆材料10被恢复，使得其增大的外部体积再次变得越来越小并且最终紧密地附着到车身的固定装置2的下侧，如图2所示。此时，借助于彼此联接的第一电磁体60和第二电磁体70，形状记忆材料紧密地附着到车身的固定装置2的下侧的情况可始终地被保持。

当形状记忆材料10被恢复为使得其外部体积变得越来越小时，联接到形状记忆材料10的偏转器30被致动以在垂直方向上向上移动。

在实施例中，参照图1至图3、图4A、图4B、图5A和图5B，设备包括框架2、可变形板10以及固定到板10的偏转器30。框架2被附接到车辆的底表面并且固定到车辆的底盘。框架2和具有或不具有设备的其它部件的板10形成可充气或放气的气囊的密封空间3。板10可在第一状态和第二状态之间变形。当密封空间3充气时，板10变形为第二状态，并且具有鼓出的或膨胀的形状。当密封空间3放气时，板10变形回到第一状态。板10由形状记忆材料制成，当对该材料施加大于预定值的压力时，其可变形为预定的形状。

在实施例中，板10在第一状态和第二状态两者中都提供光滑的底表面以引导空气沿着板10的底表面平滑地流动。在第二状态下的板10的前部区域具有比在第一状态下的板10的前部区域更陡的表面。在一个实施例中，在第一状态和第二状态两者中，邻近偏转器30的板10的后部区域保持平坦并且大体上平行于地面或道路。进一步地，板10的变形导致板10的后部区域以及偏转器30向下移动。在一个实施例中，虽然偏转器30的底端比在第一状态中更接近地面或道路，但是偏转器的底端和板10的后部区域的表面之间的垂直距离在第一状态和第二状态之间不改变。

在实施例中，车辆包括控制器50，例如ECU，其包括用于通过使密封空间3充气或放气来控制板10的变形的一个或多个处理器。在一个实施例中，当车辆具有大于预定的速度值的速度时，控制器50控制空气供给致动器40供给空气以便使密封空间3充气，从而使板10变形为第二状态。当车辆减速为具有小于预定的速度值的速度时，控制器50控制空气供给致动器40使密封空间3放气，从而使板10变形回到第一状态。

如上所述的根据本发明的实施例具有以下有益效果：形状记忆材料10的外部体积随着车辆速度变形成增大或减小，并且在那时，偏转器30被致动以上下移动以便主动地增加或减小前轮胎1的前部的遮蔽量，从而更有效地改善车辆的空气动力学性能。

虽然已经针对特定实施例描述和示出本发明，但是对本领域的普通技术人员将显而易见的是，在不脱离如所附专利权利要求中限定的本发明的精神和范围的情况下，可对本发明的实施例进行各种变型和改变。

Claims (15)

1.一种用于改善车辆的空气动力学性能的设备，其包括：

形状记忆材料结构，当其受到压力时，其外部形状改变；

偏转器，其被安装成连接到所述形状记忆材料结构并且被设置在轮胎的前方；以及

气动致动器，其具有用于分别向所述形状记忆材料结构供给空气和从所述形状记忆材料结构排出空气的软管，所述气动致动器的操作通过控制器来控制。

2.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括用于连接所述形状记忆材料结构和车身的固定装置的波纹管型弹性构件，其中波纹管型弹性构件的长度以这种方式变化，即当所述形状记忆材料结构的外部形状增大时所述波纹管型弹性构件的长度延长，而当所述形状记忆材料结构的外部形状被恢复时，所延长的长度减小。

3.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：第一电磁体，其联接到所述形状记忆材料结构；以及第二电磁体，其以面向所述第一电磁体的方式联接到所述车身的固定装置，其中所述第一电磁体和所述第二电磁体被配置为使得从电源到电磁体的电流的供给通过所述控制器来控制。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述形状记忆材料结构以这种方式被安装，即其被设置在前轮胎的前侧并且除了其后端之外的剩余边缘连接到所述车身的固定装置。

5.根据权利要求1所述的设备，其中当从所述气动致动器供给的空气的压力大于参考值时，所述形状记忆材料结构变形为其外部形状体积增大的记忆形状，而当所述压力等于或低于参考值时，随着所述形状记忆材料结构的形状被恢复，所述形状记忆材料结构紧密地附着到所述车身的固定装置。

6.根据权利要求2所述的设备，其中所述波纹管型弹性构件的内部空间被形成为密封空间，并且通过所述气动致动器生成的空气被供给到所述波纹管型弹性构件的内部空间。

7.根据权利要求2所述的设备，其中所述波纹管型弹性构件的内部空间被形成为密封空间，并且用于将空气供给到所述波纹管型弹性构件的内部空间的供给软管和用于排出空气的排出软管连接到所述气动致动器。

8.根据权利要求3所述的设备，其中所述波纹管型弹性构件的内部空间被形成为密封空间，并且第一电磁体和第二电磁体被设置在所述波纹管型弹性构件的内部空间中。

9.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器被配置为接收车辆速度传感器的信号并且控制所述气动致动器的操作。

10.根据权利要求1所述的设备，其中当所述形状记忆材料结构的外部形状变形成增大时，所述形状记忆材料结构变形成从前端到后端具有一定的曲率，同时其所述前端变形成尖锐的楔形。

11.根据权利要求1所述的设备，其中所述偏转器垂直地联接到所述形状记忆材料结构的后端，并且当所述形状记忆材料结构的形状变形时，所述偏转器被致动以垂直地上下移动。

12.根据权利要求2所述的设备，其中所述车身的固定装置是位于前轮胎的前侧处的底罩和前轮保护罩中的任意一个。

13.根据权利要求3所述的设备，其中所述第一电磁体和所述第二电磁体具有彼此不同的极性，使得当从所述电源向所述第一电磁体和所述第二电磁体供给电流时，吸引力作用在所述第一电磁体和所述第二电磁体之间。

14.根据权利要求3所述的设备，其中当车辆速度等于或低于参考车辆速度时，所述第一电磁体和所述第二电磁体被供给有电流并且被磁化，而当所述车辆速度高于所述参考车辆速度时，电流的供给被阻断，使得所述第一电磁体和所述第二电磁体不表现磁性。

15.根据权利要求1所述的设备，其中所述形状记忆材料结构由软塑料制成。