CN108216392A - 用于车辆的气流管理系统 - Google Patents

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Abstract

一种气流管理系统用于车辆，该车辆具有配置为在第一车身端处面向迎面而来的环境气流的车身以及配置为当车辆处于运动中时接收迎面而来的气流的底部部分的底部段。该系统包括在第一车身端处用于接收迎面而来的气流的饰板部分的车辆饰板，以及在第一车身端附近的底部段上的气流偏转器。该系统还包括气流管道，该气流管道用于引导来自饰板的气流的饰板部分，以在底部段处的饰板与偏转器之间与其垂直地离开管道。因此，离开的饰板气流部分在偏转器周围对底部气流部分进行导向，从而当车辆处于运动中时减小气流偏转器上的底部气流部分的压力并改善车身的空气动力学效率。

Description

用于车辆的气流管理系统
背景技术
本公开涉及一种用于管理环境气流并减少车身的空气动力升力和阻力的系统。
空气动力学是研究在空气中移动的物体，并且是汽车等车辆设计中的重要因素。汽车空气动力学是研究道路车辆的空气动力学。这种研究的主要目的在于减少车辆阻力和风噪、使噪声排放降至最低以及通过气流管理防止在转弯过程中和高速下出现不期望的升力和其他空气动力不稳定性的致因。研究通常用于成形车辆车身以及附加空气动力学装置，这些附加空气动力学装置用于在上述用作特定车辆用途的特征之间找到期望的折中点。此外，空气动力学的研究可以用于产生合适的气流进入到车辆乘客舱中和/或对各种车辆部件和系统提供冷却。
发明内容
公开了一种用于车辆的气流管理系统。本车辆具有车身，该车身配置为面向迎面而来的环境气流并且具有第一车身端和与第一车身端相对的第二车身端。车辆还具有车辆底部段，该车辆底部段配置为跨越第一车身端与第二车身端之间的距离，并且当车辆处于运动中时接收迎面而来的环境气流的底部部分。该系统包括车辆饰板，该车辆饰板布置在第一车身端处并且配置为接收迎面而来的环境气流的饰板部分。该系统还包括布置在第一车身端附近的车辆底部段上的气流偏转器。该系统另外包括气流管道，该气流管道配置为使迎面而来的环境气流的饰板部分从车辆饰板通向车辆底部段，并且引导迎面而来的环境气流的饰板部分以垂直于车辆饰板与气流偏转器之间的车辆底部段而离开气流管道。因此，经过引导之后，迎面而来的环境气流的饰板部分在偏转器周围对迎面而来的环境气流的底部部分进行导向，从而当车辆处于运动中时降低气流偏转器上的迎面而来的环境气流的底部部分的压力并改善车身的空气动力学效率。
气流管道可以包括第一管道部分，该第一管道部分连接到车辆饰板并且配置为接收与车辆饰板基本上垂直的迎面而来的环境气流的饰板部分。气流管道还可以包括第二管道部分，该第二管道部分与第一管道部分流体连通并且具有内表面，该内表面成形为重新引导迎面而来的环境气流的饰板部分，以基本上垂直于车辆底部段而离开气流管道。
气流管道还可以包括提供第一管道部分与第二管道部分之间的流体连通的中间第三管道部分。第二管道部分可以限定渐进的、大约90度的转弯，该转弯可以位于第三管道部分与第二管道部分之间的界面附近或界面处。
车辆可以另外包括布置在第一车身端与第二车身端之间的车轮。气流管道可以布置在饰板与车轮之间。
气流偏转器可以布置在第二管道部分与车轮之间。
气流管道还可以包括从第一管道部分延伸并固定到车辆饰板的第一紧固凸缘。
气流管道可以另外包括从第二管道部分延伸并固定到车辆底部段的第二紧固凸缘。
第一紧固凸缘可以配置为固定到车辆饰板，而第二紧固凸缘可以配置为固定到车辆底部段，各自是经由至少一个紧固件。
第一管道部分、第二管道部分和第三管道部分中的每一个以及第一紧固凸缘和第二紧固凸缘中的每一个可以由聚合物材料构成。
第一管道部分、第二管道部分和第三管道部分以及第一紧固凸缘和第二紧固凸缘可以限定单个、连续且整体的结构，如由单件材料形成。
结合附图和所附权利要求，通过以下对用于执行所描述的公开内容的实施例和最佳方式的详细描述，本公开的以上特征和优点以及其他特征和优点将容易变得显而易见。
附图说明
图1是根据本公开的包括气流管理系统的透视图的车辆的示意性顶视图，该气流管理系统包括用于相对于车辆通过的环境气流的气流偏转器和气流管道。
图2是车辆的示意性底视图，其包括图1所示的气流管理系统的平面图的。
图3是车辆的示意性特写局部侧视图，其描绘了布置在图1至图2所示的车辆的特定角落中的气流管理系统。
图4是根据本公开的一个实施例的图3所示的气流管理系统的示意性特写局部透视底视图。
图5是根据本公开的另一个实施例的图3所示的气流管理系统的示意性特写局部透视底视图。
具体实施方式
参见附图，其中相同的附图标记表示相同的部件，图1示出了相对于路面12定位的机动车辆10的示意图。车辆10包括具有纵向轴线X的车身14。车身14限定六个车身侧。六个车身侧包括第一车身端或前端16、相对的第二车身端或后端18、左侧或部分20和右侧22、顶部车身部分24以及底部段26(图2所示)。如本领域技术人员所理解的，前端16配置为例如当车辆相对于路面12处于运动中时面向迎面而来或入射(即，接近并接触)的环境气流25。
如图1所示，顶部车身部分24配置为跨越车身14的前端16与后端18之间的距离28。尽管在附图中没有具体标识出，但是顶部车身部分24还可以包括诸如车顶、发动机罩或顶盖以及行李箱盖等部件。如图1所示，底部段26还配置为跨越车身14的前端16与后端18之间的距离28。底部段26可以具有配置(如成形或形成)为容纳将在下面更详细讨论的各种车辆子系统的部件的轮廓。底部段26还限定了车身14与路面12之间的空间30(如图3所示)。
当车辆10处于运动中时，底部段26接收迎面而来的环境气流25的底部部分25-1，从而使得空间30允许底部气流部分25-1在车身14与路面12之间的车身14下方通过。同样当车辆10处于运动中时，顶部气流部分25-2越过顶部车身部分24。另外，左侧气流部分25-3绕过左侧20，而右侧气流部分25-4绕过右侧22。因此，气流部分25-1、25-2、25-3和25-4中的每一个被视为相对于车身14的外部气流部分。外部气流部分25-1、25-2、25-3和25-4在尾流区中的后端18后方或者在紧靠移动车辆的后端18后方的再循环气流区域25-5中重新会合在一起。如本领域技术人员所理解的那样，再循环气流区域25-5通常是在车辆速度提高时由车身侧18、20、22、24和26周围的环境空气的流动而引起。
参见图1至图3，车辆10包括布置在第一车身端16与第二车身端18之间的靠近左侧20和右侧22的多个车轮，具体地说是前轮32A和后轮32B。车辆10还包括动力系统34，该动力系统可以包括用于产生发动机扭矩的内燃机36。动力系统34还可以包括变速器38，该变速器将发动机36可操作地连接到至少一些车轮32A、32B，以便向其传递发动机扭矩并由此使车辆10运动。车辆10还包括气流管理系统40。系统40包括布置在前端16处的车辆饰板42。饰板42限定出配置为接收迎面而来的环境气流25的饰板部分25-6的孔42A。系统40还包括布置在前端16附近的车辆底部段26上的气流偏转器44。
系统40另外包括气流管道46，该气流管道配置为将饰板气流部分25-6从饰板42通向并引导至车辆底部段26。管道46还配置为引导饰板气流部分25-6以基本上垂直于饰板42与气流偏转器44之间的底部段26而离开管道。具体地，饰板气流部分25-6由管道46引导来在偏转器44前方和附近的底部段26处离开，这样使得饰板气流部分的流动方向基本上垂直于底部气流部分25-1的流动方向并平行于偏转器。因此，在经过引导以垂直于偏转器44前方的底部气流部分25-1而离开之后，饰板气流部分25-6与底部气流部分25-1配合并在偏转器周围对底部气流部分导向。底部气流部分25-1在偏转器44周围的这种导向使得当车辆处于运动中时偏转器上的底部气流部分的压力降至最低，从而减小车身14上的空气动力阻力和空气动力升力FL，即改善车身的空气动力学效率。
尽管到目前为止已经结合单个偏转器44和单个气流管道46对系统40进行了描述，但是应当理解的是，所公开的气流管理系统包括至少两个这样的偏转器和管道，车身14的每一侧20和22分别存在一个。如图所示，每一个气流管道46布置在饰板42与前轮32A之间，而每一个偏转器44布置在单独管道46与相应的前轮32A之间。如图4和图5所示，每一个管道46可以包括连接到饰板42的相应的第一管道部分46-1。如图所示，第一管道部分46-1配置为基本上垂直于饰板42接收饰板气流部分25-6。每一个管道46还可以包括与特定的第一管道部分46-1流体连通的相应的第二管道部分46-2。根据本公开，每一个偏转器44位于相应的第二管道部分46-2与特定前轮32A之间。
每一个第二管道部分46-2可以具有内表面46-2A，该内表面成形为重新引导饰板气流部分25-6中属于它的那部分，以基本上垂直于底部段26而离开特定管道46。每一个管道46可以另外包括提供相应的第一管道部分46-1与第二管道部分46-2之间的流体连通的中间第三管道部分46-3(在图4和图5中示出)。因此，每一个管道46使饰板气流部分25-6从饰板42经由相应的第一管道部分46-1、第二管道部分46-2和第三管道部分46-3通向底部段26。这样，每一个第二管道部分46-2配置为排出饰板气流部分25-6中属于它的那部分，从而在相应的偏转器44前方与底部气流部分25-1会合。
当车辆10处于运动中时，从特定的第二管道部分46-2排出的并且在相应偏转器44前方与底部气流部分25-1会合的饰板气流部分25-6在偏转器周围对底部气流部分进行导向。在与底部气流部分25-1会合之后，具体的经过重新引导的饰板气流部分25-6随后在相应的车轮32A周围被相应的偏转器44导向，以与左侧气流部分25-3和右侧气流部分25-4中的一个会合，进而沿着相应的左车身侧20和右车身侧22通过。因此，在由偏转器44建立并进行导向之后，组合的底部气流部分25-1和重新引导的饰板气流部分25-6的运动降低了在车辆10处于运动中时在空间30中的车身14上的空气压力和空气动力升力FL。
每一个偏转器44可以由聚合物材料构成，并且通过合适的紧固方式或装置(未示出)紧固到相应前轮32A前方和第二管道部分46-2后方的车辆底部段26，例如经由卡扣、按扣、夹具、螺钉等。每一个管道46可以包括从第一管道部分46-1延伸并固定到饰板42的第一紧固凸缘48以及从第二管道部分46-2延伸并固定到车辆底部段26的第二紧固凸缘50。第一紧固凸缘48可以固定到车辆饰板42，而第二紧固凸缘50可以固定到车辆底部段26。与偏转器44的紧固相类似，每一个相应的第一紧固凸缘48和第二紧固凸缘50的紧固可以经由适当的紧固件方式或装置(未示出)来完成。
第一管道部分46-1、第二管道部分46-2和第三管道部分46-3中的每一个以及第一紧固凸缘48和第二紧固凸缘50中的每一个可以由聚合物材料构成。此外，如图4所示，第一管道部分46-1、第二管道部分46-2和第三管道部分46-3以及第一紧固凸缘48和第二紧固凸缘50可以限定单个、连续的结构，如由单件材料形成。无论是配置成连续的单件式结构(如图4所示)还是由组装好的单个部分46-1、46-2、46-3和凸缘48、50组成(如图5所示)，气流管道46都可以限定出具有通过第一管道部分46-1、第二管道部分46-2和第三管道部分46-3的恒定横截面面积的内部通道。另外如图所示，第二管道部分46-2可以限定渐进的大约90度的转弯52。可替代地，尽管未示出，但是转弯52可以由第三管道部分46-3限定。转弯52可以定位在第三管道部分46-3与第二管道部分46-1之间的界面附近或界面处。如果转弯52定位在第二管道部分46-2与第三管道部分46-3之间的界面处，则转弯可以由所述管道部分中的每一个部分地限定。可以针对工具加工和/或其他制造问题来确立管道46的哪个(或哪些)部分限定了转弯52。
总体而言，采用气流偏转器44和气流管道46的气流管理系统40增强了车身14的空气动力学效率，并降低了维持较高车辆速度所需的来自发动机36的功率消耗。具体而言，饰板气流部分25-6经由管道46而被引导来垂直于底部气流部分25-1离开，这样，该饰板气流部分便可以在偏转器44周围对底部气流部分25-1进行导向，从而使左侧气流部分25-3和右侧气流部分25-4沿着相应的左车身侧20和右车身侧22会合。因此，气流管理系统40可以为车辆10提供得到改善的空气动力特性，提高车辆的能量效率，并且减小车辆乘员在高速行驶时所经历的风噪。
详细描述和附图或图示是用于支持和描述本公开，但是本公开的范围仅由权利要求限定。虽然已经详细描述了用于实施所要求保护的公开内容的一些最佳方式和其他实施例，但是仍存在有用于实践所附权利要求中限定的公开内容的各种替代设计和实施例。此外，附图中所示的实施例或本说明书中提及的各种实施例的特性不一定被理解为彼此独立的实施例。相反，可能的是，实施例的一个示例中描述的每个特征可以与来自其他实施例的一个或多个其他期望特征相组合，从而得到未通过文字或参照附图描述的其他实施例。因此，这样的其他实施例落入所附权利要求的范围框架内。

Claims (10)

1.一种车辆，包括：
车身，所述车身配置为面向迎面而来的环境气流，并且包括第一车身端、与所述第一车身端相对的第二车身端、以及配置为跨越所述第一车身端与所述第二车身端之间的距离并且当所述车辆处于运动中时接收所述迎面而来的环境气流的底部部分的车辆底部段；
车辆饰板，所述车辆饰板布置在所述第一车身端处并且配置为接收所述迎面而来的环境气流的饰板部分；
气流偏转器，所述气流偏转器布置在所述第一车身端附近的所述车辆底部段上；以及
气流管道，所述气流管道配置为使所述迎面而来的环境气流的所述饰板部分从所述车辆饰板通向所述车辆底部段，并且引导所述迎面而来的环境气流的所述饰板部分以垂直于所述车辆饰板与所述气流偏转器之间的所述车辆底部段而离开所述气流管道，并且由此在所述偏转器周围对所述迎面而来的环境气流的所述底部部分进行导向，从而当所述车辆处于运动中时减小所述气流偏转器上的所述迎面而来的环境气流的所述底部部分的压力并改善所述车身的空气动力学效率。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中所述气流管道包括：
第一管道部分，所述第一管道部分连接到所述车辆饰板并且配置为接收与所述车辆饰板垂直的所述迎面而来的环境气流的所述饰板部分；以及
第二管道部分，所述第二管道部分与所述第一管道部分流体连通并且具有内表面，所述内表面成形为重新引导所述迎面而来的环境气流的所述饰板部分，以垂直于所述车辆底部段而离开所述气流管道。
3.根据权利要求2所述的车辆，其中所述气流管道另外包括提供所述第一管道部分与所述第二管道部分之间的流体连通的中间第三管道部分。
4.根据权利要求2所述的车辆，其中所述车辆包括布置在所述第一车身端与所述第二车身端之间的车轮，并且所述气流管道布置在所述车辆饰板与所述车轮之间。
5.根据权利要求4所述的车辆，其中所述气流偏转器布置在所述第二管道部分与所述车轮之间。
6.根据权利要求2所述的车辆，其中所述气流管道另外包括从第一管道部分延伸并固定到所述车辆饰板的第一紧固凸缘。
7.根据权利要求6所述的车辆，其中所述气流管道另外包括从所述第二管道部分延伸并固定到所述车辆底部段的第二紧固凸缘。
8.根据权利要求7所述的车辆，其中所述第一紧固凸缘经由至少一个紧固件固定到所述车辆饰板，以及所述第二紧固凸缘配置为经由至少一个紧固件固定到所述车辆底部段。
9.根据权利要求7所述的车辆，其中所述第一管道部分、所述第二管道部分和所述第三管道部分中的每一个以及所述第一紧固凸缘和所述第二紧固凸缘中的每一个由聚合物材料构成。
10.根据权利要求9所述的车辆，其中所述第一管道部分、所述第二管道部分和所述第三管道部分以及所述第一紧固凸缘和所述第二紧固凸缘限定单个连续的结构。
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