CN108463398B - 用于机动车辆的车轮的空气动力学导流器装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于机动车辆的车轮的空气动力学导流器装置(7)，包括：构造成安装在机动车辆上的安装部(11)；导流壁(15)，其安装在安装部(11)上，以能够在退回位置与伸展位置之间移动，在该退回位置中，该导流壁(15)在安装状态下相对于安装部(11)升起，而在该伸展位置中，导流壁(15)在安装状态下相对于安装部(11)下降并能够被布置在车辆的车轮(3)的上游；和构造成使该导流壁(15)在退回位置与伸展位置之间移动的致动器(19)。根据本发明，导流壁(15)在横截面上具有中央部(15A)和两个侧部(15B、15C)，两个侧部从中央部(15A)以喇叭形扩展，从而在撞击壁(15)的空气流(10)的方向上获得扩张形状。本发明同样涉及包括布置在车辆车轮(3)上游处的空气动力学导流器装置(7)的机动车辆。

Description

用于机动车辆的车轮的空气动力学导流器装置

技术领域

本发明涉及用于机动车辆的车轮的空气动力学导流器装置。

背景技术

汽车行业一直关注的是车辆的燃料消耗和生态影响，特别是由于其排放温室效应气体如CO2或由于诸如NOx之类的有毒气体引起的生态影响。为了减少燃料消耗，汽车制造商在一方面一直试图使推进发动机更有效率，在另一方面，试图降低车辆的设备的消耗。

车辆的消耗中的重要因素取决于车辆的风载荷或空气动力学特性。

具体而言，机动车辆的空气动力学是重要特性，因为它特别地影响到所述车辆的燃料消耗(且因此污染)，还影响到所述车辆的性能，特别是加速性能。

特别是，对前进行驶的拖曳力或空气动力学阻力起到决定性作用，特别是在较高速度时，因为拖曳力根据车辆的移动速度的平方而变化。

根据流体力学中使用的模型，例如，可以借助于参考面积S来量化施加在机动车辆上的拖曳力。在第一近似中，拖曳力(称为Fx)等于q*S*Cx，其中q表示动态压力(q＝1/2ρ*V²，ρ表示空气密度，V表示车辆相对于空气的速度)，Cx表示特定于车辆的拖曳系数。

用于机动车辆的参考面积通常对应于其前部区域。因此将理解，为降低拖曳力，必须旨在减小参考面积。

对空气动力学现象的更详细分析也使得揭示车轮的决定性作用成为可能。

具体地，车轮显著增加了空气动力学阻力，因为当气流撞击旋转的车轮时，它们产生湍流。在高速时，已经证明前轮可以贡献参考面积中的高达30％的值。

具体而言，当机动车辆移动时，它在其中行进的空气根据车辆的轮廓被偏转。因此被偏转的空气特别地到达轮罩。轮罩是形成在车辆的车身中并围绕车轮的空腔(这对应于车辆的挡泥板)。轮罩具有许多功能。它特别地限制(通过保持它们)水、泥浆或轮子可能在其上运行的其他材料的投射，轮子在其旋转期间可能引导这些材料排出。到达轮罩的空气尤其在将车轮与轮罩分开的狭窄空间中循环。众所周知，当发生这种情况时，围绕车轮回转形成湍流，所述湍流产生空气动力学制动。

已知将固定的导流器置放在机动车辆的车轮的前面。这种固定的导流器可以采用裙部的形式(通常高约5厘米)，使得可以降低轮罩中的湍流。

然而，这种固定的导流器在越过障碍物(人行道、速度驼峰型的减速装置等)时可能会被损坏。

为解决这一问题，可以设想配备有致动器的导流器装置。

但是，必须确保可以在体积和电力消耗两个方面上优化致动器的设计。

发明内容

本发明旨在通过提出一种配备有可以限制尺寸和功率的致动器的空气动力学导流器装置，而至少部分地克服上述缺陷中的一些缺陷。

因此，本发明主题是一种用于机动车辆的车轮的空气动力学导流器装置，其包括：

-支撑件，所述支撑件构造成安装在机动车辆上，

-导流壁，所述导流壁安装在所述支撑件上，以能够在一方面的退回位置和另一方面的展开位置之间移动，在所述退回位置，所述导流壁在安装状态下相对于所述支撑件升起，而在所述展开位置中，所述导流壁在安装状态下相对于所述支撑件下降并能够布置在所述车辆的车轮的上游，

-致动器，所述致动器构造成使所述导流壁在所述退回位置和所述展开位置之间移动，

根据本发明，所述导流壁在横截面上具有中央部和两个侧部，所述中央部特别是设置为在装置的安装状态下布置在车轮的上游，所述两个侧部从中央部以喇叭形扩展，以在撞击所述壁的空气流的方向上获得扩张形状。

由于导流壁本身的空气动力学形状，致动器由此可以具有减小的体积、功率和消耗，因为用于移动所述壁的力最小化。

根据本发明的空气动力学导流器装置能够单独地或以组合方式包括以下特征中的一个或多个。

根据本发明的一个方面，所述导流壁的侧部的横截面是弯曲的。

根据本发明的另一方面，所述导流壁的侧部以凹形方式弯曲。

根据本发明的另一方面，所述导流壁的侧部设置成与所述导流壁的另一个侧部相比在发动机机舱侧上具有更大的侧向延伸。

根据本发明的另一方面，所述导流壁的中央部在纵截面上具有圆弧形状。

根据本发明的另一方面，所述导流壁经由枢转轴连接到所述支撑件，并且所述致动器被直接联接到所述枢转轴。

根据本发明的另一方面，所述导流壁经由支枢轴承连接到所述支撑件，并且所述致动器包括输出杆，所述输出杆的自由端上包括有与所述导流壁的移动导轨协作的销。

根据本发明的另一方面，所述移动导轨具有椭圆形孔，由所述输出杆支承的所述销穿过所述椭圆形孔。

根据本发明的另一方面，上述装置还包括与所述中央部相对的闭合壁，所述闭合壁连接所述两个侧部。

根据本发明的另一方面，所述移动导轨由所述闭合壁支承。

根据本发明的另一方面，所述椭圆形孔平行于所述闭合壁延伸，并且在所述展开位置，所述输出杆定向成相对于所述闭合壁垂直。

本发明还涉及包括有至少一个布置在车辆车轮上游的如上所述的空气动力学导流器装置的机动车辆。

附图说明

通过本发明的说明书并根据附图，其它的优点和特征将变得显见，其中：

-图1A、1B示出了根据第一实施例的空气动力学导流器装置的两个不同位置的侧视图，

-图1C示出了图1B的装置的简化顶视图，

-图2A和2B示出了根据第二实施例的空气动力学导流器装置在两个不同位置的透视侧视图，

-图2C示出了图2B的装置的前视透视图，

-图2D示出了图2B的装置的导流壁的横截面图，

-图3A和3B示出了根据第三实施例的空气动力学导流器装置在两个不同位置的透视侧视图，和

-图3C示出了图3B的装置的纵截面透视图，

具体实施方式

在说明书中，相同的元件由相同的附图标记标识。

在本说明书中，“上游”旨在表示元件相对于空气流的循环方向放置在另一个元件之前。相反，“下游”旨在表示元件相对于空气流的循环方向放置在另一个元件之后。术语“上”、“下”、“顶”和“底”是指图中元件的布置，这通常对应于机动车辆中处于安装状态的元件的布置。

以下实施例是示例。尽管描述涉及到一个或多个实施例，这并不一定意味着每个引用均涉及同一实施例，或者特征仅适用于一个实施例。各种实施例中的单个特征也可以组合或互换，以便创建其他实施例。

附图中的参考标记，例如LH、LT、LH或LTH分别表示与车辆的x-y-z方向相对应的纵向方向(L)、横向方向(T)和高度方向(H)。

在描述中，可以索引一些元件或参数，例如，第一元件或第二元件以及第一参数和第二参数，或者第一标准或第二标准等。在这种情况下，关注的是简单索引，以区分和命名相似但不相同的元件或参数或标准。该索引并不意味着一个元件、参数或标准相对于另一个元件、参数或标准的优先级，并且在不脱离本说明书的范围的情况下，这些命名可以容易地互换。此索引也不意味着时间顺序。

图1A示出了机动车辆的前部1的简化侧面图，特别是示出了车轮3和轮罩5，轮罩5设有用于车轮的空气动力学导流器装置7。

在图1A的示意图中，车辆在箭头9的方向上移动，结果使得空气流10在相反方向上冲击车辆，特别是冲击到车轮3。

空气动力学导流器装置7包括支撑件11，支撑件11构造成例如在车轮3的上游、特别是在轮罩5的水平上固定到车辆的底盘。

从图2A到2C或3A到3C可以更好地看到，在本实施例中，支撑件11例如被制造为框架或板，其构造成例如通过旋拧或通过夹具或任何其他固定机构而被固定到车辆。

空气动力学导流器装置7还包括导流壁15。在支撑体11制成实际上为实心板的情况下，在板中形成开口，所述开口的轮廓设置成允许导流壁15穿过该开口。

如图1A、1B所示，当在纵向截面中观察时，也就是说在导流壁15的长度的方向上(这里的“L”方向)观察时，该导流壁15具有大体圆弧形状。

如图1C所示，导流壁15在“T”方向上的横截面中具有：中央部15A，其设置成在装置1的安装状态下布置在车轮3的上游；和两个侧部15B、15C，所述两个侧部从中央部以喇叭形扩展，以便在撞击所述壁15的空气流10的方向上获得扩张形状。

在本实施例中，导流壁15在沿着“T”方向的横截面中具有梯形形状、特别是等腰梯形形状，也就是说，位于发动机机舱侧上的侧部15B的长度与位于车辆外侧上的侧部15C的长度相同。

这些侧部15B、15C具有在侧向上偏转撞击导流壁15的空气流10的功能，如箭头16B和16C所示，而中央部15A将空气流朝向地面导引(如图1B中的箭头16A所示)。

侧部15B、15C的自由端围绕枢转轴18铰接，从而将导流壁15安装在支撑件11上以能够在一方面的退回位置(图1A)和另一方面的展开位置(图1B)之间移动，在所述退回位置，在安装状态下，所述导流壁15升起，而在所述展开位置，在安装状态下，所述导流壁15下降且被置放在车辆的车轮3的上游。在空气动力学导流器装置的安装状态下，枢转轴18大致平行于车辆的横向轴线“T”。

在退回位置中，导流壁15升起进入到位于轮罩5上游的容器中，因此不对碰撞车轮5的空气流10形成任何阻挡。

这一退回位置通常用于不太高的速度，例如低于50km/h。

具体地，对于低速，导流壁15的作用不太重要，特别是关于参考面积而言。

此外，在低于约50km/h的这些速度下，越过障碍物，例如人行道，速度驼峰型的、减速垫类型等的减速装置。通过在这些低速下采取退回位置，保护导流壁15免于损坏。

在图1B所示的下降位置或展开位置中，导流壁15被置放在车辆的车轮3的上游，同时仍至少部分地在所述车轮3的旋转轴线17下方。

在该下降位置或有效位置，空气流11被偏转，从而不能扫入到轮罩5中。

更确切地说，它沿着地面的方向向下偏转，直到中央部15A(见图1B中的箭头16A)，在侧向上沿发动机机舱的方向偏转，直到壁15B(见图1C中的箭头16B)，并且朝向外侧偏转，直到壁15C(参见图16C中的箭头16C)。

特别是，空气流16B是有利的，因为它能够帮助冷却发动机机舱。

由此，避免在轮罩5中产生湍流，这有助于明显增大参考面积。

另外，导流壁15本身更符合空气动力学。一方面，由于降低了为在退回位置和展开位置之间移动必需的力，这是有利的。

由此，能够在更大的可接受值上容纳整体上的拖曳力。

另一方面，也使得可以提供更薄的导流壁15，因为施加在该导流壁15上的力较小。

例如，为避免泥浆会聚集在导流壁15限定的容积内，进一步提供了连接中央部15A的下边缘和侧部15B、15C的下边缘的闭合壁27。

为能够进行在退回位置(图1A)和展开位置(图1B)之间的移动，空气动力学导流器装置包括直接联接到枢转轴18的致动器19，用以使导流壁15从它的退回位置朝向展开位置旋转(见图1A中的箭头20)。

由于导流壁15本身的空气动力形状，该致动器19可具有更小的体积、功率和消耗，因为移动壁15的力不是非常高。

致动器19例如是电马达，其具有与旋转轴线17直接或间接接合的旋转输出构件。

致动器19例如连接到控制器24，控制器24例如包括诸如微处理器或者微控制器的电子电路，用以从速度传感器接收速度信息并由此指令导流壁15的展开或退回。

根据一可能实施例，提供有磁滞机构以避免阈值效应。由此，可以允许一旦速度超过给定的阈值(例如，50km/h)，则控制器24触发导流壁15的展开，而仅在速度再次下降低于比前述的阈值(例如，40km/h的阈值)低的阈值时，允许触发导流器的退回。

由此，当车辆以接近于初始阈值的速度行驶并且永久地穿过这一阈值的任一侧时，该电路避免以不合时宜的方式交替触发展开和退回。

用于触发展开的阈值(例如，50km/h)选择为足够高，以使展开对于空气动力学拖曳力有可知觉的影响。拖曳力随着速度的平方而变化。对于低速，拖曳力本身是非常低的。由此，张开导流器是没有用的。

用于触发退回的阈值(例如，40km/h)选择为足够高，以使驾驶员能够合理地预想以所述的速度越过障碍物(人行道、速度驼峰等等)。由此，避免了其中在导流器张开的状态下机动车辆越过这样的(可损伤导流器类型的)障碍物的情况。

根据再一变型，控制单元24还接收关联于驾驶情况的信息的地理位置数据。

由此，例如，在其中速度受限的建筑区域中，控制单元24可以构造成抑制导流壁15的任何展开。具体而言，在建筑区域中存在有更多必须超过可能损坏导流壁15的障碍物的风险。

因此，将理解，根据本发明的空气动力学导流器装置7使得可以提高车辆的空气动力学拖曳力，因此特别是提高车辆的燃料消耗，但同时借助于其受控的或者主动式特性，允许在低速下以全面安全性越过障碍物。

图2A至2D示出了根据第二实施例的空气动力学导流器装置。

图2A和2B示出了分别处于退回位置和展开位置下的空气动力学导流器装置的侧视透视图。

该实施例与图1A至1C的实施例的区别在于导流壁15的侧部15B、15C的不同形状。

如从图2C和2D最明显可见的，其分别示出一方面处于展开位置的空气动力学导流器装置的透视前视图，另一方面示出沿着图2的线IID-IID的导流壁15的横截面图，即与车辆的水平平面“L-T”平行的截面图，导流壁15的侧部15B、15C的横截面是弯曲的，更具体地说，以凹形方式弯曲。

这一圆化形状使得可以更好地在大致平行于车辆的横向轴线“T”的方向上引导空气流10，特别是引导偏转的空气流16B。由此，可以使得空气流10朝向车辆的发动机机舱偏转约90°。

为有助于进一步优化对发动机机舱的冷却，导流壁15中设置在发动机机舱侧上的侧部15B具有比导流壁15的另一侧部15C的延伸更大的侧向延伸。

从图2A、2B和2C可以看出，枢转轴18包括限定枢转轴的杆或一组杆，致动器19直接连接到枢转轴18和杆，使导流壁15从其退回位置(图2A)朝向展开位置(图2B)旋转。

图3A至3C示出了空气动力学导流器装置7的第三实施例。

该实施例与图2A-2D中实施例的差异在于用于导流壁15的驱动机构。

导流壁15经由支枢轴承31连接到呈板形式的支撑件11，支枢轴承31限定导流壁15的枢转轴18。

如在图3C能够明析看出的，致动器19靠近导流壁15布置并且包括朝向后部定向的输出杆33，输出杆33在其自由端35上具有销37，销37与导流壁15的移动导轨39协作。因此，将致动器19间接联接到枢转轴18。闭合壁27支承移动导轨39，并且移动导轨39具有椭圆形孔41，输出杆33支承的销37穿过椭圆形孔41。

椭圆形孔41平行于闭合壁27延伸。

这样的优点在于，在销37在椭圆形孔41中推进时，输出杆33及其销37能够受益于渐增的杠杆效应。具体而言，在导流壁从其退回位置朝向展开位置移动期间，销37在椭圆形孔41中的支承位置背离枢转轴18移动。

在展开位置(图3B、3C)，输出杆相对于闭合壁27垂直定向。

这使得锁定展开位置和释放致动器19成为可能，使得致动器19能够不必施加力而将导流壁15保持在展开位置。将理解，本空气动力学导流器装置的区别性特征在于其简单性、其效率及其易实施性。

Claims (11)

1.用于机动车辆的车轮的空气动力学导流器装置(7)，包括：

-支撑件(11)，所述支撑件构造成安装在机动车辆上，

-导流壁(15)，所述导流壁安装在所述支撑件(11)上，以能够在一方面的退回位置与另一方面的展开位置之间移动，在所述退回位置，所述导流壁(15)在安装状态下相对于所述支撑件(11)升起，而在所述展开位置中，所述导流壁(15)在安装状态下相对于所述支撑件(11)下降并能够布置在所述车辆的车轮(3)的上游，

-致动器(19)，所述致动器(19)构造成使所述导流壁(15)在所述退回位置与所述展开位置之间移动，

其特征在于，所述导流壁(15)在横截面上具有中央部(15A)和两个侧部(15B、15C)，所述两个侧部(15B、15C)从所述中央部(15A)以喇叭形扩展，从而在撞击所述导流壁(15)的空气流(10)的方向上获得扩张形状，并且

所述导流壁经由支枢轴承(31)连接到所述支撑件(11)，并且所述致动器(19)包括输出杆(33)，所述输出杆(33)的自由端(35)上包括有与所述导流壁(15)的移动导轨(39)协作的销(37)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导流壁(15)的侧部(15B、15C)的横截面是弯曲的。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述导流壁(15)的侧部(15B、15C)以凹形方式弯曲。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述导流壁(15)的侧部(15B)设置成与所述导流壁(15)的另一个侧部(15C)相比在发动机机舱侧上具有更大的侧向延伸。

5.根据权利要求1至4中任 一项所述的装置，其特征在于，所述导流壁(15)的中央部(15A)在纵截面上具有圆弧形状。

6.根据权利要求1至4中任 一项所述的装置，其特征在于，所述导流壁(15)经由枢转轴(18)连接到所述支撑件(11)，并且在于，所述致动器(19)被直接联接到所述枢转轴(18)。

7.根据权利要求1至4中任 一项所述的装置，其特征在于，所述移动导轨(39)具有椭圆形孔(41)，由所述输出杆(33)支承的所述销(37)穿过所述椭圆形孔(41)。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与所述中央部(15A)相对的闭合壁(27)，所述闭合壁(27)连接所述两个侧部(15B、15C)。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述移动导轨(39)由所述闭合壁(27)支承。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述椭圆形孔(41)平行于所述闭合壁(27)延伸，并且在所述展开位置，所述输出杆(33)定向成相对于所述闭合壁(27)垂直。

11.一种机动车辆，其特征在于，所述机动车辆包括至少一个布置在车辆车轮(3)的上游的根据权利要求1至10中任一项所述的空气动力学导流器装置(7)。

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