CN109292013A - 取决于气流偏转器的控制的车辆行驶高度 - Google Patents

Abstract

系统被配置为控制车辆的空气动力学。该车辆包括车身，该车身具有当车辆相对于路面运动时面向环境气流的第一端和与第一端相对布置的第二端。该系统包括可移动地安装到车身的空气偏转器。该系统还包括机构，其被配置为选择性地改变空气偏转器相对于路面的高度以及空气偏转器相对于车身的位置。该系统另外包括控制器，该控制器被配置为确定车辆的行驶高度，并且将所确定的车辆行驶高度与空气偏转器相对于路面的目标高度相关。该控制器进一步被配置为调节该机构以选择空气偏转器相对于路面的目标高度，以由此控制车辆的空气动力学。

Description

取决于气流偏转器的控制的车辆行驶高度

引言

本公开涉及基于车辆的行驶高度控制车辆空气偏转器以控制车辆的空气动力学。

空气动力学是包括汽车的车辆设计中的重要因素。汽车空气动力学是对道路车辆的空气动力学的研究。该研究的主要目标是降低阻力和风噪声，最大限度地减少噪声排放，并且在高速下防止非期望的升力和其它气动不稳定性的原因。

该研究通常用于塑形车身以及采用专用的空气动力学装置，以实现特定车辆使用的上述特性之间的期望折衷。另外，对空气动力学的研究也可用于实现车辆的下压力，以提高车辆牵引力、高速稳定性和转弯。

发明内容

系统被配置为控制车辆的空气动力学。该车辆包括车身，该车身具有当车辆相对于路面运动时面向环境气流的第一车身端和与第一端相对布置的第二车身端。该系统包括靠近第一车身端可移动地安装到车身的空气偏转器。该系统还包括机构，其被配置为选择性地改变空气偏转器相对于路面的高度以及空气偏转器相对于车身的位置以由此控制环境气流相对于车身的移动。该系统另外包括控制器，该控制器被配置为确定车辆的行驶高度，即，车身相对于路面的高度，并且将所确定的车辆行驶高度与空气偏转器相对于路面的目标高度相关。控制器进一步被配置为调节该机构以选择空气偏转器相对于路面的目标高度，以由此控制车辆的空气动力学。

控制器可以被编程有查找表，该查找表包括所确定的车辆行驶高度，其与空气偏转器的相对于路面的目标高度对应。在这样的实施例中，控制器可以被配置为经由查找表将所确定的车辆行驶高度与空气偏转器相对于路面的目标高度相关。

控制器可以被配置为经由离散行驶高度数据点之间以及查找表中的空气偏转器数据点的离散目标高度之间的内插来确定空气偏转器相对于路面的目标高度。

控制器可以被配置为检测车身在第一车身端和/或在第二车身端处的高度。查找表可以在车身在第一车身端处和/或在第二车身端处的检测到的高度与空气偏转器相对于路面的目标高度之间建立相关性。

控制器还可以被配置为确定车辆在第一车身端和第二车身端中的每一个处的行驶高度，基于车辆在第一车身端的行驶高度与车辆在第二车身端处的行驶高度之间的差值来确定车身相对于路面的俯仰，并且选择空气偏转器相对于路面的目标高度，该目标高度与所确定的车辆俯仰对应。

该车辆可以包括车轮和将车身可操作地连接到车轮的车辆悬架拐角。车辆还可以包括被布置在悬架拐角处的传感器，并且被配置为检测车身相对于路面的高度并且产生指示车身相对于路面的检测到的高度的信号。在这样的实施例中，控制器可以被配置为从传感器接收信号并且使用所接收的信号来确定车辆的行驶高度。

控制器可以被配置为使用路面作为用于确定车辆的行驶高度的参考表面，并且该传感器可以被配置为经由直接感测车身相对于路面的高度来检测车辆的行驶高度。

传感器可以是超声波传感器和激光传感器中的一个。

该机构可以被配置为选择性地使空气偏转器相对于车身枢转，以由此改变空气偏转器相对于路面的高度以及空气偏转器相对于车身的位置。

该控制器可以被配置为确定车辆的行驶速度并且结合确定的行驶速度来调节车辆的行驶高度。

上述特征和优点以及本公开的其它特征和优点从实施例的以下详述和用于执行结合附图和随附权利要求书取得的所述公开的最佳模式将容易地显而易见。

附图说明

图1是根据本公开的车辆的示意俯视图，该车辆的车身被布置在车身平面中并且沿着纵向轴线，并且该车辆具有被配置为经由可移动空气偏转器结合所确定的车辆行驶高度来控制空气动力学的系统。

图2是根据本公开的图1中所示的车辆的代表性悬架拐角的放大示意横截面图，其描绘了检测悬架拐角处的车辆行驶高度并选择空气偏转器的目标高度。

图3是根据本公开的图1中所示的车辆处于水平位置的示意侧视图。

图4是图3中所示的车辆的示意侧视图，其说明了根据本发明的俯仰方向，并且示出了车辆处于特定俯仰前方位置。

具体实施方式

参考附图，其中相同的附图标记是指相同部件，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包括沿车身平面PL中的虚拟纵向轴线X布置的车身14，该车身平面PL在车辆静止时大致上平行于路面12。车身14限定六个车身侧面。六个车身侧面包括全部都在图1中示出的第一车身端或前端16、与前端相对布置的第二车身端或后端18、第一横向车身侧面或左侧20、第二横向车身侧面或右侧22以及可以包括车顶的顶部车身部分24，以及图3和4中所示的车身底部26。

左侧20和右侧22彼此大致上平行并且相对于纵向轴线X大致平行地设置，并且跨越前端16与后端18之间的距离。身体平面PL被限定为包括纵向轴线X。车辆10的乘客厢(未示出)通常由车身14的前端16和后端18以及左侧20和右侧22界定。如本领域技术人员所理解的，当车辆10相对于路面12运动时，前端16被配置为面向即将到来的环境气流27。当车辆10运动时，即将到来的环境气流27大致上平行于车身平面PL并且沿着纵向轴线X移动。

如所示，车辆10还包括动力装置28，诸如内燃机、混合动力电动动力系(未示出)或其它替代类型的推进系统。当车辆10例如在从动力装置28输入的转矩下相对于路面12移动时，环境气流27绕过车身14并且分裂成相应的第一气流部分27-1、第二气流部分27-2、第三气流部分27-3以及第四气流部分27-4，它们最终在紧靠后端18后面的尾流区域或再循环气流区域27-6中重新结合。具体地，如图1中所示，第一气流部分27-1越过顶部车身部分24，第二气流部分27-2越过左侧20，第三气流部分27-3越过右侧22，并且第四气流部分27-4(在图1中以虚线示出)在车身底部26与路面12之间越过车身14下方。再循环气流区域27-6通常在高速时由于车身14的六个车身侧面周围的周围空气的流动而引起。

如图1中所示，车辆10还包括多个车轮，其包括前轮30和后轮32。每个车轮30、32可以具有安装在其上的充气轮胎。虽然在图1中示出了四个车轮，即，一对前轮30和一对后轮32，但是也设想具有更少或更多车轮的车辆。如图2中所示，车辆悬架系统34将车身14可操作地连接到前轮30和后轮32，以保持车轮与路面12之间的接触并且用于保持车辆的操纵。悬架系统34包括多个转向节36，每个转向节被配置为经由轮毂30-2、32-2和轴承组件(未示出)支撑相应的车轮30、32。如所示，每个转向节36可以经由上控制臂38和下控制臂40可操作地连接到车身14。图2描绘了存在于悬架系统34的每个左右前轮30和左右后轮32处的代表性悬架拐角42，其中每个悬架拐角包括代表性转向节36，并且可以包括控制臂38和40中的每一个。每个车辆悬架拐角42将车身14可操作地连接到相应的车轮30、32。还可以设想在特定的车轮上使用单独和不同的拐角的其它悬架设计，而不是图2中所描绘的悬架设计。

车辆10通常由车身14相对于路面12的高度(通常称为“车辆行驶高度”并且在本文中被指定为“H”)而特征化。从图2中可以看出，通常，车辆行驶高度H指定车身14相对于路面12的垂直位置。车辆10的行驶高度H可以在每个悬架拐角42处从车身14的选定表面上的特定点14A到路面12来单独确定。车辆10另外包括致动器43，该致动器被配置为在前端16和后端18中的一端建立车辆10的行驶高度H。车辆10还包括用于控制车辆10的空气动力学的系统44。系统44包括在靠近前端16处可移动地安装到车身14的空气偏转器46。系统44还包括机构48，其被配置为选择性地改变空气偏转器46相对于路面12的高度和空气偏转器相对于车身14的位置以由此控制环境气流27以及具体是第四气流部分27-4相对车身的移动。

机构48可以被配置为选择性地使空气偏转器46围绕与纵向轴线X垂直的枢转轴线Y枢转或旋转，并且由此改变空气偏转器相对于车身·4的角度(如图3中所示)。替代地，机构48可以被配置为通过相对于车身14向上或向下平移偏转器而选择性地将空气偏转器46朝向路面12延伸并远离路面12缩回空气偏转器。在任一实施例中，机构48被配置为改变空气偏转器46相对于路面12的高度以及空气偏转器相对于车身14的位置。机构48可以包括电动机或另一种类型的致动器，该致动器被配置为相对于车身14重新定位和调整空气偏转器46。

车辆10另外包括控制器50。控制器50可以被配置为中央处理单元(CPU)或专用控制器，该中央处理单元被编程为调节动力装置28的操作以及其它车辆系统，诸如命令致动器43建立车辆10的行驶高度H。为了适当地控制特定车辆系统的操作，控制器50包括存储器，其中的至少一些存储器是有形且非暂时的。存储器可以是参与提供计算机可读数据或程序指令的可记录介质。这样的介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。

用于控制器50的非易失性介质可以包括例如光盘或磁盘以及其它持久性存储器。易失性介质可以包括例如动态随机存取存储器(DRAM)，其可以构成主存储器。这样的指令可以由一种或多种传输介质(包括同轴电缆、铜线和光纤(包括具有联接至计算机的处理器的系统总线的导线))传输。控制器50的存储器还可包括软磁盘、软盘、硬盘、磁带、另一种磁性介质、CD-ROM、DVD、另一种光学介质等。控制器50可被配置为或配备有其它必需的计算机软件，诸如高速时钟、必需品模数转换(A/D)和/或数模转换(D/A)电路、所需输入/输出电路和装置(I/O)，以及适当的信号调节和/或缓冲电路。控制器50需要或从而可存取的任何算法可以存储在存储器中并且自动地执行以提供所需功能性。

控制器50还被配置或编程为确定车辆10的行驶高度H。控制器50的这种确定可以经由使用在相对于路面12的一个或多个特定参考点处检测到的车身14的高度来进行。例如，单个传感器52可以用于直接检测车身14相对于路面12的高度，诸如经由使用路面12作为用于确定车辆10的行驶高度H的参考表面。替代地，单独的传感器52可以用于间接地经由对悬架拐角42上(诸如上控制臂38上或下控制臂40上)的某个预定点进行相关测量来确定车辆10的行驶高度H。每个这样的传感器52都可以被布置在车身14上或靠近单独的悬架拐角42并且产生指示检测到的车身高度的信号。传感器52例如可以是超声波传感器或激光传感器。在这样的实施例中，控制器50可以被配置为从每个传感器52接收信号并且使用所接收的信号来确定车辆10的行驶高度H。因此，控制器50可以被编程为分别确定车辆10在前端16和后端18的行驶高度H。

控制器50还被配置为将所确定的车辆10的行驶高度H与空气偏转器46相对于路面12的目标高度54以及空气偏转器相对于车身14的位置相关。目标高度54可以被限定为空气偏转器46的高度，其在车辆10的特定行驶高度H处在车身14上提供最佳大小的下压力F_d(图2到4中所示)或空气动力学阻力。另外，目标高度54还可以考虑到空气偏转器46与路面12之间的所需间隙，以减小损坏空气偏转器的可能性。另外，控制器50被配置为响应于所确定的车辆14的行驶高度H来调节该机构48，以选择空气偏转器46的目标高度54。这种空气偏转器46的位置调节旨在总体上控制车辆10的空气动力学，并且具体是控制车身14上的下压力F_d(如图2到4中所示)。

控制器50可以具体被编程有查找表56，该查找表包括所确定的车辆10的行驶高度H，其与空气偏转器46的相对于路面12的目标高度54对应。控制器50还可以被配置为经由查找表56将所确定的车辆10的行驶高度H与空气偏转器46相对于路面12的目标高度54相关。另外，控制器50可以被配置为经由离散行驶高度数据点之间以及记录在查找表56中的空气偏转器数据点的离散目标高度之间的内插来确定空气偏转器相对于路面12的目标高度54。记录在查询表56中的可用行驶高度H和空气偏转器46的目标高度54的位置之间的相关性可以在开发和测试表示对象车辆10的控制车辆期间凭经验建立。

如上所述，控制器50可被配置为检测车身14在前端16和/或后端18处的高度。查找表56可以被结构化为建立车身14在前端16处和/或在后端18处的检测高度与空气偏转器46相对于路面12的目标高度54之间的相关性。控制器50还可以被配置为基于车辆在前端16处的行驶高度H与车辆14在后端18处的行驶高度H之间的差值来确定车身14相对于路面12的俯仰58，如图4中所示。所确定的俯仰58可以是在前端16处相对于在后端18不同的具体选定的行驶高度H的结果或者车辆10的动态行为(诸如在制动(如图4中所示)或加速期间)的结果。控制器50可以另外被配置为选择空气偏转器46相对于路面12的目标高度54，其与所确定的车身14的俯仰58对应。

如图4中所示，系统44可以包括传感器60，其被配置为检测指示车辆10的行驶速度的车辆动态参数。例如，这样的传感器60可以被配置为检测特定的车轮30或32的转速并且将检测到的转速传送给控制器50(如图1到4中所示)。替代地，传感器60可以被配置为检测环境气流27相对于车辆10的速度，并且类似地将检测到的环境气流速度传送给控制器50(如图1中所示)。控制器50可以被配置为基于检测到的车轮30或32的转速或检测到的气流速度来确定车辆10的行驶速度并且结合所确定的行驶速度来调节车辆的行驶高度H。查找表56可以进一步包括检测到的车辆10的行驶速度、行驶高度H和空气偏转器46相对于路面12的目标高度54之间的相关性。查找表56中的这种相关性可以由控制器50使用，以进一步减小在高速行驶速度下车身14上的空气动力学阻力，或者经由控制空气偏转器相对于路面12的高度来增加下压力F_d的大小。

详述和图式或图支持并且描述本公开，但是本公开的范围仅仅是由权利要求书限定。虽然已详细描述了用于执行所述公开的某些最佳模式和其它实施例，但是也存在用于实践所附权利要求书中限定的本公开的各种替代设计和实施例。另外，图式中所示的实施例或本描述中提及的各个实施例的特性不一定被理解为实施例彼此独立。实情是，可行的是，实施例的一个示例中描述的每个特性可与来自其它实施例的一个或多个其它期望特性组合，从而产生没有以文字描述或没有通过参考图式描述的其它实施例。因此，这些其它实施例落在随附权利要求书的范围的框架内。

Claims (10)

1.一种用于控制车辆的空气动力学的系统，其中所述车辆包括车身，所述车身沿着纵向轴线布置并且具有第一车身端和第二车身端，所述第一车身端被配置为在所述车辆相对于路面运动时面向即将到来的环境气流，所述第二车身端与所述第一车身端相对布置，所述系统包括：

空气偏转器，其靠近所述第一车身端可移动地安装到所述车身；

机构，其被配置为选择性地改变所述空气偏转器相对于所述路面的高度和所述空气偏转器相对于所述车身的位置以由此控制所述环境气流相对所述车身的移动；以及

控制器，其被配置为：

确定所述车辆的行驶高度；

将所确定的所述车辆行驶高度与所述空气偏转器相对于所述路面的目标高度相关；并且

调节所述机构以选择所述空气偏转器相对于所述路面的所述目标高度，以由此控制所述车辆的所述空气动力学。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器被编程有查找表，所述查找表包括所述确定的车辆行驶高度，其与所述空气偏转器相对于所述路面的所述目标高度对应，并且所述控制器被配置为经由所述查找表将所述确定的车辆行驶高度与所述空气偏转器相对于所述路面的所述目标高度相关。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述控制器被配置为经由离散行驶高度数据点之间以及所述查找表中的所述空气偏转器数据点的离散目标高度之间的内插来确定所述空气偏转器相对于所述路面的所述目标高度。

4.根据权利要求2所述的系统，其中所述控制器被配置为检测所述车身在所述第一车身端和/或在所述第二车身端处的所述高度，并且其中所述查找表建立所述车身在所述第一车身端和/或在所述第二车身端处的所述检测到的高度与所述空气偏转器相对于所述路面的所述目标高度之间的相关性。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述控制器被配置为：

确定所述车辆在所述第一车身端和所述第二车身端中的每一端处的所述行驶高度；

基于所述车辆在所述第一车身端的所述行驶高度与所述车辆在所述第二车身端的所述行驶高度之间的差值来确定所述车身相对于所述路面的俯仰；并且

选择所述空气偏转器相对于所述路面的所述目标高度，其与所确定的车身俯仰对应。

6.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述车辆包括车轮和将所述车身可操作地连接到所述车轮的车辆悬架拐角；

传感器，其被布置在所述悬架拐角处并且被配置为检测所述车身相对于所述路面的高度并且产生指示所述车身相对于所述路面的所述检测到的高度的信号；并且

所述控制器被配置为从所述传感器接收所述信号并且使用所接收的信号来确定所述车辆的所述行驶高度。

7.根据权利要求6所述的系统，其中：

所述控制器被配置为使用所述路面作为用于确定所述车辆的所述行驶高度的参考表面；并且

所述传感器被配置为经由直接感测所述车身相对于所述路面的所述高度来检测所述车辆的所述行驶高度。

8.根据权利要求6所述的系统，其中所述传感器是超声波传感器和激光传感器中的一个。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述机构被配置为选择性地使所述空气偏转器相对于所述车身枢转，以由此改变所述空气偏转器相对于所述路面的所述高度以及所述空气偏转器相对于所述车身的位置。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器被配置为确定所述车辆的行驶速度并且结合确定的行驶速度来调节所述车辆的所述行驶高度。