CN109383641A - 用于汽车的主动空气动力学车身面板 - Google Patents

Abstract

一种汽车包括具有中心平面的车身，该中心平面沿着车身的纵向中心垂直延伸，其中第一和第二侧面在中心平面的相对侧上。车辆另外包括联接到第一侧的第一可移动构件。第一可移动构件具有第一收起位置和第一展开位置。在第一展开位置中，第一可移动构件在第一侧与第二侧之间引起第一压差。车辆还包括第一致动器，其被配置为将第一可移动构件在第一收起位置与第一展开位置之间移动。车辆进一步包括控制器，其被配置为响应于满足第一操作条件而控制第一致动器以将第一可移动构件从第一收起位置移动到第一展开位置。

Description

用于汽车的主动空气动力学车身面板

技术领域

本公开涉及汽车，并且更具体地涉及汽车的空气动力学特征。

引言

对于高性能汽车，高车速下的空气动力学特性非常重要。高性能车辆通常被设计用于四个车轮之间的期望动态平衡。这种平衡影响包括转向的各种车辆操纵特性。然而，用于改进车辆操纵的已知系统和方法通常会增加车辆上的空气动力负载，这可能会影响车辆的行驶高度，进而需要改变悬架，诸如更硬的弹簧。这种变化可能以非期望方式影响其它车辆操纵特性。

发明内容

根据本公开的汽车包括车身。车身具有前部、后部、从前部延伸到后部的纵向中心，以及沿着纵向中心垂直延伸的中心平面，其中第一侧和第二侧在中心平面的相对侧上。车辆另外包括联接到第一侧的第一可移动构件。第一可移动构件具有第一收起位置和第一展开位置。在第一展开位置中，第一可移动构件在第一侧与第二侧之间引起第一压差。该车辆还包括第一致动器，其被配置为将第一可移动构件在第一收起位置与第一展开位置之间移动。该车辆进一步包括控制器，其被配置为响应于满足第一操作条件而控制第一致动器以将第一可移动构件从所述第一收起位置移动到第一展开位置。

在示例性实施例中，汽车另外包括具有标称位置的方向盘，其中第一操作条件包括当前方向盘位置与标称位置之间的差值超过预定义阈值。

在示例性实施例中，第一操作条件包括当前车速超过预定义阈值。

在示例性实施例中，第一操作条件包括当前车辆横摆率超过预定义阈值。

在示例性实施例中，车辆另外包括联接到第二侧的第二可移动构件。第二可移动构件具有第二收起位置和第二展开位置。在第二展开位置中，第二可移动构件在第一侧与第二侧之间引起第二压差。第二压差以与第一压差相反的方向定向。在这样的实施例中，该车辆还包括第二致动器，其被配置为将第二可移动构件在第二收起位置与第二展开位置之间移动。在这样的实施例中，该控制器进一步被配置为响应于满足第二操作条件而控制第二致动器以将第二可移动构件从所述第二收起位置移动到第一展开位置。控制器可以被配置为响应于满足第一操作条件而控制第二致动器以将第二可移动构件保持在第二收起位置中，并且响应于满足第二操作条件而控制第一致动器以将第一可移动构件保持在第一收起位置中。控制器可以进一步被配置为响应于制动请求超过阈值而控制第一致动器以将第一可移动构件从第一收起位置移动到第一展开位置，并且控制第二致动器以将第二可移动构件从第二收起位置移动到第一展开位置。

在示例性实施例中，第一可移动构件包括大致平坦面板。在收起位置中，大致平坦面板邻接第一侧，而在展开位置中，大致平坦面板从第一侧突出。

根据本公开的控制车辆的方法包括为车辆提供具有第一侧和第二侧的车身、提供第一可移动构件、提供第一致动器，以及提供控制器。第一可移动构件联接到第一侧并且具有第一收起位置和第一展开位置。在第一展开位置中，第一可移动构件在第一侧与第二侧之间引起第一压差。第一致动器被配置为将第一可移动构件在第一收起位置与第一展开位置之间移动。控制器与第一致动器进行通信。该方法还包括响应于在车辆运动时满足第一操作条件而经由控制器控制第一致动器以将第一可移动构件从第一收起位置移动到第一展开位置。

根据本公开的实施例提供了许多优点。例如，本公开提供了一种用于经由车身作用的空气动力来改进汽车的转向和制动的系统和方法。

从以下结合附图对优选实施例的具体实施方式中，本公开的上述和其它优点和特征将变得显而易见。

附图说明

图1是根据本公开的实施例的汽车的俯视图；

图2是根据本公开的实施例的汽车的前视图；

图3是根据本公开的实施例的汽车的侧视图；并且

图4是根据本公开的实施例的控制汽车的方法的流程图表示。

具体实施方式

本文描述了本公开的实施例。然而，应当理解的是，所公开实施例仅仅是示例，而其它实施例可以呈现各种和替代性形式。图式不一定按比例绘制；一些特征可以被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应当被解释为限制性的，而仅仅是代表性的。参考任何一个图式说明并描述的各个特征可以结合一个或多个其它图式中说明的特征以产生未明确说明或描述的实施例。所说明的特征组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，特定应用或实施方案可期望与本公开的教导一致的特征的各个组合和修改。

现在参考图1和2，说明了根据本公开的实施例的汽车10。车辆10具有车身12，其具有中心纵向轴线14。穿过纵向轴线14的垂直平面将车身12分成第一侧16和第二侧18。在所说明的实施例中，第一侧16对应于车辆10的驾驶员侧，而第二侧18对应于车辆10的乘客侧。

第一可移动构件20被设置在第一侧16上。在所说明的实施例中，第一可移动构件20被设置在车辆10的侧车身面板上，即，不在车辆的发动机罩或顶板上。第一可移动构件20具有收起位置和展开位置。在所说明的实施例中，在收起位置中，第一可移动构件20通常保持与第一侧16齐平。在展开位置中，第一可移动构件20远离第一侧16突出。在图1中，第一可移动构件20被说明处于展开位置中。第一可移动构件20可以包括大致平坦面板、成型翼型或用于使流体偏转的其它适当的构件，如下文所讨论。然而，在其它实施例中，收起位置和展开位置可以指代用于引起压差的可移动构件的任意两个任意位置，如下文所讨论。

第二可移动构件22被设置在第二侧18上。第二可移动构件22同样具有收起位置和展开位置，通常如上面关于第一可移动构件20所讨论。在图1中，第二可移动构件22被说明处于收起位置中。

第一致动器24与第一可移动构件20相关联。第一致动器24被配置为驱动第一可移动构件20在收起位置与展开位置之间。第一致动器24可以包括例如联接到第一可移动构件20的线性致动器。

第二致动器26与第二可移动构件22相关联。第二致动器26被配置为驱动第二可移动构件22在收起位置与展开位置之间。第二致动器26可以包括例如联接到第二可移动构件22的第二线性致动器。

第一致动器24和第二致动器26处于控制器28的控制下。控制器28被设置有编程以响应于满足一个或多个标准而命令第一致动器24和第二致动器26分别将第一可移动构件20和第二可移动构件22在收起位置与展开位置之间移动，如将在下面进一步详细讨论。

虽然被描绘为单个计算单元，但是控制器28可以包括统称为“控制器”的多个控制器。控制器28可以包括与各种类型的计算机可读存储装置或介质进行通信的微处理器或中央处理单元(CPU)。计算机可读存储装置或介质可以包括例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)中的易失性和非易失性存储器。KAM是一种持久或非易失性存储器，其可以在CPU断电时用于存储各种操作变量。计算机可读存储装置或介质可以使用诸如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)、闪速存储器或能够存储数据的任何其它电动、磁性、光学或组合存储器装置的许多已知存储器中的任何一种来实施，其中的一些数据表示由控制器用于控制发动机或车辆的可执行指令。

如围绕车身12的条纹所说明，当第一可移动构件20处于展开位置中时，流体围绕车身12流动在靠近第一可移动构件20向后的第一侧16形成湍流区域。当第二可移动构件22处于收起位置中时，靠近第二侧18的流体流不会中断。由此可以在第一侧16与第二侧18之间引起压差。压差在车身12上施加横向力。

值得注意的是，由于展开第一可移动构件20而产生的横向力与通过车辆轮胎的任何下压力效应无关。有利的是，由此可以产生横向力而无需更换车辆弹簧。

另外，车辆10被设置有与控制器28进行通信的至少一个传感器30。在示例性实施例中，至少一个传感器30包括转向角传感器，其被配置为产生指示方向盘位置的信号。至少一个传感器30还可以包括制动传感器，其被配置为产生指示制动器踏板位置的信号。传感器30还可以包括地理定位传感器，诸如GPS接收器、光学相机、超声波传感器、RADAR或LiDAR系统、其它传感器，或上述传感器的任何组合。

在图1中所说明的实施例中，第一可移动构件20和第二可移动构件22被布置在车辆10的前轮的后部，并且包括被配置为远离车辆10的车身12枢转和突出的构件。然而，在本发明范围内的其它实施例中，可以实施其它类型的可移动构件。作为示例，第一可移动构件和第二可移动构件可以分别包括在第一侧和第二侧上的可变形面板。在这样的实施例中，第一和第二致动器可以被配置为使可变形面板远离车身凸出，由此加速车身的给定侧上的空气流动，并且进而在第一侧与第二侧之间引起压差。另外，在本发明的范围内的其它实施例中，可移动构件可被设置在车身的第一侧和第二侧上的其它位置。虽然可以通过将可移动构件设置在车辆后轮前部的位置来增加益处，但是可移动构件可以被设置在第一侧和第二侧上的任何适当位置。

在示例性实施例中，第一可移动构件20和第二可移动构件22可以独立地或一起展开。作为示例，可以展开一个相应的可移动构件以响应于转动请求二提供附加的横向力。作为另一个示例，第一可移动构件20和第二可移动构件22都可以一起展开以响应于制动请求而增加第一侧16和第二侧18上的阻力。下面将参考图4讨论示例性控制模式。

现在参考图3，说明了根据本公开的替代实施例。车辆10'具有带侧面18'的车身12'。通气出口32被设置在侧面18'上。通气出口32被配置为从通气口接收流体，诸如空气，并且沿着侧面18'将流体引导到车辆的外部。通气口将流体从热源引导到通气出口32。在所说明的实施例中，热源包括车辆制动系统，并且管道具有靠近车辆制动系统的入口以接收加热后的空气；然而，在其它实施例中，热源可以包括车辆发动机。包括多个可移动快门构件的主动快门系统34被设置在通气出口32的上游，并且被配置为控制通过通气出口32的流体流速。快门系统34处于控制器28'的控制之下。

在这样的实施例中，控制器28'可以控制快门系统34以改变通过通气出口32的流体流，由此在车辆的相对侧之间产生热差。热差进而可以产生流体密度差，从而产生类似于上面讨论的侧向力。

现在参考图4，以流程图形式说明了根据本公开的控制车辆的方法。该方法可以由控制器执行，例如，通常被配置为图1中所说明的控制器28。该方法开始于框100。

确定当前车速是否超过预定义阈值，如框102处所说明。在示例性实施例中，预定义阈值是60MPH，但是当然可以使用其它值。选择阈值以避免在低速下对可移动构件的不必要的致动，否则将获得很小的空气动力学益处。

如果操作102的确定为否定，则控制保持在操作102处。因此，除非并且直到车速超过阈值，否则算法不进行。

如果操作102的确定为肯定，则控制进行到操作104。如操作104处所说明，确定是否接收到超过预定义阈值的制动请求。如上文所讨论，可以经由来自制动传感器的信号接收制动请求，该制动传感器被配置为监控制动踏板位置。然而，在具有自主驾驶系统的车辆中，制动请求可以由自主驾驶系统产生，而不是由操作人员经由制动器踏板产生。在示例性实施例中，制动阈值对应于重制动，但是可以使用其它值。

如果操作104的确定为肯定，则控制致动器以展开第一可移动构件和第二可移动构件，如框106处所说明。如上文所讨论，由可移动构件引起的湍流可以由此增加阻力并且支持车辆的减速。

然后确定制动请求是否低于阈值，如框108处所说明。

如果操作108的确定为否定，则控制返回到框106并且可移动构件保持在展开位置中。由此，可移动构件保持在展开位置中直到制动请求下降到阈值以下。

如果操作108的确定为肯定，则控制致动器以将第一可移动构件和第二可移动构件移动到收起位置，如框110处所说明。然后，控制返回到操作102。

返回到操作104，如果确定为否定，则控制前进到操作112。

如操作112处所说明，确定是否接收到超过预定义阈值的转向请求。如上文所讨论，可以经由来自转向传感器的信号接收制动请求，该转向传感器被配置为监控方向盘位置。然而，在其它实施例中，可以使用其它转向请求。然而，在具有自主驾驶系统的车辆中，转向请求可以由自主驾驶系统产生，而不是由操作人员经由方向盘产生。

如果操作112的确定为否定，则控制返回到操作102。因此，除非并且直到接收到制动请求或转向请求，否则该算法不进行。

如果操作112的确定为肯定，则控制致动器以展开一个可移动构件，同时将另一个可移动构件保持在收起位置中，如框114处所说明。展开的可移动构件可以引起湍流，由此产生侧向力以支撑转动车辆，如上面参照图1所讨论的。

然后确定转向请求是否低于阈值，如操作116处所说明。

如果操作116的确定为否定，则控制返回到框114，并且第一和第二可移动构件分别保持在展开和收起位置。由此，可移动构件保持在它们相应的位置中直到转向请求下降到阈值以下。

如果操作116的确定为肯定，则控制致动器以将第一可移动构件和第二可移动构件移动到收起位置，如框110处所说明。然后，控制返回到操作102。

可以看出，本公开提供了一种用于改进汽车的转动和制动的系统和方法。

虽然上文描述了示例性实施例，但是并不希望这些实施例描述由权利要求书涵盖的所有可能形式。用在说明书中的词汇是描述性词汇，而不是限制性的词汇，且应当理解，可以进行各种变化而并不脱离本发明的精神和范围。如先前所述，各个实施例的特征可组合成形成可以不明确描述或说明的本发明的进一步实施例。虽然各个实施例就一个或多个所需特性而言可能已经描述为提供优点或优于其它实施例或现有技术实施方案，但是本领域一般技术人员认识到，可牺牲一个或多个特征或特性以实现取决于具体应用和实施方案的所需整体系统属性。这些属性可包括(但不限于)成本、强度、耐用性、生命周期成本、市场适销性、外观、包装、大小、服务能力、重量、可制造性、便于组装等。因而，就一个或多个特性而言，描述为所需性不及其它实施例或现有技术实施方案的实施例不在本公开的范围之外并且对于特定应用可为所需的。

Claims (8)

1.一种汽车，包括：

车身，其具有前部、后部、从所述前部延伸到所述后部的纵向中心，以及沿着所述纵向中心垂直延伸的中心平面，其中第一侧和第二侧在所述中心平面的相对侧上；

联接到所述第一侧的第一可移动构件，所述第一可移动构件具有第一收起位置和第一展开位置，其中在所述第一展开位置中，所述第一可移动构件在所述第一侧与所述第二侧之间引起第一压差；

第一致动器，其被配置为将所述第一可移动构件在所述第一收起位置与所述第一展开位置之间移动；以及

控制器，其被配置为响应于满足第一操作条件而控制所述第一致动器以将所述第一可移动构件从所述第一收起位置移动到所述第一展开位置。

2.根据权利要求1所述的汽车，进一步包括具有标称位置的方向盘，其中所述第一操作条件包括当前方向盘位置与所述标称位置之间的差值超过预定义阈值。

3.根据权利要求1所述的汽车，其中所述第一操作条件包括当前车速超过预定义阈值。

4.根据权利要求1所述的汽车，其中所述第一操作条件包括当前车辆横摆率超过预定义阈值。

5.根据权利要求1所述的汽车，进一步包括联接到所述第二侧的第二可移动构件，所述第二可移动构件具有第二收起位置和第二展开位置，其中在所述第二展开位置中，所述第二可移动构件在所述第一侧与所述第二侧之间引起第二压差，所述第二压差以与所述第一压差相反的方向定向；以及

第二致动器，其被配置为将所述第二可移动构件在所述第二收起位置与所述第二展开位置之间移动；

其中所述控制器进一步被配置为响应于满足第二操作条件而控制所述第二致动器以将所述第二可移动构件从所述第二收起位置移动到所述第一展开位置。

6.根据权利要求5所述的汽车，其中所述控制器被配置为响应于满足所述第一操作条件而控制所述第二致动器以将所述第二可移动构件保持在所述第二收起位置中，并且响应于满足所述第二操作条件而控制所述第一致动器以将所述第一可移动构件保持在所述第一收起位置中。

7.根据权利要求5所述的汽车，其中所述控制器进一步被配置为响应于制动请求超过阈值而控制所述第一致动器以将所述第一可移动构件从所述第一收起位置移动到所述第一展开位置，并且控制所述第二致动器以将所述第二可移动构件从所述第二收起位置移动到所述第一展开位置。

8.根据权利要求1所述的汽车，其中所述第一可移动构件包括大致平坦面板，在所述收起位置中，所述大致平坦面板邻接所述第一侧，而在所述展开位置中，所述大致平坦面板从所述第一侧突出。