CN110435777B - 用于机动车辆的后扩散器系统 - Google Patents

Abstract

一种机动车辆，包括主体，其具有前部部分、后部部分和底部部分。车辆另外包括面板，其可枢转地联接到靠近主体后部部分的底部部分。面板具有前边缘和后边缘，并可围绕前边缘枢转。面板可在收起位置和展开位置之间枢转。在收起位置，后边缘与驱动表面隔开第一距离，并且在展开位置，后边缘与驱动表面隔开第二距离。第二距离小于第一距离。车辆另外包括致动器，其配置为响应于操作条件的满足而在收起位置和展开位置之间移动面板。

Description

用于机动车辆的后扩散器系统

技术领域

本公开涉及机动车辆，并且更具体地涉及机动车辆的空气动力学特征。

背景技术

道路车辆具有主体，该主体具有靠近路面的底部部分。在汽车环境中， 扩散器是车辆底部的成形部分，其通过增强汽车下方的高速气流和显着较 慢的环境大气的自由气流之间的过渡来改善车辆的空气动力学性质。当车 辆在空气中移动时，扩散器通常影响车身下方的压力，以增加车辆的有效 下压力和阻力。

扩散器通常位于车辆底部的后部，并且通过加速车辆下方的气流的速 度来工作。扩散器通过为底部气流提供空间来减速并扩展到车辆覆盖的区 域，同时空气密度保持恒定。具体而言，扩散器使用伯努利原理，根据该 原理，流体压力随着流体速度的增加而降低。因此，扩散器使得车辆下方 的压力低于车辆侧面和上方的压力，从而产生下压力的量度。

当使用扩散器时，空气从车辆的前部和侧面流入底部，随后空气加速 并减小车辆下方的压力。在从底部到扩散器的过渡处产生吸力峰值。然后， 扩散器将高速底部空气缓和到通过车辆的自由气流速度，并且还有助于填 充紧接在车辆后方的尾流区域。结果，通过使整个车辆底部成为更有效的 下压力产生设备，扩散器减小了阻力并增加了车辆的下压力。另外，扩散 器向车辆后方的空气施加向上的动量，这进一步增加了车辆的下压力。

发明内容

根据本公开的机动车辆包括主体，其具有前部部分、后部部分和底部 部分。车辆另外包括面板，其可枢转地联接到靠近主体后部部分的底部部 分。面板具有前边缘和后边缘，并且可围绕前边缘枢转。面板可在相对于 驱动表面具有第一角度的收起位置和相对于驱动表面具有第二角度的展 开位置之间枢转。在收起位置，后边缘与驱动表面隔开第一距离，并且在 展开位置，后边缘与驱动表面隔开第二距离。第二距离小于第一距离。车 辆另外包括致动器，其被配置为响应于操作条件的满足而在收起位置和展 开位置之间移动面板。

在示例性实施例中，面板包括可滑动地联接到第二部分的第一部分， 第一部分和第二部分可在缩回位置和延伸位置之间滑动，缩回位置限定前 边缘和后边缘之间的第一长度，延伸位置限定前边缘和后边缘之间的第二 长度。第二长度超过第一长度。这样的实施例可以另外包括第二致动器， 其配置为使第一部分和第二部分在缩回位置和延伸位置之间滑动。

在示例性实施例中，车辆另外包括第一轴和第二轴，其中前边缘靠近 第二轴设置。

在示例性实施例中，车辆另外包括控制器，其配置为响应于操作条件 的满足而控制致动器以使面板在收起位置和展开位置之间移动。在这样的 实施例中，操作条件可以包括超过预定阈值的车辆速度。操作条件还可包 括预期后部碰撞。

在示例性实施例中，致动器包括可膨胀隔膜，其配置为在膨胀时将面 板枢转到展开位置。

根据本公开的控制车辆的方法包括提供具后部部分、底部部分、面板、 至少一个致动器、和控制器的车辆，其中，面板可枢转地联接到靠近车身 后部部分的底部部分，致动器配置为在收起位置和展开位置之间移动面板， 控制器配置为控制至少一个致动器。面板具有前边缘和后边缘，并且可围 绕前边缘枢转。该方法还包括，响应于满足第一操作条件，经由控制器自 动控制至少一个致动器，以将面板从收起位置移动到展开位置。该方法还包括，响应于满足第二操作条件，经由控制器自动控制至少一个致动器， 以将面板从展开位置移动到收起位置。在收起位置，后边缘与驱动表面隔 开第一距离，并且在展开位置，后边缘与驱动表面隔开第二距离，第二距 离小于第一距离。

在示例性实施例中，面板包括可滑动地联接到第二部分的第一部分， 第一部分和第二部分可在缩回位置和延伸位置之间滑动，缩回位置限定前 边缘和后边缘之间的第一长度，延伸位置限定前边缘和后边缘之间的第二 长度。第二长度超过第一长度。在这样的实施例中，自动控制至少一个致 动器以将面板从收起位置移动到展开位置包括控制至少一个致动器以将 面板从缩回位置移动到延伸位置，并自动控制至少一个致动器将面板从展 开位置移动到收起位置包括控制至少一个致动器以将面板从延伸位置移 动到缩回位置。

在示例性实施例中，第一操作条件包括超过预定阈值的车辆速度，并 且第二操作条件包括低于预定阈值的车辆速度。

在示例性实施例中，第一操作条件包括预期后部碰撞。

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 在需要时提供增强的空气动力学性能的系统和方法，并且此外可以在不损 害期望的车辆造型的情况下这样做。

从以下结合附图对优选实施例的详细描述，本公开的上述和其他优点 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机动车辆的俯视图；

图2是根据本公开的实施例的机动车辆的仰视图；

图3是根据本公开的实施例的机动车辆的第一侧视图；

图4是根据本公开的实施例的机动车辆的第二侧视图；

图5是根据本公开的实施例的控制机动车辆的方法的流程图表示；以 及

图6是根据本公开的替代实施例的机动车辆的侧视图。

具体实施方式

本文描述了本公开的实施例。然而，应该理解，所公开的实施例仅仅 是示例，并且其他实施例可以采用各种和替代形式。这些数字不一定按比 例；某些功能可能会被夸大或最小化，以显示特定组件的详细信息。因此， 本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是代表性 的。参考任何一个附图示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图 中示出的特征组合，以产生未明确示出或描述的实施例。所示特征的组合提供了典型应用的代表性实施例。然而，对于特定应用或实现，可能需要 与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改。

现在参考图1至图4，示出了根据本公开的机动车辆10的第一实施例。 机动车辆10定位在靠近路面12的位置。车辆10包括车身14。车身14限 定六个主体侧面。六个主体侧面包括第一主体端16，其可以被称为前端或 前部16，相对的第二主体端18，其可以称为后部或后端18，左侧20，右 侧22，顶部主体部分24，其通常包括车顶，以及底部部分26(如图2所示)。如本领域技术人员所理解的，前端16配置为在车辆相对于路面12 运动时面向迎面而来的环境气流25。

如图2所示，底部部分26配置为跨越前和后主体端16、18之间的距 离28。底部部分26可以具有基本平坦的表面并且具有各种子系统的部件， 例如发动机排气系统的部件和车辆悬架(未示出)，其塞入特殊配置的裂 缝中，使得第一气流部分25-1可以在有限的干扰下流过车身14。底部部 分26还在车身14和路面12之间限定了底部空间。因此，底部空间允许 第一气流部分25-1在车身14下方，车身14和路面12之间通过，而第二 气流部分25-2越过顶部主体部分24。此外，第三和第四气流部分25-3、 25-4分别绕过左侧和右侧20、22。气流部分25-1、25-2、25-3和25-4都 在尾流区域的后端18后面或者在紧接在移动车辆的后端18后面的再循环 气流区域25-5中重新加入。

如图2-4所示，车辆10还包括设置在靠近底部部分26的后端18处的 有源扩散器组件32。有源扩散器组件32配置为控制第一气流部分25-1通 过底部穿过底部部分26并到环境中。有源扩散器组件32包括面板34，面 板34配置为选择性地延伸到再循环气流区域25-5中的环境气流25中并从 其中缩回。缩回或收起位置在图3中示出，并且延伸或展开位置在图4中 示出。面板34从前边缘36延伸到后边缘38。在所示实施例中，前边缘 36靠近后轴39设置。然而，在其他实施例中，前边缘36可以定位在其他 位置，例如后轴39的后部。在所示的实施例中，面板34基本上从左侧20 延伸到右侧22的车辆的整个宽度。然而，在其他实施例中，面板34可以 延伸车辆宽度的较小部分。在所示实施例中，面板34包括第一部分35和第二部分37。

如图2、3和4所示，有源扩散器组件32还包括第一设备40，第一设 备40配置为当车辆10相对于路面12运动时使面板34相对于底部部分26 枢转。面板34配置为围绕大致沿前边缘36延伸的枢转轴线枢转。在图1 至图4所示的实施例中，第一设备40配置为有源致动器，例如，作为配 置为直接作用在枢转轴线上的电动机，或者作为配置为与枢转轴线相切地 作用的线性致动器。然而，在其他实施例中，可以实现其他类型的致动， 如下面进一步详细讨论的。另外，有源扩散器组件32包括第二设备42， 第二设备42配置为沿前后方向延伸面板34。第二设备42可以配置为有源 的，线性延伸的致动器，如图2所示，例如，其可以是流体致动的设备， 或者可以配置为伺服电动机或螺线管。第一设备40和第二设备42均可包括单个致动器或多个单独的致动器。在使用多个单独的致动器的实施例中， 致动器可以沿后端18对称地定位，以便于面板34相对于左侧20和右侧 22的均匀延伸和缩回。例如，第一设备40和第二设备42可以是双作用的， 配置为将面板34从收起位置移动到展开位置并将面板34从展开位置移动 到收起位置。

在升高的车辆速度下的展开位置，延伸的面板34允许第一气流部分 25-1在底部空间中膨胀。然而，当面板34延伸时，扩散器组件32使第一 气流部分25-1膨胀不会引起过度的气流分离或在车身14上的阻力过大。 相反，面板34的这种延伸通过提供一定程度的“尾流填充”，即在移动的 车辆后面直接填充再循环气流区域25-5来增强车身14的空气动力学轮廓。 此外，有源扩散器组件32使得面板34上游的空气流动通过底部部分26 加速，从而在车身14上产生下压力和伴随的减阻。

车体14的增强的空气动力学轮廓可以提供关于燃料经济性和/或关于 车辆10的乘员感知的噪声水平的益处，并且另外减少收集在后端18上的 污垢或碎屑的数量。此外，双作用类型的第一设备40可以配置为使面板 34延伸超过后端18预定距离，使得面板的延伸提供所需的空气动力学益 处，即对车身14减阻。

作为额外的益处，当处于展开位置时，面板34可以用作辅助后保险 杠。因此，面板34可以被控制为有源安全设备，如下面将进一步详细讨 论的。

第一设备40和第二设备42与控制器44通信或在控制器44的控制下。 虽然被描绘为单个单元，但是控制器44可以包括一个或多个另外的控制 器，统称为“控制器”。“控制器44可以包括与各种类型的计算机可读存 储设备或介质通信的微处理器或中央处理单元(CPU)。计算机可读存储设 备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是持久性或非 易失性存储器，可用于在CPU断电时存储各种操作变量。计算机可读存储 设备或介质可以使用许多已知存储器设备中的任何一种来实现，例如 PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电PROM)、EEPROM(电可擦除 PROM)、闪存或者能够存储数据的任何其他电、磁、光或组合存储设备，其中一些代表可执行指令，由控制器用于控制发动机或车辆。

现在参考图5，以流程图的形式示出了根据本公开的控制车辆的方法。 该方法从方框100开始，例如，在驾驶循环开始时。在示例性实施例中， 该方法由控制器自动执行，例如，布置为上面讨论的控制器44。

如操作102所示，确定是否预期后部碰撞。在示例性实施例中，可以 基于来自诸如RADAR、LiDAR或光学相机之类的一个或多个后向传感器 的传感器读数来预期后部碰撞。可以基于车辆10后方检测到的物体来预 期后部碰撞，其具有相对速度和表示可能与后端18碰撞的相对加速度。

如果操作102的确定是肯定的，即预期后部碰撞，则将扩散器控制到 展开位置，如框104所示。在示例性实施例中，这通过控制一个或多个致 动器来执行，例如第一设备40和第二设备42，用于将面板34控制到展开 位置。因此，在可能发生的任何碰撞期间，扩散器可以用作辅助后保险杠。 然后，控制返回到操作102。

如果操作102的确定是否定的，则确定当前车辆速度是否超过预定速 度阈值，如操作106所示。在示例性实施例中，速度阈值由任何适当的方 法确定，以识别车辆10的速度，在其上，车身14的增强的空气动力学轮 廓赋予车辆效率所需的益处，例如，通过风洞测试、模拟、其他方法或其 组合。

如果操作106的确定是否定的，即当前车辆速度不超过速度阈值，则 将扩散器控制到收起位置，如框108所示。在示例性实施例中，这通过控 制一个或更多的致动器来执行，例如第一设备40和第二设备42，用于将 面板34控制到收起位置。然后，控制返回到操作102。

如果操作106的确定是肯定的，则确定转向角是否超过预定的转向阈 值，如操作110所示。在示例性实施例中，通过用于识别转弯速率的任何 适当方法确定转向阈值，在其上，扩散器不提供额外的益处。

如果操作110的确定是肯定的，即转向角超过转向阈值，则将扩散器 控制到收起位置，如框108所示。然后控制返回到操作102。

如果操作110的确定是否定的，则确定当前制动应用是否超过预定制 动阈值，如操作112所示。在示例性实施例中，基于对应于车辆制动器的 有意应用的水平来确定制动阈值，例如表示操作者意图使车辆10显着减 速。

如果操作112的确定是肯定的，即制动应用超过制动阈值，则将扩散 器控制到收起位置，如框108所示。然后控制返回到操作102。

如果操作112的确定是否定的，则将扩散器控制到展开位置，如框104 所示。然后控制返回到操作102。

可以看出，由此可以控制系统以在需要时提供增强的空气动力学性能 并且在需要时用作有源安全设备，同时还在不需要功能时保持期望的车辆 造型。

现在参考图6，示出了替代实施例。在图6的实施例中，第一设备40'包括可膨胀隔膜。在这样的实施例中，第一设备40'配置为在膨胀时接触面板34'并以枢转运动驱动面板34'。可以设置诸如弹簧的偏置构件以将面板34'朝向收起位置偏置。第一设备40'与流体源46连通。流体源46配置为响应于操作条件的满足而将流体供应到第一设备40'以使隔膜膨胀。在示例性实施例中，流体源46包括气泵，该气泵配置为将加压空气供应到第一设备40'。在替代实施例中，流体源46包括在车辆10外部的入口。在这样的实施例中，在高车辆速度下，空气可以流过入口以对第一设备40'加压。因此，这样的实施例可以用作被动致动器。

可以看出，本公开提供了一种用于在需要时提供增强的空气动力学性 能的系统和方法，并且此外可以在不损害期望的车辆造型的情况下这样做。

虽然以上描述了示例性实施例，但并不意味着这些实施例描述了权利 要求所包含的所有可能形式。说明书中使用的词语是描述性词语而不是限 制性词语，并且应当理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以 进行各种改变。如前所述，各种实施例的特征可以组合以形成可能未明确 描述或说明的本公开的其他示例性方面。虽然各种实施例可以被描述为相 对于一个或多个期望特性提供优点或优于其他实施例或现有技术实现，但 是本领域普通技术人员认识到可以损害一个或多个特征或特性以实现期 望的整体系统属性，取决于具体的应用程序和实现。这些属性可以包括但 不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺 寸、可维护性、重量、可制造性、易于组装等。因此，关于一个或多个特 性描述为不如其他实施例或现有技术实现所希望的实施例不在本公开的 范围之外，并且对于特定应用可能是期望的。

Claims (5)

1.一种机动车辆，包括：

主体，其具有前部部分、后部部分和底部部分；

面板，其可枢转地联接到靠近所述主体所述后部部分的所述底部部分，所述面板具有前边缘和后边缘并能够围绕所述前边缘枢转；所述面板能够在收起位置和展开位置之间枢转，其中，在所述收起位置，所述后边缘与驱动表面隔开第一距离，并且在所述展开位置，所述后边缘与所述驱动表面隔开第二距离，所述第二距离小于所述第一距离；

致动器，其配置为响应于操作条件的满足而在所述收起位置和所述展开位置之间移动所述面板；以及

控制器，其配置为响应于所述操作条件的满足而控制所述致动器以使所述面板在所述收起位置和所述展开位置之间移动，其中所述操作条件包括预期后部碰撞。

2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述面板包括可滑动地联接到第二部分的第一部分，所述第一部分和第二部分能够在缩回位置和延伸位置之间滑动，所述缩回位置限定所述前边缘和所述后边缘之间的第一长度，所述延伸位置限定所述前边缘和所述后边缘之间的第二长度，所述第二长度超过所述第一长度。

3.根据权利要求2所述的车辆，还包括第二致动器，其配置为使所述第一部分和所述第二部分在所述缩回位置和所述延伸位置之间滑动。

4.根据权利要求1所述的车辆，还包括第一轴和第二轴，所述前边缘靠近所述第二轴设置。

5.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述致动器包括可膨胀隔膜，其配置为在膨胀时将所述面板枢转到所述展开位置。

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