CN114585556A - 用于车辆的下压力系统 - Google Patents

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CN114585556A CN202080071157.7A CN202080071157A CN114585556A CN 114585556 A CN114585556 A CN 114585556A CN 202080071157 A CN202080071157 A CN 202080071157A CN 114585556 A CN114585556 A CN 114585556A
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pressure
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乔治·卡尔·肖尔茨
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Mcmurray Automotive Co ltd
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Abstract

本发明提供一种用于车辆的下压力系统,下压力系统包括:限流器,限流器被配置来限制进入至少部分地由限流器和车辆设置在其上的地面限定的区域中的空气流量;边沿,边沿设置在限流器上并且被配置来与地面形成至少部分密封;专用压力源,专用压力源设置在限流器外部并且通过空气流动路径连接到限流器,压力源被配置来生成跨限流器的压差;以及灰尘和碎屑去除系统,灰尘和碎屑去除系统被配置来防止灰尘和碎屑通过空气流动路径离开下压力系统。通过生成跨限流器的压差(例如,通过在由限流器限定的区域中生成比区域外部的大气压力低的压力),可生成作用在车辆上的下压力。下压力可产生车辆的改进的抓地力或牵引力,这可改进车辆的操控性和安全性。

Description

用于车辆的下压力系统
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的下压力系统。下压力系统包括限流器和压力源,所述压力源被配置来生成跨限流器的压差,以便生成下压力。
背景技术
用于改进车辆在其正在行驶的地面(诸如公路)上的抓地力(或牵引力)的一种技术是生成作用在车辆上并致使车辆被朝向地面下压的下压力。这种下压力可增大轮胎与地面的附着力,这可使得车辆能够在不失去抓地力的情况下以更快速度绕过弯道。这还可使得轮胎能够向地面传递更大推力,这可改进车辆的加速和减速。
通常,下压力可使用车辆的空气动力学特性生成。车辆可包括一个或多个表面,所述一个或多个表面被配置来在空气在车辆移动时在这些表面之上移动的情况下生成下压力。作为实例,车辆可包括被配置来在车辆在地面上行驶时生成将车辆朝向地面下压的下压力的翼板(或机翼)。翼板可基于与飞行器机翼相同的原理起作用,不同之处在于翼板被布置来生成负升力,即指向地面的力。以此方式生成的下压力可取决于所使用的翼板的大小。因此,增大翼板的大小可增大所生成下压力的量值。然而,缺点在于增大翼板的大小也可增大气动阻力。另外,由翼板生成的下压力的量值取决于车辆的速度,因此在低速时,下压力的量值可相对小。
发明内容
最一般地,本发明提供了一种用于车辆的下压力系统,其包括:限流器,所述限流器用于限制进入区域中的空气流量;以及压力源,所述压力源被配置来生成跨所述限流器的压差。通过生成跨限流器的压差(例如,通过在由限流器限定的区域中生成比区域外部的大气压力低的压力),可生成作用在车辆上的下压力。下压力可产生车辆的改进的抓地力或牵引力,这可降低车辆打滑的风险。这可改进车辆的操控性和安全性。例如,这可改进车辆高速转弯的能力,和/或用于减小车辆的制动距离。另外,由于下压力由跨限流器的压差生成,因此下压力的量值可基本上与车辆的速度无关。因此,本发明的下压力系统可使得车辆的牵引力和稳定性得到改进,而与车辆速度(例如,即使在低速时)无关。
根据本发明的第一方面,提供了一种用于车辆的下压力系统,所述下压力系统包括:限流器,所述限流器被配置来限制进入至少部分地由限流器和车辆设置在其上的地面限定的区域中的空气流量;边沿,所述边沿设置在限流器上并且被配置来与地面形成至少部分密封;专用压力源,所述专用压力源设置在限流器外部并且通过空气流动路径连接到限流器,压力源被配置来生成跨限流器的压差;以及灰尘和碎屑去除系统,所述灰尘和碎屑去除系统被配置来防止灰尘和碎屑通过空气流动路径离开下压力系统。因此,通过生成跨限流器的压差,可生成作用在车辆上的下压力。此外,通过提供灰尘和碎屑去除系统作为下压力系统的一部分,可以防止灰尘和碎屑从下压力系统吹出。这改进了下压力系统的安全性,因为将灰尘和碎屑从下压力系统吹出可能是危险的(例如,通过降低位于下压力系统后面的车辆的能见度)。这也可避免由于灰尘和碎屑从下压力系统吹出而对下压力系统的部件造成的损坏。
限流器可以是用于限定区域并限制进入所述区域中的空气流量的任何合适的机构或部件。例如,限流器可包括形状被设定为限定区域的一部分的屏障、壁或部分外壳。限流器可被配置来限定区域的周边的全部或部分。例如,限流器可呈围绕区域的周边延伸的连续屏障的形式。在其他情况下,限流器可仅限定区域的周边的一部分,例如限流器可在一端处开口。
限流器可包括:顶表面(例如,由板形成),所述顶表面被配置为设置在车辆的底面上;以及侧壁,所述侧壁围绕顶表面的周边设置,所述侧壁被配置来从顶表面朝向地面向下延伸。因此,限流器的顶表面和侧壁可用于限定区域。
在使用中,限流器可设置在车辆设置在其上的地面上,使得限流器和地面一起限定区域。换句话说,限流器可在地面上方限定一定区域。因此,区域可对应于基本上由限流器和车辆设置在其上的地面包封的体积。在一些情况下,区域可由限流器和地面部分地包封,例如在限流器在一端处开口的情况下。区域可位于限流器的内部,而限流器的外部可朝外,例如限流器的外部可与车辆外部的大气接触。地面可以是例如车辆设置在其上的路面(例如柏油路)。
限流器可被配置为位于车辆下方,例如它可安装在车辆的底面上。在一些情况下,限流器的一部分或全部可由车辆的表面形成。
当限流器设置在地面上方以限定区域时,限流器用于限制(例如阻挡或部分地阻挡)从限流器的外部流入区域中的空气。例如,限流器可限制从大气流入区域中的空气。
边沿用于与地面形成至少部分密封。边沿与地面之间的至少部分密封可用于限制区域与限流器的外部(例如大气)之间的空气流量。这可有助于生成和维持跨限流器的压差。
边沿设置在限流器上,例如边沿可设置在限流器的下边缘处或附近。因此,在使用中(即,当限流器设置在地面上方时),边沿可紧密接近地面或与地面接触,以便与地面形成至少部分密封。
边沿可形成为限流器的一部分,例如它可以是限流器的整体部分。替代地,边沿可以是与限流器分开的部件,边沿安装在限流器上。
边沿可包括柔性材料。这可使得边沿能够响应于地面的变化(例如不平整)而挠曲,使得可维持边沿与地面之间的至少部分密封。例如,边沿可由玻璃纤维、铝和碳纤维中的一者或多者制成。可调节边沿的材料的刚度以有助于维持与地面的接触。
压力源设置在限流器外部。也可以说压力源远离限流器设置。换句话说,在使用中,压力源可位于至少部分地由限流器和地面限定的区域之外。在限流器外部提供压力源可以是有益的,因为这可对压力源施加较少大小约束。由于限流器通常可放置在车辆下方,因此将压力源放置在限流器内部可能会导致车辆的高度增大。因此,通过在车辆外部提供压力源,可减小车辆的高度。
本发明的下压力系统的压力源是专用压力源。换句话说,压力源可被配置为独立于车辆的主发动机被驱动(或控制)。例如,压力源可由独立于车辆的牵引系统的马达的马达驱动。以此方式,压力源的性能可独立于车辆正在行驶的速度。为下压力系统提供专用压力源可使得压力源能够独立于其他车辆系统得到控制。这可有助于控制由压力源生成的压差,以及因而由下压力系统生成的下压力。
压力源通过空气流动路径连接到限流器。以此方式,空气可沿着空气流动路径从由限流器和地面限定的区域流动到压力源。这可使得压力源能够控制区域中的压力,以便生成跨限流器的压差。例如,压力源可被配置来从限流器内部的区域去除空气(通过空气流动路径),使得区域中的压力低于限流器外部的压力(限流器外部的压力可以是大气压力)。因此,由于在限流器内部的区域中存在较低压力并且在限流器外部存在较高(例如大气)压力,因此可跨限流器生成压差。由压力源生成的压差可取决于压力源从区域去除空气的速率,以及空气通过至少部分密封流动(泄漏)到区域中的速率。
由压力源生成的压差可致使生成向下作用在车辆上的下压力。因此,可改进车辆的牵引力。下压力可作用在与由限流器在地面上方限定的区域相对应的区域上。在使用中,限流器可安装在车辆上(例如在车辆的底面上)。以此方式,由跨限流器的压差产生的下压力可作用在车辆上。
下压力可以是向下、即朝向车辆设置在其上的地面作用的力。
下压力系统可包括下压力传感器,所述下压力传感器被配置来测量由下压力系统生成的下压力的量值。下压力传感器可被配置成生成指示下压力的量值的输出信号。这可使得能够监测下压力,以确保下压力系统正确地运行。也可使用来自下压力传感器的输出信号,以便控制下压力系统,例如以便实现期望下压力。例如,下压力传感器可由被配置来测量由下压力系统生成的下压力的应变计来实现。应变计可被配置来测量由下压力引起的车辆悬架上的负载。替代地,应变计可结合到用于将限流器附接到车辆的元件(例如安装元件)中。
压力源可以是真空源,例如真空泵。空气流动路径可由连接在限流器的出口与压力源之间的导管限定。压力源本身可包括用于将从区域去除的空气吹出的排气出口。
下压力系统可包括用于为压力源和系统的其他部件供电的储能器。储能器可呈电池的形式。在一些实例中,储能器可呈飞轮的形式。
在一些实施方案中,热交换部件可放置在限流器内部。热交换部件可以是例如散热器、散热板或热交换器的一部分。热交换部件可被配置来从车辆的另一部分去除热量。例如,热交换部件可热耦接到车辆发动机、车辆的储能器(例如电池)或在使用期间生成热量的其他车辆系统中的一者或多者。由于在下压力系统的操作期间限流器内部的压力低于大气压力,因此限流器内部的区域中的温度可低于限流器外部的温度。这可使得热交换部件能够在下压力系统的操作期间被冷却,这可使得热量能够从车辆的热交换部件热耦接到的部分高效地去除。此外,限流器与压力源之间的空气流动可用于冷却热交换部件。
灰尘和碎屑去除系统被配置来防止灰尘和碎屑(以及水)通过限流器与压力源之间的空气流动路径离开下压力系统。通常,灰尘和碎屑(例如污垢颗粒、小物体)可存在于公路或车辆在其上操作的其他表面上。灰尘和碎屑去除系统可用于防止此类灰尘和碎屑以及水例如通过压力源的排气出口从下压力系统吹出,这可能对公路上的其他车辆是危险的并且可能会损坏下压力系统的部件。因此,灰尘和碎屑去除系统可改进下压力系统的整体安全性。
灰尘和碎屑去除系统可防止灰尘和碎屑以任何合适的方式通过空气流动路径离开下压力系统。例如,灰尘和碎屑去除系统可被配置来防止灰尘和碎屑进入空气流动路径,和/或灰尘和碎屑去除系统可被配置来从沿着空气流动路径流动的空气去除(或捕获)灰尘和碎屑。灰尘和碎屑去除系统还可被配置来从自压力源的排气出口吹出的空气去除(或捕获)灰尘和碎屑。灰尘和碎屑去除系统可包括设置在下压力系统中不同位置处的部件,以便改进防止灰尘和碎屑通过空气流动路径离开下压力系统的效率。
灰尘和碎屑去除系统可包括被配置来防止灰尘和碎屑通过空气流动路径离开下压力系统的有源和/或无源部件。
下压力系统可包括控制器,所述控制器被配置来例如通过一个或多个控制信号控制下压力系统的一个或多个部件。例如,控制器可被配置来控制限流器、边缘、压力源以及灰尘和碎屑去除系统中的一者或多者的操作参数。
可采用各种方法来控制跨限流器生成的压差,以及因而由下压力系统生成的下压力。一般而言,这些方法涉及控制(调整)进入空气流动路径的空气流量。
为此,下压力系统可包括空气流量控制系统,所述空气流量控制系统被配置来控制进入(或通过)空气流动路径的空气流量。进入空气流动路径的空气流量可来自至少部分地由限流器和地面限定的区域,和/或来自限流器的外部(例如来自大气)。通过控制进入限流器与压力源之间的空气流动路径的空气流量,可以控制跨限流器生成的压差,以及因而由下压力系统生成的下压力。这可使得由下压力系统生成的下压力能够被调整到期望水平,以及能够基于车辆的行驶环境来调整下压力。空气流动控制系统可被配置来使用任何合适的构件来控制进入空气流动路径的空气流量。
下压力系统可包括用于控制边沿在地面上方的高度的致动器。致动器可以是上述空气流量控制系统的一部分。通过控制边沿在地面上方的高度(或间隙),可调整边沿与地面之间的至少部分密封的质量。因此,可以控制从限流器外部(例如大气)到区域中的空气流量(或泄漏),这继而影响沿着空气流动路径的空气流量。例如,通过增大边沿在地面上方的高度,更多空气可从大气泄漏到区域中,这可导致沿着限流器与压力源之间的空气流动路径的空气流量增加。因此,可减小跨限流器的压差。另一方面,通过减小边沿在地面上方的高度(例如,通过使边沿与地面直接接触),可减少从大气泄漏到区域中的空气,这可导致沿着空气流动路径的空气流量减少。因此,可增大跨限流器的压差。
致动器可包括用于控制边沿在地面上方的高度的任何合适的机构。例如,致动器可包括活塞,诸如气动缸、液压缸、电致动器、机械致动器(例如弹簧)或磁致动器。致动器可能够由空气流量控制系统控制。在一些情况下,可提供多个致动器,以确保对整个边沿的高度的准确控制。
下压力系统的控制器可被配置来例如通过控制信号控制致动器。
下压力系统可包括被配置来测量边沿与地面之间的距离(或间隙)的边沿传感器。以此方式,可以准确地监测边沿在地面上方的高度。边沿在地面上方的高度可指示边沿与地面之间的密封的质量。可使用用于测量边沿与地面之间的距离的任何合适的传感器。例如,边沿传感器可包括光学传感器、激光源(例如用于激光雷达检测系统)或其他电磁辐射源(例如用于雷达检测系统)中的一者或多者。
下压力系统可被配置来基于来自边沿传感器的输出控制边沿在地面上方的高度。以此方式,来自边沿传感器的输出信号可充当用于控制边沿在地面上方的高度的反馈信号。这可实现对从限流器外部到区域中的空气流量的准确控制。例如,下压力系统的控制器可被配置来接收来自边沿传感器的输出信号,并且基于接收到的输出信号,生成用于控制致动器以控制边沿在地面上方的高度的控制信号。
下压力系统可被配置来基于来自边沿传感器的输出控制边沿在地面上方的高度,以将边沿维持在地面上方基本上恒定的高度。这可使得能够被准确维持边沿与地面之间的至少部分密封。因此,可维持从限流器的外部到区域中的空气流量(泄漏)处于期望水平,这可导致跨限流器的压差基本上恒定。
下压力系统可包括一个或多个阀,所述一个或多个阀能够操作以调整通过下压力系统的空气流量。调整通过下压力系统的空气流量可使得能够控制区域中的压力,使得跨限流器生成的压差可得到控制。因此,一个或多个阀可操作来调整由系统生成的下压力。
一个或多个阀中的每一个可包括打开和闭合状态(或位置)。一个或多个阀中的每一个可能够在打开状态与闭合状态之间连续调整,以实现对通过阀的空气流量的准确(例如精细)控制。例如,一个或多个阀可包括节流阀。操作一个或多个阀可包括在打开状态与闭合状态之间调整一个或多个阀。一个或多个阀可以是上述空气流量控制系统的一部分。
下压力系统的控制器可被配置来例如通过一个或多个控制信号控制一个或多个阀的状态。
一个或多个阀可能够操作来调整进入空气流动路径的空气流量。这可实现对沿着限流器与压力源之间的空气流动路径的空气流量的准确控制。因此,可控制由压力源从区域抽取的空气量,以便调整跨限流器的压差。
一个或多个阀可包括第一阀,所述第一阀能够操作以调整区域与限流器的外部之间的空气流量。换句话说,第一阀可被配置来在第一阀打开时在区域与区域的外部之间提供辅助空气流动路径。以此方式,第一阀可被操作来实现区域与限流器的外部之间的空气流动(通过辅助空气流动路径),这继而影响进入和通过限流器与压力源之间的空气流动路径的空气流量。例如,通过打开第一阀以使得空气能够通过第一阀在区域与限流器的外部之间流动,可减小跨限流器的压差。通过闭合第一阀以阻止空气通过第一阀在区域与限流器的外部之间流动,可增大跨限流器的压差。
下压力系统(例如,下压力系统的控制器)可被配置来操作第一阀以维持沿着空气流动路径的空气流率高于阈值空气流率。这可确保沿着空气流动路径存在最小空气流率。例如,在边沿与地面之间存在高质量密封以致于通过密封到区域中的空气泄漏最少的情况下,可打开第一阀以增加进入区域中的空气流量并维持沿着空气流动路径的空气流率高于阈值空气流率。例如,这可使得跨限流器的压差能够维持在期望范围内。
如下所论述,在一些实施方案中,灰尘和碎屑去除系统可包括设置在空气流动路径中的灰尘和碎屑去除装置(例如气旋过滤设备)。在这种实施方案中,维持沿着空气流动路径的空气流率高于阈值空气流率可确保沿着空气流动路径存在足够空气流以使得灰尘和碎屑能够由灰尘和碎屑去除装置有效地捕获。
第一阀可与压力源并联定位。例如,第一阀可设置在用于限定限流器与压力源之间的空气流动路径的导管的侧壁中。在一些情况下,第一阀可跨限流器设置,例如位于限流器的内部与外部之间,使得当第一阀打开时空气可从限流器的外部流动到限流器的内部。在一些情况下,第一阀可连接到形成限流器与压力源之间的空气流动路径的导管。
第一阀可能够操作以调整区域与限流器外部的大气之间的空气流量。替代地,第一阀可能够操作以调整区域与空气再循环路径之间的空气流量。
一个或多个阀可包括设置在限流器与压力源之间的空气流动路径中的第二阀。换句话说,第二阀可与压力源串联定位。以此方式,第二阀可被操作来直接调整通过限流器与压力源之间的空气流动路径的空气流量。例如,通过打开第二阀,可增加沿着空气流动路径的空气流量,这可导致跨限流器的压差增大。另一方面,减少通过第二阀的空气流量(例如,通过使阀朝向闭合位置移动)可导致跨限流器的压差减小。
限流器可包括用于将限流器安装在车辆上的安装元件,并且边沿可以可移动地连接到安装元件,以使得边沿能够响应于车辆的底面在地面上方的高度的变化而相对于安装元件移动。因此,车辆的底面在地面上方的高度的变化可导致安装元件与边沿之间的距离的变化。
在行驶期间,车辆的底面在地面上方的高度可因车辆的悬架系统对地面的隆起的反应而变化。通过使得边沿能够响应于车辆的底面在地面上方的高度的变化而相对于安装元件移动,可以确保边沿与地面之间的距离保持基本上恒定。例如,在边沿被配置为与地面接触的情况下,在行驶期间边沿可保持与地面接触,而不管车辆的底面的高度的变化如何。这可有助于维持边沿与地面之间的至少部分密封,使得跨限流器的压差在车辆在不平整地面之上行驶时不存在突然变化。
在使用中,安装元件可相对于车辆固定,而边沿可相对于安装元件(以及因而车辆)移动。因此,边沿可因车辆相对于地面的竖直移动基本上脱离。
安装元件可以是用于将限流器安装在车辆上的任何合适的构件。在一些情况下,安装元件可以是车身的一部分。作为实例,安装元件可以是可安装在车辆的底面上(或与所述底面集成)的板,其中板被配置来限定由限流器和地面限定的区域的顶表面。
边沿可通过限流器的可伸展联接件可移动地连接到安装元件。以此方式,可伸展联接件可适应车辆的底面在地面上方的高度的变化,使得边沿可与地面保持相距基本上恒定距离。
可伸展联接件可被配置来限定区域的一部分。例如,可伸展联接件可呈可伸展屏障或壁的形式,其被配置来限定区域的一部分。
可伸展联接件可包括柔性材料。例如,柔性材料可呈连接在安装元件与边沿之间的柔性裙部或波纹管的形式,以使得边沿能够相对于安装元件移动。
可伸展联接件可包括伸缩联接件。例如,可伸展联接件可包括可相对于彼此移动并且被配置来限定区域的一部分的两个或更多个伸缩区段,例如同心区段。
在一些实施方案中,下压力系统还可包括腔体,所述腔体用于在边沿相对于安装元件移动时接收限流器的一部分。这可有助于安装元件与限流器之间的相对移动。腔体可形成在例如车辆的底面中。在一些情况下,腔体可形成为安装元件的一部分。
在一些实施方案中,限流器可能够在收起状态与展开状态之间移动。然后,腔体可被布置来在限流器处于收起状态时接收限流器的一部分。这可用于在限流器处于收起状态时保护限流器。
在一些实施方案中,边沿可设置在限流器的下边缘处或附近,并且边沿可包括从限流器的下边缘向外延伸的部分。边沿的从限流器的下边缘向外延伸的部分可被布置成使得它远离限流器、即远离限流器内部的区域延伸。当跨限流器生成压差时,空气可通过边沿与地面之间的至少部分密封流动(泄漏)到由限流器限定的区域中。这样的空气流动可能不足以平衡跨限流器的压差。与存在于边沿的从限流器的下边缘向外延伸的部分上方的较高(例如大气)压力相比,这可导致在边沿的所述部分下方出现较低压力。因此,可跨边沿的所述部分生成竖直压差,从而导致下压力施加到边沿的所述部分,这导致边沿被朝向地面向下下压。此竖直压差因此可用于维持边沿与地面紧密接近(或接触),这可改进边沿与地面之间的至少部分密封的质量。
边沿的从限流器的下边缘向外延伸的部分可围绕限流器的下边缘形成连续周边。以此方式,由竖直压差生成的下压力可施加在限流器的整个周边周围,这可在边沿与整个限流器周围的地面之间产生基本上均匀密封。替代地,边沿的从限流器的下边缘向外延伸的部分可沿着限流器的下边缘的一个或多个部分延伸。然后,由竖直压差生成的下压力可施加在限流器的下边缘的一个或多个部分周围。
边沿可包括密封元件,所述密封元件被配置来接触地面以与地面形成至少部分密封。以此方式,至少部分密封可通过密封元件与地面之间的直接接触来形成。这可在边沿与地面之间产生高质量密封,使得使到区域中的空气泄漏最小化。
密封元件可包括复合构造和/或聚合物构造。
密封元件可由耐磨材料制成,以便使由密封元件与地面之间的摩擦产生的磨损最小化。例如,密封元件可包括诸如增韧陶瓷、陶瓷嵌入塑料或复合绳索(例如包括凯夫拉)的材料。
密封元件可包括迷宫式密封件。这可改进边沿与地面之间的密封的质量。
密封元件可包括刷式密封件。这可使密封元件与地面之间的摩擦最小化,从而可减小阻力。刷式密封件还可用于防止灰尘和碎屑进入限流器。刷式密封件的刷毛可相对于边沿成锐角。例如,刷毛可朝向车辆的后部成角度。刷毛也可朝向车辆的中心或远离车辆的中心成角度。
在一些情况下,刷式密封件可包括被配置来旋转的可旋转刷,这可进一步防止灰尘和碎屑进入限流器。
在一些实施方案中,边沿可包括多种不同类型的密封元件,例如复合密封元件和刷式密封件。这可用于改进边沿与地面之间的密封的质量。
在边沿包括从限流器的下边缘向外延伸的部分的情况下,密封元件可设置在边沿的从限流器的下边缘向外延伸的部分上,使得密封元件被配置来在从限流器向外间隔开的位置处接触地面。以此方式,跨边沿的部分生成的竖直压差(上文论述)可致使密封元件抵靠地面向下下压。这可在边沿与地面之间产生高质量密封,使得到区域中的空气泄漏减少。因此,可以生成跨限流器的更高压差。
密封元件可以可移除地安装在边沿上。例如,密封元件可与边沿的其余部分分开形成,并且以有助于密封元件的移除的方式固定到边沿。这可例如在密封元件磨损时有助于密封元件的替换。密封元件可使用任何合适的固定构件可移除地安装在边沿上。例如,密封元件可通过一个或多个可释放紧固件(例如螺钉、夹子或类似物)安装在边沿上。密封元件可通过一个或多个十字销钉安装在边沿上。密封元件可通过一个或多个磁体安装在边沿上。密封元件也可通过粘合剂固定到边沿。
密封元件可包括嵌入在其中的一个或多个插入件,并且一个或多个插入件的材料可具有比密封元件的材料大的硬度。密封元件中的插入件可用于改进密封元件的耐磨性,这可导致密封元件的寿命提高。例如,密封元件可由复合材料制成,所述复合材料包括钢插入件悬置在其中的聚合物。
下压力系统还可包括传感器,所述传感器被配置来检测密封元件的磨损水平。在使用过程中,由于密封元件由地面磨耗,因此密封元件可能会磨损。密封元件的磨损可影响边沿与地面之间的密封的质量。传感器因此可实现对密封元件的磨损水平的监测,以有助于确定何时应该替换密封元件。
用于检测密封元件的磨损水平的传感器可以各种方式检测密封件的磨损水平。例如,传感器可包括嵌入在密封元件中的线材,所述线材被配置为在密封元件达到预定磨损水平时断裂。传感器可被配置来确定线材何时断裂(例如通过测量线材的电阻),并且然后输出指示密封元件的磨损水平的信号。另外或替代地,传感器可被配置来测量嵌入在密封元件中的电路的电阻、电容和电感中的一者或多者。作为另一实例,传感器可包括电路,所述电路包括具有谐振频率的部件,所述谐振频率被配置来基于密封元件的磨损水平改变。传感器可被配置来测量部件的谐振频率以确定磨损水平。例如,部件可以是嵌入在密封元件中的线材或天线,例如使得线材或天线以与密封元件相同的速率磨损。作为另一实例,传感器可包括被配置来测量密封元件的厚度的光学传感器。
下压力系统的控制器可被配置来从传感器接收指示密封元件的磨损水平的输出信号。然后控制器可例如在下压力系统的显示器上显示密封元件的磨损水平。
下压力系统还可包括冷却系统,所述冷却系统被配置来从密封元件去除热量。在使用期间,密封元件可因密封元件与地面之间的摩擦而升温。这可致使密封元件更快地磨损,并且边沿与地面之间的密封的质量劣化。通过从密封元件去除热量,可减少密封元件在使用期间的升温,这可改进边沿与地面之间的密封的质量。例如,冷却系统可被配置来使冷却剂流体(例如液体或气体)与密封元件热接触,以便从密封元件去除热量。
边沿还可包括被配置来接触地面的一个或多个间隔件。一个或多个间隔件可用于维持边沿与地面之间的恒定距离。在边沿包括密封元件的情况下,间隔件可用于保护密封元件免受地面磨耗。例如,间隔件可由与密封元件相比具有更大硬度的材料制成。
在一些情况下,一个或多个间隔件可包括连接到边沿或限流器的一个或多个脚轮。这可减少边沿与地面之间的摩擦。
一个或多个间隔件的高度可基于密封元件的磨损水平进行调整。以此方式,随着密封元件逐渐磨损,可调整一个或多个间隔件的高度以补偿密封元件的变化的磨损水平。因此,密封元件可保持与地面接触。
下压力系统还可包括预加载机构,所述预加载机构被配置来向边沿施加预加载力以将边沿朝向地面下压。将边沿朝向地面下压可确保在使用下压力系统期间形成并维持边沿与地面之间的至少部分密封。预加载机构还可增大限流器和边沿的阻尼比,而不会给边沿增加任何质量。因此,当边沿接收到脉冲(例如,来自地面的隆起)时,与不施加预加载力的情况相比,可减少对边沿的位置的干扰。这可使跨限流器的压差损失最小化。预加载机构可被配置来将边沿抵靠地面下压。这可有助于维持边沿与地面之间的接触。
预加载机构可包括用于向边沿施加力的任何合适的机构。例如,预加载机构可包括偏置元件(例如弹簧),所述偏置元件被配置来将边沿抵靠地面下压。
在边沿包括一个或多个间隔件的情况下,一个或多个间隔件可被配置来将由预加载机构施加的大部分预加载力传递到地面。这可避免通过密封元件传递大部分预加载力,所述传递可能致使密封元件快速磨损。因此,这种配置可使得预加载力能够施加到边沿,而不会对密封元件或边沿的其他部分造成显著额外磨损。在本文中,大部分预加载力可以是指由预加载机构施加的预加载力的多于一半。在一些情况下,一个或多个间隔件可被配置来将由预加载机构施加的基本上所有预加载力传递到地面。例如,预加载机构可连接到边沿的包括一个或多个间隔件的部分,使得将预加载力施加到一个或多个间隔件。
预加载机构可包括用于改变由预加载机构施加的预加载力的致动器。以此方式,可在使用下压力系统期间调整预加载力。这可使得能够控制通过至少部分密封进入区域中的空气流量(泄漏),这继而影响跨限流器生成的压差。致动器可包括用于控制施加到边沿的预加载力的任何合适的机构。例如,致动器可包括活塞,诸如液压缸。在一些情况下,致动器可以是上文论述的用于控制边沿在地面上方的高度的同一致动器。然而,在其他情况下,多组单独致动器可用于向边沿施加预加载力并控制边沿在地面上方的高度。下压力系统的控制器可被配置来例如通过到致动器的控制信号控制由预加载机构施加的预加载力。
在一些实施方案中,边沿可包括一个或多个空气出口,并且下压力系统可被配置来将空气吹动通过一个或多个空气出口以在边沿与地面之间产生吹气帘,从而形成至少部分密封。边沿与地面之间的吹气帘可用于限制通过边沿与地面之间的间隙进入区域中的空气流量。下压力系统可包括风扇,所述风扇被配置来将空气吹动通过一个或多个空气出口。在这种实施方案中,在边沿与地面之间可存在间隙,使得至少部分密封由吹气帘而不是通过边沿与地面之间的接触形成。然而,一些实施方案可将边沿上的密封元件与吹气帘配置组合,以便改进边沿与地面之间的密封的质量。
压力源可由与车辆的牵引系统共享的储能器供电。因此,储能器可为车辆的压力源和牵引系统两者供电。与针对压力源和牵引系统使用单独的储能器相比,在压力源与牵引系统之间共享储能器可在车辆的能量管理方面为用户提供更大灵活性。这是因为储存在储能器中的能量可由压力源和牵引系统中的一者或两者使用,这取决于用户希望如何操作车辆。例如,当使用下压力系统时,由于压力源和牵引系统两者消耗来自储能器的能量,因此储能器可能会更快地耗尽,这可能会减少车辆可行进的里程。然而,当下压力系统不在使用中时,由于仅牵引系统在消耗能量,因此储能器可能会更缓慢地耗尽,使得车辆可行驶更大里程。因此,这种配置允许用户根据他们的选择使用用于下压力或里程的储能器的容量。相反,使用单独的储能器将意味着对于给定的储能器总重量,最大里程和最大压力源使用时间两者均将减少,或者将需要更多的储能器来提供相同的性能,从而导致车辆更大且更重。
下压力系统整体可由储能器供电。
在车辆是电动车辆或混合动力车辆的情况下,储能器可以是用于为车辆的牵引系统供电的电池。
在本文中,车辆的牵引系统是指车辆的用于驱动车辆的系统,包括车辆的马达或发动机。
压力源可包括一个或多个风扇。一个或多个风扇可被布置来通过空气流动路径从由限流器和地面限定的区域抽取空气。一个或多个风扇的速度可以是可变的,以便调整从区域抽取的空气量,这继而可影响跨限流器的压差。可使用各种类型的风扇。例如,一个或多个风扇可包括轴流式风扇、径流式风扇、混流式风扇和离心式风扇中的一者或多者。
因此,在一些实施方案中,压力源可包括离心式风扇。与其他类型的风扇相比,离心式风扇可更适于诸如本发明的低空气流量和高压力应用。因此,与其他风扇相比,使用离心式风扇可实现更大下压力。
压力源可包括至少两个风扇,至少两个风扇中的每一个由相应储能器独立地供电,并且其中相应储能器彼此隔离。使用各自独立供电的至少两个风扇可为压力源提供冗余,这可改进下压力系统的安全性。例如,在风扇或储能器中的一者发生故障的情况下,其他一个或多个风扇可继续正常操作。这可避免由下压力系统产生的下压力的突然损失,所述突然损失对车辆及其乘员而言可能是高度危险的。用于至少两个风扇中的每一个的相应储能器可以是例如电池。
两个或更多个风扇可并联连接到空气流动路径。相应储能器可彼此隔离,因为它们不彼此电连接。例如,用于为两个或多个风扇中的一个及其相应储能器供电的电路系统可与用于为两个或多个风扇中的另一个及其相应储能器供电的电路系统分开(并且因此电绝缘)。这可避免在储能器或风扇中的一者中出现的故障(例如电气故障)传播到其他储能器。
相应储能器可彼此热隔离,以使相应储能器之间的热传递最小化。这可避免相应储能器中的一个的过热造成其他相应储能器的过热。例如,由绝热材料制成的分隔件可放置在相应储能器中的每一个之间。
压力源可包括排气出口和可闭合以防止空气流动通过排气出口的出口阀。出口阀可能够在打开位置与闭合位置之间调整,以调整通过排气出口的空气流量。这可有助于控制通过压力源的空气流量。
出口阀可被配置来在压力源发生故障的情况下闭合。以此方式,当压力源发生故障时,出口阀可自动地闭合,这可防止跨限流器的压差的立即损失。这可避免由下压力系统生成的下压力的立即损失,所述立即损失对车辆及其乘员而言可能是高度危险的。
下压力系统的控制器可被配置来例如通过控制信号控制出口阀的位置。
下压力系统还可包括压力传感器,所述压力传感器被配置来测量空气流动路径中和/或限流器中(即,至少部分地由限流器和地面限定的区域中)的压力。这继而可使得能够估计由下压力系统生成的下压力。
下压力系统可基于由压力传感器测量的压力进行控制。例如,边沿在地面上方的高度和/或上文论述的一个或多个阀的位置可基于由压力传感器测量的压力进行控制。这可有助于在空气流动路径中获得期望压力。例如,压力传感器可被配置来提供指示空气流动路径中的压力的输出。下压力系统的控制器然后可被配置来基于来自压力传感器的输出信号控制边沿在地面上方的高度和/或一个或多个阀的位置。
压力传感器可位于空气流动路径内部,或限流器内部。在一些情况下,可使用多个压力传感器来测量下压力系统中不同位置处的压力。例如,压力传感器可位于限流器外部以便测量限流器外部的压力。这可有助于确定跨限流器的压差。
压力传感器可被配置来测量表压,即,相对于大气压力的压力变化。
在一些情况下,可使用多个压力传感器来测量限流器与压力源之间的压力变化,例如,第一压力传感器可位于限流器中,而第二压力传感器可位于压力源处。测量限流器与压力源之间的压降可使得能够估计通过空气流动路径的空气流率。
限流器可包括分隔件,所述分隔件被配置来将区域分隔成至少两个子区域。这可有助于维持跨限流器的压差,以及在压差的控制方面提供进一步灵活性。至少两个子区域可限定在限流器内,并且由限流器中的分隔件隔开。分隔件可被配置来限制限流器中的至少两个子区域之间的空气流动。
压力源可被配置来生成跨分隔件的压差。这可为控制由下压力系统生成的下压力提供更大灵活性。
例如,分隔件可布置在限流器内以限定围绕第二内部子区域设置的第一子区域。压力源可连接到限流器,使得跨第一子区域与第二子区域之间的分隔件生成压差。例如,压力源可连接到限流器的设置在第二内部子区域中的出口,使得与第一子区域相比,在第二子区域中生成更低压力。这可有助于在内部子区域中维持低压,这可实现更大下压力。在一些情况下,可存在被布置来在限流器内限定多个同心子区域的多个分隔件。这可使得能够从最外子区域到最内子区域设置压力梯度。
作为另一实例,分隔件可被布置来将区域分隔成并排布置的两个(或更多个)子区域。在这种情况下,压力源可连接到限流器以使得能够跨分隔件生成压差。例如,压力源可通过两个或更多个阀连接到限流器,所述两个或更多个阀可操作以选择性地将压力源耦接到两个子区域中的每一个。通过生成跨分隔件的压差,与限流器的另一侧相比,在限流器的一侧上生成的下压力可更大。因此,通过控制跨分隔件的压差,可以控制由限流器的不同侧生成(并因此作用在车辆的不同侧上)的下压力的相对量值。
分隔件可布置在车辆的纵向方向上,使得第一子区域朝向车辆的左侧定位并且第二子区域朝向车辆的右侧定位。这可使得下压力能够优先朝向车辆的一侧施加,这可有助于绕过弯道。
分隔件可在基本上垂直于车辆的纵向方向的方向上布置,使得第一子区域朝向车辆的前部定位并且第二子区域朝向车辆的后部定位。这可使得下压力能够优先朝向车辆的前部或后部施加,这可有助于加速和/或制动。
在一些情况下,阀(例如节流阀)可跨分隔件设置,以使得空气能够跨分隔件例如在限流器中的子区域之间流动。这可有助于控制跨分隔件的压差。
灰尘和碎屑去除系统可包括灰尘和碎屑去除装置,所述灰尘和碎屑去除装置被配置来从沿着空气流动路径流动的空气去除灰尘和碎屑。以此方式,夹带在沿着限流器与压力源之间的空气流动路径的空气流中的灰尘和碎屑可被捕获,使得它不会到达压力源。这可用于保护压力源免受灰尘和碎屑影响,并且防止灰尘和碎屑从压力源的排气出口吹出。例如,灰尘和碎屑去除装置可位于空气流动路径中,或者位于连接到空气流动路径的限流器的出口处。灰尘和碎屑去除装置可与压力源串联连接。
在一些情况下,灰尘和碎屑去除系统可包括设置在压力源之后、例如连接到压力源的排气出口的灰尘和碎屑去除装置。例如在风扇是无叶片风扇的情况下是这样的,因为由沿着空气流动路径的空气流携带的灰尘和碎屑可通过无叶风扇传输到灰尘和碎屑去除装置中。
灰尘和碎屑去除系统可包括用于收集从沿着空气流动路径流动的空气去除的灰尘和碎屑的灰尘和碎屑收集室。因此,由灰尘和碎屑去除系统捕获的灰尘和碎屑可(暂时)储存在灰尘和碎屑收集室中。这可避免将所捕获灰尘和碎片释放回地面上或大气中,所述释放可能对道路上的其他车辆造成危险。另外,将所捕获灰尘和碎屑储存在灰尘和碎屑收集室中可防止空气流动路径被所捕获灰尘和碎屑阻塞。灰尘和碎屑收集室可以是用于接收由灰尘和碎屑去除系统捕获的灰尘和碎屑的任何合适的容器。在灰尘和碎屑去除系统包括灰尘和碎屑去除装置的情况下,灰尘和碎屑收集室可包括在灰尘和碎屑去除装置中。
灰尘和碎屑收集室可被配置为自清空的。这可有助于清空灰尘和碎屑收集室,使得用户不需要手动清空灰尘和碎屑收集室。特别地,这可有助于在运行中(on the fly)即在车辆和/或下压力系统的操作期间清空灰尘和碎屑收集室。可使用任何合适的机构来清空灰尘和碎屑收集室。例如,灰尘和碎屑收集室可包括被配置来打开以便清空灰尘和碎屑收集室的阀。阀可被配置来在压力源关闭时或在下压力系统不在使用中时打开。下压力系统的控制器可被配置来例如通过控制信号控制灰尘和碎屑收集室的阀的打开和闭合。
灰尘和碎屑去除系统可包括用于从沿着空气流动路径流动的空气捕获或去除灰尘和碎屑的任何合适类型的装置。例如,灰尘和碎屑去除装置可包括过滤器(例如锥形过滤器),或串联布置的多种过滤材料。在使用过滤器或过滤材料的情况下,下压力系统可被配置来通过反向操作来清空过滤器。
在一些实施方案中,灰尘和碎屑去除系统可包括气旋过滤设备(或气旋分离器),例如灰尘和碎屑去除装置可以是气旋过滤设备。气旋过滤设备可与其他类型的灰尘和碎屑去除装置诸如过滤器等组合。与其他类型的过滤器相比,气旋过滤设备更不容易被堵塞,并且具有更强的灰尘和碎屑捕获能力。另外,与其他类型的过滤器相比,跨气旋过滤设备的压降可更低。使用气旋过滤设备的另一益处在于它可在运行中被清空。
气旋过滤设备可包括轴向气旋设备。换句话说,气旋过滤设备的入口可被配置来将空气沿着气旋室中空气的旋转轴线引入气旋过滤设备的气旋室中。在这种情况下,气旋过滤设备可被配置成使得气旋室中空气的旋转轴线是基本上水平的。轴向气旋设备可导致跨气旋过滤设备的压降减小。这也可有助于将气旋过滤设备结合到车辆中。
在一些情况下,气旋过滤设备可包括切向气旋过滤设备。换句话说,气旋过滤设备的入口可被配置来将空气沿着与气旋室中空气的旋转轴线相切的方向引入气旋过滤设备的气旋室中。在这种情况下,气旋过滤设备可被配置成使得气旋室中空气的旋转轴线是基本上竖直的。切向气旋设备可改进气旋过滤设备将灰尘和碎屑从沿着空气流动路径流动的空气分离的能力。
气旋过滤设备可包括并联连接的多个(例如两个或更多个)气旋室。这可使得通过气旋过滤设备的空气流量能够增加,以及使得跨气旋过滤设备的压降减小。
气旋过滤设备可包括串联连接的多个(例如两个或更多个)气旋室。这可改进由气旋过滤设备提供的空气过滤的质量。
灰尘和碎屑去除系统可包括偏转器,所述偏转器被配置来将灰尘和碎屑偏转远离限流器的外表面。偏转器因此可防止地面上的灰尘和碎屑进入限流器,使得灰尘和碎屑不会被夹带在沿着空气流动路径的空气流中。偏转器可包括用于将灰尘和碎屑偏转远离限流器的任何合适的机构。例如,偏转器可包括一个或多个空气出口,所述一个或多个空气出口被配置来将空气射流朝向地面吹动以将灰尘和碎屑偏转远离限流器。另外或替代地,偏转器可包括用于将存在于地面上的灰尘和碎屑在车辆在地面上移动时偏转远离限流器的刷子或类似物。
下压力系统还可包括安全停断系统,所述安全停断系统被配置来防止在下压力系统和/或车辆发生故障的情况下立即失去对压力源的供电。防止立即失去对压力源的供电可避免由下压力系统生成的下压力的突然损失,所述突然损失可能对车辆及其乘员造成高度危险。
在正常使用中,压力源可由主储能器(例如电池)供电。安全停断系统可包括辅助储能器,所述辅助储能器被配置来在下压力系统和/或车辆发生故障的情况下向压力源供应电力。辅助储能器可包括电池。在一个实例中,辅助储能器可包括飞轮,所述飞轮被配置为在下压力系统和/或车辆发生故障的情况下通过连杆系统连接到压力源。连杆系统可被配置来使压力源与飞轮接合,以便实现压差的逐渐均衡。这可为驾驶员提供安全停车的时间。
限流器可能够在展开位置与收起位置之间移动,在所述展开位置中,边沿被配置来与地面形成至少部分密封,在所述收起位置中,边沿与地面间隔开。因此,当下压力系统不在使用中时,限流器可放置在收起位置中。这可避免在下压力系统不在使用中时损坏限流器。当限流器处于收起位置中时,边沿在地面上方的高度可与车辆的底面基本上相同。例如,当限流器处于收起位置中时,限流器的一部分或全部可设置在车辆的底面中的腔体或储存隔室中。限流器可通过致动器在展开位置与收起位置之间移动。例如,上文关于控制边沿在地面上方的高度论述的致动器也可用于使限流器在展开位置与收起位置之间移动。
下压力系统还可包括用户界面,所述用户界面被配置来指示下压力系统的操作条件。以此方式,用户可被告知下压力系统的操作条件。下压力系统的操作条件可包括例如开/关指示符、来自系统的一个或多个压力传感器的读数、边沿在地面上方的高度的指示、施加到边沿的预加载力的指示、由系统生成的下压力的估计值和/或通过系统的空气流率。用户界面可由设置在车辆内部的显示单元(例如屏幕)提供。
用户界面还可包括用于接收来自用户的输入的一个或多个输入端。以此方式,用户可通过用户界面控制下压力系统。例如,用户界面可使得用户能够启用或停用下压力系统,和/或设置下压力系统的操作参数(诸如边沿在地面上方的高度、施加到边沿的预加载力、由系统生成的下压力和/或通过系统的空气流率)。控制器可连接到用户界面并且被配置来通过用户界面接收来自用户的输入。然后控制器可被配置来基于来自用户的输入控制下压力系统。
下压力系统还可包括用于控制(或调整)限流器相对于车辆的纵向和/或横向位置的定位机构。以此方式,由限流器限定的区域的位置可相对于车辆进行调整。通过调整限流器相对于车辆的纵向和/或横向位置,可调整由下压力系统生成的下压力作用在车辆上的位置。这可使得能够通过调整限流器的位置来补偿跨车辆的轮胎的重量分布的变化,使得可使作用在车辆的轮胎上的力基本上均衡。这可改进更高速度下所有车辆的轮胎的抓地力。另外,由于调整限流器的纵向和/或横向位置,因此车辆的纵倾和侧倾运动可减少,这可改进车辆稳定性和轮胎抓地力。
例如,当车辆绕过弯道时,限流器可移动到车辆的位于弯道内侧的一侧。这可抵消车辆在绕过弯道时经历的离心力,并且所述离心力致使重量转移到车辆的位于弯道外侧的一侧上的车辆轮胎。换句话说,使限流器朝向弯道内侧移动可致使由下压力系统生成的下压力优先作用在车辆的位于弯道内侧的一侧上,这抵消了离心力。作为另一实例,当制动时(即,在车辆减速期间),限流器可朝向车辆的后部移动,以抵消车辆的俯冲运动。当加速时,限流器可朝向车辆的前部移动,以抵消车辆的下沉运动(即,在加速期间车辆后部的下降)。在车辆是后轮驱动车辆的情况下,限流器在加速时可朝向车辆的后部移动,以抵消车辆的俯冲运动。因此,更一般地,限流器可在加速时朝向车辆的驱动轴移动。
在本文中,限流器相对于车辆的纵向位置是指限流器沿着车辆的纵向方向的位置。车辆的纵向方向可对应于例如由从车辆的后部延伸到车辆的前部的轴线限定的沿着车辆的前向行进方向的方向。因此,控制限流器相对于车辆的纵向位置可涉及使限流器朝向车辆的前部或后部移动。
在本文中,限流器相对于车辆的横向位置是指限流器沿着车辆的横向方向的位置。车辆的横向方向可对应于与车辆的纵向方向垂直的方向。因此,控制限流器相对于车辆的横向位置可涉及使限流器朝向车辆的右手侧或左手侧移动。
定位机构可包括用于使限流器相对于车辆在纵向和/或横向方向上移动的任何合适的机构。在一些情况下,定位机构还可实现限流器相对于车辆的旋转或横摆运动。
定位机构可包括用于控制限流器相对于车辆的纵向和/或横向位置的一个或多个致动器。一个或多个致动器还可用于控制限流器相对于车辆的旋转。作为实例,致动器可包括活塞,诸如气动缸、液压缸、电致动器、机械致动器(例如弹簧)或磁致动器。一个或多个致动器可能够由下压力系统例如由下压力系统的控制器控制,以便控制限流器相对于车辆的纵向和/或横向位置。
定位机构可包括被配置来控制限流器相对于车辆的纵向位置的一个或多个第一致动器,以及被配置来控制限流器相对于车辆的横向位置的一个或多个第二致动器。因此,通过控制第一致动器和第二致动器,可调整限流器相对于车辆的纵向和横向位置。另外,通过单独地控制致动器中的每一个,可以控制限流器相对于车辆的旋转。作为一个或多个致动器的补充或替代,定位机构可包括用于引导限流器相对于车辆的纵向和/或横向移动的引导元件。引导元件可限定限流器能够沿着其移动的路径,以便调整限流器相对于车辆的纵向和/或横向位置。例如,引导元件可包括限流器能够沿着其移动的导轨、轨道、狭槽或类似物。
下压力系统可被配置来基于车辆的运动控制限流器相对于车辆的纵向和/或横向位置。以此方式,下压力系统可自动地移动限流器,使得由下压力系统生成的下压力抵消由车辆运动引起的跨车辆的轮胎的重量分布的变化。对限流器的纵向和/或横向位置的控制可由下压力系统的控制器例如通过将控制信号传输到定位机构来执行。
下压力系统可被配置来使限流器在车辆加速时朝向车辆的前部移动。
下压力系统可被配置来使限流器在车辆减速(或制动)时朝向车辆的后部移动。
下压力系统可被配置来使限流器在车辆绕过弯道时朝向车辆的位于弯道内侧的一侧移动。
下压力系统(或车辆)可包括用于检测车辆的运动的一个或多个传感器。然后,下压力系统可被配置来基于传感器的输出控制限流器相对于车辆的纵向和/或横向位置。
一个或多个传感器中的每一个可被配置来生成指示由所述传感器检测到的车辆运动的输出信号。然后,下压力系统的控制器可被配置来基于来自一个或多个传感器的输出信号例如通过将控制信号传输到定位机构来控制限流器的纵向和/或横向位置。
例如,一个或多个传感器可包括加速踏板传感器(例如被布置来检测驾驶员何时踩下车辆的加速踏板)和制动踏板传感器(例如,被布置来检测驾驶员何时踩下车辆的制动踏板)中的一者或多者。一个或多个传感器还可包括加速度计,所述加速度计被布置来检测车辆的纵向和/或横向加速度。
在一些实施方案中,下压力系统可包括能够安装在车辆上的顶表面(或顶板),并且限流器可包括相对于顶表面可移动地安装并且从顶表面朝向车辆设置在其上的地面延伸的侧壁(或屏障),其中定位机构被配置来控制限流器相对于车辆的纵向和/或横向位置,并且其中在顶表面与侧壁之间形成滑动密封。以此方式,顶表面可相对于车辆保持固定,而侧壁可相对于车辆纵向和/或横向移动,以便使区域相对于车辆移动。限流器的顶表面和侧壁可用于一起地面上方限定区域。
侧壁可围绕限流器区域的周边的全部或部分延伸,以便限定区域的至少一部分并限制进入区域中的空气流量。顶表面可具有比限流器面积大的面积,使得侧壁可相对于顶表面移动以移动区域相对于车辆的位置。顶表面可能够安装在车辆的底面上。在一些情况下,顶表面可由车辆的底面的一部分形成。
边沿可设置在侧壁的下端处或附近,使得在使用中时它可与地面形成至少部分密封。侧壁可类似于上文论述的可伸展联接件。例如,侧壁可包括柔性材料,例如侧壁可呈柔性裙部或波纹管的形式。作为另一实例,侧壁可包括伸缩联接件。以此方式,可控制边沿在地面上方的高度,如上所述。
侧壁与顶表面之间的滑动密封件可被配置来实现侧壁与顶表面之间的相对移动,同时限制到侧壁与顶表面之间的区域中的空气泄漏。滑动密封件可设置在侧壁的上端处。滑动密封件可例如呈刷式密封件或橡胶密封件的形式。滑动密封件可被润滑,以有助于侧壁与顶表面之间的相对移动。
上文论述的调整限流器相对于车辆的纵向和/或横向位置的能力可构成本发明的独立方面。因此,根据本发明的第二方面,提供了一种用于车辆的下压力系统,所述下压力系统包括:限流器,所述限流器被配置来限制进入至少部分地由限流器和车辆设置在其上的地面限定的区域中的空气流量;边沿,所述边沿设置在限流器上并且被配置来与地面形成至少部分密封;压力源,所述压力源被配置来生成跨限流器的压差;以及定位机构,所述定位机构用于控制限流器相对于车辆的纵向和/或横向位置。本发明的第二方面的下压力系统可包括上文关于本发明第一方面论述的任何特征。
本发明的第一方面或第二方面的下压力系统可形成车辆的一部分。因此,根据本发明的第三方面,提供了一种车辆,所述车辆包括根据本发明的第一方面或第二方面的下压力系统。车辆可以是任何类型的车辆,诸如公路车或赛车。车辆可以是电动车辆、混合动力车辆、具有内燃发动机的车辆、燃料电池动力车辆或任何其他类型的动力车辆。
限流器可设置在车辆的底面上。以此方式,至少部分地由限流器和地面限定的区域可位于车辆正下方。例如,限流器可安装或形成在车辆的底面上。限流器可相对于车辆的底面居中,例如限流器的中心可与车辆的底面的中心对齐。这可用于确保由系统产生的下压力均匀地作用在车辆上。
限流器可通过上文论述的安装元件连接到车辆。替代地,限流器可形成为车辆的底面的一部分。
车辆的表面可被配置来引导围绕限流器的空气流,使得当车辆处于运动中时限流器附近的空气压力与大气压力相比得以减小。以此方式,当车辆在运动中时,低压区域可就出现在限流器外部。这可有助于在限流器内部维持低压,使得可更高效地维持跨限流器的压差。车辆的表面可用于在车辆在运动中时在限流器附近从远离限流器的大气压力到就在限流器外部的较低压力建立压力梯度。
例如,车辆的表面可包括在限流器附近具有限制的通道,使得围绕限流器的空气流穿过限流器,从而在限流器附近产生低压。通道可位于车辆的底面上。
车辆的被配置来围绕限流器引导空气流的表面可由车辆的扩散器(例如,车身底部扩散器)、车辆的底盘和/或车辆的侧列板提供。
在一些实施方案中,车辆可以是电动车辆,并且压力源可以由与车辆的牵引系统共享的储能器供电。例如,储能器可以是用于为电动车辆供电的电池。如上文所论述,与针对压力源和牵引系统使用单独的储能器相比,在车辆的压力源与牵引系统之间共享电力可在车辆的能量管理方面为用户提供更大灵活性。
车辆的轮胎可被配置来承受由下压力系统生成的下压力。例如,可调试轮胎的材料、构造和/或尺寸以便承受由下压力系统生成的下压力。
车辆可包括轮胎压力控制系统,所述轮胎压力控制系统被配置来基于由下压力系统生成的下压力的量值调整车辆的轮胎的压力。以此方式,轮胎压力控制系统可补偿由下压力系统生成的下压力。例如,下压力系统可包括传感器,所述传感器被配置来测量由下压力系统生成的下压力并且生成指示下压力的量值的输出信号。轮胎压力控制系统可使用输出信号作为用于控制轮胎压力的输入。轮胎压力控制系统可包括气动泵,所述气动泵被配置来调整(例如,增大或减小)轮胎中的压力。气动泵可耦接到轮胎以使得轮胎压力能够在车轮旋转时进行调整。
根据本发明的第四方面,提供了一种控制车辆的下压力系统的方法,其中所述下压力系统是根据本发明第一方面的下压力系统,所述方法包括:在边沿与地面之间形成至少部分密封;利用压力源生成跨限流器的压差;以及使用灰尘和碎屑去除系统防止灰尘和碎屑通过空气流动路径离开下压力系统。本发明的第四方面的方法利用了本发明的第一方面的下压力系统。因此,上文关于本发明的先前方面论述的任何特征都可与本发明的第四方面的方法共享。特别地,与控制下压力系统相关的特征可应用于控制下压力系统的方法。
在边沿与地面之间形成至少部分密封可包括:降低边沿以使边沿与地面紧密接近(例如接触)。例如,在限流器能够在收起位置与展开位置之间移动的情况下,形成至少部分密封的步骤可包括:使限流器从收起位置移动到展开位置。
生成跨限流器的压差可包括:启用压力源,例如以从至少部分地由限流器和地面限定的区域去除空气。可调整沿着限流器与压力源之间的空气流动路径的空气流率,以便控制跨限流器的压差。
所述方法还可包括:控制跨限流器的压差以获得跨限流器的期望压差。这可实现对由系统生成的下压力的准确控制。下压力系统的控制器可被配置来控制跨限流器的压差。
控制跨限流器的压差可包括以下中的一者或多者:调整边沿在地面上方的高度(以控制到区域中的空气泄漏);调整施加到边沿的预加载力(这可影响至少部分密封的质量);以及调整一个或多个阀的位置(以调整进入空气流动路径中的空气流量)。控制跨限流器的压差还可包括:控制压力源,例如控制压力源的功率水平以调整通过压力源的空气流量。
所述方法还可包括:基于车辆的地面速度控制跨限流器的压差。以此方式,由下压力系统生成的下压力可适应车辆的速度。下压力系统的控制器可被配置来基于车辆的地面速度控制跨限流器的压差。
例如,当车辆的速度超过预定阈值,例如60英里每小时时,下压力系统可被启用(即,以生成跨限流器的压差)。在一些情况下,压差可逐渐增大到高于预定阈值。
在一个实例中,当车辆沿着直线路段行进时,可减小由下压力系统生成的下压力(通过减小跨限流器的压差),例如以便节省能量。这可基于检测到没有制动、没有转向改变和加速度低于预定阈值中的一者或多者,以便确保可安全地减小下压力。
如关于本发明的第一方面所论述,可以各种方式控制跨限流器的压差。
所述方法还可包括:基于地面的质量控制跨限流器的压差。这可确保跨限流器的压差适应地面的质量,这可用于避免损坏路面和/或边沿和限流器。在地面合适的地方(例如高质量柏油路),可在边沿与地面之间形成高质量密封,使得可跨限流器生成大压差。在一些情况下,这种大压差可能会导致对地面施加很大的吸力,这可能导致地面变形,并且在一些情况下破裂。因此,在此类情况下,可能有益的是,减小跨限流器的压差,以避免损坏地面(或下压力系统的部件)。压差可使用上述技术来控制。
可监测地面以检测由下压力系统引起的地面变形。这可使用一个或多个测距传感器例如激光测距传感器来实现。在一种设置中,多个测距传感器可在限流器上安装在不同位置处,每个传感器被配置来测量距地面的距离。然后,可比较来自测距传感器的读数以确定地面是否正在变形,例如被抬升。另一设置可使用探地雷达、激光雷达或超声波中的一者或多者,以便对地面以下的土地进行成像。这可使得能够检测到沥青层的分层。在其他设置中,可使用线扫描仪来检测地面的变形。
在下压力系统包括预加载机构的情况下,所述方法还可包括:控制预加载机构在车辆操作期间改变预加载力。因此,施加到边沿的预加载力可在车辆的操作期间变化。这可使得形成在边沿与地面之间的至少部分密封的质量能够根据车辆的行驶环境进行调整。预加载系统的控制器可被配置来控制预加载机构以改变预加载力。
预加载力可在预设最大值与预设最小值之间变化。
预加载力可基于车辆的加速度例如基于车辆的纵向和/或横向加速度而变化。例如,预加载力可随着车辆的加速而增大。这可导致下压力在加速时段期间增大。增大预加载力可能会导致阻力增大。因此,可基于加速度优化预加载力,以便在不生成过多阻力的情况下提供足够下压力。
预加载力可基于车辆的位置而变化。例如,预加载力可基于车辆在赛道上的位置而变化。车辆可包括位置跟踪器(例如GPS跟踪器),所述位置跟踪器被配置来确定车辆的位置,使得可基于车辆的位置改变预加载力。因此,例如,可在车辆绕过公路或赛道中的弯道时调整(例如增大)预加载力,以便在车辆绕过弯道时提供增大的下压力。
所述方法可包括:基于检测到紧急状况控制下压力系统。例如,在紧急状况下,可启用下压力系统,例如可使限流器从收起位置移动到展开位置,并且可启用压力源。在另一实例中,在紧急状况下,可控制下压力系统以通过增大跨限流器的压差来增大由下压力系统产生的下压力。生成和/或增大下压力可用于减小车辆的制动距离,以及改进稳定性并防止车辆侧翻。因此,通过在紧急状况下启用或增大下压力,可改进安全性。
紧急状况可对应于车辆中的一个或多个系统的故障。在这种情况下,下压力系统的控制器可被配置来接收指示车辆中的一个或多个系统故障的信号,并且作为响应,启用下压力系统或增大下压力。
紧急状况也可对应于驾驶员失去对车辆的控制。例如,控制器可被配置来检测突然制动、通过车辆悬架的负载损失、大横向加速度和可指示车辆失控或不安全驾驶的冲击中的一者或多者。下压力系统可包括用于检测车辆的运动的加速度计或其他合适的传感器。然后,控制器可在来自加速度计的输出信号指示紧急状况时启用下压力系统或增大下压力。
所述方法还可包括:基于驾驶员的一个或多个生命体征检测紧急状况。例如,驾驶员的生命体征可以是驾驶员的心率或眼动。在一些情况下,生命体征可对应于由驾驶员施加在方向盘和/或踏板上的压力。驾驶员生命体征可使用适当传感器来检测。例如,驾驶员可具有用于检测心率的可穿戴传感器。下压力系统可包括用于检测眼动的相机,和/或位于方向盘中用于检测由用户施加的压力的一个或多个传感器。一个或多个生命体征可用于例如检测驾驶员何时失去意识,这可产生存在紧急状况的确定。
在下压力系统包括用于控制限流器相对于车辆的纵向和/或横向位置的定位机构的情况下,所述方法还可包括:基于车辆的运动控制限流器相对于车辆的纵向和/或横向位置。
所述方法可包括:使限流器在车辆正在加速时朝向车辆的前部移动。
所述方法可包括:使限流器在加速时朝向车辆的驱动轴移动。例如,在车辆是后轮驱动车辆的情况下,限流器可在加速时朝向车辆的后部移动;在车辆是前轮驱动车辆的情况下,限流器可在加速时朝向车辆的前部移动。
所述方法可包括:使限流器在车辆正在减速(或制动)时朝向车辆的后部移动。
所述方法可包括:当车辆绕过弯道时,使限流器朝向车辆的位于弯道内侧的一侧移动。
附图说明
下文参考附图论述了本发明的实例,在附图中:
图1是包括作为本发明实施方案的下压力系统的车辆的剖面侧视图;
图2是图1的车辆的底面的视图;
图3是包括作为本发明实施方案的下压力系统的车辆的剖面侧视图;
图4a、图4b和图4c是作为本发明实施方案的下压力系统的一部分的剖视图,其中下压力系统的限流器在图4a和图4b中处于展开位置中,并且下压力系统的限流器在图4c中处于收起位置中;
图4d是作为本发明实施方案的下压力系统的一部分的剖视图;
图5a和图5b是作为本发明实施方案的下压力系统的一部分的剖视图,其中下压力系统的限流器在图5a中处于展开位置中,并且下压力系统的限流器在图5b中处于收起位置中;
图6a是作为本发明实施方案的下压力系统的一部分的剖视图;
图6b是作为本发明实施方案的下压力系统的一部分的剖视图;
图7a是可以是作为本发明实施方案的下压力系统的一部分的边沿的剖视图;
图7b是可以是作为本发明实施方案的下压力系统的一部分的边沿的剖视图;
图8a、图8b、图8c和图8d是可以是作为本发明实施方案的下压力系统的一部分的边沿的剖视图;
图9是可以是作为本发明实施方案的下压力系统的一部分的包括冷却系统的边沿的剖视图;
图10是可以是作为本发明实施方案的下压力系统的一部分的包括冷却系统的边沿的剖视图;
图11是可以是作为本发明实施方案的下压力系统的一部分的边沿的剖视图;
图12、图12b和图12c是可以是作为本发明实施方案的下压力系统的一部分的灰尘和碎屑去除装置的图示;
图13是可以是作为本发明实施方案的下压力系统的一部分的灰尘和碎屑去除装置的图示;
图14是可以是作为本发明实施方案的下压力系统的一部分的灰尘和碎屑去除系统的图示;
图15是包括根据本发明实施方案的下压力系统的车辆的底面的图示;
图16是包括根据本发明实施方案的下压力系统的车辆的底面的图示;
图17是包括根据本发明实施方案的下压力系统的车辆的底面的图示;
图18是包括根据本发明实施方案的下压力系统的车辆的底面的图示;
图19是包括根据本发明实施方案的下压力系统的车辆的底面的视图;
图20是图19的下压力系统的一部分的剖视图;
图21a、图21b、图21c是图19的车辆的底面的视图,其示出下压力系统的限流器相对于车辆处于不同位置中的配置;
图22是作为本发明实施方案的下压力系统的一部分的剖视图;
图23是包括根据本发明实施方案的下压力系统的车辆的底面的视图。
具体实施方式
图1示出包括根据本发明实施方案的下压力系统102的车辆100的剖面侧视图。下压力系统102被配置来生成作用在车辆上的下压力,以便改进车辆的牵引力。这可例如改进车辆快速绕过弯道的能力,并且防止车辆打滑。车辆100可以是任何合适的车辆,诸如公路车或类似车辆。
下压力系统102包括设置在车辆100的底面上的限流器104。限流器104设置在车辆100设置在其上的地面106(例如公路)上方,使得限流器104在地面106上方限定基本上由限流器104和地面106包封的区域。限流器104呈连续屏障或外壳的形式,其用于限定限流器104内部和地面106上方的区域,并且限制从车辆100外部的大气到地面106上方的区域中的空气流量。特别地,限流器104包括设置在车辆100的底面上的顶表面126(例如呈板的形式)以及围绕顶表面126的周边设置并从顶表面126朝向地面106延伸的侧壁128。车辆100的底面上的限流器104的形状和位置在下文关于图2更详细地论述。
边沿108设置在限流器104的侧壁128的下边缘处。边沿108被配置为紧密接近地面106,以便与地面106形成至少部分密封。在一些情况下,边沿108可与地面106直接接触,而在其他情况下,在边沿108与地面106之间可存在小间隙。边沿108与地面106之间的至少部分密封用于使从大气到限流器104内部区域中的空气泄漏最小化。
下压力系统102还包括压力源110以及灰尘和碎屑去除装置112。压力源110以及灰尘和碎屑去除装置112设置在车辆100内并且沿着下压力系统102的空气流动路径串联连接。空气流动路径由连接在限流器104的出口105与灰尘和碎屑去除系统112的入口之间的第一导管114以及连接在灰尘和碎屑去除装置112的出口与压力源110的入口之间的第二导管116限定。第一导管114和第二导管116可例如由适当长度的连接管或管子形成。
压力源110被配置来致使空气沿着限流器104与压力源110之间的空气流动路径流动,以便从限定在限流器104内部的区域抽取空气。换句话说,压力源110被配置来致使空气通过第一导管114、灰尘和碎屑去除装置112以及第二导管116从限定在限流器104内部的区域流出。以此方式,与限流器104外部周围的大气压力相比,压力源110可致使在限定在限流器104内部的区域中形成低压。因此,压力源110可使得能够跨限流器生成压差,即,限流器104的内部与外部之间的压差。由于跨限流器104生成的压差,因此生成了作用在车辆100上的下压力。压力源110连接到排气出口118,废气(即,从限流器104内部的区域抽取的空气)通过所述排气出口118排出。
压力源110可包括被配置来致使空气沿着上述空气流动路径流动的一个或多个风扇。例如,压力源110可包括离心式风扇。压力源110是专用压力源,因为它包括独立于车辆100的用于驱动车辆100的主马达(或发动机)的专用马达。然而,压力源110可由与其他车辆系统共享的储能器供电。例如,车辆100可包括用于为压力源110和车辆的牵引系统两者供电的电池(未示出)。
在一个实例中,压力源110可包括并联连接到第二导管116的第一风扇和第二风扇。换句话说,第一风扇的入口和第二风扇的入口两者连接到第二导管116。以此方式,第一风扇和第二风扇两者可致使空气沿着限流器104与压力源110之间的空气流动路径流动。使用两个单独风扇作为压力源110可提供一定程度的冗余,使得即使其中一个风扇发生故障,压力源110也可继续操作。这可避免在风扇中的一个发生故障的情况下由下压力系统102生成的下压力的突然损失。为了提供另外的冗余,第一风扇和第二风扇可由彼此电隔离的单独储能器(例如单独电池)供电。也可在两个储能器之间提供热绝缘。替代地,在使用第一风扇和第二风扇的情况下,每个风扇可具有相关联的灰尘和碎屑去除装置,使得相关联的灰尘和碎屑去除装置并联连接到第一导管114。
灰尘和碎屑去除装置112被配置来捕获存在于沿着限流器104与压力源110之间的空气流动路径流动的空气中的灰尘、碎屑或水。在实践中,地面106上可能存在灰尘、碎屑和/或水。这样的灰尘、碎屑和/或水可能被夹带在由压力源110生成的空气流中,这可能对压力源110造成损坏和/或如果通过排气出口118排出,会对其他车辆造成危险。因此,灰尘和碎屑去除装置112可防止灰尘、碎屑和/或水到达压力源110和从系统吹出。参考图12a、图12b和图12c更详细地描述了灰尘和碎屑去除装置的实例。
在其他实施方案中,灰尘和碎屑去除装置112可位于与图1所示的位置不同的位置处。例如,灰尘和碎屑去除装置112可设置在限流器104的出口105处。在一些情况下,灰尘和碎屑去除装置112可部分地或完全地设置在限流器104内。在一些情况下,灰尘和碎屑去除装置112可位于压力源110之后,例如它可连接到压力源110的出口,而灰尘和碎屑去除装置112的出口连接到排气出口118。这可以是例如压力源110包括无叶片风扇的情况。
灰尘和碎屑去除装置112可以是下压力系统102的灰尘和碎屑去除系统的一部分。灰尘和碎屑去除系统可包括其他部件(未示出),所述其他部件进一步被配置来防止灰尘和碎屑通过排气出口118离开下压力系统。例如,灰尘和碎屑去除系统可包括一个或多个偏转器,所述一个或多个偏转器围绕边沿108的周边设置并且被布置来防止地面106上的灰尘和碎屑进入限流器104内部的区域。灰尘和碎屑去除系统的偏转器可呈位于边沿108或限流器104上的空气出口的形式,所述空气出口指向地面106并且被布置来将空气射流吹向地面106,以便将地面106上的灰尘和碎屑偏转远离限流器104。另外或替代地,灰尘和碎屑去除系统的偏转器可呈位于边沿108或限流器104上的刷子或类似物的形式,并且被布置来接触地面106以将地面106上的灰尘和碎屑偏转远离限流器104。
图1中的实线箭头120示出当车辆100在前向方向上行驶时车辆100周围的空气流。图1中的虚线箭头122示出当压力源110被启用时通过下压力系统102的空气流。当压力源110被启用时(例如当一个或多个风扇被开启时),致使空气沿着从限流器104到压力源110的空气流动路径流动,然后压力源110通过排气出口118排出废气。如图所示,从限流器104内部的区域流出的空气沿着空气流动路径传递到灰尘和碎屑去除装置中(箭头122c),在灰尘和碎屑去除装置处捕获存在于空气流中的灰尘、碎屑和/或水。空气流然后穿过压力源110(箭头122d),并且最后通过排气出口118排出(箭头122e)。空气从限流器104内部的区域流出致使限流器104内部的区域中的压力下降,这导致空气通过边沿108与地面106之间的至少部分密封流入(泄漏)到所述区域中,如箭头122a和122b所示。进入限流器104内部的区域的泄漏量值将取决于边沿108与地面106之间的至少部分密封的质量。跨限流器104生成的压差取决于进入限流器104内部的区域的空气流率,以及沿着空气流动路径到达压力源110的空气流率。
排气出口118可包括被布置来将从排气出口吹出的空气在特定方向上引导的流出调节组件(未示出)。例如,流出调节组件可包括可用于提高从排气出口118流出的空气流的效率的喇叭口。流出调节组件可包括噪声阻尼器(例如消声器),以便降低由从排气出口118流出的空气生成的噪声。流出调节组件可包括安全屏障(例如网格或格栅屏障)以提高安全性(例如,防止用户在压力源110被启用时接近它)。
图2示出车辆100的底面的视图。限流器104设置在车辆100的底面(例如底架)上,并且相对于车辆100的底面基本上居中。限流器104的顶表面126(在图2中示出为阴影区域)限定基本上椭圆形区域,使得限流器104用于在地面106上方限定椭圆形区域。例如,限流器104可限定基本上椭圆形区域。虽然在此实例中顶表面126被示出为椭圆形,但也可使用其他形状。这种椭圆形限流器104可减小限流器104在车辆正在移动时所产生的阻力。这种形状还可避免限流器104干扰车辆的车轮130的运动。
如图2所示,限流器104的出口105形成在限流器104的顶表面。以此方式,设置在由限流器104和地面106限定的区域中的空气可通过出口105从区域排空,如上所述。同样如图2所示,边沿108设置在限流器104的侧壁128的下边缘(即,侧壁128最靠近地面106的边缘)上,并且围绕限流器104的整个周边延伸。以此方式,边沿108可用于围绕限流器104的整个周边形成至少部分密封。
虽然在所示的实例中,限流器104的侧壁128围绕顶表面126的周边连续地延伸,但在一些情况下,侧壁128可在限流器104的一端(例如限流器104的朝向车辆100后部的端部)处部分开口。
图3示出包括作为本发明实施方案的下压力系统202的车辆200的剖视图。车辆200和下压力系统202分别类似于上述车辆100和下压力系统102。为方便起见,图3中与上文关于图1描述的特征相对应的特征被赋予与图1中相同的附图标记,并且不再次描述。下文关于图3描述的特征也可与图1的实施方案共享。
下压力系统202包括一系列阀,所述阀可操作以控制通过下压力系统202的空气流量。特别地,下压力系统202包括第一阀204,所述第一阀204设置在第一导管114的侧壁中,使得它与压力源110并联。第一阀204可在打开状态与闭合状态之间调整,在所述打开状态下,空气可通过第一阀204从大气流入第一导管114和限定在限流器104内部的区域中,在所述闭合状态下,防止空气流过第一阀204。因此,第一阀204的状态可在打开状态与闭合状态之间调整,以控制从大气到限流器104内部的区域以及从限流器104到压力源110的空气流动路径中的空气流量。通过将第一阀204朝向打开状态调整,可增加到区域和空气流动路径中的空气流量。当压力源110被启用以使得空气沿着空气流动路径从限流器104流动到压力源时,可打开第一阀204,这可致使来自大气的空气被吸入空气流动路径中,如箭头206所示。这可致使跨限流器104生成的压差减小(与当第一阀204闭合时相比),从而导致所生成下压力减小。
下压力系统202还包括第二阀208,所述第二阀208设置在第二导管116中并且被布置来控制通过第二导管116的空气流量。因此,第二阀208与压力源110串联设置。第二阀208可在允许空气通过第二阀208流过第二导管116的打开状态与第二阀208防止空气流过第二导管116的闭合状态之间调整。以此方式,可调整第二阀208的位置以控制通过第二导管116的空气流量,以及因而沿着限流器104与压力源110之间的空气流动路径的空气流量。通过将第二阀208朝向打开状态调整,可增加沿着空气流动路径的空气流量,这可导致跨限流器104生成的压差增大。通过将第二阀208朝向闭合状态调整,可减少沿着空气流动路径的空气流量,这可导致跨限流器104生成的压差减小。因此,可调整第二阀208的状态以改变由下压力系统202生成的下压力。
下压力系统202包括第三阀210,所述第三阀210设置在排气出口118上并且被布置来控制通过排气出口118的空气流量。第三阀可在空气可通过第三阀210流过排气出口的打开状态与第三阀210防止空气流过排气出口118的闭合状态之间调整。第三阀210可在下压力系统202不在使用中时闭合,例如以防止灰尘和碎屑通过排气出口118进入下压力系统202。第三阀210也可被配置来在压力源110发生故障的情况下闭合。以此方式,如果压力源110发生故障,则防止空气流过排气出口118,这可防止跨限流器104的压差的突然损失,从而不会存在下压力的突然损失。
第一阀204、第二阀208和第三阀210可各自在打开状态与闭合状态之间连续地调整,这可实现对通过空气流动路径的空气流量的精细控制。例如,第一阀204、第二阀208和第三阀210可以是节流阀。
下压力系统202包括被配置来控制第一阀204、第二阀208和第三阀210的状态的控制器(未示出)。例如,控制器可连接到第一阀204、第二阀208和第三阀210(例如通过有线或无线连接),使得控制器可将控制信号传输到第一阀204、第二阀208和第三阀210中的每一者,以便控制阀的状态。下压力系统202的控制器可例如由车辆200的车载计算系统实现。
下压力系统202包括压力传感器(未示出),所述压力传感器设置在限流器104与压力源110之间的空气流动路径中并且被布置来测量空气流动路径中的压力。例如,压力传感器可位于第一导管114或第二导管116中。在一些情况下,压力传感器可位于限流器104内部,使得它可测量限定在限流器内部的区域中的压力。压力传感器连接到下压力系统202的控制器(例如通过有线或无线连接),并且被配置来将指示所测量压力的输出信号传输到控制器。然后控制器可被配置来基于从压力传感器接收到的输出信号控制第一阀204和第二阀208的状态。这可实现对空气流动路径和限定在限流器104内部的区域中的压力的精确控制,这可有助于对跨限流器104生成的压差的控制。压力传感器可被配置来测量表压,即,相对于大气压力的压力变化。以此方式,压力传感器可用于确定跨限流器104的压差,并且估计由下压力系统202生成的下压力。
在一些情况下,下压力系统202可包括用于测量在下压力系统202中和周围不同位置处的压力的多个压力传感器。例如,第一压力传感器可设置在限流器104内部,而第二压力传感器可设置在限流器104外部。通过比较第一压力传感器和第二压力传感器的测量值,控制器可计算跨限流器104的压差。
控制器进一步被配置来控制压力源110的操作。例如,控制器可连接到压力源110(例如通过有线或无线连接),使得控制器可将控制信号传输到压力源110以控制压力源110的操作。例如,控制器可被配置来控制压力源110的开/关状态。控制器还可被配置来控制压力源110的一个或多个风扇的速度。
控制器还可被配置来监测压力源110的操作状态,以便确保压力源正确操作。例如,压力源110可包括被配置来测量风扇速度和/或使风扇旋转所需的转矩的一个或多个传感器。压力源110还可包括被配置来检测风扇的阻塞的传感器。控制器可被配置来接收来自压力源的一个或多个传感器的输出信号,并且基于来自一个或多个传感器的输出信号确定压力源110的操作条件。如果控制器确定压力源110未正确运行(例如因为风扇速度低于预定阈值,或者存在风扇的阻塞),则控制器可被配置来闭合第三阀210,以便防止跨限流器104的压差的突然损失。控制器还可被配置来基于来自压力传感器的输出信号确定压力源是否正确运行(例如,当存在由压力传感器测量的压力的突然变化时,控制器可确定压力源110发生故障)。
图4a、图4b和图4c示出作为本发明实施方案的下压力系统400的一部分的剖视图。下压力系统包括安装在车辆的底面402上的限流器401。下压力系统400可例如对应于上文论述的下压力系统102或202。出于说明目的,下压力系统400的压力源以及灰尘和碎屑去除系统未在图4a、图4b和图4c示出。下压力系统400的压力源以及灰尘和碎屑去除系统可具有与上文关于下压力系统102或202描述的配置类似的配置。同样出于说明目的,车辆的仅底面402在图4a、图4b和图4c中示出。图4a、图4b和图4c的剖视图是沿着垂直于车辆的行进方向、即垂直于车辆的纵向方向的平面截取的。
限流器401包括设置在车辆的底面402上的顶板404。顶板404为限流器401提供顶表面,并且可充当用于将限流器401安装在车辆上的安装元件。例如,顶板404可对应于上述限流器104的顶表面126,使得顶板404可以是基本上椭圆形的。例如,车辆的底面402可对应于车辆的底架或底盘。限流器401的出口可限定在顶板404中,例如类似于限流器104的出口105。
限流器401还包括呈柔性裙部406形式的侧壁,所述侧壁围绕顶板404的周边设置,并且从顶板404朝向车辆设置在其上的地面408延伸。柔性裙部406充当限流器401的侧壁,并且可例如对应于上述限流器104的侧壁128。柔性裙部406由基本上不透空气流的柔性或柔软材料制成。在其他实施方案中,可使用不同于柔性裙部406的不同类型的柔性联接件。例如,柔性裙部406可由柔性波纹管替换。柔性裙部406可由柔性材料形成,所述柔性材料诸如尼龙、橡胶或薄复合材料。
限流器401用于限制进入由限流器401和地面408限定的区域410中的空气流量。区域410基本上由限流器401和地面408包封。
下压力系统400包括设置在柔性裙部406的下边缘处的边沿412。例如,边沿412可对应于上述下压力系统102或202的边沿108。边沿412包括从柔性裙部406的下边缘向外延伸(即,远离限定在限流器401内的区域)的部分414。边沿412的部分414被布置成使得其大致与地面408平行。边沿412包括密封元件416,所述密封元件416设置在边沿的部分414上,并且被配置来接触地面408以便与地面408形成至少部分密封。以此方式,密封元件416可用于阻止或限制从车辆周围的大气到限定在限流器401内部的区域410中的空气流量。密封元件416可以有助于密封元件416的移除和替换的方式安装在边沿412的部分414上。例如,密封元件416可通过一个或多个可释放紧固件(诸如螺钉、夹具、夹子等)固定到边沿412的部分414。密封元件416也可通过一个或多个磁体或者用粘合剂固定到边沿412的部分414。
柔性裙部406实现顶板404与边沿412之间的相对移动;即,柔性裙部406用于可移动地连接顶板404和边沿412。因此,柔性裙部406可变形(例如挠曲或弯曲)以实现顶板404与边沿412之间的相对移动。因此,当车辆的底面402在地面408上方的高度改变时,柔性裙部406可响应于这种变化而挠曲或弯曲,使得边沿412可保持与地面408接触。这可例如在车辆的底面402在地面408上方的高度例如由于车辆转弯或越过地面408中的隆起而改变时有助于维持边沿412与地面408之间的至少部分密封。这种情形的实例在图4b中示出,其中车辆的右侧422低于车辆的左侧424。这可以是例如由车辆绕过弯道引起的。如图4b可见,柔性裙部406变形以补偿车辆的右侧422与左侧424之间的相对高度变化,使得边沿412保持与地面408接触。
为了实现顶板404与边沿412之间的相对移动,柔性裙部406可被配置成使得当边沿412(通过密封元件416)与地面408接触时在柔性裙部406中存在一些松弛。以此方式,柔性裙部406可伸展或收缩以适应车辆的底面402的高度的变化。因此,柔性裙部406可在顶板404与边沿412之间提供可伸展联接件。
下压力系统400还包括连接在车辆的底面402与边沿412的部分414之间的致动器418。致动器充当预加载机构,其用于对边沿412施加预加载力以便将边沿412朝向地面408下压。通过将边沿412朝向地面408下压,密封元件416可在边沿412与地面408之间提供有效密封,这可使到限流器401内部的区域410中的空气泄漏最小化。
致动器418还可用于确保边沿412的密封元件416保持与地面408接触,即使在车辆的底面402在地面408上方的高度发生变化时也是如此。例如,致动器418可被配置来向边沿412施加基本上恒定的预加载力,以便维持密封元件416与地面408接触。在一个实例中,致动器418可呈作为气动系统的一部分的气动缸的形式。气动系统可包括用于致动气动缸的加压空气的远程贮存器(未示出)。远程贮存器可包含相对大量的空气,这可致使气动系统充当低速率空气弹簧。因此,由致动器418施加的预加载力可保持基本上恒定,因为由车辆的底面402在地面408上方的高度的变化(例如,由于车辆越过地面408中的隆起)引起的气动系统中的空气压力的变化可忽略不计。
致动器418使得能够调整施加到边沿412的预加载力。在所示的实例中,致动器418中的每一个呈活塞的形式,诸如气动缸。然而,可使用能够受控地施加力的其他已知类型的致动器。例如,液压缸、电致动器、机械致动器(例如弹簧)或磁致动器也可用于致动器418。
边沿412还包括呈脚轮420形式的间隔件,所述脚轮420设置在边沿412的部分414上并且被布置来接触地面408。脚轮420的高度可与密封元件416的高度基本上相同,使得脚轮420和密封元件416两者可与地面408接触。脚轮420可任选地由与密封元件的材料相比具有更大硬度的材料制成。以此方式,脚轮420与密封元件416相比可具有更大耐磨性。
脚轮420被配置来将由致动器418施加到边沿412的大部分预加载力传递到地面408。特别地,致动器418连接到边沿412的位于脚轮420正上方的部分414,使得由致动器418施加的大部分预加载力被传递到脚轮。这种配置可避免将大部分预加载力施加到密封元件416,这可使地面408对密封元件416的磨耗最小化,并且提高密封元件416的寿命。
致动器418可由下压力系统400的控制器控制,所述控制器例如类似于上文论述的下压力系统202的控制器。控制器可连接到致动器418(通过有线或无线连接),使得控制器可将控制信号传输到致动器418,以便控制由致动器418施加的预加载力。通过控制由致动器418施加的预加载力,由密封元件416在边沿412与地面408之间形成的密封的质量可变化,使得可控制通过密封从大气到区域410中的空气泄漏。这可使得能够控制跨限流器401的压差(即,区域410中的压力与限流器401外部的大气之间的压差)。例如,通过增大施加到边沿412的预加载力,可减少到区域410中的空气泄漏,这可导致跨限流器401的压差更大。另一方面,通过减小施加到边沿412的预加载力,可增加到区域410中的空气泄漏,这可导致跨限流器401的压差更小。
致动器418还被配置来控制边沿412在地面408上方的高度。特别地,致动器被配置来使得边沿412能够相对于地面408升高或降低。特别地,致动器418被配置来将限流器401从展开位置(图4a所示)移动到收起位置(图4c所示)。在展开位置中,边沿412与地面408接触,以便与地面408形成至少部分密封。在收起位置中,边沿412与地面408间隔开,使得在边沿412与地面408之间不形成密封。在收起位置中,在边沿412与地面408之间提供余隙。这可有助于在崎岖地形上行驶并避免损坏限流器401和边沿412。因此,当下压力系统400不在使用中时,限流器401可放置在收起位置中。如图4c可见,当限流器401处于收起位置中时,柔性裙部406变形,例如卷起,以使得边沿412能够被抬升远离地面408。在其他实施方案(未示出)中,多组单独致动器可用于向边沿412施加预加载力并控制边沿412在地面408上方的高度。
另外,可控制边沿412在地面408上方的高度,以便调整从大气到限定在限流器401内部的区域410中的空气流量。例如,可调整边沿412在地面408上方的高度,以在密封元件416与地面之间提供小间隙,从而使得空气能够泄漏到区域410中。可这样做,例如以便减小跨限流器的压差。因此,边沿412在地面408上方的高度可提供用于控制跨限流器401的压差的另外的参数。
下压力系统400可包括被配置来测量边沿412在地面上方的高度的一个或多个边沿传感器(未示出)。这可有助于将边沿412的高度调整到地面408上方的期望高度。例如,边沿传感器可包括光学传感器。
下压力系统400的控制器可被配置来控制边沿412在地面上方的高度,以及限流器401是处于收起位置还是展开位置中。控制器可被配置来接收来自边沿传感器的输出信号,所述输出信号指示边沿412在地面408上方的高度。然后控制器可被配置来基于来自边沿传感器的输出信号控制边沿412在地面408上方的高度。
下压力系统400可包括用于控制通过下压力系统400的空气流量的一个或多个阀,例如类似于下压力系统202的第一阀204和第二阀208。然后,下压力系统400的控制器可被配置来调整阀的状态,连同施加到边沿412的预加载力和边沿412在地面408上方的高度。对这些参数的控制可实现对通过下压力系统400的空气流量(例如沿着限流器401与压力源之间的空气流动路径)的准确控制,使得可准确地控制跨限流器401的压差。
图4d示出作为本发明实施方案的下压力系统400d的一部分的剖视图。下压力系统400d是上述下压力系统400的变型。图4d中对应于下压力系统400的特征用与下压力系统400相同的附图标记来标记,并且不再次描述。
下压力系统400d类似于下压力系统400,不同之处在于下压力系统400d的密封元件416被布置成使得密封元件416与地面408之间存在小间隙。密封元件416与地面408之间的小间隙由脚轮420维持,所述脚轮420将边沿412的部分414支撑在地面408上方。密封元件416与地面408之间的小间隙可充当约束,所述约束限制到限流器401内部的区域410中的空气泄漏,使得密封元件416与地面408有效地形成部分密封。限流器401在图4d中示出为处于展开位置中。
图5a和图5b示出作为本发明实施方案的下压力系统500的一部分的剖视图。下压力系统500是上述下压力系统400的变型,其中代替柔性裙部406,使用了伸缩联接件。
下压力系统500包括限流器501,所述限流器501包括安装在车辆的底面502上的顶板504。顶板504可类似于上述顶板404。限流器501还包括伸缩联接件506,所述伸缩联接件506围绕顶板504的周边设置并且从顶板504朝向车辆设置在其上的地面508延伸。限流器501用于限制进入由限流器501和地面508限定的区域510中的空气流量。区域510基本上由限流器501和地面508包封。
边沿512设置在伸缩联接件506的下边缘上。边沿可具有与上文所论述的边沿412类似的配置。特别地,边沿512具有从伸缩联接件向外延伸的部分514、密封元件516(类似于密封元件416)和脚轮520(类似于脚轮420)。下压力系统500还包括致动器518,所述致动器518安装在车辆的底面502与边沿512的部分514之间并且起到与上述致动器418类似的作用。
伸缩联接件506包括第一伸缩区段506a,所述第一伸缩区段506a与第二伸缩区段506b伸缩地联接,使得第二伸缩区段506b可相对于第一伸缩区段506a移动。例如,第一伸缩联接件和第二伸缩联接件可相对于彼此滑动。第一伸缩区段和第二伸缩区段一起限定限制进入限流器501内部的区域510中的空气流量的屏障。第一伸缩区段与第二伸缩区段之间的相对移动导致伸缩联接件506的有效长度的变化,使得伸缩联接件506可适应车辆的底面502在地面508上方的高度的变化。因此,类似于柔性裙部406,伸缩联接件506可有助于维持边沿512与地面508接触,即使在车辆的底面502与地面508之间存在高度的变化时也是如此。
伸缩联接件506使得边沿512在地面508上方的高度能够通过致动器518进行调整。这使得限流器501能够在收起状态(图5b所示)与展开状态(图5a所示)之间移动。
虽然在所示的实例中,伸缩联接件506包括两个伸缩区段,但也可使用具有更多数量的伸缩区段的伸缩联接件。更多数量的伸缩区段可改进伸缩联接件506的柔性。伸缩区段可由任何合适的刚性或柔性材料(诸如塑料或金属)制成。伸缩联接件可由任何合适的材料(诸如碳纤维或玻璃纤维)制成。
图6a和图6b示出作为下压力系统400的变型的下压力系统的剖视图。为方便起见,图6a和图6b中对应于上文关于图4a、图4b和图4c所描述的那些的特征被赋予与图4a、图4b和图4c相同的附图标记,并且不再次描述。出于说明目的,致动器418未在图6a和图6b中示出。
图6a示出下压力系统600a,其为下压力系统400的第一变型。下压力系统600a包括被修改为限定用于在限流器401处于收起状态时接收柔性裙部406和边沿412的一部分的腔体604的经修改顶板404a。柔性裙部406连接到顶板404a,并且限定顶板404a上的区域的周边。在图6a中,限流器401被示出为处于收起状态,使得柔性裙部406和边沿412的一部分被接收在腔体604中。腔体604围绕顶板404a的外边缘形成。在一些情况下,顶板404a可形成为车辆的底面402的一部分,使得腔体604形成在车辆的底面402中。当限流器401处于收起位置中时,因为限流器401和边沿412暴露较少(例如,与不存在腔体的实施方案相比),所以腔体604可用于保护限流器401和边沿412。
图6b示出下压力系统600b,其为下压力系统400的变型。下压力系统600b包括被修改为限定用于在限流器401处于收起状态时接收柔性裙部406和边沿412的一部分的腔体606的经修改顶板404b。在图6b中,限流器401被示出为处于收起状态,使得柔性裙部406和边沿412的一部分被接收在腔体606中。顶板404b包括从车辆的底面402向下延伸以便限定腔体606的侧壁608。在一些情况下,顶板404b可形成为车辆的底面402的一部分,使得腔体606形成在车辆的底面402中。例如,侧壁608可形成为车辆的一部分。当限流器401处于收起位置中时,因为限流器401和边沿412暴露较少并且受侧壁608保护(例如,与不存在腔体的实施方案相比),所以腔体606可用于保护限流器401和边沿412。
使用腔体来接收限流器的一部分的概念可类似地应用于具有伸缩联接件506的图5a和图5b的实施方案。在其他实施方案中,当边沿相对于顶板移动时,可使用不同形状和配置的腔体来接收限流器的一部分。
图7a示出可以是作为本发明实施方案的下压力系统的一部分的边沿700的剖视图。例如,边沿700可对应于下压力系统100的边沿108。边沿700设置在限流器702的下边缘处,例如限流器702的侧壁的下边缘处,使得它紧密接近车辆设置在其上的地面704。图7的剖视图是沿着垂直于包括下压力系统的车辆的行进方向、即垂直于车辆的纵向方向的平面截取的。
边沿700包括远离限流器702的下边缘向外延伸的部分706。边沿的部分706在地面704的一定区段之上延伸,并且可被定向成使得其大致与地面704平行。密封元件708设置在边沿700的部分706上,使得密封元件708在与限流器702向外间隔开的位置处接触地面704。密封元件708被配置来与地面704形成至少部分密封。
当下压力系统的压力源(例如压力源110)被启用时,可跨限流器702生成压差,使得限流器702内部的区域710具有比限流器702外部的大气712低的压力。因此,空气可通过由密封元件708形成的至少部分密封被吸入区域710中,如箭头714所示。因为密封元件708位于与限流器702向外间隔开的位置处,所以在边沿700的部分706与地面704之间存在低压区域715(由于区域710中的低压)。这产生作用在边沿700的靠近限流器702的部分706上的下压力,如箭头716所示。此下压力716用于将边沿朝向地面704下压,这继而加强了由密封元件708与地面704形成的密封。这可使得能够跨限流器702生成更大压差。
图7b示出可以是作为本发明实施方案的下压力系统的一部分的边沿720的剖视图。例如,边沿720可对应于下压力系统100的边沿108。边沿720类似于边沿700,不同之处在于它不包括密封元件708。为方便起见,图7b所示实施方案的与图7a所示实施方案的特征相对应的特征使用与图7a中相同的附图标记来指示,并且不再次描述。
边沿720的部分706被布置成使得在边沿720与地面704之间存在窄间隙722。类似于关于图7a所描述的情况,当下压力系统的压力源(例如压力源110)被启用时,可跨限流器702生成压差,使得限流器702内部的区域710具有比限流器702外部的大气712低的压力。这致使空气通过边沿720与地面704之间的窄间隙被吸入区域710中,如箭头714所示。窄间隙722充当空气流714进入区域710中的约束,这导致边沿720的部分706下方的压力下降。因此,通过间隙722的空气流可能不足以平衡跨限流器702的压差,并且生成作用在边沿720的部分706上的下压力,如箭头724所示。由于朝向限流器702的压差增大,因此下压力的量值朝向限流器702增大。下压力724将边沿720的部分706朝向地面704下压,从而致使间隙722变窄,使得在边沿720与地面704之间有效地形成密封。这使得能够维持跨限流器702的压差。
图8a、图8b、图8c和图8d示出上述边沿700的变型,其中一个或多个插入件嵌入在密封元件708中,以便加强密封元件。
图8a示出三个插入件802嵌入在密封元件708中的实例。插入件802中的每一个在边沿的部分706与地面704之间延伸。
图8b示出单个插入件804嵌入在密封元件708中的实例。插入件804在边沿的部分706与地面704之间延伸。
图8c示出插入件806嵌入在密封元件708中的实例。插入件806设置在密封元件708的下边缘处,并且被布置来接触地面704。
图8d示出一系列插入件808嵌入在密封元件708中的实例。插入件808中的每一个是珠状或棒状元件,其设置在密封元件708的下边缘处,并且被布置来接触地面。
在图8a、图8b、图8c和图8d所示的实例中的每一个中,插入件由与形成密封元件708的材料相比具有更大硬度的材料制成。因此,插入件可用于减少由地面704引起的密封元件708的磨耗。在一个实例中,密封元件708可由聚合物材料制成,而插入件可由钢或某种其他硬质材料制成。作为另一实例,插入件可由陶瓷(例如增韧陶瓷)制成。
在一些实施方案中,下压力系统可包括被配置来检测密封元件708的磨损水平的传感器(未示出)。以此方式,用户可监测密封元件708的磨损水平,以确保密封元件708可与地面704形成良好密封。传感器可嵌入在密封元件708内。例如,传感器可包括线材,所述线材嵌入在密封元件708中,并且被配置来在密封元件708达到预定磨损水平时断裂。然后,传感器可被配置来例如通过对线材执行电测量(诸如连续性测试或电阻测量)来确定线材何时断裂。传感器可被配置来生成输出信号,所述输出信号指示密封元件的磨损水平,并且被传输到下压力系统的控制器。控制器可被配置来例如通过下压力系统的用户界面向用户提供磨损水平的指示。
图9示出包括冷却系统901的边沿900的剖视图,所述冷却系统901被配置来去除边沿900的密封元件908的热量。边沿900可以是作为本发明实施方案的下压力系统的一部分。例如,边沿900可对应于下压力系统100的边沿108。边沿900类似于上述边沿700,因为它设置在限流器902的下边缘处,并且包括远离限流器902的下边缘向外延伸的部分906。边沿900的密封元件908设置在边沿900的部分906上,并且被布置来与车辆设置在其上的地面904形成至少部分密封。
冷却系统901包括冷却剂源910,所述冷却剂源910通过导管912流体连接到形成在密封元件908中的通道914。密封元件908中的通路914从密封元件908的与边沿900的部分906接触的顶表面延伸到密封元件908的被布置为紧密接近(或接触)地面904的下表面中的孔口。
冷却剂源910被配置来致使冷却剂沿着导管912流动到密封元件908中的通道914,如图9中的箭头所示。然后冷却剂可通过密封元件908的下表面中的孔口离开通道914。在冷却剂穿过密封元件908中的通道914时,冷却剂可从密封元件908吸收热量。因此,冷却系统901可用于从密封元件908去除热量,以便冷却密封元件908。这可用于避免密封元件908因密封元件908与地面904之间的摩擦而过热。密封元件908的过热可致使密封元件908更快地磨损,并且削弱由密封元件908形成的边沿900与地面904之间的密封。
可使用各种类型的冷却剂源910和冷却剂。冷却剂可以是液体或气体冷却剂,例如空气或水。例如,在冷却剂是空气的情况下,冷却剂源910可包括被配置来致使空气沿着导管912流动到密封元件908中的通道914的加压空气容器和/或风扇。在冷却剂是液体例如水的情况下,冷却剂源910可包括连接到导管912的冷却剂贮存器。例如位于冷却剂源910与导管912之间的阀(未示出)可用于控制冷却剂沿着导管912的流动。下压力系统的控制器(例如类似于下压力系统202的控制器)可被配置来控制(例如启用)冷却系统901,以便冷却密封元件908。
密封元件908可包括形成在密封元件908中的多个通道914,多个通道中的每一个流体连接到冷却剂源910(例如通过一系列导管),以便有效地冷却密封元件908。例如,密封元件908可包括沿着密封元件908的长度(例如,围绕整个密封元件908)的多个规则间隔开的通道914。
图10示出包括冷却系统1001的边沿1000的剖视图,所述冷却系统1001被配置来去除边沿1000的密封元件1008的热量。边沿1000可以是作为本发明实施方案的下压力系统的一部分。例如,边沿1000可对应于下压力系统100的边沿108。图10的剖视图是沿着平行于包括下压力系统的车辆的行进方向、即平行于车辆的纵向方向的平面截取的。图10中的箭头1003示出车辆的行进方向。出于说明目的,示出边沿1000的仅一部分。
边沿1000的密封元件1008被配置来接触车辆设置在其上的地面1004,以便与地面1004形成至少部分密封。冷却系统1001包括通过密封元件1008形成的一系列通道1014。通道1014中的每一个连接到相应空气入口1016,所述空气入口1016被配置来致使空气在车辆向前移动时(即,在车辆沿着行进方向1003移动时)流过通道1014。特别地,每个空气入口1016包括朝向车辆的前部定向的管子,使得当车辆沿着行进方向1003移动时,空气被吸入入口1016中并被迫通过密封元件1008中的通道1014,如箭头1018所示。当空气穿过密封元件1008中的通道1014时,空气可从密封元件1008吸收热量,使得密封元件1008被冷却。这可防止密封元件1008因密封元件1008与地面1004之间的摩擦而过热。
其他类型的冷却系统可用于冷却密封元件。例如,在一些实施方案中,冷却系统可被配置来将气体或液体冷却剂喷射到密封元件上,以便冷却密封元件。冷却剂可以雾状喷射到密封元件上。
图11是可以是作为本发明实施方案的下压力系统的一部分的边沿1100的剖视图。例如,边沿1100可对应于下压力系统100的边沿108。边沿1100设置在限流器1102的下边缘处,例如限流器1102的侧壁的下边缘处,使得其设置在车辆设置在其上的地面1104上方。边沿1100包括远离限流器1102的下边缘向外延伸的部分1106。边沿的部分1106在地面1104的一定区段之上延伸,并且可被定向成使得其大致与地面1104平行。
边沿1100包括安装在边沿1100的部分1106的下表面上的风扇1110。风扇1110包括出口1112,所述出口1112指向地面1104,使得当风扇1110被启用时,空气从出口1112吹向地面1104,如箭头1114所示。从出口1112吹出的空气形成吹气帘,所述吹气帘用于阻止或限制从限流器外部的大气到限定在限流器1102内部的区域1116中的空气流量。以此方式,吹气帘充当边沿1100与地面1104之间的至少部分密封。边沿1100可包括多个风扇1110,所述多个风扇1110沿着边沿布置,使得可围绕整个边沿形成基本上连续的吹气帘,从而围绕限定在限流器1102内部的区域1116的周边形成至少部分密封。替代地,边沿可包括单个风扇1110,所述单个风扇1110连接到沿着边沿设置的多个出口1112,使得风扇1110可致使空气从多个出口1112中的每一个朝向地面1104吹出。
在一些实施方案(未示出)中,如图11所示的吹气配置可与边沿上的密封元件(例如,如图7a所示)组合,以便改进边沿与地面之间的密封的质量,并使到限定在限流器内部的区域中的空气泄漏最小化。
图12a、图12b和图12c示出根据本发明实施方案的可包括在下压力系统中的灰尘和碎屑去除装置1200的图示。例如,灰尘和碎屑去除装置1200可对应于下压力系统102或202的灰尘和碎屑去除装置112。灰尘和碎屑去除装置1200是气旋过滤设备,并且被配置来从空气流捕获灰尘、碎屑和水。气旋过滤设备是基于气旋分离原理。
灰尘和碎屑去除装置1200被配置来串联连接在下压力系统的限流器与下压力系统的压力源之间的空气流动路径中。灰尘和碎屑去除装置1200包括入口1202,所述入口1202可连接以接收来自限流器的空气流,如箭头1203所示。例如,入口1202可连接到下压力系统102或202的第一导管114。灰尘和碎屑去除装置1200还包括出口1204,所述出口1204通过气旋室1206与入口1202流体连通。空气可从出口1204朝向下压力系统的压力源流出。例如,出口1204可连接到下压力系统102或202的第二导管116。
气旋室1206被配置来致使流过灰尘和碎屑去除装置1200的空气在气旋室1206中形成气旋,如箭头1208所示。气旋室1206中空气流的气旋运动致使空气流所携带的灰尘、碎屑和水从空气流分离。空气流通过出口1204离开气旋室1206,而灰尘、碎屑和水朝向气旋室1206的底部下降,如箭头1210所示。
在所示的实例中,入口1202被配置来将空气沿着与气旋室1206中空气的旋转轴线相切的方向引入气旋室1206中。因此,灰尘和碎屑去除装置1200被配置为切向气旋过滤设备。气旋室1206中空气的旋转轴线是基本上竖直的。这可实现灰尘、碎屑和水从空气流的更有效分离。然而,在其他实施方案中,灰尘和碎屑去除装置1200可被配置为轴向气旋过滤设备,其中入口1202被配置来将空气沿着气旋室1206中空气的旋转轴线引入。在这种实施方案中,灰尘和碎屑去除装置1200可被定向成使得气旋室1206中空气的旋转轴线是基本上水平的。这可导致跨灰尘和碎屑去除装置1200的压降减小。
灰尘和碎屑收集室1212位于气旋室1206的底部处。灰尘和碎屑收集室1212被配置来接收已经从空气流分离的灰尘、碎屑和水1213。第一阀1214设置在气旋室1206与收集室1212之间,第一阀可打开以使得灰尘、碎屑和水能够从气旋室1206进入收集室1212。第一阀1214在图12b所示的配置中是打开的,而第一阀1214在图12c所示的配置中是闭合的。在所示的实例中,第一阀1214由气旋室1206与收集室1212之间的可打开门道实现;然而,也可使用其他类型的阀。
收集室1212被配置为自清空的。为此,收集室1212包括设置在收集室1212的底部处的第二阀1216。第二阀1216是可打开的,以使得包含在收集室1212中的灰尘、碎屑和水能够从收集室1212离开(例如,掉出)。在图12b所示的配置中,第二阀1216闭合,而在图12c所示的配置中,第二阀1216打开,从而使得收集在收集室1212中的灰尘、碎屑和水1213能够离开收集室1212。在所示的实例中,第二阀1216由收集室1212的底表面实现,所述底表面形成可打开门道;然而,也可使用其他类型的阀。
第二阀1216可被配置来仅在第一阀1214闭合时打开。这可防止空气通过收集室1212流入下压力系统中。在灰尘和碎屑去除装置1200的操作期间,第一阀1214可打开,同时保持第二阀1216闭合,以使得灰尘、碎屑和水能够收集在收集室1216中。然后,为了清空收集室1212,灰尘和碎屑去除装置1200可被配置来闭合第一阀1214,并且打开第二阀1216。灰尘和碎屑去除装置1200可被配置来在收集室1212变满时清空收集室(例如,灰尘和碎屑去除装置1200可包括用于检测收集室1212何时变满的传感器)。灰尘和碎屑去除装置1200可被配置来仅在下压力系统不在使用中时或在车辆停止时清空收集室。
下压力系统的控制器(例如,上文论述的下压力系统202的控制器)可被配置来控制第一阀1214和第二阀1216的打开和闭合。以此方式,收集室的清空可由下压力系统的控制器控制。
图13示出根据本发明实施方案的可包括在下压力系统中的灰尘和碎屑去除装置1300的图示。例如,灰尘和碎屑去除装置1300可对应于下压力系统102或202的灰尘和碎屑去除装置112。灰尘和碎屑去除装置1300类似于上述灰尘和碎屑去除装置1200,不同之处在于收集室包括用于清空收集室的不同机构。为方便起见,图13中对应于上文关于图12a、图12b和图12c所描述的那些的特征被赋予与图12a、图12b和图12c相同的附图标记,并且不再次描述。
灰尘和碎屑去除装置1300包括设置在气旋室1206的底部处的灰尘和碎屑收集室1312。收集室1312包括位于收集室1312的顶表面中的入口1314,所述入口1314连接到气旋室1206,以便从气旋室1206接收灰尘、碎屑和水1313。收集室1312包括设置在收集室1312的底端处的出口1316,用于排空包含在收集室1312中的灰尘、碎屑和水。收集室1312具有圆柱形形状,并且包括可旋转地安装在其中的一组回转门1318(或叶片)。回转门1318可围绕与圆柱形收集室1312的纵向轴线对齐的轴线旋转,如箭头1320所示。回转门1318被配置成使得在回转门旋转时,入口1314和出口1316从不彼此流体连通。换句话说,回转门1318被布置来阻止入口1314与出口1316之间的流体连通。这可避免空气通过收集室1312的出口1316进入气旋室1206。在回转门1318旋转时,它们被配置来将收集室1312中的灰尘、碎屑和水1313朝向出口1316推动,使得灰尘、碎屑和水1313可从收集室1312排空。以此方式,可通过使回转门1318旋转来清空收集室1312,同时确保空气不会通过出口1316泄漏到下压力系统中。
回转门1318可被配置来连续地旋转,以便连续地清空收集室1312。替代地,灰尘和碎屑去除装置1300可被配置成使得回转门1318在收集室1312变满时旋转。灰尘和碎屑去除装置1300可被配置成使得回转门1318仅在下压力系统不在使用中时或在车辆停止时旋转。下压力系统的控制器(例如上文论述的下压力系统202的控制器)可被配置来控制回转门1318的旋转。以此方式,收集室1312的清空可由下压力系统的控制器控制。
图14是可以是作为本发明实施方案的下压力系统的一部分的灰尘和碎屑去除系统1400的示意图。灰尘和碎屑去除系统1400包括第一灰尘和碎屑去除装置1402以及第二灰尘和碎屑去除装置1404。第一灰尘和碎屑去除装置1402以及第二灰尘和碎屑去除装置1404是气旋过滤设备,并且每个功能类似于上述灰尘和碎屑去除装置1200。特别地,第一灰尘和碎屑去除装置1402以及第二灰尘和碎屑去除装置1404各自包括通过气旋室1410a、1410b连接到出口1408a、1408b的入口1406a、1406b。每个装置的入口1406a、1406b被配置来接收空气流,如箭头1412a、1412b所示。当气流进入气旋室1410a、1410b时,空气流形成气旋,所述气旋致使空气流所携带的灰尘、碎屑和水从空气流分离并且朝向气旋室1410a、1410b的底部落下,如箭头1414a、1414b所示。空气流通过出口1408a、1408b离开气旋室1410a、1410b,如箭头1416a、1416b所示。
灰尘和碎屑去除装置1402、1404可串联连接在下压力系统的限流器与压力源之间,使得灰尘和碎屑去除装置可从限流器与压力源之间的空气流捕获灰尘和碎屑。例如,灰尘和碎屑去除装置1402的入口1406a可被连接以接收来自下压力系统的限流器的空气流。然后,装置1402的出口1408a可例如通过导管(未示出)连接到装置1404的入口1406b。然后,装置1404的出口1408b可连接到下压力系统的压力源。替代地,灰尘和碎屑去除装置1402、1404可并联连接在下压力系统的限流器与压力源之间。例如,入口1406a和1406b两者可被连接以接收来自下压力系统的限流器的空气流,并且出口1408a、1408b两者可连接到压力源。
灰尘和碎屑去除装置1402、1404中的每一者在其气旋室1410a、1410b的底端处连接到空气管道1418。以此方式,从气旋室1410a、1410b中的空气流分离的灰尘、碎屑和水可朝向气旋室1410a、1410b的底部落入空气管道1418中。空气管道1418可由一段管或管件形成。因此,灰尘、碎屑和水1420可在气旋室1410a、1410b下方在空气管道1418中收集。致使空气流沿着空气管道1418流动,如箭头1422所示。空气流1422可例如由设置在空气管道1418的一端处的风扇(未示出)生成。一系列阀1424设置在空气管道1418内,阀1424各自可在闭合位置与打开位置之间移动。在闭合位置中,阀1424用于阻止空气流1422通过空气管道1418。在打开位置中,阀1424允许空气流1422穿过空气管道1418,使得收集在空气管道1418中的任何灰尘、碎屑和水1420从空气管道1418的出口端1426吹出。因此,灰尘、碎屑和水从空气管道1418的排空可通过打开和闭合阀1424来控制。
下压力系统的控制器(例如类似于上文论述的下压力系统202的控制器)可被配置来控制阀1424的打开和闭合。以此方式,空气管道1418的清空可由下压力系统的控制器控制。
虽然在图14的实例中示出两个灰尘和碎屑去除装置1402、1404,但灰尘和碎屑去除系统1400可包括不同数量的灰尘和碎屑去除装置。例如,在一些情况下,可存在单个灰尘和碎屑去除装置,或者可存在多于两个灰尘和碎屑去除装置。
图15示出包括根据本发明实施方案的下压力系统的车辆1500的底面的视图。车辆1500的下压力系统包括设置在车辆1500的底面上的限流器1502,所述限流器1502被布置来在车辆1500设置在其上的地面上方限定一定区域。限流器1502类似于上述限流器104,并且包括安装在车辆1500的底面上的椭圆形顶表面1504(在图15中示出为阴影区域),以及围绕顶表面1504的周边设置的侧壁1506。侧壁1506从顶表面1504朝向车辆1500下方的地面延伸。边沿1508设置在侧壁1506的下边缘上,并且被布置来与地面形成至少部分密封。出口1510形成在限流器1502的顶表面1504中,用于将限流器1502连接到下压力系统的压力源。车辆1500的下压力系统可包括类似于关于下压力系统102或202所描述的那些配置的灰尘和碎屑去除装置和压力源。
限流器1502还包括分隔件1512。分隔件1512呈椭圆形屏障的形式,其将限定在限流器1502内部的区域分隔成第一外部子区域1514和第二内部子区域1516。分隔件1512被布置成使得第一子区域1514形成环绕第二子区域1516的环。分隔件1512被布置成使得第一子区域和第二子区域基本上彼此同心。分隔件1512连接到限流器1502的顶表面1504,并且朝向车辆1500设置在其上的地面延伸,使得分隔件1512的下边缘可紧密接近地面。以此方式,分隔件1512可用于限制第一子区域与第二子区域之间的空气流动。分隔件1512可被布置来与地面形成至少部分密封。限流器1502的出口1510设置在第二子区域1516内,即,它设置在由分隔件1512限定的区域内。
在车辆1500的下压力系统的操作期间,空气可通过出口1510从限流器1502内部排空。这致使第二子区域1516中的压力下降,这继而可致使第一子区域1514中的压力相对于车辆1500周围的大气压力下降。然而,因为分隔件1512用于限制第一子区域1514与第二子区域1516之间的空气流动,所以第二子区域1516中的压力可低于第一子区域1514中的压力。因此,在第一子区域1514与第二子区域1516之间可出现跨分隔件1512的压差。由于第二子区域1516由第一子区域1514环绕,第一子区域1514相对于大气压力处于低压,因此可以在第二子区域内不维持甚至更低的压力。因此,限流器1502的配置可使得能够在限流器1502中的第二子区域1516内维持较低压力。例如与不存在分隔件1512的情况相比,这可使得车辆1500的下压力系统能够生成更大下压力。
虽然在图15中示出仅单个分隔件1512,但在一些情况下,限流器1502可包括被布置来在限流器1502内部限定一系列同心子区域的多个分隔件。以此方式,可从处于较高压力的外部子区域到处于较低压力的内部子区域设置压力梯度。
图16示出包括根据本发明实施方案的下压力系统的车辆1600的底面的视图。车辆1600的下压力系统包括设置在车辆1600的底面上的限流器1602,所述限流器1602被布置来在车辆1600设置在其上的地面上方限定一定区域。限流器1602类似于上述限流器104,并且包括安装在车辆1600的底面上的椭圆形顶表面1604(在图16中示出为阴影区域),以及围绕顶表面1604的周边设置的侧壁1606。侧壁1606从顶表面1604朝向车辆1600下方的地面延伸。边沿1608设置在侧壁1606的下边缘上,并且被布置来与地面形成至少部分密封。
限流器1602还包括分隔件1612。分隔件1612呈屏障的形式,其在车辆1600的纵向方向上延伸,并且将限流器1602内部的区域分隔成朝向车辆1600的左侧的第一子区域1614和朝向车辆1600的右侧的第二子区域1616。分隔件1612连接到限流器1602的顶表面1604,并且朝向车辆1600设置在其上的地面延伸,使得分隔件1612的下边缘可紧密接近地面。以此方式,分隔件1612可用于限制第一子区域与第二子区域之间的空气流动。分隔件1612可被布置来与地面形成至少部分密封。
第一出口1610a形成在限流器1602的顶表面1604中,使得第一出口1610a设置在第一子区域1614内;并且第二出口1610b形成在限流器1602的顶表面1604中,使得第二出口1610b设置在第二子区域1616内。第一出口1610a和第二出口1610b中的每一者连接到下压力系统的压力源(未示出),使得空气可由压力源通过出口1610a、1610b从第一子区域和第二子区域排空。压力源可例如类似于上述下压力系统102或202的压力源。灰尘和碎屑去除装置(未示出)可连接在出口1610a、1610b之间,以便从限流器1602与压力源之间的空气流捕获灰尘和碎屑。
车辆1600的下压力系统可包括阀系统(未示出),用于选择性地将压力源耦接到出口1610a、1610b中的一者或两者。例如,阀系统可包括设置在第一出口1610a与压力源之间的第一空气流动路径上的第一阀,以及设置在第二出口1610b与压力源之间的第二空气流动路径上的第二阀。第一阀和第二阀可以是节流阀,使得它们可在打开位置与闭合位置(或状态)之间连续地调整。以此方式,可以控制压力源流体连接到出口1610a、1610b中的一者还是两者,使得压力源可选择性地将空气从子区域1614、1616中的一者或两者排空。
例如,通过操作阀系统以选择性地将压力源耦接到第一出口1610a,压力源可优先将空气从第一子区域1614排空,使得第一子区域1614中的压力相对于第二子区域1616中的压力下降。因此,跨分隔件1612生成压差,并且可相对于车辆1600的右侧,在车辆1600的左侧上生成更大下压力。类似地,通过操作阀系统以选择性地将压力源耦接到第二出口1610b,可相对于车辆1600的左侧,在车辆1600的右侧上生成更大下压力。
在一些情况下,分隔件1612可包括设置在分隔件上的阀(未示出),诸如节流阀。可打开阀,以通过第一子区域1614与第二子区域1616之间的阀提供流体连通。以此方式,可控制阀的位置(例如,在阀的打开位置与闭合位置之间),以便调整跨分隔件1612的压差。
跨分隔件1612生成压差可用于在车辆绕过弯道时改进车辆1600的牵引力,因为它可补偿车辆通过弯道时车辆的倾斜。跨分隔件1612的压差可根据车辆1600正在转向的方向来调整。例如,车辆1600的下压力系统可被配置来基于车辆正在转向的方向操作阀系统。以此方式补偿车辆的倾斜可减少到车辆1600的位于弯道外侧的轮胎的重量转移,使得当车辆绕过弯道时力可跨全部四个轮胎更均匀地分布。由于轮胎负载敏感性,因此这种改进的轮胎重量分布可使得车辆能够以更快速度绕过弯道,因为轮胎处于生成横向力的更有利条件下。
在其他实例中,可在限流器1602中提供第二分隔件,所述第二分隔件在垂直于车辆1600的纵向方向的方向上延伸。以此方式,第二分隔件可将限流器内部的区域分隔成朝向车辆1600的前部设置的子区域和朝向车辆的后部设置的子区域。然后类似于上文对分隔件1612的论述,可跨第二分隔件生成压差,以便生成优先朝向车辆1600的前部或后部作用在车辆1600上的下压力。这可例如有助于车辆1600的加速或制动。
图17示出图16的替代实施方案,其中不是在单个限流器内限定多个子区域,而是使用单独限流器。图17示出包括根据本发明实施方案的下压力系统的车辆1700的底面的视图。车辆1700的下压力系统包括设置在车辆1700的底面上的第一限流器1702a和第二限流器1702b。限流器1702a和1702b中的每一者被配置来在车辆1700设置在其上的地面上方限定相应区域。限流器1702a和1702b中的每一者在配置上类似于上文论述的限流器104。边沿1704a、1704b设置在每个限流器1702a、1702b的下边缘处,并且被布置来与地面形成至少部分密封。第一限流器1702a设置在车辆1700的左侧,而第二限流器1702b设置在车辆1700的右侧。
第一限流器1702a和第二限流器1702b中的每一者包括形成在限流器的顶表面中的出口1706a、1706b。出口1706a、1706b中的每一者连接到下压力系统的压力源(未示出),使得空气可由压力源从每个限流器1702a、1702b内部的区域排空。以此方式,可在限流器1702a、1702b的内部与车辆周围的大气之间生成跨每个限流器1702a、1702b的压差。
在一些情况下,相应压力源可连接到第一限流器1702a和第二限流器1702b中的每一者。然后,可控制相应压力源中的每一个,以便控制跨第一限流器1702a和第二限流器1702b中的每一者生成的压差。通过改变跨第一限流器1702a和第二限流器1702b中的每一者的压差的相对量值,由下压力系统生成的下压力可优先作用于车辆1700的右侧或左侧。如关于图16所论述,这可用于在车辆绕过弯道时改进车辆1700的牵引力。
替代地,可使用单个压力源,并且车辆1700的下压力系统可包括用于选择性地将压力源耦接到出口1706a、1706b中的一者或两者的阀系统。例如,阀系统可包括设置在第一出口1706a与压力源之间的第一空气流动路径上的第一阀,以及设置在第二出口1706b与压力源之间的第二空气流动路径上的第二阀。然后,可操作阀系统,以便改变跨第一限流器1702a和第二限流器1702b中的每一者的压差的相对量值。
车辆1700的下压力系统可被配置来基于车辆1700正在转向的方向调整跨第一限流器1702a和第二限流器1702b中的每一者的压差的相对量值。
在其他实施方案中,可使用不同数量和布置的限流器,以便实现在车辆1700的不同位置处生成下压力。
图18示出根据本发明实施方案的车辆1800的底面的视图。车辆1800包括根据本发明实施方案的下压力系统。下压力系统包括设置在车辆1800的底面上的限流器1802和设置在限流器1802下边缘上的边沿1804。限流器1802和边沿1804可以与上文关于下压力系统102或202描述的限流器104和边沿108类似的方式配置,并且因此不再次描述限流器1802和边沿1804的细节。
第一通道1806a和第二通道1806b限定在车辆1800的底面中。通道1806a、1806b在车辆1800的纵向方向上延伸,并且被配置来在车辆1800移动时引导围绕限流器1802的外部的空气流。每个通道1806a、1806b包括位于车辆1800的前端处的入口1808a、1808b,所述入口1808a、1808b被配置来在车辆向前移动时将空气吸入通道1806a、1806b中,如箭头1810所示。每个通道1806a、1806b还包括位于车辆1800的后端的出口1812a、1812b,空气可在车辆向前移动时通过所述出口1812a、1812b从通道1806a、1806b离开,如箭头1814所示。第一通道1806a和第二通道1806b可例如由在车辆1800的底面上与限流器1802相邻设置的扩散器形成。
第一通道1806a和第二通道1806b中的每一者包括靠近限流器1802设置的颈缩部1816a、1816b,所述颈缩部由通道1806a、1806b在限流器1802附近变窄而形成。远离限流器1802,通道1806a、1806b中的每一者朝向入口1808a、1808b和出口1812a、1812b向外扩口。当车辆1800向前移动时,致使空气流过通道1806a、1806b(参见箭头1810、1814)。在空气穿过通道1806a、1806b中的颈缩部1816a、1816b时,空气流被加速,这导致颈缩部1816a、1816b周围的空气压力下降。因此,当车辆1800移动时,存在因通过通道1806a、1806b的空气流而引起的相对于紧接在限流器1802外部的大气压力的压力下降。由于紧接在限流器1802外部的较低压力,因此到限流器1802内部的区域中的空气泄漏可得以减少。这可有助于在限流器1802内部的区域与限流器1802的外部之间维持跨限流器1802的压差。
图19示出包括根据本发明实施方案的下压力系统1902的车辆1900的底面的视图。车辆1900的一部分和下压力系统1902的剖视图在图20中示出。下压力系统1902类似于上述下压力系统102,不同之处在于下压力系统1902包括可相对于车辆1900纵向和横向移动的限流器1904。限流器1904也可相对于车辆1900旋转。
下压力系统1902包括设置在车辆1900的底面上的顶表面1906。出于说明目的,顶表面1906未在图19中示出,但在图20中示出。顶表面1906可呈设置在车辆1900的底面上的板的形式。在一些情况下,顶表面1906可由车辆1900的底面的一部分形成。在此实例中,顶表面1906由磁性材料例如不锈钢形成。
限流器1904包括呈柔性裙部1908形式的侧壁,所述柔性裙部1908从靠近顶表面1906的位置朝向车辆1900设置在其上的地面1910延伸。柔性裙部1908形成闭合环,使得其限定区域的周边。柔性裙部1908由基本上不透空气流的柔性或柔软材料制成。柔性裙部1908可类似于上述柔性裙部406。
边沿1912设置在柔性裙部1908的下边缘处,边沿1912在配置上类似于上述边沿412。特别地,边沿1912包括用于与地面1910形成至少部分密封的密封元件1914,以及用于将边沿1912支撑在地面1910上的脚轮1916。
限流器1904还包括附接到柔性裙部1908的上端的安装元件1918,安装元件1918用于将限流器1904连接到车辆1900的底面上的顶表面1906。安装元件1918包括磁体1920,所述磁体1920被配置来经历朝向顶表面1906的磁性材料的吸引力。安装元件1918还包括滚珠轴承1922,所述滚珠轴承1922被布置来接触顶表面1906并且实现限流器1904与顶表面1906之间的相对移动。因此,磁体1920用于抵靠顶表面1906保持滚珠轴承1922,而滚珠轴承实现限流器1904与顶表面1906之间的相对移动。另外,安装元件1918包括呈刷式密封件1924形式的滑动密封件,所述刷式密封件1924被布置来在安装元件1918与顶表面1906之间形成至少部分密封。刷式密封件1924形成围绕限流器1904的连续周边。在其他实例中,可使用不同类型的密封元件来代替刷式密封件1924,例如可替代地使用橡胶密封件。
下压力系统1902还包括连接在安装元件1918与边沿1912之间的致动器1926。致动器1926可用于向边沿1912施加预加载力以将边沿1912朝向地面1910下压,以及控制边沿1912在地面1910上方的高度。致动器1926可类似于上文论述的致动器418。
限流器1904和顶表面1906一起在地面1910上方限定区域1928,其中限流器1904用于限制进入区域1928中的空气流量。刷式密封件1924用于使通过限流器1904的安装元件1918与顶表面1906之间的连接而进入区域1928中的空气泄漏最小化。出口1930形成在顶表面1906中。出口1930连接到下压力系统1902的灰尘和碎屑去除装置以及压力源。下压力系统1902的灰尘和碎屑去除装置以及压力源未示出,但它们可以类似于上述下压力系统102或202的灰尘和碎屑去除装置112以及压力源110的方式配置。因此,可由下压力系统1902的压力源生成跨限流器1904的压差,以便生成下压力。
下压力系统1902还包括用于控制限流器1904相对于顶表面1906(并因此相对于车辆1900)的纵向和横向位置的定位机构。定位机构包括第一致动器1932、第二致动器1934和第三致动器1936。致动器1932、1934、1936中的每一者连接在车辆1900与限流器1904上(例如限流器1904的安装元件1918上)的连接点之间,以使得限流器1904能够相对于车辆1900纵向和/或横向移动以及旋转。致动器1932、1934、1936中的每一者例如可呈活塞的形式,诸如气动缸、液压缸、电致动器、机械致动器(例如弹簧)或磁致动器。
第一致动器1932连接在车辆1900的底面与位于车辆1900的后部附近的限流器1904上的连接点之间。第一致动器1932被配置来控制限流器1904相对于车辆1900的纵向移动,即,沿着图19所示的'X'轴的移动。第二致动器1934连接在车辆1900的底面与位于车辆1900的后部附近的限流器1904上的连接点之间。在所示的实例中,第二致动器1934与第一致动器1932连接到限流器1904上的同一连接点;然而,在其他实例中,可使用限流器1904上的不同连接点。第二致动器1934被配置来控制限流器1904的后端相对于车辆1900的横向移动,即,沿着图19所示的'Y'轴的移动。第三致动器1936连接在车辆1900的底面与位于车辆1900的前部附近的限流器1904上的连接点之间。第三致动器1936被配置来控制限流器1904的前端相对于车辆1900的横向移动。另外,致动器1932、1934、1936中的每一者相对于车辆1900可枢转地安装,以使得致动器1932、1934、1936能够在限流器1904相对于车辆1900移动时相对于车辆1900枢转。
致动器1932、1934、1936中的每一者可在伸展位置与缩回位置之间移动。因此,通过控制致动器1932、1934、1936中的每一者的位置,可以使限流器1904相对于车辆1900纵向和横向移动,以及使限流器1904相对于车辆1904旋转。致动器1932、1934、1936中的每一者的位置可由下压力系统1902的控制器控制,所述控制器例如类似于上文论述的下压力系统202的控制器。当限流器1904借助于致动器1932、1934、1936相对于车辆1900移动时,滚珠轴承1922在顶表面之上滚动,而刷式密封件1924确保使到区域1928中的空气泄漏最小化。
在图19所示的配置中,限流器1904相对于车辆1900处于中心位置中。因此,由下压力系统1902产生的下压力在限流器1904处于中心位置中时跨车辆的轮胎1938基本上均匀地分布。
在所示的实例中,限流器1904借助于安装元件1918中的磁体1920连接到车辆1900上的顶表面1906。然而,在其他实例中,可使用不同的机构来将限流器1904连接到顶表面1906。例如,下压力系统1902可包括连接在车辆与限流器1904之间以便支撑限流器1904的一个或多个连杆。在一些情况下,用于使限流器相对于车辆纵向和/或横向移动的致动器(例如致动器1932、1934、1936)也可用于将限流器1904连接到顶表面1906,例如参见图22所示的实例。
图21a、图21b和图21c示出借助于致动器1932、1934、1936使限流器1904相对于车辆1900移动的实例。在图21a中,限流器1904朝向车辆1900的左手侧横向移动。这通过将第二致动器1934和第三致动器1936两者置于缩回位置中(这致使限流器1904被朝向车辆1900的左手侧牵拉)来实现。这也致使第一致动器1932相对于车辆1900枢转并少量伸展,如图21a所示。在图21a所示的配置中,由下压力系统1902生成的下压力可优先作用在车辆1900的左手侧上。类似地,可通过将第二致动器1934和第三致动器1936两者置于伸展位置中来使限流器1904朝向车辆1900的右手侧移动,这致使限流器1904被朝向车辆1900的右手侧推动。这也致使第一致动器1932相对于车辆1900枢转并少量伸展。在这种配置中,由下压力系统1902生成的下压力可优先作用在车辆1900的右手侧上。
在图21b中,限流器1904朝向车辆1900的前部纵向移动。这通过将第一致动器1932置于伸展位置中(这致使限流器1904被朝向车辆1900的前部推动)来实现。这也致使第二致动器1934和第三致动器1936相对于车辆1900枢转并少量伸展,如图21b所示。在图21b所示的配置中,由下压力系统生成的下压力可优先作用于车辆1900的前部。类似地,可通过将第一致动器1932置于缩回位置中来使限流器1904朝向车辆1900的后部移动,这致使限流器1904被朝向车辆1900的后部牵拉。这也致使第二致动器1934和第三致动器1936相对于车辆1900枢转并少量伸展。在这种配置中,由下压力系统1902生成的下压力可优先作用于车辆1900的后部。
在图21c中,限流器1904相对于车辆1900在逆时针方向上旋转。这通过将第二致动器1934置于伸展位置中(这将限流器1904的后端朝向车辆1900右手侧推动),并将第三致动器1936置于缩回位置中(这将限流器的前端朝向车辆1900的左手侧牵拉)来实现。这也致使第一致动器1932相对于车辆1900枢转并少量伸展,如图21c所示。类似地,通过将第二致动器1934置于缩回位置中并且将第三致动器1936置于伸展位置中,限流器1904可相对于车辆在顺时针方向上旋转。这也致使第一致动器1932相对于车辆1900枢转并少量伸展。
通过改变下压力优先作用在车辆上的位置,可控制限流器1904相对于车辆1900的位置,以便控制跨车辆1900的四个轮胎1938的重量分布。以此方式,在车辆1900正在行驶时,可以补偿跨车辆的轮胎1938的重量分布的变化。
图19和图21a、图21b、图21c示出可用于控制限流器1904相对于车辆的纵向、横向和旋转位置的致动器1932、1934、1936的具体配置。然而,在其他实例中,可使用不同数量和布置的致动器。
图22示出车辆2200上的下压力系统2202的一部分的剖视图,下压力系统2202是本发明的实施方案。下压力系统2202类似于上述下压力系统1902。为方便起见,图22中与上文关于图19、图20、图21a、图21b和图21c描述的特征相对应的特征被赋予与这些图中相同的附图标记,并且不再次描述。
下压力系统2202包括设置在车辆2200的底面2204上的限流器1904。车辆2200的底面2204包括光滑表面,并且与限流器1904一起用于在车辆设置在其上的地面1910上方限定区域1928。安装元件1918上的滚珠轴承1922与车辆2200的底面2204接合,以实现限流器1904与车辆2200之间的相对移动。另外,刷式密封件1924在安装元件1918与车辆2200的底面之间形成滑动密封,以使通过安装元件1918与车辆2200的底面2204之间的连接进入区域1928中的空气泄漏最小化。与下压力系统1902不同,下压力系统2202的安装元件1918不包括磁体。相反,下压力系统2202的安装元件1918通过致动器2206连接到车辆的底面2204。
致动器2206连接在车辆2200的底面2204上的安装点2208与安装元件1918之间。致动器2206用于使限流器1904相对于车辆2200纵向和/或横向移动,以及使限流器1904相对于车辆旋转。致动器2206可以与上述致动器1932、1934、1936基本上类似的方式起作用。因此,在下压力系统2202中,致动器2206用于维持安装元件1918与车辆2200的底面2204接触(通过滚珠轴承1922),以及使限流器1904相对于车辆2200移动。
图23示出包括作为本发明实施方案的下压力系统2302的车辆2300的底面的视图。下压力系统2302类似于上述下压力系统1902,并且提供了限流器可相对于车辆移动的下压力系统的另一实例。
下压力系统2302包括设置在车辆2300的底面上的限流器2304。限流器2304在配置上可类似于上述限流器1904,例如它可呈柔性裙部的形式,并且包括具有滚珠轴承和滑动密封件的安装元件以使得限流器能够相对于车辆2300的底面移动。边沿2305设置在限流器2304的下边缘处并且被布置来与车辆2300设置在其上的地面形成至少部分密封。出口2303形成在车辆2300的底面中。出口2303连接到下压力系统2302的灰尘和碎屑去除装置以及压力源。下压力系统2302的灰尘和碎屑去除装置以及压力源未示出,但它们可以类似于上述下压力系统102或202的灰尘和碎屑去除装置112以及压力源110的方式配置。
下压力系统2302包括设置在车辆2300的底面上的呈第一导轨2306和第二导轨2308的形式的引导元件。导轨2306、2308沿着车辆2300的横向方向平行并对齐。第一导轨2306位于车辆2300的前部、位于车辆2300的两个前轮胎2310之间,而第二导轨2308位于车辆2300的后部、位于车辆2300的两个后轮胎2312之间。连接到限流器2304的前端的第一连接器2314与第一导轨2306接合,并且连接到限流器2304的后端的第二连接器2316与第二导轨2308接合。因此,限流器2304可沿着导轨2306、2308来回移动,如箭头2318所示,以便使限流器2304朝向车辆2300的左手侧或右手侧移动。导轨2306、2308用于引导限流器2304沿着车辆2300的横向方向的移动,这可有助于对限流器2304相对于车辆2300的位置的控制。
下压力系统2302还包括第一致动器2320和第二致动器2322。第一致动器2320连接在车辆2300的底面与第一连接器2314之间,而第二致动器2322连接在车辆2300的底面与第二连接器2316之间。致动器2320、2322可类似于上文论述的致动器1932、1934、1936。特别地,致动器2320和2322可在伸展位置与缩回位置之间移动,以实现限流器2304沿着导轨2306、2308的移动。因此,通过控制致动器2320、2322,可以控制限流器2304沿着导轨2306、2308的移动,以及因而限流器2304相对于车辆2300的位置。
在图23的实例中,导轨2306、2308仅实现限流器2304沿着车辆2300的横向方向的运动。然而,在其他实例(未示出)中,可使用实现限流器2304相对于车辆2300在多个方向(例如横向和纵向)上的移动的导轨系统。

Claims (41)

1.一种用于车辆的下压力系统,所述下压力系统包括:
限流器,所述限流器被配置来限制进入至少部分地由所述限流器和所述车辆设置在其上的地面限定的区域中的空气流量,
边沿,所述边沿设置在所述限流器上并且被配置来与所述地面形成至少部分密封,其中所述边沿设置在所述限流器的下边缘处或附近,并且其中所述边沿包括从所述限流器的所述下边缘向外延伸的部分;
专用压力源,所述专用压力源设置在所述限流器外部并且通过空气流动路径连接到所述限流器,所述压力源被配置来生成跨所述限流器的压差;以及
灰尘和碎屑去除系统,所述灰尘和碎屑去除系统被配置来防止灰尘和碎屑通过所述空气流动路径离开所述下压力系统。
2.根据权利要求1所述的下压力系统,其还包括:致动器,所述致动器用于控制所述边沿在所述地面上方的高度。
3.根据权利要求2所述的下压力系统,其还包括:边沿传感器,所述边沿传感器被配置来测量所述边沿与所述地面之间的距离。
4.根据任一前述权利要求所述的下压力系统,其还包括:一个或多个阀,所述一个或多个阀能够操作以调整通过所述下压力系统的空气流量。
5.根据权利要求4所述的下压力系统,其中所述一个或多个阀包括能够操作以调整所述区域与所述限流器的外部之间的空气流量的阀。
6.根据权利要求4或5所述的下压力系统,其中所述一个或多个阀包括设置在所述限流器与所述压力源之间的所述空气流动路径中的阀。
7.根据任一前述权利要求所述的下压力系统,其中所述限流器包括用于将所述限流器安装在所述车辆上的安装元件,并且其中所述边沿可移动地连接到所述安装元件,以使得所述边沿能够响应于所述车辆的底面在所述地面上方的高度的变化而相对于所述安装元件移动。
8.根据权利要求7所述的下压力系统,其中所述边沿通过所述限流器的可伸展联接件可移动地连接到所述安装元件,所述可伸展联接件被配置来限定所述区域的一部分。
9.根据权利要求8所述的下压力系统,其中可伸展联接件包括柔性材料。
10.根据权利要求8所述的下压力系统,其中所述可伸展联接件是伸缩联接件。
11.根据权利要求7至10中的一项所述的下压力系统,其还包括:腔体,所述腔体用于在所述边沿相对于所述安装元件移动时接收所述限流器的一部分。
12.根据任一前述权利要求所述的下压力系统,其中所述边沿包括密封元件,所述密封元件被配置来接触所述地面以与所述地面形成所述至少部分密封。
13.根据权利要求12所述的下压力系统,其中所述密封元件包括嵌入在其中的一个或多个插入件,并且其中所述一个或多个插入件的材料具有比所述密封元件的材料大的硬度。
14.根据权利要求12或13所述的下压力系统,其还包括:传感器,所述传感器被配置来检测所述密封元件的磨损水平。
15.根据权利要求12至14中的一项所述的下压力系统,其还包括:冷却系统,所述冷却系统被配置来从所述密封元件去除热量。
16.根据任一前述权利要求所述的下压力系统,其中所述边沿还包括一个或多个间隔件,所述一个或多个间隔件被配置来接触所述地面。
17.根据任一前述权利要求所述的下压力系统,其还包括:预加载机构,所述预加载机构被配置来向所述边沿施加预加载力以将所述边沿朝向所述地面下压。
18.根据权利要求17所述的下压力系统,其中所述预加载机构包括致动器,所述致动器用于改变由所述预加载机构施加的所述预加载力。
19.根据权利要求1至11中的一项所述的下压力系统,其中所述边沿包括一个或多个空气出口,并且其中所述下压力系统被配置来将空气吹动通过所述一个或多个空气出口,以在所述边沿与所述地面之间产生吹气帘,从而形成所述至少部分密封。
20.根据任一前述权利要求所述的下压力系统,其中所述压力源包括离心式风扇。
21.根据任一前述权利要求所述的下压力系统,其中所述压力源包括至少两个风扇,所述至少两个风扇中的每一个由相应储能器独立地供电,并且其中所述相应储能器彼此隔离。
22.根据任一前述权利要求所述的下压力系统,其中所述压力源包括排气出口,以及能够闭合以防止空气流动通过所述排气出口的出口阀。
23.根据任一前述权利要求所述的下压力系统,其还包括:压力传感器,所述压力传感器被配置来测量所述空气流动路径中的压力。
24.根据任一前述权利要求所述的下压力系统,其中所述限流器包括分隔件,所述分隔件被配置来将所述区域分隔成至少两个子区域。
25.根据权利要求24所述的下压力系统,其中所述压力源进一步被配置来生成跨所述分隔件的压差。
26.根据任一前述权利要求所述的下压力系统,其中所述灰尘和碎屑去除系统包括灰尘和碎屑收集室,所述灰尘和碎屑收集室用于收集从沿着所述空气流动路径流动的所述空气去除的灰尘和碎屑。
27.根据权利要求26所述的下压力系统,其中所述灰尘和碎屑收集室被配置为自清空的。
28.根据权利要求26或27所述的下压力系统,其中所述灰尘和碎屑去除系统包括气旋过滤设备。
29.根据任一前述权利要求所述的下压力系统,其中所述灰尘和碎屑去除系统包括偏转器,所述偏转器被配置来将灰尘和碎屑偏转远离所述限流器的外表面。
30.根据任一前述权利要求所述的下压力系统,其还包括:安全停断系统,所述安全停断系统被配置来防止在所述下压力系统和/或所述车辆发生故障的情况下立即失去对所述压力源的供电。
31.根据任一前述权利要求所述的下压力系统,其中所述限流器能够在展开位置与收起位置之间移动,在所述展开位置中,所述边沿被配置来与所述地面形成所述至少部分密封,在所述收起位置中,所述边沿与所述地面间隔开。
32.根据任一前述权利要求所述的下压力系统,其还包括:用户界面,所述用户界面被配置来指示所述下压力系统的操作条件。
33.根据任一前述权利要求所述的下压力系统,其还包括:定位机构,所述定位机构用于控制所述限流器相对于所述车辆的纵向和/或横向位置。
34.根据权利要求33所述的下压力系统,其中所述下压力系统被配置来基于所述车辆的运动控制所述限流器相对于所述车辆的所述纵向和/或横向位置。
35.一种车辆,其包括根据任一前述权利要求所述的下压力系统。
36.根据权利要求35所述的车辆,其中所述车辆的表面被配置来引导围绕所述限流器的空气流,使得当所述车辆处于运动中时所述限流器附近的空气压力与大气压力相比得以减小。
37.根据权利要求35或36所述的车辆,其中所述车辆是电动车辆,并且其中所述压力源由与所述车辆的牵引系统共享的储能器供电。
38.一种控制用于车辆的下压力系统的方法,所述下压力系统是根据权利要求1至34中的一项所述的,所述方法包括:
在所述边沿与所述地面之间形成所述至少部分密封;
利用所述压力源生成跨所述限流器的压差;以及
使用所述灰尘和碎屑去除系统防止灰尘和碎屑通过所述空气流动路径离开所述下压力系统。
39.根据权利要求38所述的方法,所述方法还包括:
基于所述车辆的地面速度控制跨所述限流器的所述压差。
40.根据权利要求38或39所述的方法,所述方法还包括:
基于所述地面的质量控制跨所述限流器的所述压差。
41.根据权利要求38至40中的一项所述的方法,其中所述下压力系统是根据权利要求18或19所述的下压力系统,所述方法还包括:
控制所述预加载机构在所述车辆的操作期间改变所述预加载力。
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