主動空氣擴(kuò)散器的制造方法
【專利摘要】一種車輛，其包括車身，所述車身具有配置為在車輛相對于道路表面運(yùn)動時(shí)面對迎面而來的周圍氣流的第一車身端部，且還具有與第一車身端部相對的第二車身端部。車輛還包括下部車身部分，其配置為跨過第一和第二車身端部之間的距離，且限定車輛車身和道路表面之間的空間。車輛另外包括主動擴(kuò)散器組件，其設(shè)置在第二端處，且配置為控制通過車輛車身和道路表面之間的空間經(jīng)過下部車身部分且向外達(dá)到周圍環(huán)境的氣流。主動擴(kuò)散器組件包括面板，其配置為選擇性地伸展伸展進(jìn)入第二后端部中的周圍氣流和從該氣流收回。主動擴(kuò)散器組件還包括第一裝置，其配置為讓面板伸展伸展。
【專利說明】主動空氣擴(kuò)散器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于機(jī)動車輛的主動空氣擴(kuò)散器(active aero diffuser)。
【背景技術(shù)】
[0002]在汽車的情況中，擴(kuò)散器是車輛下部車身的成型部分，其通過增強(qiáng)汽車下方高速氣流和周圍大氣的慢得多的自由氣流之間的轉(zhuǎn)變而改善車輛的空氣動力性能。擴(kuò)散器通常在車輛穿過空氣運(yùn)動時(shí)影響車輛車身下方的壓力，以增大車輛上的有效的向下力。
[0003]擴(kuò)散器通常位于車輛下部車身的后部分，且通過增加車輛下方氣流的速度而發(fā)揮作用。擴(kuò)散器通過為下部車身氣流提供空間以減速和膨脹到被車輛覆蓋的區(qū)域而起作用，同時(shí)空氣密度保持恒定。具體說，擴(kuò)散器利用了伯努利原理，根據(jù)該原理流體壓力隨著流體速度的增加而減小。因此，擴(kuò)散器使得車輛下方的壓力低于車輛側(cè)部和上方的壓力，由此產(chǎn)生向下的力。
[0004]在擴(kuò)散器被使用時(shí)，空氣從車輛的前部和側(cè)部流動進(jìn)入下部車身，此后空氣加速，并降低車輛下方的壓力。吸力峰值產(chǎn)生在從下部車身到擴(kuò)散器的過渡部處。擴(kuò)散器隨后減慢高速度的下部車身空氣，使其回到運(yùn)動經(jīng)過車輛的自由氣流的速度，且還有助于填充在緊靠車輛后方的尾流區(qū)(wake area)。結(jié)果，擴(kuò)散器通過讓整個(gè)車輛下部車身形成一個(gè)更高效的向下力產(chǎn)生裝置而減小阻力和增加車輛上的向下力。另外，擴(kuò)散器為車輛后的空氣賦予向上的動量，這進(jìn)一步增加車輛上的向下力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]車輛包括車身，其具有配置為在車輛相對于道路表面運(yùn)動時(shí)面對迎面而來的周圍氣流的第一車身端部，且還具有與第一車身端部相對的第二車身端部。車輛還包括下部車身部分，其配置為跨過第一和第二車身端部之間的距離，且限定車輛車身和道路表面之間的空間。車輛另外包括主動擴(kuò)散器組件，其設(shè)置在第二端處，且配置為控制通過車輛車身和道路表面之間的空間經(jīng)過下部車身部分且向外達(dá)到周圍環(huán)境的氣流。主動擴(kuò)散器組件包括面板，其配置為選擇性地伸展伸展進(jìn)入第二端部后(即后方)的周圍氣流和從該氣流收回。主動擴(kuò)散器組件還包括第一裝置，其配置為讓面板伸展伸展。
[0006]第一裝置可以配置為另外收回面板。在這種情況下，第一裝置可以是線性促動器。
[0007]第一裝置可以配置為在高于車輛預(yù)定速度時(shí)讓面板伸展且還伸展經(jīng)過第二車身端部一預(yù)定距離。
[0008]第一裝置可以包括翼片，所述翼片具有設(shè)置為與面板基本正交的表面。翼片可以固定到面板，且配置為接收從氣流而來的力以讓面板伸展。
[0009]翼片的表面尺寸設(shè)定為使得面板在高于預(yù)定車輛速度時(shí)展開。
[0010]另外，翼片可以包括多個(gè)單個(gè)翼片。
[0011]車輛也可以包括第二裝置，其配置為選擇性地收回面板。
[0012]第二裝置可以被配置為在低于預(yù)定車輛速度時(shí)收回面板。[0013]第二裝置可以包括彈簧元件，其具有固定到面板的第一彈簧端部、和固定到第二車身端部的第二彈簧端部。
[0014]車輛還可以包括通道，其布置為靠近第二車身端部。在這種情況下，主動面板可以經(jīng)由軸承而相對于通道被支撐。
[0015]通道可以是多個(gè)通道，同時(shí)軸承可以為多個(gè)通道的每一個(gè)有至少一個(gè)軸承。
[0016]在下文結(jié)合附圖進(jìn)行的對實(shí)施本發(fā)明的較佳模式(一個(gè)或多個(gè))和實(shí)施例(一個(gè)或多個(gè))做出的詳盡描述中能容易地理解上述的本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他的特征和優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是具有主動擴(kuò)散器組件的車輛的示意性俯視圖；
[0018]圖2是包括如圖1所示的主動擴(kuò)散器組件的車輛的示意性俯視圖，擴(kuò)散器組件設(shè)置在車輛下部車身部分的后方；
[0019]圖3是車輛后端的示意性局部透視俯視圖，其具有根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖1和2所示的主動擴(kuò)散器組件；
[0020]圖4是車輛后端的示意性局部透視俯視圖，其具有根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的圖1和2所示的主動擴(kuò)散器組件；
[0021]圖5是圖1-4所示的車輛的示意性局部側(cè)視圖，主動擴(kuò)散器組件顯示為處在收起位置；
[0022]圖6是圖1-6所示的車輛的示意性局部側(cè)視圖，主動擴(kuò)散器組件顯示為處在展開位置。
【具體實(shí)施方式】
[0023]參見附圖，其中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部件，圖1顯示了相對于道路表面12定位的機(jī)動車輛10。車輛10包括車輛車身14。車輛車身14限定了六個(gè)車身側(cè)。六個(gè)車身側(cè)包括第一車身端部或前端16、相對的第二車身端部或后端18、左側(cè)20和右側(cè)22、頂部車身部分24 (其通常包括車輛頂棚)和下部車身部分26 (如圖2所示)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的，前端16配置為面對在車輛相對于道路表面12運(yùn)動時(shí)迎面而來的周圍氣流25。
[0024]如圖2所示，下部車身部分26配置為跨過前部和后面車身端部16、18之間的距離28。下部車身部分26可以具有基本上平坦的表面，且具有各種子系統(tǒng)的部件，所述子系統(tǒng)例如發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)和車輛懸架系統(tǒng)(未示出)，且被裝在具體配置的空隙中，從而第一氣流部分25-1可以在受到有限干擾的情況下流動經(jīng)過車輛車身14。下部車身部分26還限定車輛車身14和道路表面12之間的空間30 (如圖5-6所示)。因而，空間30允許第一氣流部分25-1在車輛車身14和道路表面12之間經(jīng)過車輛車身14下方，而第二氣流部分25-2經(jīng)過頂部車身部分24上方。進(jìn)而，第三氣流部分25-3繞左側(cè)和右側(cè)20、22經(jīng)過。氣流部分25-1、25-2和25-3全部在尾流區(qū)或再循環(huán)氣流區(qū)域25_5中在后端18后方重新匯合，所述區(qū)域25-5位于運(yùn)動的車輛的后端18后方。如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的，再循環(huán)氣流區(qū)域25-5通常在提高的車輛速度通過周圍空氣繞車身側(cè)18、20、22、24和26的流動而形成。
[0025]如圖2-6所示，車輛10還包括主動擴(kuò)散器組件32，其設(shè)置在后端18且靠近下部車身部分26。主動擴(kuò)散器組件32配置為控制通過空間30經(jīng)過下部車身部分26且向外達(dá)到周圍環(huán)境的第一氣流部分25-1。主動擴(kuò)散器組件32包括面板34，其配置為選擇性地伸展進(jìn)入再循環(huán)氣流區(qū)域25-5中的周圍氣流25和從其收回。如圖2和3所示，主動擴(kuò)散器組件32還包括第一裝置36，其配置為在車輛10相對于道路表面12運(yùn)動時(shí)令面板34伸展。第一裝置36可以配置為主動、線性伸展的促動器(如圖4所示)，其可以例如是流體促動裝置，或配置為是伺服馬達(dá)或螺線管。另外，第一裝置36可以包括單個(gè)促動器或多個(gè)單獨(dú)的促動器。這種促動器可以經(jīng)由專用控制器62或經(jīng)由車輛10的電子控制單元而被控制。
[0026]在使用多個(gè)單獨(dú)促動器的情況下，促動器可以沿后端18對稱定位，以便有助于面板34相對于左側(cè)20和右側(cè)22的均勻伸展和收回。線性伸展的促動器可以是雙效第一裝置36，且被配置為讓面板34收回。雙效類型的第一裝置36可以配置為在高于車輛10的預(yù)定速度37時(shí)令面板34伸展，且在低于同一預(yù)定車輛速度37或某其他具體指定的車輛速度時(shí)令面板收回。預(yù)定車輛速度37可以通過風(fēng)道測試或通過計(jì)算方法而經(jīng)驗(yàn)地選擇。
[0027]在提高的車輛速度下，伸展的面板34允許第一氣流部分25-1在空間30中膨脹。然而，在面板34伸展時(shí)第一氣流部分25-1借助擴(kuò)散器組件32的膨脹不引起車輛車身14上的過多的氣流分離或拖曳。相反，面板34的這種伸展增加通過提供一定程度的“尾流填充(wake infill)”(即在運(yùn)動車輛緊后方的再循環(huán)氣流區(qū)域25-5的填充)而增強(qiáng)車輛車身14的空氣動力分布。進(jìn)而，主動擴(kuò)散器組件32使得面板34上游空氣的流動通過下部車身部分26加速，由此在車輛車身14上產(chǎn)生向下力和相應(yīng)的減阻。
[0028]通過任何適當(dāng)方法確定的預(yù)定車輛速度37可以識別這樣的車輛10的速度:超出該速度，則車輛車身14的增強(qiáng)空氣動力分布將期望的益處賦予車輛效率。關(guān)于通過內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(未示出)提供動力的車輛的燃料經(jīng)濟(jì)性和/或關(guān)于車輛10乘客所經(jīng)歷的噪聲水平，車輛車身14的增強(qiáng)空氣動力分布可以提供益處。另外，雙效類型的第一裝置36可以配置為將面板34經(jīng)過后端18伸展一預(yù)定距離38，從而面板的伸展提供期望的空氣動力的益處，SP在車輛車身14上的減阻。
[0029]如圖3所示，第一裝置36可以配置為是被動促動器且包括一定數(shù)量的翼片42。雖然顯示了兩個(gè)翼片42，但是可以根據(jù)需要包括更多或更少的這種翼片，以實(shí)現(xiàn)面板34的伸展。如所示的，每一個(gè)翼片42固定到面板34且配置為接收通過第一氣流部分25-1產(chǎn)生的力40，且由此令面板伸展離開后端18。每一個(gè)翼片42包括表面44，所述表面與面板34的平面基本正交，例如在+/-5度范圍內(nèi)。每一個(gè)翼片42的表面44尺寸設(shè)定為使得面板34可以在高于車輛10預(yù)定速度時(shí)通過力40展開。面板34可以由適當(dāng)剛性但是低質(zhì)量的材料形成，例如工程塑料或鋁。進(jìn)而，每一個(gè)翼片42可以并入到面板34且作為面板34的一部分，由此形成與面板單個(gè)整體的結(jié)構(gòu)。類似于雙效類型的第一裝置36，翼片42可以配置為讓面板34經(jīng)過后端I伸展一段預(yù)定距離38。
[0030]車輛10還可以包括第二裝置48，其配置為選擇性地收回面板34。如圖3所示，第二裝置48可以包括若干個(gè)彈簧元件。雖然顯示了兩個(gè)彈簧元件，但是更多或更少的這種彈簧元件可以被包括進(jìn)來，以實(shí)現(xiàn)面板34的期望的收回。每一個(gè)彈簧元件包括固定到面板34的第一彈簧端部50和固定到后端18的第二彈簧端部52。第二裝置48可以配置為在低于預(yù)定車輛速度37或車輛10的某一其他預(yù)定速度時(shí)將面板34收回。換句話說，第二裝置48可以布置為隨面板伸展且由此在面板上施加與力40相反的力54。因而，在車輛10的速度低于預(yù)定車輛速度37時(shí)，力54克服力40，且第二裝置48讓面板34收回。
[0031]車輛10可以另外包括通道56，所述通道布置為靠近下部車身部分26 (如圖3所示)上的第二車身端部18，或并入到后端本身。如圖3所示，面板34可以經(jīng)由若干個(gè)軸承58而相對于通道56被支撐。軸承58可以配置為是球或滾柱軸承類型。至少一個(gè)軸承58可以用于相對于每一個(gè)通道56支撐面板34。軸承58目的是有助于在面板34的伸展和收回期間降低摩擦，和允許面板在預(yù)定車輛速度37處并經(jīng)過所述預(yù)定距離38的受控且可預(yù)測的運(yùn)行。
[0032]如圖5所示，面板34可以由一些互連區(qū)段60構(gòu)造。區(qū)段60可以疊置，從而當(dāng)面板34收回時(shí)，上方的區(qū)段基本在其緊下方的區(qū)段上方伸展，當(dāng)面板伸展時(shí)，上方的區(qū)段與其緊下方的區(qū)段僅部分地重疊。面板34可以包括彎曲(即凹或凸的)形狀。這種彎曲形狀可以配置為使得面板34在經(jīng)歷通過第一氣流部分25-1產(chǎn)生的力40時(shí)剛硬且穩(wěn)定。由于所述的彎曲形狀，面板34由于來自第一氣流部分25-1和/或第二氣流部分25-2的力而產(chǎn)生的彎折(例如在車輛10以高速行進(jìn)時(shí))可以被最小化。另外，如圖3和4所示，面板34可以包括垂直部分或翅片64，其以特定間隔設(shè)置，且配置為通導(dǎo)和引導(dǎo)第一氣流部分25-1。
[0033]如圖6所示，面板34的特征可以在于整體的或單件的可折疊類型的構(gòu)造，且包括褶皺部分66。這種構(gòu)造可以經(jīng)由塑料模制過程產(chǎn)生，從而每一個(gè)褶皺包括活動鉸接部68?；顒鱼q接部68可以以收回狀態(tài)模制，從而可伸展部分46不斷地經(jīng)由力54被促動到收起位置，如圖3所示。因此，能量可以存儲在活動鉸接部68中且用于面板34的預(yù)定位置或偏壓位置。進(jìn)而，在車輛10的速度下降而低于預(yù)定車輛速度37時(shí)，力54將克服力40，且活動鉸接部68將讓面板34收回。
[0034]附圖中的詳細(xì)的描述和顯示是對本發(fā)明的支持和描述，而本發(fā)明的范圍僅通過權(quán)利要求限定。盡管已經(jīng)對執(zhí)行本發(fā)明的較佳模式進(jìn)行了詳盡的描述但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可得知在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的用來實(shí)施本發(fā)明的許多替換設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種車輛,包括: 車輛車身，具有配置為在車輛相對于道路表面運(yùn)動時(shí)面對迎面而來的周圍氣流的第一車身端部，且還具有與第一車身端部相對的第二車身端部； 下部車身部分，配置為跨過第一和第二車身端部之間的距離，且限定車輛車身和道路表面之間的空間；和 主動擴(kuò)散器組件，設(shè)置在第二端部處，且配置為控制通過車輛車身和道路表面之間的空間經(jīng)過下部車身部分且向外達(dá)到周圍環(huán)境的氣流，且主動擴(kuò)散器組件包括: 面板，配置為選擇性地伸展進(jìn)入第二車身端部后的周圍氣流和從所述周圍氣流收回；和 第一裝置，配置為讓面板伸展。
2.如權(quán)利要求1所述的車輛，其中第一裝置配置為還讓面板收回。
3.如權(quán)利要求2所述的車輛，其中第一裝置是線性促動器。
4.如權(quán)利要求1所述的車輛，其中第一裝置配置為在高于車輛的預(yù)定速度時(shí)伸展面板。
5.如權(quán)利要求1所述的車輛，其中第一裝置配置為讓面板經(jīng)過第二車身端部伸展達(dá)到預(yù)定距離。
6.如權(quán)利要求1所述的車輛，其中第一裝置包括翼片，所述翼片具有與面板基本正交設(shè)置的表面，且其中翼片固定到面板，且配置為接收來自氣流的力以讓面板伸展。
7.如權(quán)利要求6所述的車輛，其中翼片的表面尺寸設(shè)定為使得在高于預(yù)定車輛速度時(shí)展開面板。
8.如權(quán)利要求6所述的車輛，其中翼片包括多個(gè)單個(gè)翼片。
9.如權(quán)利要求1所述的車輛，進(jìn)一步包括第二裝置，其配置為選擇性地收回面板。
10.如權(quán)利要求9所述的車輛，其中第二裝置配置為在低于車輛的預(yù)定速度時(shí)收回面板。
【文檔編號】B62D37/02GK103707946SQ201310467542
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月9日
【發(fā)明者】T.H.弗洛林, J.P.魯施曼, J.L.瑟伯, C.皮西特里 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司