主动空气扩散器的制造方法
【专利摘要】一种车辆，其包括车身，所述车身具有配置为在车辆相对于道路表面运动时面对迎面而来的周围气流的第一车身端部，且还具有与第一车身端部相对的第二车身端部。车辆还包括下部车身部分，其配置为跨过第一和第二车身端部之间的距离，且限定车辆车身和道路表面之间的空间。车辆另外包括主动扩散器组件，其设置在第二端处，且配置为控制通过车辆车身和道路表面之间的空间经过下部车身部分且向外达到周围环境的气流。主动扩散器组件包括面板，其配置为选择性地伸展伸展进入第二后端部中的周围气流和从该气流收回。主动扩散器组件还包括第一装置，其配置为让面板伸展伸展。
【专利说明】主动空气扩散器
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于机动车辆的主动空气扩散器(active aero diffuser)。
【背景技术】
[0002]在汽车的情况中，扩散器是车辆下部车身的成型部分，其通过增强汽车下方高速气流和周围大气的慢得多的自由气流之间的转变而改善车辆的空气动力性能。扩散器通常在车辆穿过空气运动时影响车辆车身下方的压力，以增大车辆上的有效的向下力。
[0003]扩散器通常位于车辆下部车身的后部分，且通过增加车辆下方气流的速度而发挥作用。扩散器通过为下部车身气流提供空间以减速和膨胀到被车辆覆盖的区域而起作用，同时空气密度保持恒定。具体说，扩散器利用了伯努利原理，根据该原理流体压力随着流体速度的增加而减小。因此，扩散器使得车辆下方的压力低于车辆侧部和上方的压力，由此产生向下的力。
[0004]在扩散器被使用时，空气从车辆的前部和侧部流动进入下部车身，此后空气加速，并降低车辆下方的压力。吸力峰值产生在从下部车身到扩散器的过渡部处。扩散器随后减慢高速度的下部车身空气，使其回到运动经过车辆的自由气流的速度，且还有助于填充在紧靠车辆后方的尾流区(wake area)。结果，扩散器通过让整个车辆下部车身形成一个更高效的向下力产生装置而减小阻力和增加车辆上的向下力。另外，扩散器为车辆后的空气赋予向上的动量，这进一步增加车辆上的向下力。
【发明内容】
[0005]车辆包括车身，其具有配置为在车辆相对于道路表面运动时面对迎面而来的周围气流的第一车身端部，且还具有与第一车身端部相对的第二车身端部。车辆还包括下部车身部分，其配置为跨过第一和第二车身端部之间的距离，且限定车辆车身和道路表面之间的空间。车辆另外包括主动扩散器组件，其设置在第二端处，且配置为控制通过车辆车身和道路表面之间的空间经过下部车身部分且向外达到周围环境的气流。主动扩散器组件包括面板，其配置为选择性地伸展伸展进入第二端部后(即后方)的周围气流和从该气流收回。主动扩散器组件还包括第一装置，其配置为让面板伸展伸展。
[0006]第一装置可以配置为另外收回面板。在这种情况下，第一装置可以是线性促动器。
[0007]第一装置可以配置为在高于车辆预定速度时让面板伸展且还伸展经过第二车身端部一预定距离。
[0008]第一装置可以包括翼片，所述翼片具有设置为与面板基本正交的表面。翼片可以固定到面板，且配置为接收从气流而来的力以让面板伸展。
[0009]翼片的表面尺寸设定为使得面板在高于预定车辆速度时展开。
[0010]另外，翼片可以包括多个单个翼片。
[0011]车辆也可以包括第二装置，其配置为选择性地收回面板。
[0012]第二装置可以被配置为在低于预定车辆速度时收回面板。[0013]第二装置可以包括弹簧元件，其具有固定到面板的第一弹簧端部、和固定到第二车身端部的第二弹簧端部。
[0014]车辆还可以包括通道，其布置为靠近第二车身端部。在这种情况下，主动面板可以经由轴承而相对于通道被支撑。
[0015]通道可以是多个通道，同时轴承可以为多个通道的每一个有至少一个轴承。
[0016]在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式(一个或多个)和实施例(一个或多个)做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是具有主动扩散器组件的车辆的示意性俯视图；
[0018]图2是包括如图1所示的主动扩散器组件的车辆的示意性俯视图，扩散器组件设置在车辆下部车身部分的后方；
[0019]图3是车辆后端的示意性局部透视俯视图，其具有根据一个实施例的图1和2所示的主动扩散器组件；
[0020]图4是车辆后端的示意性局部透视俯视图，其具有根据另一个实施例的图1和2所示的主动扩散器组件；
[0021]图5是图1-4所示的车辆的示意性局部侧视图，主动扩散器组件显示为处在收起位置；
[0022]图6是图1-6所示的车辆的示意性局部侧视图，主动扩散器组件显示为处在展开位置。
【具体实施方式】
[0023]参见附图，其中相同的附图标记指示相同的部件，图1显示了相对于道路表面12定位的机动车辆10。车辆10包括车辆车身14。车辆车身14限定了六个车身侧。六个车身侧包括第一车身端部或前端16、相对的第二车身端部或后端18、左侧20和右侧22、顶部车身部分24 (其通常包括车辆顶棚)和下部车身部分26 (如图2所示)。如本领域技术人员理解的，前端16配置为面对在车辆相对于道路表面12运动时迎面而来的周围气流25。
[0024]如图2所示，下部车身部分26配置为跨过前部和后面车身端部16、18之间的距离28。下部车身部分26可以具有基本上平坦的表面，且具有各种子系统的部件，所述子系统例如发动机排气系统和车辆悬架系统(未示出)，且被装在具体配置的空隙中，从而第一气流部分25-1可以在受到有限干扰的情况下流动经过车辆车身14。下部车身部分26还限定车辆车身14和道路表面12之间的空间30 (如图5-6所示)。因而，空间30允许第一气流部分25-1在车辆车身14和道路表面12之间经过车辆车身14下方，而第二气流部分25-2经过顶部车身部分24上方。进而，第三气流部分25-3绕左侧和右侧20、22经过。气流部分25-1、25-2和25-3全部在尾流区或再循环气流区域25_5中在后端18后方重新汇合，所述区域25-5位于运动的车辆的后端18后方。如本领域技术人员理解的，再循环气流区域25-5通常在提高的车辆速度通过周围空气绕车身侧18、20、22、24和26的流动而形成。
[0025]如图2-6所示，车辆10还包括主动扩散器组件32，其设置在后端18且靠近下部车身部分26。主动扩散器组件32配置为控制通过空间30经过下部车身部分26且向外达到周围环境的第一气流部分25-1。主动扩散器组件32包括面板34，其配置为选择性地伸展进入再循环气流区域25-5中的周围气流25和从其收回。如图2和3所示，主动扩散器组件32还包括第一装置36，其配置为在车辆10相对于道路表面12运动时令面板34伸展。第一装置36可以配置为主动、线性伸展的促动器(如图4所示)，其可以例如是流体促动装置，或配置为是伺服马达或螺线管。另外，第一装置36可以包括单个促动器或多个单独的促动器。这种促动器可以经由专用控制器62或经由车辆10的电子控制单元而被控制。
[0026]在使用多个单独促动器的情况下，促动器可以沿后端18对称定位，以便有助于面板34相对于左侧20和右侧22的均匀伸展和收回。线性伸展的促动器可以是双效第一装置36，且被配置为让面板34收回。双效类型的第一装置36可以配置为在高于车辆10的预定速度37时令面板34伸展，且在低于同一预定车辆速度37或某其他具体指定的车辆速度时令面板收回。预定车辆速度37可以通过风道测试或通过计算方法而经验地选择。
[0027]在提高的车辆速度下，伸展的面板34允许第一气流部分25-1在空间30中膨胀。然而，在面板34伸展时第一气流部分25-1借助扩散器组件32的膨胀不引起车辆车身14上的过多的气流分离或拖曳。相反，面板34的这种伸展增加通过提供一定程度的“尾流填充(wake infill)”(即在运动车辆紧后方的再循环气流区域25-5的填充)而增强车辆车身14的空气动力分布。进而，主动扩散器组件32使得面板34上游空气的流动通过下部车身部分26加速，由此在车辆车身14上产生向下力和相应的减阻。
[0028]通过任何适当方法确定的预定车辆速度37可以识别这样的车辆10的速度:超出该速度，则车辆车身14的增强空气动力分布将期望的益处赋予车辆效率。关于通过内燃发动机(未示出)提供动力的车辆的燃料经济性和/或关于车辆10乘客所经历的噪声水平，车辆车身14的增强空气动力分布可以提供益处。另外，双效类型的第一装置36可以配置为将面板34经过后端18伸展一预定距离38，从而面板的伸展提供期望的空气动力的益处，SP在车辆车身14上的减阻。
[0029]如图3所示，第一装置36可以配置为是被动促动器且包括一定数量的翼片42。虽然显示了两个翼片42，但是可以根据需要包括更多或更少的这种翼片，以实现面板34的伸展。如所示的，每一个翼片42固定到面板34且配置为接收通过第一气流部分25-1产生的力40，且由此令面板伸展离开后端18。每一个翼片42包括表面44，所述表面与面板34的平面基本正交，例如在+/-5度范围内。每一个翼片42的表面44尺寸设定为使得面板34可以在高于车辆10预定速度时通过力40展开。面板34可以由适当刚性但是低质量的材料形成，例如工程塑料或铝。进而，每一个翼片42可以并入到面板34且作为面板34的一部分，由此形成与面板单个整体的结构。类似于双效类型的第一装置36，翼片42可以配置为让面板34经过后端I伸展一段预定距离38。
[0030]车辆10还可以包括第二装置48，其配置为选择性地收回面板34。如图3所示，第二装置48可以包括若干个弹簧元件。虽然显示了两个弹簧元件，但是更多或更少的这种弹簧元件可以被包括进来，以实现面板34的期望的收回。每一个弹簧元件包括固定到面板34的第一弹簧端部50和固定到后端18的第二弹簧端部52。第二装置48可以配置为在低于预定车辆速度37或车辆10的某一其他预定速度时将面板34收回。换句话说，第二装置48可以布置为随面板伸展且由此在面板上施加与力40相反的力54。因而，在车辆10的速度低于预定车辆速度37时，力54克服力40，且第二装置48让面板34收回。
[0031]车辆10可以另外包括通道56，所述通道布置为靠近下部车身部分26 (如图3所示)上的第二车身端部18，或并入到后端本身。如图3所示，面板34可以经由若干个轴承58而相对于通道56被支撑。轴承58可以配置为是球或滚柱轴承类型。至少一个轴承58可以用于相对于每一个通道56支撑面板34。轴承58目的是有助于在面板34的伸展和收回期间降低摩擦，和允许面板在预定车辆速度37处并经过所述预定距离38的受控且可预测的运行。
[0032]如图5所示，面板34可以由一些互连区段60构造。区段60可以叠置，从而当面板34收回时，上方的区段基本在其紧下方的区段上方伸展，当面板伸展时，上方的区段与其紧下方的区段仅部分地重叠。面板34可以包括弯曲(即凹或凸的)形状。这种弯曲形状可以配置为使得面板34在经历通过第一气流部分25-1产生的力40时刚硬且稳定。由于所述的弯曲形状，面板34由于来自第一气流部分25-1和/或第二气流部分25-2的力而产生的弯折(例如在车辆10以高速行进时)可以被最小化。另外，如图3和4所示，面板34可以包括垂直部分或翅片64，其以特定间隔设置，且配置为通导和引导第一气流部分25-1。
[0033]如图6所示，面板34的特征可以在于整体的或单件的可折叠类型的构造，且包括褶皱部分66。这种构造可以经由塑料模制过程产生，从而每一个褶皱包括活动铰接部68。活动铰接部68可以以收回状态模制，从而可伸展部分46不断地经由力54被促动到收起位置，如图3所示。因此，能量可以存储在活动铰接部68中且用于面板34的预定位置或偏压位置。进而，在车辆10的速度下降而低于预定车辆速度37时，力54将克服力40，且活动铰接部68将让面板34收回。
[0034]附图中的详细的描述和显示是对本发明的支持和描述，而本发明的范围仅通过权利要求限定。尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。
【权利要求】
1.一种车辆,包括: 车辆车身，具有配置为在车辆相对于道路表面运动时面对迎面而来的周围气流的第一车身端部，且还具有与第一车身端部相对的第二车身端部； 下部车身部分，配置为跨过第一和第二车身端部之间的距离，且限定车辆车身和道路表面之间的空间；和 主动扩散器组件，设置在第二端部处，且配置为控制通过车辆车身和道路表面之间的空间经过下部车身部分且向外达到周围环境的气流，且主动扩散器组件包括: 面板，配置为选择性地伸展进入第二车身端部后的周围气流和从所述周围气流收回；和 第一装置，配置为让面板伸展。
2.如权利要求1所述的车辆，其中第一装置配置为还让面板收回。
3.如权利要求2所述的车辆，其中第一装置是线性促动器。
4.如权利要求1所述的车辆，其中第一装置配置为在高于车辆的预定速度时伸展面板。
5.如权利要求1所述的车辆，其中第一装置配置为让面板经过第二车身端部伸展达到预定距离。
6.如权利要求1所述的车辆，其中第一装置包括翼片，所述翼片具有与面板基本正交设置的表面，且其中翼片固定到面板，且配置为接收来自气流的力以让面板伸展。
7.如权利要求6所述的车辆，其中翼片的表面尺寸设定为使得在高于预定车辆速度时展开面板。
8.如权利要求6所述的车辆，其中翼片包括多个单个翼片。
9.如权利要求1所述的车辆，进一步包括第二装置，其配置为选择性地收回面板。
10.如权利要求9所述的车辆，其中第二装置配置为在低于车辆的预定速度时收回面板。
【文档编号】B62D37/02GK103707946SQ201310467542
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年10月9日 优先权日:2012年10月9日
【发明者】T.H.弗洛林, J.P.鲁施曼, J.L.瑟伯, C.皮西特里 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司