用于机动车的有源分流器的制作方法

本公开涉及一种用于增强机动车的空气动力学的有源分流器。

背景技术：

空气动力学是车辆设计(包括汽车)的重要因素。汽车空气动力学是对道路车辆的空气动力学的研究。该研究的主要目的在于减小阻力和风噪、使噪音排放最小化，并防止出现意外的升力和其它高速度时空气动力不稳定的因素。另外，空气动力学的研究还可以用于在高性能车辆中实现下压力，以提高车辆牵引力和转弯能力。本研究通常用来成形车辆车身，以在特定车辆用途的上述特征中实现所需协调。

分流器是一种用于增大汽车前方的下压力的空气动力学设备。通常，由气坝在分流器上方车辆的前方引起入射气流的停滞，产生高压区域。在分流器下方，气流被重新引导而远离停滞区并被加速，引起压力下降。由此，分流器下方的下降压力结合分流器上方的高压力在车辆主体的前端产生下压力。然而，分流器能一定程度上有效增加车辆主体上的下压力，分流器一般也可增加车辆的空气动力阻力。

技术实现要素：

一种车辆的分流器系统，包括有第一分流器主体侧和第二分流器主体侧的分流器主体。车辆包括车辆主体，其沿纵向主体轴线设置并具有用于面向迎面而来(即，入射)周围气流的第一主体端。分流器主体配置成安装在车辆的第一主体端处以在车辆运行时在第一主体端上产生空气动力下压力。分流器主体包括第一分流器主体侧区段和第二分流器主体侧区段。分流器系统还包括一种机械装置，其配置成选择性地和单独地使第一分流器主体侧区段和第二分流器主体侧区段中的每一个相对于第一车辆主体端移位。对第一分流器主体侧区段和第二分流器主体侧区段通过机械装置进行移位以调整第一车辆主体端上由分流器主体侧区段产生的空气动力下压力。第一分流器主体侧区段和第二分流器主体侧区段的移位期间的实际铰接可采取相对于第一车辆主体端旋转或倾斜、降低或平移进入迎面而来的气流中和流出气流外的形式。

分流器系统还可包括配置成调节机械装置的电子控制器。

车辆还可包括行走车轮，以及分流器系统可进一步包括配置成检测行走车轮的旋转速度并将检测到的行走车轮的旋转速度传输到控制器的第一传感器。

分流器系统还可包括配置成检测车辆主体的横摆角速度并将检测到的横摆角速度传输到控制器的第二传感器。

分流器系统还可包括配置成检测周围气流相对于车辆的速度并将检测到的周围气流的速度传输到控制器的第三传感器。

车辆还另外包括方向盘，以及分流器系统还可包括配置成检测方向盘的角度的第四传感器。

控制器还可另外配置成在车辆转弯期间响应于检测到的横摆角速度、检测到的方向盘的角度以及检测到的行走车轮的旋转速度与周围气流的速度两者中的至少一个，通过机械装置选择性地使第一分流器主体侧区段和第二分流器主体侧区段中的至少一个相对于第一车辆主体端移位，从而改变车辆的第一主体端上的空气动力下压力并控制检测到的横摆角速度。

控制器可另外编程为根据查找表通过机械装置选择性地使第一分流器主体侧区段和第二分流器主体侧区段中的至少一个相对于第一车辆主体端移位，查找表建立第一分流器主体侧区段和第二分流器主体侧区段中的每一个的移位量值与第一分流器主体侧区段和第二分流器主体侧区段中的每一个在第一车辆主体端上产生的空气动力下压力的量值之间的对应关系。

机械装置可以包括线性致动器、旋转致动器和电动机中的至少一个。

还公开了一种采用分流器系统的车辆。

结合附图和所附权利要求书，以下用于实施本公开所描述的实施例和最佳模式的详细说明，使得本公开的以上特征和优点以及其它特征和优点显而易见。

附图说明

图1为本公开提供的车辆的示意性顶视图，车辆具有沿纵向轴线设置在主体平面中的车辆主体并具有带有单独受控的第一分流器主体侧区段和第二分流器主体侧区段的分流器系统。

图2为本公开实施例提供的图1中所示的车辆的示意性前视图，示出了相较于第二分流器主体侧区段不同定位的第一分流器主体侧区段。

图3为图2中所示的车辆的示意性侧视图，示出了相较于第二分流器主体侧区段不同地定位的第一分流器主体侧区段。

图4为本公开的另一实施例提供的图1中所示的车辆的示意性侧视图，示出了相较于第二分流器主体侧区段不同定位的第一分流器主体侧区段。

具体实施方式

参考附图(其中相同参考编号指代相同组件)，图1示出了相对于道路表面12定位的机动车10的示意图。车辆10包括车辆主体14，设置在基本平行于道路表面12的主体平面P中。车辆主体14设定六个主体侧。六个主体侧包括第一主体端或前端16、相反的第二主体端或后端18、第一横向主体侧或左侧20和第二横向主体侧或右侧22、包括车顶的主体顶部24和车身底部部分(未示出)。

左侧20和右侧22一般互相平行并相对于所述车辆10的虚拟纵向轴线X设置并横跨前端16与后端18之间的距离。主体平面P被限定为包括所述纵向轴线X。车辆10的车厢(未示出)一般由主体14的前端16和后端18以及左侧20和右侧22界定。如本领域技术人员所理解，前端16用于当车辆10相对于道路表面12运行时面向迎面而来的(即，入射的)周围气流27。当车辆10运行时，迎面而来的周围气流27基本上平行于主体平面P并沿纵向轴线X移动。

当车辆10相对于道路表面12移动时，周围气流27经过车辆主体14周围分别分成第一气流部分27-1、第二气流部分27-2、第三气流部分27-3和第四气流部分27-4，所述部分最终重新聚合在紧接在后端18后的尾流区或再循环气流区域27-6中。具体地，如图1中所示，第一气流部分27-1经过主体顶部24，第二气流部分27-2经过左侧20，第三气流部分27-3经过右侧22，第四气流部分经过车辆主体14下方的车身底部部分与道路表面12之间，具体未示出。如本领域技术人员所理解的，再循环气流区域27-6一般是由车辆主体14的六个主体侧周围的周围空气流在车速提高时产生的。

如图所示，车辆10还包括分流器系统28。分流器系统28包括分流器主体30，其沿分流器主体轴线Y设置并用于控制周围气流27沿车辆主体14的主体纵向轴线X的移动。如所示，分流器主体30安装在前端16处以在车辆10运行时在车辆主体14上产生空气动力下压力。可以理解，分流器主体30产生的第一气流部分27-1与第四气流部分27-4之间的压力差和有助于第一气流部分的压力偏差确定作用于前端16的空气动力下压力的量。

分流器主体30具有第一分流器主体侧区段30-1和第二分流器主体侧区段30-2。如图1和图2中所示，当从面向入射气流27的车辆前端16的角度观察时，第一分流器主体侧区段30-1设置在纵向轴线X的左边并邻近第一横向主体侧或左侧20，而第二分流器主体侧区段30-2设置在纵向轴线X的右边并邻近第二横向主体侧或右侧22。第一分流器主体侧区段30-1和第二分流器主体侧区段30-2独立地安装在前端16上，因而允许每一个主体侧区段独立于另一个主体侧区段相对于车辆主体14的前端16移位。相应地，取决于第一分流器主体侧区段30-1和第二分流器主体侧区段30-2的特定位置，两个主体侧区段在车辆10运行时可产生不同量值的空气动力下压力：车辆主体14的左侧20上的下压力F_d1和右侧22上的下压力F_d2。

如图1至图4中所示，分流器系统28还包括配置成选择性地和单独地使第一分流器主体侧区段30-1和第二分流器主体侧区段30-2中的每一个相对于前端16和各自的主体侧20、22移位的机械装置34。第一分流器主体侧区段30-1和第二分流器主体侧区段30-2中的每一个通过机械装置34独立移位时的特定铰接可采取的方式包括选择性地使第一和第二分流器主体侧区段平移，即延伸远离第一车辆主体端16进入到入射气流27中并在相反方向上撤回(如图2中可见)，或相对于道路表面12使其降低和升高和/或朝向并远离道路表面旋转或倾斜(如图3中可见)。尽管第一分流器主体侧区段30-1和第二分流器主体侧区段30-2通过机械装置34的单独平移使分流器主体侧区段在沿轴线X并基本平行于道路表面12的方向上独立地移位，其它预想的铰接可使每一个分流器主体侧区段在基本横向于道路表面的方向上(即，朝向和远离道路)独立地移位或简单地改变各自分流器主体侧区段(如图3中所示)相对于主体平面P的角度。

由于第一分流器主体侧区段30-1和第二分流器主体侧区段30-2的独立铰接，机械装置34可独立地调整每一个分流器主体侧区段在车辆主体14的前端16处产生的空气动力下压力F_d1、F_d2的量值。为了实现分流器主体30的调节效果，如图1中所示，机械装置34可包括第一致动器36-1和第二致动器36-2，所述第一致动器可为线性或旋转类型、配置成使第一分流器主体侧区段30-1相对于前端16选择性地铰接(例如，升高/降低、平移、倾斜或旋转)，所述第二致动器配置成类似地但独立地铰接第二分流器主体侧区段30-2。所述致动器36-1和36-2可根据机电原理操作，例如可包括单独的电动机38-1和38-2(如图2中所示)，可在本质上为液压的或机械的或采用其组合。如图2中所示，机械装置34可另外采用与第一致动器36-1连接的第一齿轮系40-1和与第二致动器36-2连接的第二齿轮系40-2以影响第一和第二分流器主体侧区段30-1、30-2各自相对于前端16所需的独立的升高/降低、平移、倾斜或旋转。

如图1和图2中所示，车辆还包括电子控制器42，其配置成(即，构造并编程成)调节机械装置34的单独的致动器36-1、36-2。控制器42可配置成中央处理单元(CPU)或专用控制器，所述中央处理单元用于调节内燃机41(图1中所示)、混合电动动力系(未示出)或其它可选类型的动力装置以及其它车辆系统的操作。为了适当控制机械装置34的操作，控制器42包括存储器，存储器中的至少一些是有形的和永久性的。存储器可以是参与提供计算机可读数据或过程指令的任何可记录介质。这种介质可采取许多形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。

用于控制器42的非易失性介质可包括，例如光盘或磁盘以及其它持久存储器。易失性介质可包括，例如构成主存储器的动态随机存取存储器(DRAM)。这类指令可由一个或多个传输介质传输，所述传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括了含有耦合到计算机处理器的系统总线的线缆。控制器42的存储器还可包括软盘、软碟、硬盘、磁带、任何其它磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其它光学介质等。控制器42可配置或配备其它所需的计算机硬件，例如高速时钟、必要的模数(A/D)和/或数模(D/A)电路、任何必需的输入/输出电路和设备(I/O)以及适当的信号调节和/或缓冲电路。控制器42所需的或可访问的任何算法可存储在存储器中并自动执行以提供所需功能。

如图1中所示，车辆10还包括行走车轮，示为左前行走车轮44-1、右前行走车轮44-2、左后行走车轮44-3和右后行走车轮44-4。多个第一传感器46可设置在车辆主体14上用于检测每一个行走车轮44-1、44-2、44-3和44-4的旋转速度。每一个第一传感器46还可配置成将行走车轮44各自被检测到的旋转速度传输到控制器42，而控制器可配置成把从各个第一传感器接收的数据与车辆10的行驶速度关联起来。车辆10还可包括第二传感器48，其配置成检测车辆主体14上相对于道路表面12的横摆力矩或横摆角速度并将所检测到的横摆角速度传输到控制器42。车辆10可另外包括第三传感器50，其配置成检测周围气流27相对于车辆10的速度并将检测到的周围气流的速度传输到控制器42。第三传感器50可为皮托管，所述皮托管配置成检测周围气流27在特定位置相对于车辆主体14的压力，并且控制器42使所测量的压力与气流速度关联起来。

控制器42还可配置成在车辆10的转弯期间响应于第二传感器48检测到的横摆角速度分别通过致动器36-1和36-2选择性地使第一分流器主体侧区段30-1和第二分流器主体侧区段30-2升高/降低、平移、倾斜或旋转。例如，如果车辆10正进行右侧高g值转弯，那么左前车轮42-1经受并承受比右前车轮42-2大的转弯负荷。在这种情况下，第二分流器主体侧区段30-2可依据特定实施例中的铰接，朝向道路表面12移位、相对于主体平面P旋转或延伸到入射气流27中，从而增大作用于右前行走车轮44-2的空气动力下压力Fd2，以平衡前行走车轮44-1与44-2之间的转弯负荷。这种对特定行走车轮上的空气动力压力的选择偏差有助于增强前端16处道路表面12的整体车辆控制并增强车辆10在转弯时维持所选路线的能力。相应地，第一分流器主体侧区段30-1和第二分流器主体侧区段30-2中的每一个的位置可通过控制器42在相同方向上一致地或单独地使对象分流器主体侧区段相对于道路表面12与车辆10的转弯期间产生的横摆角速度成比例地调节。

此外，控制器42可配置成选择性地通过机械装置34使第一分流器主体侧区段30-1和第二分流器主体侧区段30-2中的每一个相对于前端16响应于第一传感器46检测到的行走车轮44-1、44-2、44-3和44-4的旋转速度和/或第三传感器50检测到的周围气流27的速度而单独地移位。例如，如果车辆10正以提高的行驶速度行驶，那么第一分流器主体侧区段30-1和第二分流器主体侧区段30-2可朝向道路表面12旋转或倾斜、朝向道路表面降低或远离前端16平移到迎面而来的气流27中，以增大作用于左前行走车轮44-1和右前行走车轮44-2的空气动力下压力F_d1、F_d2并增强车辆在这些条件下的稳定性和转向响应。另一方面，第一分流器主体侧区段30-1和第二分流器主体侧区段30-2可旋转或倾斜远离道路表面12、升高远离道路表面或朝向前端16平移或进入前端16中并从迎面而来的气流27移出，以降低下压力F_d1、F_d2并因此降低车辆10的空气动力阻力。

控制器42还可编程为确定车辆10相对于道路表面12的滑动。车辆10的滑动可包括对每一个行走车轮44在大体上垂直于车辆纵向轴线X的方向上滑动的程度的度量，所述度量表明了车辆已沿道路表面12偏离了预期方向或路径。车辆10的预期方向可由方向盘角度指示，所述方向盘角度可由与方向盘54(图1中所示)可操作连接的第四传感器52检测并传输到控制器42。此外，控制器42可编程为比较所确定的方向盘角度和横摆角速度，以确定车辆偏离其预期方向或路径的程度。

控制器42还可编程为通过响应于车辆偏离其预期路径的程度通过机械装置34单独地控制第一分流器主体侧区段30-1和第二分流器主体侧区段30-2的位置来控制车辆10相对于道路表面12的滑动。应用第一分流器主体侧区段30-1和第二分流器主体侧区段30-2的位置的变化促使车辆10将实际车辆返回至车辆的操作者在方向盘54处命令的所需驶向。例如，如果车辆10正进行右侧高g值转弯，那么左前车轮44-1将经受并承受比右前车轮44-2大的转弯负荷。在这种情况下，第二分流器主体侧区段30-2可依据特定实施例中的铰接朝向道路表面12移位、相对于主体平面P旋转或平移进入迎面而来的气流27中，从而增大作用于右前行走车轮44-2的空气动力下压力F_d2以平衡前行走车轮44-1与44-2之间的转弯负荷。这种对特定行走车轮上的空气动力下压力F_d1、F_d2的选择偏差有助于增强前端16处道路表面12的整体车辆控制并增强车辆10在转弯时维持所选路线的能力。另外，两个第三传感器50可设置在分流器主体30上，其中一个这种第三传感器在第一端30-1上而另一个第三传感器在第二端30-2上(未示出)。控制器42随后可配置成改变第一分流器主体侧区段30-1和第二分流器主体侧区段30-2的位置，如上文所描述的，当车辆10进入并进行转弯以改变车辆主体14上的下压力F_d1、F_d2时，响应于每一个第三传感器50处的空气速度测量值之间的确定差。

控制器42可另外编程有查找表56，所述查找表建立先前描述的车辆参数(车辆滑动、横摆角速度、车辆行驶速度和/或气流速度和第一分流器主体侧区段30-1和第二分流器主体侧区段30-2的适当位置)之间的对应关系，以便影响机械装置34的适当调节。具体地，查找表56可建立第一分流器主体侧区段30-1和第二分流器主体侧区段30-2中的每一个移位的量值与分流器系统28在主体前端16上产生的空气动力下压力F_d1、F_d2的量值之间的对应关系。查找表56可在车辆10的验证和测试期间根据经验来产生。由于第一分流器主体侧区段30-1和第二分流器主体侧区段30-2的位置在转弯期间或提高行驶速度时相对于前端16和各自的主体侧20、22是变化的，因此，分流器系统28可左右调整车辆主体14的前端16处的下压力F_d1、F_d2以影响车辆10的动态行为。

例如，控制器42可通过查找表56或以其它方式配置成响应于第一传感器46检测到的行走车轮44-1、44-2、44-3和44-4的旋转速度和/或第四传感器52检测到的周围气流27的速度单独地改变第一分流器主体侧区段30-1相对于前端16和各自的主体侧20、22的角度θ₁(图3中所示)和第二分流器主体侧区段30-2的类似角度θ₂。此外，可调整的第一和第二分流器主体侧区段30-1、30-2的角度θ₁和θ₂可被单独地成比例地控制为在车辆10转弯期间通过选择性地操作机械装置34而产生的横摆角速度。根据本公开，对于包括第一分流器主体侧区段30-1和第二分流器主体侧区段30-2的旋转或倾斜的实施例，具有约45度值的角度θ₁和θ₂在前端16上产生最大的下压力F_d1、F_d2，而具有约0度或90度值的角度θ₁和θ₂产生最小的下压力。

总之，对第一分流器主体侧区段30-1和第二分流器主体侧区段30-2的位置的控制可用于通过响应第三传感器50检测到的周围气流27的速度抵抗车辆主体14的空气动力升力并在提高的速度下来维持车辆10与道路表面12的接触。另外，对第一分流器主体侧区段30-1和第二分流器主体侧区段30-2的位置的控制可用于通过抵抗和控制作用于车辆主体14的由第二传感器48检测到的横摆力矩来辅助对车辆10的操控以便将车辆维持在其预期路径上。

详细描述和附图或图表是对本公开的支持和描述，但本公开的范围仅由权利要求书限定。虽然已详细描述了用于实施所请求保护的公开内容的一些最佳模式和其它实施例，但仍然存在用于实践所附权利要求书中所限定的本公开的各种可选设计和实施例。此外，附图中所示的实施例或本说明书中提及的各种实施例的特征不一定应理解为彼此独立的实施例。相反，可能的是，在实施例的一个实例中描述的每一个特征可与来自其它实施例的一个或多个其它所需特征相结合，进而产生未用文字或未参考附图描述的其它实施例。因此，这些其它实施例落入所附权利要求书的范围框架内。