具有虚拟发动机声响输出功能的用于车辆的空气动力部件的制作方法
【专利摘要】本申请公开一种具有虚拟发动机声响输出功能的用于车辆的空气动力部件。所述用于车辆的空气动力部件可以包括簧片振动式声响发生器，该簧片振动式声响发生器设置于空气动力部件的内部空间中并随着簧片振动而产生声响，其中簧片振动是由在车辆行驶期间经由通风孔引入至空气动力部件的内部空间的空气流所引起的。本发明的特征在于：仅仅利用简化的部件来产生虚拟发动机声响，而不需要使用产生声响的高价格和复杂的电器件和电子器件或扬声器，从而解决传统虚拟发动机声响系统的例如过于严重的空间局限性、复杂的控制逻辑、较差的耐久性、过高的价格以及过大的重量的问题。
【专利说明】
具有虚拟发动机声响输出功能的用于车辆的空气动力部件
技术领域
[0001]本申请涉及一种用于车辆的空气动力部件。更具体地，本申请涉及一种能够产生虚拟发动机声响的用于车辆的空气动力部件。【背景技术】
[0002]近年来，环保车辆备受关注，这些环保车辆包括利用电动机和发动机的动力来行驶的混合动力车辆以及仅仅利用电动机的动力来行驶的燃料电池车辆和电动车辆。
[0003]在这些环保车辆中，混合动力车辆的行驶模式包括电动车辆(EV)模式，在该EV模式下，发动机关闭并且车辆仅仅利用电动机的动力来行驶。电动车辆和燃料电池车辆不具备产生噪声的发动机(内燃机)。
[0004]所以，当仅仅利用电动机的动力行驶时，车辆变为产生极低的行驶噪声的低噪声状态。从而，由于车辆附近的行人(特别是有视觉障碍的人)不能识别到车辆的存在，因此存在发生事故的风险。
[0005]为了解决上述问题，环保车辆设置了虚拟发动机声响系统(Virtual Engine Sound System，VESS)，该VESS借助扬声器向车辆的外部输出虚拟的噪声，以帮助行人容易地识别出周围车辆的存在以及车辆是否靠近行人。
[0006]传统的VESS借助电子电路产生噪声并且借助扬声器输出噪声，以使例如附近的行人识别到车辆的存在。
[0007]在这种时候，需要将用于输出噪声的扬声器以及用于产生噪声的控制单元的电子电路器件或者其他的电器件和电子器件安装至车辆，这会引起许多问题，例如由于需要确保各个器件的安装位置和安装空间而引起的空间的局限性。
[0008]此外，需要确保复杂的控制逻辑，并且利用电方式和电子方式产生噪声的扬声器电子电路器件或其他的电子元器件配置会导致较高的故障频率，并且不利于耐久性。
[0009]另外，还存在例如重量大和由于器件成本所带来的价格高的缺点。
[0010]公开于本申请的背景部分的信息仅仅旨在加深对本申请的一般【背景技术】的理解， 而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
【发明内容】
[0011]本发明的各个方面致力于提供一种用于车辆的空气动力部件，其配置为仅仅利用简化的部件来产生虚拟发动机声响，而不需要使用产生声响的高价格和复杂的电器件和电子器件或扬声器，从而解决传统虚拟发动机声响系统(virtual engine sound system, VESS)的例如过于严重的空间局限性、复杂的控制逻辑、较差的耐久性、过高的价格以及过大的重量的问题。
[0012]根据本发明的各个方面，安装于车辆中并且具有虚拟发动机声响输出功能的用于车辆的空气动力部件可以包括簧片振动式声响发生器，该簧片振动式声响发生器设置于空气动力部件的内部空间中并随着簧片振动而产生声响，其中簧片振动是由在车辆行驶期间经由通风孔引入至空气动力部件的内部空间的空气流所引起的。
[0013]所述用于车辆的空气动力部件可以包括扰流器，该扰流器设置于车身的外表面上，所述声响发生器安装至所述扰流器的内部空间中。
[0014]所述用于车辆的空气动力部件可以包括气坝，该气坝安装于车辆前端的底部，所述声响发生器安装于所述气坝的内部空间中。
[0015]所述声响发生器可以包括盒体、簧片以及谐振腔，所述盒体固定地设置于所述空气动力部件的内部空间中，以允许空气引入至该盒体；所述簧片设置于所述盒体中，并且配置为由流经所述盒体内的空气流来引发振动以实现声响的产生；所述谐振腔设置于所述盒体内，并且配置为加强所述簧片的振动以利用谐振实现外部的声响输出。
[0016]所述声响发生器可以连接至车辆的送风机，并且所述簧片的振动和声响的产生可以利用在车辆行驶期间经由通风孔引入的车辆引入空气流以及由所述送风机供应的空气流来实现。
[0017]所述声响发生器可以包括第一进气口、第二进气口以及打开/关闭装置，所述第一进气口与用于引入车辆引入空气流的通风孔连通；所述第二进气口用于引入由所述送风机供应的空气流；所述打开/关闭装置配置为选择性地打开或关闭所述第二进气口的流通路径。
[0018]所述打开/关闭装置可以包括阀门和致动器，所述阀门配置为选择性地打开或关闭所述第二进气口的流通路径；所述致动器配置为通过使所述阀门转动来改变所述阀门的位置，以打开或关闭所述第二进气口的流通路径，其中控制器可以设定为通过基于车辆速度来控制所述致动器的驱动，以选择性地打开或关闭所述第二进气口的流通路径。
[0019]所述控制器可以设定为:当车辆速度等于或大于设定的参考速度时，控制所述致动器的驱动以关闭所述第二进气口的流通路径；并且当车辆速度小于设定的参考速度时， 控制所述致动器的驱动以打开所述第二进气口的流通路径。
[0020]所述送风机可以包括冷却风扇或鼓风风扇和空气压缩机，所述冷却风扇配置为对车辆的部件进行冷却，所述鼓风风扇和空气压缩机配置为将空气供应至车辆的部件。
[0021]应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
[0022]通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本申请的某些原理的【具体实施方式】，本申请的方法和装置所具有的其他特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。【附图说明】
[0023]图1A和图1B为示出了安装至车身的后端的后扰流器和安装至车辆保险杠的底部的气坝的图。
[0024]图2为示出了根据本发明的示例性空气动力部件的横截面图。
[0025]图3A和图3B为示出了根据本发明的示例性空气动力部件的横截面图。
[0026]图4为示出了根据本发明的声响发生器的配置的横截面图。
[0027]应当理解，所附附图并非是按照比例，而是图示性地简化呈现各种特征以显示本申请的基本原理。本申请所公开的本申请的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。【具体实施方式】
[0028]下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并描述如下。尽管本申请将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本申请限制为那些示例性实施方案。相反，本申请旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本申请的精神和范围之内的各种选择形式、 修改形式、等价形式及其它实施方案。
[0029]众所周知，车辆装备有各种气动力部件(即，空气动力部件)，这些气动力部件调节行驶期间的空气的影响并且控制车辆周围的空气流，从而提高车辆的空气动力性能。
[0030]例如，空气动力部件可以包括前扰流器和后扰流器以及气坝(air dam)，所述前扰流器安装至位于车辆前端处的车身外表面，所述后扰流器安装至位于车辆后端处的车身外表面，所述气坝安装至保险杠。
[0031]图1A和图1B为示出了安装至位于车辆1的后端的车身2的后扰流器3和安装至车辆保险杠4的底部的气坝5的图。
[0032]示出的扰流器3为控制车辆行驶期间车身2周围的空气流的部件，以确保车辆的稳定行驶。扰流器3促使空气流推动车身2,从而防止轮胎的着地力(ground force)减弱， 并且提尚车辆的加速性能。
[0033]位于保险杠4底部的所示气坝5用以在车辆行驶期间通过使空气(车辆引入空气流)流经通风孔来调节空气流，而不是阻挡车辆1中的空气流，并且在降低车辆行驶期间的空气阻力的同时使车身2与路面紧密地接触。
[0034]本发明涉及如上所述的安装至车辆的空气动力部件(例如扰流器3或气坝5)，并且本发明的主要特征在于，在扰流器3或气坝5中安装有声响发生器，该声响发生器能够利用车辆行驶期间所引入的空气流来产生声响。
[0035]声响发生器安装于扰流器3或气坝5的内部空间以不被暴露于外部，并且该声响发生器配置为:当在车辆行驶期间被引入至扰流器3或气坝5的内部空间的空气流经扰流器3或气坝5时产生声响。
[0036]此处，声响作为现有的虚拟发动机声响系统(VESS)的虚拟发动机声响(噪声)，并且意味着能够引起位于车辆附近的行人的注意的声响。
[0037]图2、图3A以及图3B为示出了根据本发明各个实施方案的空气动力部件的横截面图。图2示出了具有虚拟发动机声响输出功能的空气动力部件的配置，其中声响发生器10 安装于后扰流器3 (该后扰流器3安装至车身2)的内部；而图3A和图3B示出了具有虚拟发动机声响输出功能的空气动力部件的配置，其中声响发生器10安装于气坝5 (例如，该气坝5安装至车辆保险杠4的底部)的内部。
[0038]图4为示出了根据本发明各个实施方案的声响发生器的配置的横截面图。
[0039]如图所示，声响发生器10安装于扰流器3或气坝5的内部。在车辆行驶期间，声响发生器10借助于流经的空气(该空气被引入至扰流器3或气坝5)而产生声响。
[0040]在各个实施方案中，声响发生器10可以为簧片振动式声响发生器，这种簧片振动式声响发生器利用与管乐器的声响产生原理类似的方法(即，通过用空气流来使簧片13振动)来产生车辆中所需要的声响。
[0041]簧片振动式声响发生器10包括盒体11、簧片13以及谐振腔14,所述盒体11固定地安装至扰流器3或气坝5的内部，以使空气引入至其内；所述簧片13安装于盒体11内， 以利用流经盒体11内部的空气流来进行振动，用于产生声响；所述谐振腔14安装于盒体 11内以加强簧片13的振动，以便确保利用谐振向外部输出声响。
[0042]声响发生器10安装于空气动力部件(S卩，扰流器3或气坝5)的内部空间的一侧， 或者安装于扰流器3或气坝5与车身2之间所限定的内部空间的一侧。在这个时候，在单个空气动力部件中可以安装单个或多个声响发生器10。
[0043]盒体11具有用于引入空气的形成于其一侧的进气口部。盒体11和声响发生器10 安装为:使得在车辆行驶期间经由扰流器3或气坝5的通风孔引入的空气(车辆引入空气流)可以经由进气口部引入至盒体11和声响发生器10。
[0044]在这个时候，经由空气动力部件(即，扰流器3或气坝5)的通风孔的空气的引入由在车辆行驶期间产生的车辆引入空气流来实施。声响发生器10安装于空气动力部件的内部空间的适当位置，以使得车辆引入空气流(其经由扰流器3或气坝5的通风孔引入) 经由进气口部引入至盒体11，并且随后，流经簧片13以产生声响。
[0045]此外，声响发生器10、构成了声响发生器10的盒体11以及下面将要描述的簧片固定部件12适当地布置为实现这样的结构:该结构用于被引入至扰流器3或气坝5的车辆引入空气流的通过。
[0046]盒体11为接收用于产生声响的空气流的部件，并且将空气流引导至簧片13。盒体 11将经由进气口部引入的空气引导至簧片固定部件12内的簧片13。
[0047]簧片固定部件12用作使空气流过并引导空气，以使被引入至盒体11的空气流至簧片13。簧片固定部件12位于盒体11的内部空间中，并且反过来，簧片13安装于簧片固定部件12之内。
[0048]簧片固定部件12内的簧片13安装为利用空气流来振动。因此，簧片13利用与管乐器的簧片相同的方式而通过空气流振动来产生声响。
[0049]在这个时候，被引入至声响发生器10内的空气的流率基于车辆速度而变化，而簧片13的振动基于空气的流率而变化。因此，基于空气的流率会出现振动频率的自然增加或降低。
[0050]谐振腔14充当回声腔的作用，该回声腔使簧片13的振动幅度增大，以产生车辆中所需要的声响的期望等级。谐振腔14为对由簧片13产生的声响进行人工的声调调节的部件。
[0051]并且，当车辆以等于或大于预定的速度的中速/高速行驶时，声响发生器10可以仅利用自然的空气流(即，车辆引入空气流)来产生所需要的声响等级。然而，当车辆以低速行驶或者停止时，并不能供应产生声响所需要的自然的空气流(即，车辆引入的气流)。 因此，需要使用能够强行地将空气引入至声响发生器的外部送风机(air feeder)。
[0052]在这个时候，送风机可以是已安装于车辆中的冷却风扇、鼓风风扇以及空气压缩机中的任何一个。由送风机供应的空气可以经由进气口部引入至声响发生器10内(即，盒体11内)。
[0053]为此，将软管17的一端连接至盒体11的进气口部的一侧，以供应由送风机供应的空气的至少一部分。照此，即使当车辆以低速行驶或停止时，也可以将产生声响所需要的空气流供应至声响发生器10。
[0054]在送风机的上述示例当中，冷却风扇可以是散热风扇，或者可以是配置为对车辆的部件进行冷却的气冷式冷却装置的冷却风扇。
[0055]此外，鼓风风扇可以是安装为将空气供应至车辆的特定部件或者需要空气的特定地方的任何鼓风风扇。就燃料电池车辆而言，鼓风风扇可以是将空气(例如氧化剂气体) 供应至燃料电池的鼓风机。
[0056]此外，空气压缩机可以安装为供应车辆中的压缩空气。空气压缩机在车辆的各个位置中的任何一个位置使用。例如，压缩机可以用以将作为氧化剂气体的空气供应至燃料电池。
[0057]在本发明中，已安装于车辆中的冷却风扇、鼓风风扇以及空气压缩机并不限于以上描述，并且可以包括其他不同的装置(只要该装置能够在行驶期间向车辆供应空气)，而没有限制。
[0058]随着软管17延伸以将送风机的出气口侧连接至空气动力部件内部的声响发生器 10的进气口部，可以将由送风机供应的空气的至少一部分供应至声响发生器10。
[0059]并且，介于声响发生器10利用自然的空气流(车辆引入空气流)来使簧片13振动的情况，以及声响发生器10利用由送风机供应的人工的空气流的情况，可以选择不同的空气输入方法。
[0060]SP，当车辆以中速/高速行驶的时候，可以利用自然的空气流(SP，车辆引入空气流)；而当车辆以低速行驶或停止的时候，可以利用由送风机提供的人工的空气流。
[0061]为此，声响发生器10的进气口部(盒体11的进气口部)包括第一进气口 15和第二进气口 16,所述第一进气口 15与空气动力部件的通风孔连通以接收自然的空气流(车辆引入的空气)，所述第二进气口 16接收由送风机供应的空气。从送风机延伸的软管17连接至第二进气口 16。
[0062]此外，在送风机为车辆行驶期间需要被持续驱动的车辆内的冷却风扇、鼓风风扇或者空气压缩机，并且该送风机适用于持续供应空气而不考虑车辆速度的情况下，为了在车辆以中速/高速行驶时允许使用自然的空气流(即，车辆引入空气流)，可以安装打开/ 关闭装置20以选择性地阻挡经由第二进气口 16的空气的引入。
[0063]打开/关闭装置20包括阀门18和致动器19,所述阀门18选择性地打开或关闭第二进气口 16的流通路径(从第二进气口 16延伸至簧片固定部件12之内的流通路径)，所述致动器19通过使阀门18转动来改变阀门18的位置。
[0064]阀门18可以位于盒体11的进气口部之内，S卩，位于簧片13和簧片固定部件12的前方。致动器19可以为小型电机，该小型电机在控制器的控制信号的控制之下进行驱动。
[0065]在这个时候，控制器基于由车辆速度检测器(未示出)所检测的车辆速度来控制致动器19的驱动，进而改变阀门18的位置，从而选择性地打开或关闭第二进气口 16的流通路径。当车辆以等于或大于预定的参考速度的中速/高速行驶的时候，控制器利用阀门 18而使第二进气口 16的流通路径关闭。当车辆以低速行驶或者停止的时候，控制器改变阀门18的位置以打开第二进气口 16的流通路径，从而使由送风机供应的空气被引入至声响发生器10。
[0066]例如，在送风机为燃料电池车辆行驶期间持续地驱动以将作为氧化剂气体的空气供应至燃料电池的鼓风机或空气压缩机，或者为对车辆的部件进行冷却的冷却风扇的情况下，当车辆以低于参考速度的低速行驶或停止的时候，控制器控制致动器19的驱动以利用阀门18打开第二进气口 16的流通路径，从而使由送风机供应的空气被引入至用于产生和输出声响的声响发生器10。
[0067]另外一方面，在车辆速度等于或大于参考速度的情况下，控制器控制致动器19的驱动以利用阀门18关闭第二进气口 16的流通路径，从而使车辆引入空气流被引入至声响发生器10,以确保声响的产生和输出。
[0068]如上所述，在本发明中，由于将声响发生器10 (其包括簧片13并允许空气通过) 安装于空气动力部件之内，因此空气动力部件可以配置为利用管乐器的声响产生原理来实现虚拟发动机声响输出功能。
[0069]从上述描述显而易见，根据本发明的用于车辆的空气动力部件具有以下优点。
[0070]第一，由于将簧片振动式声响发生器(这种簧片振动式声响发生器具有简化的配置，并利用在车辆行驶期间被引入的空气流)添加至已经安装于车辆中的空气动力部件之内，因此本发明能够实现虚拟发动机声响的产生，而不需要使用复杂和高价的用于产生和输出声响的电器件或电子器件以及扬声器。因此，与包括了用于控制和产生/输出虚拟发动机声响的电控制器件和电子控制器件以及扬声器的传统的VESS相比，本发明能够解决例如空间的局限性的问题。即，本发明具有以下优点:其能够去除对车舱中的附加系统的安装位置和安装空间的需求。
[0071]第二，本申请能够解决例如复杂的控制逻辑、过大的重量以及扬声器的声压性能的传统VESS的问题。此外，由于去除了复杂的电子电路器件、控制单元的其他电器件和电子器件、扬声器等等，因此本发明能够实现系统配置的简化、故障频率的降低、耐久性的提高以及较低的成本。
[0072]为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”等等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。
[0073]前面对本申请具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。
【主权项】
1.一种用于车辆的空气动力部件，其安装于车辆中并且具有虚拟发动机声响输出功 能，所述空气动力部件包括:簧片振动式声响发生器，其设置于空气动力部件的内部空间中并随着簧片振动而产生 声响，其中簧片振动是由在车辆行驶期间经由通风孔引入至空气动力部件的内部空间的空 气流所引起的。2.根据权利要求1所述的用于车辆的空气动力部件，其中所述用于车辆的空气动力部 件包括扰流器，该扰流器设置于车身的外表面上，所述声响发生器安装于所述扰流器的内 部空间中。3.根据权利要求2所述的用于车辆的空气动力部件，其中所述用于车辆的空气动力部 件包括气坝，该气坝安装于车辆前端的底部，所述声响发生器安装于所述气坝的内部空间 中。4.根据权利要求1所述的用于车辆的空气动力部件，其中所述声响发生器包括:盒体，其固定地设置于所述空气动力部件的内部空间中，以允许空气引入至该盒体；簧片，其设置于所述盒体中，并且配置为由流经所述盒体内的空气流来引发振动，以实现声响的产生；以及谐振腔，其设置于所述盒体内，并且配置为加强所述簧片的振动，以利用谐振实现外部 的声响输出。5.根据权利要求1所述的用于车辆的空气动力部件，其中所述声响发生器连接至车辆 的送风机，并且所述簧片的振动和声响的产生利用在车辆行驶期间经由通风孔引入的车辆 引入空气流以及由所述送风机供应的空气流来实现。6.根据权利要求5所述的用于车辆的空气动力部件，其中所述声响发生器包括:第一进气口，其与通风孔连通，该通风孔用于将车辆引入空气流引入；第二进气口，其用于引入由所述送风机供应的空气流；以及打开/关闭装置，其配置为选择性地打开或关闭所述第二进气口的流通路径。7.根据权利要求6所述的用于车辆的空气动力部件，其中所述打开/关闭装置包括:阀门，其配置为选择性地打开或关闭所述第二进气口的流通路径；以及致动器，其配置为通过使所述阀门转动来改变所述阀门的位置，以打开或关闭所述第 二进气口的流通路径，其中控制器设定为通过基于车辆速度来控制所述致动器的驱动，以选择性地打开或关 闭所述第二进气口的流通路径。8.根据权利要求7所述的用于车辆的空气动力部件，其中所述控制器设定为:当车辆 速度等于或大于设定的参考速度的时候，控制所述致动器的驱动以关闭所述第二进气口的 流通路径；并且当车辆速度小于设定的参考速度的时候，控制所述致动器的驱动以打开所 述第二进气口的流通路径。9.根据权利要求5所述的用于车辆的空气动力部件，其中所述送风机包括冷却风扇或 鼓风风扇和空气压缩机，所述冷却风扇配置为对车辆的部件进行冷却，所述鼓风风扇和空 气压缩机配置为将空气供应至车辆的部件。
【文档编号】B62D35/00GK106064645SQ201510691373
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2015年10月22日 公开号201510691373.2, CN 106064645 A, CN 106064645A, CN 201510691373, CN-A-106064645, CN106064645 A, CN106064645A, CN201510691373, CN201510691373.2
【发明人】李赞熙
【申请人】现代自动车株式会社