本公開涉及一種用于增強(qiáng)機(jī)動(dòng)車輛的空氣動(dòng)力學(xué)的有源分路器(active splitter)。

背景技術(shù)：

空氣動(dòng)力學(xué)是車輛設(shè)計(jì)(包括汽車)的一個(gè)重要因素。汽車空氣動(dòng)力學(xué)是對(duì)道路車輛的空氣動(dòng)力學(xué)的研究。研究的主要目的是減小阻力和風(fēng)噪聲，最小化噪聲排放，以及防止不需要的升力和在高速下空氣動(dòng)力不穩(wěn)定性的其它原因。另外，空氣動(dòng)力學(xué)的研究也可用于實(shí)現(xiàn)在高性能車輛中的向下力以改善車輛牽引和轉(zhuǎn)彎能力。該研究一般用于成形車輛車身以實(shí)現(xiàn)特定車輛用途的上述特征之間的所期折衷。

分路器是一種有時(shí)用于增加在汽車前部的向下力的量的空氣動(dòng)力學(xué)裝置。一般來講，使入射氣流因氣壩滯留在分路器上方的車輛前部，產(chǎn)生高壓區(qū)域。在分路器下方，使氣流改變方向遠(yuǎn)離滯留區(qū)并加速，使壓力下降。因此，分路器下方的減壓結(jié)合分路器上方的高壓在車輛主體前端產(chǎn)生向下力。但是，在分路器有效地在車輛主體上增加向下力的程度上，分路器一般也將增加車輛的空氣動(dòng)力學(xué)阻力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一種用于車輛的分路器系統(tǒng)包括具有第一分路器主體側(cè)和第二分路器主體側(cè)的分路器主體。所述車輛包括車輛主體，該車輛主體沿縱向主體軸線布置并具有配置成面向迎面而來的(即進(jìn)入的)環(huán)境氣流的第一主體端。分路器主體配置成安裝在車輛的第一主體端，以便當(dāng)車輛在運(yùn)行時(shí)在其上產(chǎn)生空氣動(dòng)力學(xué)向下力。分路器系統(tǒng)也包括配置成沿著縱向主體軸線遠(yuǎn)離進(jìn)入入射氣流的第一車輛主體端且朝向離開入射氣流的第一車輛主體端而選擇地平移分路器主體的機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)對(duì)分路器主體的平移繼而調(diào)整分路器主體在第一車輛主體端上產(chǎn)生的空氣動(dòng)力學(xué)向下力。

分路器系統(tǒng)也可包括配置成調(diào)節(jié)所述機(jī)構(gòu)的電子控制器。

所述車輛也可包括車輪，并且分路器系統(tǒng)可進(jìn)一步包括配置成檢測(cè)車輪的轉(zhuǎn)速并將檢測(cè)的車輪轉(zhuǎn)速傳遞到控制器的第一傳感器。

分路器系統(tǒng)也可包括配置成檢測(cè)車輛主體的偏航角速度并將檢測(cè)的偏航角速度傳遞到控制器的第二傳感器。

分路器系統(tǒng)也可包括配置成檢測(cè)相對(duì)于車輛的環(huán)境氣流的速度并將檢測(cè)的環(huán)境氣流速度傳遞到控制器的第三傳感器。

另外，車輛可包括方向盤，并且分路器系統(tǒng)可進(jìn)一步包括配置成檢測(cè)方向盤的角度的第四傳感器。

控制器可配置成響應(yīng)于檢測(cè)的偏航角速度、檢測(cè)的方向盤角度、以及檢測(cè)的車輪轉(zhuǎn)速和環(huán)境氣流速度中至少一者，而在車輛轉(zhuǎn)彎期間相對(duì)于第一車輛主體端沿著縱向主體軸線通過機(jī)構(gòu)選擇地平移分路器主體，以從而改變?cè)谲囕v第一主體端上的空氣動(dòng)力學(xué)向下力并且控制檢測(cè)的偏航角速度。

另外，控制器可被編程為根據(jù)建立分路器主體的偏移量值和分路器主體在車輛第一主體端上產(chǎn)生的空氣動(dòng)力學(xué)向下力的量值的對(duì)應(yīng)關(guān)系的查詢表，而相對(duì)于第一車輛主體端沿著縱向主體軸線通過機(jī)構(gòu)選擇地平移分路器主體。

所述機(jī)構(gòu)可包括線性致動(dòng)器、旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)中至少一者。

也公開了一種使用該分路器系統(tǒng)的車輛。

當(dāng)結(jié)合附圖和隨附權(quán)利要求書時(shí)，本公開的以上特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)以及其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將從用于實(shí)施所述公開內(nèi)容的實(shí)施方案和最佳模式的以下具體實(shí)施方式中輕易地了解到。

附圖說明

圖1是根據(jù)本公開的車輛的示意性俯視圖，所述車輛具有沿縱軸在主體平面中布置的車輛主體，并具有帶有平移分路器主體的分路器系統(tǒng)。

圖2是根據(jù)本公開的實(shí)施例的圖1中所示車輛的示意性正視圖，其描繪了平移到延伸位置中以增加在車輛主體上的向下力的分路器。

圖3是根據(jù)本公開的分路器平移到縮回位置中的車輛的示意性局部側(cè)視圖。

具體實(shí)施方式

參照附圖，其中類似參考數(shù)字指類似部件，圖1顯示了相對(duì)于路面12定位的機(jī)動(dòng)車輛10的示意圖。車輛10包括在基本上平行于路面12的主體平面P中布置的車輛主體14。車輛主體14限定六個(gè)主體側(cè)面。六個(gè)主體側(cè)面包括第一主體端或前端16、相對(duì)的第二主體端或后端18、第一橫向主體側(cè)或左側(cè)20、第二側(cè)向主體側(cè)或右側(cè)22、頂部主體部分24(其可包括車頂)和底部部分(未顯示)。

左側(cè)20和右側(cè)22大致上平行于彼此并相對(duì)于車輛10的虛擬縱軸X被布置，并跨越前端16與后端18之間的距離。主體平面P被限定以包括縱軸X。車輛10的乘客車廂(未顯示)一般被主體14的前端和后端16，18以及左側(cè)和右側(cè)20，22界定。如技術(shù)人員所理解，前端16配置以當(dāng)車輛10相對(duì)于路面12運(yùn)動(dòng)時(shí)，面對(duì)迎面而來的(即進(jìn)入的或接近的)環(huán)境氣流27。當(dāng)車輛10運(yùn)動(dòng)時(shí)，迎面而來的環(huán)境氣流27大致上平行于主體平面P并沿著縱軸X運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)車輛10相對(duì)于路面12運(yùn)動(dòng)時(shí)，環(huán)境氣流27繞過車輛主體14并分成相應(yīng)的第一氣流部分27-1、第二氣流部分27-2、第三氣流部分27-3、和第四氣流部分27-4，其最終匯合在尾流區(qū)或緊靠在后端18后面的再循環(huán)氣流區(qū)27-6。具體地講，如圖1所示，第一氣流部分27-1通過頂部主體部分24，第二氣流部分27-2通過左側(cè)20，第三氣流部分27-3通過右側(cè)22，以及第四氣流部分27-4通過在底部部分與路面12之間的車輛主體14的下方。如技術(shù)人員所理解，再循環(huán)氣流區(qū)27-6一般在高車輛速度下由車輛主體14的六個(gè)主體側(cè)面周圍的周圍空氣的流動(dòng)引起。

如圖1和圖2所示，車輛10也包括分路器系統(tǒng)28。分路器系統(tǒng)28包括沿分路器主體軸Y布置并配置以控制環(huán)境氣流27沿著車輛主體14的縱向主體軸線X的移動(dòng)的分路器主體30。如所示，分路器主體30被安裝在前端16以當(dāng)車輛10運(yùn)動(dòng)時(shí)在車輛主體14上產(chǎn)生空氣動(dòng)力學(xué)向下力F_d。如所理解，第一氣流部分27-1與第四氣流部分27-4之間因分路器主體30產(chǎn)生的壓差(偏壓利于第一氣流部分)確定作用于前端16的空氣動(dòng)力學(xué)向下力的量。

如圖2至圖3中所示，分路器系統(tǒng)28也包括配置成在沿軸X并基本上平行于路面12的方向32上相對(duì)于前端16平移分路器主體30的機(jī)構(gòu)34。機(jī)構(gòu)34可包括配置成相對(duì)于前端16選擇地平移分路器主體30的致動(dòng)器38。該致動(dòng)器38可以機(jī)電原理操作，實(shí)際上可以是液壓的或機(jī)械的，或使用其組合。如圖3所示，機(jī)構(gòu)34可額外地使用與致動(dòng)器38連接，或與電動(dòng)機(jī)36連接的齒輪系40以進(jìn)行所期的分路器主體30相對(duì)于前端16的平移。

如圖1至圖2所示，車輛也包括配置成(即，被構(gòu)造并編程為)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)34的致動(dòng)器38的電子控制器42?？刂破?2可配置為中央處理單元(CPU)，該CPU配置成調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)41(如圖1所示)、混合電傳動(dòng)系(未顯示)、或其它替代類型的動(dòng)力裝置、以及其它車輛系統(tǒng)、或?qū)Ｓ每刂破鞯牟僮?。為了適當(dāng)?shù)乜刂茩C(jī)構(gòu)34的操作，控制器42包括存儲(chǔ)器，其中至少一些是有形的及非暫時(shí)的。存儲(chǔ)器可以是參與提供計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)或處理指令的任意可記錄介質(zhì)。該介質(zhì)可采用多種形式，包括但不限于非易失性介質(zhì)和易失性介質(zhì)。

用于控制器42的非易失性介質(zhì)可包括例如光盤或磁盤和其它持久性存儲(chǔ)器。易失性介質(zhì)可包括例如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)，其可構(gòu)成主存儲(chǔ)器。該指令可通過一種或多種傳輸介質(zhì)(包括同軸電纜、銅線和光纖，包括含有耦合到計(jì)算機(jī)的處理器的系統(tǒng)總線的線)傳輸?？刂破?2的存儲(chǔ)器也可包括軟盤、軟磁盤、硬盤、磁帶、任意其它磁介質(zhì)、CD-ROM、DVD、任意其它光學(xué)介質(zhì)等。控制器42可配置或裝備有其它所需的計(jì)算機(jī)硬件，例如高速時(shí)鐘、必需的模擬到數(shù)字(A/D)和/或數(shù)字到模擬電路、任意必要的輸入/輸出電路和裝置(I/O)、以及適宜的信號(hào)調(diào)節(jié)和/或緩沖電路。控制器42所需或由此可訪問的任意算法可被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中并自動(dòng)地執(zhí)行以提供所需的功能。

如圖1所示，車輛10也包括車輪，顯示為左前車輪44-1、右前車輪44-2、左后車輪44-3、和右后車輪44-4。多個(gè)第一傳感器46可被布置在車輛主體14上以檢測(cè)每個(gè)車輪44-1、44-2、44-3、和44-4的轉(zhuǎn)速。每個(gè)第一傳感器46也可配置成將所檢測(cè)的各自車輪44的轉(zhuǎn)速傳遞到控制器42，而控制器可配置成將從各自的第一傳感器接收到的數(shù)據(jù)與車輛10的道路速度相關(guān)聯(lián)。車輛10也可包括配置成檢測(cè)相對(duì)于路面12的車輛主體14的偏航力矩或角速度并將檢測(cè)的偏航角速度傳遞到控制器42的第二傳感器48。車輛可額外地包括配置成檢測(cè)相對(duì)于車輛10的環(huán)境氣流27的速度并將檢測(cè)的環(huán)境氣流速度傳遞到控制器42的第三傳感器50。第三傳感器50可以是配置成檢測(cè)在特定位置的相對(duì)于車輛主體14的環(huán)境氣流27的壓力的皮托管，以及控制器42可將測(cè)量的壓力與氣流速度相關(guān)聯(lián)。

控制器42也可配置成在車輛10轉(zhuǎn)彎期間，響應(yīng)于第二傳感器48所檢測(cè)的偏航角速度，通過致動(dòng)器38選擇地平移分路器主體30。例如，如果車輛10正在高-g轉(zhuǎn)彎，分路器主體30可遠(yuǎn)離前端16延伸并延伸到進(jìn)入氣流27中。分路器主體30延伸到進(jìn)入氣流27中以增加空氣動(dòng)力學(xué)向下力F_d對(duì)前車輪44-1、44-2的作用并限制車輛10的不足轉(zhuǎn)向，如果這樣有必要提高車輛通過轉(zhuǎn)彎保持選定路線的能力。另一方面，分路器主體30可朝前端16縮回或縮回到前端16中并從進(jìn)入氣流27縮回。分路器主體30從進(jìn)入氣流27縮回以減小空氣動(dòng)力學(xué)向下力F_d對(duì)前車輪44的作用并限制車輛10的過度轉(zhuǎn)向，如果這樣有必要提高車輛通過轉(zhuǎn)彎保持選定路線的能力。因此，分路器主體30的位置可通過控制器42相對(duì)于路面12與在車輛10轉(zhuǎn)彎期間產(chǎn)生的偏航角速度成比例地調(diào)整。

并且，控制器42可配置成響應(yīng)于通過第一傳感器46檢測(cè)的車輪44-1、44-2、44-3和44-4的轉(zhuǎn)速和/或通過第三傳感器50檢測(cè)的環(huán)境氣流27的速度，通過機(jī)構(gòu)34相對(duì)于前端16選擇地移動(dòng)分路器主體30。例如，如果車輛10以高行駛速度行駛時(shí)，分路器主體30可遠(yuǎn)離前端16平移到迎面而來的氣流27中以增加在前車輪44-1、44-2上的空氣動(dòng)力學(xué)向下力F_d作用并從而增強(qiáng)在此條件下車輛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向響應(yīng)。另一方面，分路器主體30可朝前端16平移或縮回到前端16中并從迎面而來的氣流27中平移出或縮回以減小向下力F_d并因此，減小車輛10的空氣動(dòng)力學(xué)阻力。

控制器42也可程序化以確定車輛10相對(duì)于路面12的滑動(dòng)。車輛10的滑動(dòng)可包括測(cè)量每個(gè)車輪44在大致上垂直于縱向車輛軸X的方向上滑動(dòng)了多少，此表示車輛偏離了沿著路面12的所期方向或路徑。車輛10的所期方向可通過方向盤角度表示，其可通過在操作上連接到方向盤54(圖1中所示)的第四傳感器52檢測(cè)并傳遞到控制器42。并且，控制器42可被編程為將確定的方向盤角度和偏航角速度比較以確定車輛偏離了其所期方向或路徑多少。因此，控制器42也可配置成通過響應(yīng)于車輛偏離了其所期路徑多少，利用機(jī)構(gòu)34控制分路器主體30相對(duì)于路面12的位置來控制車輛10相對(duì)于路面12的滑動(dòng)。所用的分路器主體30位置變化然后促使車輛10將實(shí)際車輛方向返回到車輛操作者通過方向盤54命令的所期方向。

另外，控制器42可采用查找表56進(jìn)行編程，該查找表56建立先前描述的車輛參數(shù)(車輛滑動(dòng)、偏航角速度、車輛行駛速度和/或氣流速度)與影響機(jī)構(gòu)34的適當(dāng)控制的分路器主體30的適當(dāng)位置之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。具體地講，查找表56可建立分路器主體30的偏移幅值和分路器系統(tǒng)28在主體前端16上產(chǎn)生的空氣動(dòng)力學(xué)向下力F_d的幅值的對(duì)應(yīng)。查找表56可在車輛10的驗(yàn)證和測(cè)試期間按經(jīng)驗(yàn)確定。當(dāng)在轉(zhuǎn)彎事件或高行駛速度期間，分路器主體30的位置相對(duì)于前端16變化時(shí)，分路器系統(tǒng)28可調(diào)整在車輛主體14的前端16的向下力F_d以影響車輛10的動(dòng)態(tài)行為。

總體來講，對(duì)分路器主體30的位置的控制可用以在高度下，通過響應(yīng)于第三傳感器50檢測(cè)的環(huán)境氣流27的速度，抵抗車輛主體14的空氣動(dòng)力學(xué)提升保持車輛10與路面12在的接觸。額外地，對(duì)分路器主體30的位置的控制可用以幫助處理車輛10以通過抵抗和控制作用于車輛主體14的利用第二傳感器48檢測(cè)的偏航力矩將車輛保持在其所期路徑上。

詳細(xì)描述和附圖或圖支持并描述本公開，但本公開的范圍只受限于權(quán)利要求書。雖然詳細(xì)描述了用于進(jìn)行所要求的公開內(nèi)容的最佳模式和其它實(shí)施方案中的一些，但是存在用于實(shí)施隨附權(quán)利要求中限定的本公開內(nèi)容的多個(gè)替代設(shè)計(jì)和實(shí)施方案。并且，圖中所示的實(shí)施方案或本發(fā)明中提到的多個(gè)實(shí)施方案的特征并不必被理解為彼此獨(dú)立的實(shí)施方案。而是，實(shí)施方案的一個(gè)實(shí)施例中所述的每個(gè)特征可與其它實(shí)施方案的其它所期特征中的一個(gè)或多個(gè)組合，得到文中未說明或不能參照?qǐng)D示的其它實(shí)施方案。因此，這些其它實(shí)施方案屬于隨附權(quán)利要求書范圍的框架中。