[发明专利]用于机动车辆的可变宽度空气动力学扰流板组件和控制逻辑

说明书

公开了主动可变宽度空气动力学扰流板组件、用于制造和操作这种主动扰流板组件的方法以及配备有这种主动扰流板组件的车辆。一种公开的用于改变机动车辆的空气动力学性能的主动扰流板组件包括主体，该主体刚性地安装到车身上，同时横向地延伸穿过车辆。主体具有细长的构造，该细长构造具有相对的纵向端部。第一翅片和第二翅片各自可移动地附接到主体的相对的纵向端部中的相应一个纵向端部。而且，第一翅片致动器和第二翅片致动器各自附接到车身并且附接到可动翅片中的相应一个翅片。第一翅片致动器可选择性地致动来在相应的缩回和伸出位置之间独立地移动第一翅片，而第二翅片致动器可选择性地致动来在相应的缩回和伸出位置之间独立地移动第二翅片。

引言

本公开总体上涉及用于改善机动车辆的空气动力学特性的特征。更具体地，本公开的各方面涉及可动态地调节来改变机动车辆的空气动力学特性的主动扰流板组件。

诸如现代汽车之类的许多当前生产的机动车辆最初装配有或者经过改装后采用了车身硬件和售后配件，而它们是用来改善车辆的空气动力学性能。例如，前气坝和分流器改变了通过车身下方的空气流，使得前后下压力的分布得以平衡。顾名思义，气坝就是一种流体阻挡结构；在这种情况下，气坝安装在车身前端保险杠结构的下方或与其成为一体，同时向下延伸到路面附近。气坝(或者更通俗的称为“前扰流板”)通过阻挡和转向在底盘下方流动的湍流空气来改善车辆稳定性和空气动力学。另一方面，分流器构造为前保险杠最底部的平坦延伸部，从车辆向前延伸并平行于地面。分流器如同一个楔子，其迫使高压空气向上行进并越过车辆，并迫使高速低压空气从汽车下方通过，由此形成净正下压力。

在分流器和气坝是设计成改变车辆前端的空气动力学特性的同时，扰流板和扩散器是用于改变车辆后端处的空气动力学流动。通常锚固在行李箱盖或后车顶纵梁的顶部的空气扰流板具有类似于倒置翼型的形状，从而改变气流，并形成在后轮胎上产生下压力的空气动力学压力梯度。另一方面，后扩散器是车辆底部后部上的一系列专门形成的通道，它通过改善沿着底盘的高速气流与周围环境空气的慢得多的自由流气流之间的过渡来改善空气动力学性质。一般而言，后扩散器是通过提供压力恢复来帮助底部气流进行减速和扩展，从而不会导致过多的流动分离和阻力。

对于一些高性能汽车应用，车辆配备有主动空气动力学元件，这种主动空气动力学元件可操作以在汽车处于运动中时重新定向或重新定位，进而调节车辆的空气动力学性质。一种这样的“主动空气”装置是可展开的后扰流板，其可操作以基于车辆运行条件来动态地缩回和伸出。比如，在较低的车辆速度下，扰流板缩回到通常与车辆后部齐平的收起位置，以减小流体阻力。当车辆达到更高速度(大约50到60英里/小时)时，扰流板自动地展开到伸出位置，同时从车辆后部移开或成角度地突出，从而减少湍流气流的影响并产生下压力以改善车辆稳定性和操控性。另一种可用的主动空气装置是可旋转的尾翼，这种尾翼具有动态可调节的俯仰角，以便在各种速度下控制阻力和下压力，并且针对一些结构提供空气制动能力。

发明内容

本文公开了用于改善车辆空气动力学性能的主动控制可变宽度扰流板组件和相关控制逻辑、用于制造和操作这种主动扰流板组件的方法以及配备有主动可变宽度空气定向扰流板组件的机动车辆。作为示例，提出了一种具有可调节翅片端部的由车辆控制的后扰流板组件，这些翅片端部可分离地伸出和缩回，以改变扰流板组件的宽度。这些相对的翅片端部可同时伸出以实现最大的扰流板宽度，以便增大表面积并由此增大整体下压力。当需要时，扰流板的右舷端(或左舷端)可独立地伸出以将下压力偏置到车辆的右侧(或左侧)，从而增加稳定性和侧向平衡性(例如，在转弯或其他操纵期间)。可以在整个操纵事件期间连续地调节扰流板的两个翅片端部的相应位置，由此持续不断地对此下压力偏置进行调整，实现对操纵性和车辆稳定性的进一步改善。如本文所用，术语“扰流板”可以指任何逻辑上相关的扰流板构造，包括翼型“底座”扰流板、唇形扰流板、鸭尾和鲸尾扰流板以及前置扰流板、后置扰流板、顶置扰流板和尾板扰流板等。