用于控制汽车上的气动载荷的调节装置的制作方法

本发明涉及一种调节装置以及一种包括该调节装置的汽车，所述调节装置适于通过安装在汽车自身上的至少一个车底扩散器来调节作用在汽车上的气动载荷。

背景技术：

目前，存在允许调节作用在汽车上的气动载荷并利用可动式格栅的装置，所述格栅进行打开和关闭来在几何上改变形成在汽车车底中的出口部分，从而对通过出口部分从车底向外引导的气流进行调节。可以借助于移动系统使这些格栅或者单个格栅进行移动，该移动系统包括适于使格栅移动的马达。

格栅在汽车车底中的集成需要设置用于将格栅连接至马达的中间运动机构，其使得将移动系统集成在格栅附近所需的组件的构造复杂化。

此外，格栅的定位使维修和/或必要时替换格栅且总体上替换调节装置的组件所需的操作复杂化。

例如在文献de102014111074中描述了另一种装置并且示出了一种封闭的通道，其中通过可动式表面来改变气动载荷，以增加保险杠上的压力并改变进入位于车辆前部区域的通道中的气流。

技术实现要素：

一种根据本说明书和/或根据用于保护装置的任一项所附权利要求的调节装置能够对借助于至少一个车底扩散器产生的、作用在汽车上的气动载荷进行控制，从而与现有技术相比减小了装置的机械复杂性并实现了该载荷的重要变化。

一种根据本说明书和/或根据用于保护装置的任一项所附权利要求的调节装置能够控制气动载荷，从而与现有技术相比简化了用于维修和替换该装置的组件的操作。

必要时，所述装置实现的气动载荷的控制甚至可以响应于用户输入来进行，或者可以基于表征车辆运动的一个或多个运动学参数的值而完全自动地进行。

一种根据本说明书的汽车包括根据本说明书的调节装置。

通过根据本说明书的调节装置和汽车的相应的示例性实施方式方面的以下附加说明，将阐明所述调节装置和汽车的特征。

附图说明

下面的详细说明参照附图，其中：

-图1是用于说明根据本说明书的调节装置的可行的示例实施方式在装置采用装置的第一操作状态时的操作的侧视图；

-图2是用于说明调节装置的实施方式在装置采用装置的第二操作状态时的操作的侧视图；

-图3是所述可行的实施方式的从上方观察的立体图；

-图4是所述可行实施方式在装置采用装置的第一操作状态时的从下方观察的立体图；

-图5示意性示出了所述实施方式的气动元件在装置采用第一操作状态时的操作方式。

具体实施方式

在图3和图4中，附图标记1表示根据本说明书的调节装置的一个可行的示例实施方式。在下文中，装置是指该示例实施方式。

图1是示意性侧视图，其示出了调节装置1在装置1采用装置1的第一操作状态时的操作。

图2是示意性侧视图，其示出了调节装置1在装置1采用装置1的第二操作状态时的操作。

调节装置1被构造为调节作用在汽车a上的气动载荷。在图中，装置1被表示为汽车a的一部分。因此，第一操作状态和第二操作状态也可以分别被认为是汽车a的第一操作状态和汽车a的第二操作状态。

汽车的第一操作状态和第二操作状态被认为是在汽车a的正常向前运动期间的操作情况。

在汽车a在地面s自身上的常规向前运动期间，如果气动载荷朝着地面s起作用则认为该气动载荷为正。常规向前运动既包括汽车的运动沿着直线轨迹发生的情况以及汽车的运动沿着任何曲线轨迹发生的情况。如果阻力的方向与向前运动相反则认为该阻力为正。

因此，装置1和/或汽车a的第一操作状态和第二操作状态各自都可以在汽车a的任何常规向前运动期间发生。

如将在下面阐明的那样，就装置1而言，第一操作状态对应于汽车a的最大气动载荷构造，而第二操作状态对应于汽车a的最小气动载荷构造。

装置1包括车底气动扩散器2。

扩散器2包括面向地面s或朝向地面s转动的气动表面21。

在使用中，气动表面21至少部分地界定底部由地面s界定的扩散通道50的顶部。扩散器2借助于气动表面21进行操作以产生上述气动载荷。特别地，扩散器2被构造为使得在所述第一操作状态和所述第二操作状态中扩散通道50都被限定在气动表面21与地面s之间。

扩散通道50基本上被限制在气动表面21与地面之间。

扩散器2包括开口22。开口22穿过气动表面21形成。该开口22允许扩散器2吸入第一空气进入流f1的至少一部分。该第一空气进入流f1由汽车a的进气口p接收。第一进入流f1由汽车a的向前运动产生，并优选穿过汽车的散热器r。

在使用中，鉴于汽车a的向前运动方向，开口22位于散热器r的下游。

因此，通过开口22吸入的那部分气流变成扩散器2内部的内部流。该内部流在图1和图2中标记为f3。该内部流f3在上述扩散通道50中流动。

由进气口p接收到的第一进入流f1在图1和图2中示出。调节装置1包括用于输送气流的管道5。管道5优选被构造为将进入流f1分成第一分流或第一部分f11和第二分流或第二部分f12。第一气流f1的第一分流f11对应于由扩散器2吸入并朝着扩散通道50输送的第一气流f1的上述部分。第一气流f1的第二分流f12例如在不通过扩散器2的情况下被朝着汽车a的车轮w引导。因此，可以将第一进入流f11的第一分流f11定义为“吸入流”。因此，管道5被构造为使得第一分流f11是扩散器2的吸入流，并且第二分流f12在不通过扩散器2的情况下被朝着车轮w引导。

管道5包括第一分支51和第二分支52。第一分支51借助于和/或穿过开口22在扩散器2中打开和/或通向扩散器2，从而容纳吸入流f11并允许其流动。第二分支52在车轮w的隔室中打开和/或通向该隔室，从而容纳第一进入流f1的第二分流f12并允许其流动。

例如，如图所示，第二分支52具有与开口22相对应的通向扩散通道50的入口和出口。

在图1和图2中可以看出，吸入流f11与第二空气进入流f2合并。由上述向前运动产生的该第二进入流不通过进气口p而直接进入到汽车a的车底与地面s之间、即进入到扩散通道50中。吸入流f11和第二进入流f2在扩散器2中合并，从而形成内部流f3。因此，该内部流f3表示位于扩散器2中并位于开口22的下游的气流，使得内部流f3可以被认为是基本上包括第一进入流f1的第一分流f11或吸入流f11和第二进入流f2。吸入流f11和第二进入流f2在开口22的下游合并以形成内部流f3。

内部流f3在气动表面21与地面s之间流动。内部流f3在上述扩散通道50中流动，并在这种意义上被认为是“内部的”。

从空气动力学的观点来看，气动表面21被成形为使得扩散器2可以借助于该气动表面21对扩散通道中流动的内部流f3施加扩散作用。这种扩散作用影响气动载荷。

装置1包括气动元件3，其可在例如图1和图4所示的第一位置与例如图2所示的第二位置之间移动。

装置1包括用于使气动元件3移动的移动系统4。

装置1被构造为使得气动元件3可以相对于扩散器2和/或相对于气动表面21至少采用第一位置。装置1被构造为使得气动元件3可以相对于扩散器2和/或相对于气动表面21至少采用第二位置。在图1和图4中，气动元件3采用第一位置。在图2中，气动元件3采用第二位置。

装置1被构造为使得气动元件3可以相对于扩散器2和/或相对于气动表面21至少采用未被示出的第三位置。

第三位置介于第一位置与第二位置的中间。

如果气动元件3采用第一位置，则装置1采用第一操作状态，即具有最大气动载荷。如果气动元件3采用第二位置，则装置1采用第二操作状态，即具有最小气动载荷。

如果气动元件3采用第三位置，则装置1采用介于第一操作状态与第二操作状态中间的操作状态。

根据另一个方面，如果气动元件3采用第一位置，则吸入流f11被最大化，因此进入进气口p的进入流f1增加。

鉴于此，如所指出的那样，开口22优选位于保持插入在进气口p与开口22之间的散热器r的下游，在气动元件3处于第一位置时，影响散热器自身的进入流f1被最大化。

第一操作状态对应于气动元件3的第一位置，并且第二操作状态对应于气动元件3的第二位置。

移动系统4被构造为操作性地将气动元件3保持在、并因此在向前运动期间保持在该第一位置处。移动系统4被构造为操作性地将气动元件3保持在、并因此在向前运动期间保持在该第二位置处。

移动系统4被构造为操作性地将气动元件3保持在、并因此在向前运动期间保持在该第三位置处。

移动系统4被构造为使气动元件3在第一位置与第二位置之间移动，并因此使其从第一位置移动到第二位置并且反过来也是一样，优选还经过第三操作位置。因此，移动系统4被构造为使装置1和/或汽车从第一操作状态转变到第二操作状态，并且反过来也是一样。

装置1被构造为在汽车的向前运动期间并在气动元件3采用第一位置时使得气动元件3被浸入到内部流f3中。

装置1被构造为在汽车的向前运动期间并在气动元件3采用第一位置时使得气动元件3允许内部流f3跟随气动表面21的气动轮廓，从而产生作用在汽车a上的第一气动载荷。换言之，在向前运动期间，当气动元件3采用第一位置时，气动元件3允许内部流f3跟随气动表面21的气动轮廓，从而产生作用在汽车a上的第一气动载荷。

装置1被构造为在汽车的向前运动期间并在气动元件3采用第二位置时使得气动元件3至少部分充当阻挡内部流f3的屏障，使内部流f3远离气动表面21移动和/或保持其远离气动表面21，从而产生作用在汽车a上的第二气动载荷。装置1被构造为使得第二气动载荷小于第一气动载荷。

换言之，在该向前运动期间，当气动元件3采用第二位置时，气动元件3使内部流f3远离气动表面21移动和/或保持其远离气动表面21，从而使第二气动载荷小于第一气动载荷。

装置1被构造为在汽车的向前运动期间并在气动元件3采用第三位置时使得气动元件3至少部分充当阻挡内部流f3的屏障，使内部流f3远离气动表面21移动和/或保持其远离气动表面21，从而产生作用在汽车a上的第三气动载荷，其介于第一气动载荷与第二气动载荷的中间。装置1被构造为使得第三气动载荷介于第一气动载荷与第二气动载荷的中间。

换言之，在该向前运动期间，当气动元件3采用第三位置时，气动元件3使内部流f3远离气动表面21移动和/或保持其远离气动表面21，从而使第三气动载荷介于第一气动载荷与第二气动载荷的中间。

从另一个角度来看，在该向前运动期间，当气动元件3采用第二位置时，气动元件3作用于吸入流f11和第二进入流f2两者上，使得由吸入流f11和第二进入流f2的合并产生的内部流f3远离气动表面21移动和/或保持其远离气动表面21，从而使第二气动载荷小于第一气动载荷。

从另一个观点来看，装置1被构造为在气动元件3采用第一位置或第三位置时使得气动元件3阻塞扩散通道的程度比其采用第二位置时更低。

从另一个观点来看，扩散通道的阻塞程度、即由气动元件3引起的阻塞程度在第一位置和第三位置时比在第二位置时更小。装置1被构造为在气动元件3采用第一位置和第三位置时以及在其采用第二位置时都使得气动元件3沿着扩散通道50在内部流f3的方向上设置和/或定位在开口22的下游。

当其采用第二位置时，气动元件3具有至少两种主要作用：其增加了气动表面21上的压力从而减少了穿过开口22的吸入流f11的量，其次其使吸入流f11和第二进入流f2都远离气动表面21移动。这样，当装置采用第二操作状态时，在汽车a上产生小于上述第一气动载荷的第二气动载荷。

这实质上意味着气动元件3在其采用第二位置时倾向于使吸入流f11和第二气流f2的合并产生的内部流f3相对于和/或从气动表面21远离地移动。这种远离移动效应导致内部流f3不跟随分配有内部流f3的扩散功能的气动表面21。因此，在气动元件3采用第二位置时产生并作用在汽车a上的第二气动载荷小于第一气动载荷。从另一个观点来看，扩散器2对内部流f3施加的扩散作用在气动元件3采用第二位置时比在气动元件3采用第一位置时更小。这是因为在气动元件3采用第二位置时保持内部流f3远离气动表面21并因此使其不跟随气动表面21的气动轮廓。相反，当气动元件3采用第一位置时，内部流f3实际上可以自由跟随气动表面21的气动轮廓，从而使得扩散器2对内部流f3的扩散作用更大，并因此使第一气动载荷大于第二气动载荷。

根据另一个方面，鉴于汽车a的向前运动方向，开口22优选位于散热器r的下游。

以此方式，通过开口22吸入由进气口p接收的进入流f1的第一分流，从而限定吸入流f11。

当气动元件3处于第二位置时，吸入流f11的量减少到几乎为零。

吸入流f11的流速的减小导致穿过散热器r的流速减小，从而减小汽车a的阻力。

换言之，作用在散热器r的下游的气动元件3改变了穿过进气口p的进入流f1，从而改善了阻力(当气动元件3处于第二位置时)。

简而言之，装置1被构造为使得扩散器2对内部流f3施加的扩散作用在气动元件3采用第一位置或第三位置时比其采用第二位置时更大，从而使第一气动载荷和第三气动载荷大于第二气动载荷。

此外，由于与第二位置相比气动元件3的第一位置和第三位置引起的扩散器2对内部流f3的扩散作用更大，因此扩散器2对第一进入流f1的吸入作用在气动元件3采用第一位置或第三位置时比其采用第二位置时更大。因此，与第二位置相比，气动元件3的第一位置和第三位置引起的扩散器2对内部流f3的扩散作用更大并且扩散器2对第一进入流f1的吸入作用更大。因此，当气动元件3采用第一位置或第三位置时，第一进入流f1的分流f11增加，该分流在进入扩散器2后就形成内部流f3。

此外，当气动元件3采用第二位置时，使气流远离气动表面21移动，内部流f3具有的方向使得使其避开悬架的会成为阻力来源的那些机械组件。因此，当气动元件3采用第二位置时，与其采用第一位置时相比阻力减小，这在汽车速度最大化和减少消耗方面是有利的。因此，气动元件3的第二位置在汽车上产生更小的阻力，其中阻力是指在与向前运动相对的方向上起作用并且源自于第一进入流f1和第二进入流f2的气动力的一部分。

图5示出了气动元件3的一个可行的实施方式。在该例子中，气动元件具有气动折板(flap)的形状，因此具有翼的形状。

气动元件3具有第一外表面31。气动元件3具有与第一外表面31相对的第二外表面32。第一外表面31和第二外表面32各自从气动元件3的前缘3a延伸到后缘3b。第一外表面31是折板的背面，第二外表面32是折板的底面。调节装置1被构造为在气动元件3的第一位置使得气动元件3通过内部流f3与第一外表面31的接触以及内部流f3与第二外表面32的接触使内部流f3跟随扩散器2的气动表面21的轮廓，例如如图5所示。

移动系统4包括轴41。气动元件安装在轴41上，使得气动元件3与轴41一体地绕轴41的轴线旋转。轴41沿着扩散通道在内部流f3的方向上定位成使得气动元件3在第一位置和第三位置中以及在第二位置中都位于开口22的下游。

移动系统4包括致动器或马达42。马达42作用在轴41上以产生旋转。这样，气动元件3在上述第一位置和第二位置之间的上述运动是围绕轴41的轴线的旋转运动。气动元件3的第一位置、第二位置和第三位置在气动元件3围绕轴41的轴线并且相对于扩散器2和/或相对于气动表面21的取向方面彼此不同。因此，第一位置也可以被定义为气动元件3相对于气动表面21且围绕轴41的轴线的第一取向，第二位置也可以被定义为气动元件3相对于气动表面21且围绕轴41的轴线的第二取向，并且第三位置也可以被定义为气动元件3相对于气动表面21且围绕轴41的轴线的第三取向。

特别地，与气动元件3的第二取向相比，气动元件3的第一取向和第三取向使扩散器2对内部流f3的扩散作用更大。因此，第一气动载荷和第三气动载荷大于第二气动载荷。与气动元件3的第二取向相比，气动元件3的第一取向和第三取向还由于更多的气流朝着车轮w的悬架被引导而使阻力增加。

在使用中，当气动元件3采用第二位置或第二取向时，扩散器2几乎被停用或至少部分停用。因此，第一气动载荷和第三气动载荷大于第二气动载荷。

在图5中，示意性示出了几乎与其轴线重合的轴41。

在图5中可以看出，轴41被定位成与气动元件3的气动弦线c横切和/或正交，并且位于气动元件3的前缘3a和后缘3b之间。

扩散器2包括第一侧表面23。扩散器2包括第二侧表面24。第一侧表面23横切于气动表面21延伸。第二侧表面24横切于气动表面21延伸。第一侧表面23和第二侧表面24在侧面界定内部流f3。轴41由第一侧表面23和第二侧表面24支撑。

第一侧表面23和第二侧表面24在侧面界定上述扩散通道50。气动表面21界定上述扩散通道50的顶部。

第一侧表面23、第二侧表面24以及它们之间的气动表面21界定了扩散通道50。

轴41位于扩散导管50的内部。气动元件3在第一位置、第二位置和第三位置中优选位于通道内部。

在一个优选的实施方式中，就气动元件3作为折板而言，由于基于流体动力学模拟和原型测试已选择了折板3的旋转轴线的最佳位置并因此已选择了轴41的轴线的最佳位置，因此减小了使调节装置1从与折板3的第二位置或第二取向对应的第二操作状态转变为与折板3的第一位置或第一取向对应的第一操作状态所需的能量。旋转轴线是中性轴，其在第二位置时也有利于以最小的能量消耗进行保持，与折板3的所有其他稳定和/或过渡状态相比，折板3的外表面暴露于更大的压力。此外，折板3由轴41进行支撑降低了将移动系统4集成在扩散器2中所需的机械组件的结构复杂性。实际上，轴41作为必须与马达42连接以使折板3移动的元件被定位成使与马达42进行的连接更简单。

马达42可以直接围绕与轴42的轴线重合的马达驱动轴线起作用，而不需要横切于该轴线的传动通道。这极大地简化了调节装置1的构造。

调节装置1包括一种结构。所述结构应认为是限定了气动表面21。所述结构可以被内置于汽车a的车底中和/或安装在车底上，使得气动表面21限定了汽车a的车底外表面的一部分。

所述结构也可以认为是还限定侧表面23和24，在这种情况下这些侧表面也有助于限定车底表面的所述部分。

调节装置1还可以包括进气口p自身。

调节装置1还可以包括散热器r。散热器r插在进气口p与开口22之间，使得进气口p接收的进入流f1的上述第一分流f11在进入且被吸入到扩散器2中之前穿过散热器r。因此，在气动元件3的第一位置，第一分流f11比气动元件3处于第二位置时更大，使得散热器r的冷却效果更好。

根据本说明书的一种可行的汽车a包括调节装置1。扩散器2的气动表面21限定了汽车a的车底表面的一部分。

优选地，调节装置1优选位于汽车a的前轮w的前方。

每个上述特征都可以在任何情况下与一个或多个其他上述特征的任何组合进行结合，以形成根据本说明书的装置的一个或多个其他实施方式。