CN108116514B

CN108116514B - 气流管理盖

Info

Publication number: CN108116514B
Application number: CN201711160482.7A
Authority: CN
Inventors: A·戈莱姆埃斯基; J·W·冈扎努西; C·T·许; L·E·帕蒂诺拉米雷斯; J-M·T·苏
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-11-28
Filing date: 2017-11-20
Publication date: 2020-10-16
Anticipated expiration: 2037-11-20
Also published as: US9926022B1; DE102017127980A1; CN108116514A

Abstract

一种用于车辆子系统的布置在车辆的某一段附近以便在车辆处于运动中时引导迎面而来的环境气流的气流管理盖包括凸体。凸体具有外表面，该外表面成形为在车辆子系统附近重定向迎面而来的环境气流的外部部分，从而使空气动力阻力最小化并且减小车身上的空气动力升力。气流管理盖还包括孔，该孔由凸体限定并且配置为排出迎面而来的气流的子系统部分的流，以便在气流的子系统部分已经穿过子系统之后与迎面而来的气流的重定向外部部分重新结合。气流管理盖另外包括从凸体延伸并配置为安装到车辆段的紧固凸缘。还公开了一种具有这种气流管理盖的车辆。

Description

气流管理盖

技术领域

本公开涉及一种用于车辆子系统的配置为对相对于车辆的环境气流进行管理并减小车身的空气动力升力和空气动力阻力的盖。

背景技术

空气动力学是针对在空气中移动的物体进行研究，并且是包括汽车在内的车辆设计中的重要因素。汽车空气动力学是研究道路车辆的空气动力学。研究的主要目的在于减少车辆阻力和风噪声、使噪声排放最小化，以及通过气流管理防止在转弯过程中和高速下出现不期望的升力和空气动力不稳定性的其他诱因。这种研究通常用于成形车辆车身和附加空气动力学装置，以便在上述用作特定车辆用途的特征之间达到理想的折中点。此外，空气动力学的研究可以用于产生合适的气流进入到车辆乘客舱中和/或为各种车辆部件和系统提供冷却。

发明内容

一种用于车辆子系统的气流管理盖布置在车辆的某一段附近，以便在车辆处于运动中时引导迎面而来或入射的环境气流。气流管理盖包括凸体。凸体具有外表面，该外表面成形为在车辆子系统附近重定向迎面而来的环境气流的外部部分，从而使空气动力阻力最小化并且减小车辆的车身上的空气动力升力。气流管理盖还包括由凸体限定的至少一个第一孔。该至少一个第一孔配置为排出迎面而来的环境气流的子系统部分的第一流，以便在迎面而来的环境气流的子系统部分已经穿过(例如越过或通过)车辆子系统之后与迎面而来的气流的重定向外部部分重新结合。气流管理盖还配置为管理迎面而来的环境气流的通过子系统的子系统部分。气流管理盖另外包括从凸体延伸并配置为安装到车辆段的紧固凸缘。

凸体的外表面可以包括配置为面向迎面而来的环境气流的前缘段，以及具有与迎面而来的气流的重定向外部部分正交地布置的台阶的后缘段。凸体的外表面另外可以具有翼型形状。

该至少一个第一孔可以包括多个第一孔。

凸体的外表面可以包括沿着迎面而来的环境气流布置的侧面段。侧面段可以限定至少一个第二孔，该第二孔配置为在迎面而来的环境气流的子系统部分已经穿过车辆子系统之后排出迎面而来的气流的子系统部分的第二流。

该至少一个第二孔可以包括多个第二孔。

车辆子系统可以是车辆热交换器和车辆动力传动系的机构中的其中一个，或者是将迎面而来或旁路气流用于持久且可靠的功能性的车辆的其他装置。

凸体和紧固凸缘中的每一个可以由聚合物材料构成。

凸体和紧固凸缘可以形成单一的、连续的、(换句话说)整体的结构。

凸体可以包括配置为增强盖的刚性并且管理(即偏转或重定向)外部碎屑和流体的结构肋。

还公开了一种使用上述气流管理盖的车辆。本车辆包括配置为面向迎面而来的环境气流的车身。车身包括第一车身端、与第一车身端相对的第二车身端，以及配置为跨越第一车身端与第二车身端之间的距离并且当车辆处于运动中时接收迎面而来的环境气流的底部部分的车辆底部段。

例如，所述的车辆子系统可以布置在车辆的底部段附近。然后，本车辆可以采用上述气流管理盖来遮盖车辆子系统并对迎面而来的环境气流的底部部分和子系统部分进行引导。在这样的实施例中，凸体的外表面可以在车辆子系统附近对迎面而来的环境气流的车辆底部部分进行重定位。此外，在这种情况下，第一孔可以配置为排出迎面而来的环境气流的子系统部分的第一流，以便与迎面而来的气流的重定向底部部分重新结合。

格栅开口可以布置在第一车身端处并且配置为接收迎面而来的环境气流的子系统部分。

结合附图和所附权利要求，通过以下对用于实施所述公开内容的实施例和最佳方式的详细描述，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点将容易变得显而易见。

附图说明

图1是根据本公开的具有各种车辆子系统的车辆以及相对于该车辆通过的环境气流的各部分的示意性顶视图。

图2是根据本公开的车辆的示意性底视图，其包括布置在车辆子系统的热交换器实施例上方的气流管理盖的平面图。

图3是根据本公开的车辆的示意性局部透视底视图，其描绘了在图2所示的车辆子系统的热交换器实施例上方布置的气流管理盖。

图4是根据本公开的车辆的示意性特写局部侧视图，其描绘了由气流管理盖引导的环境气流的各部分以及所产生的作用在车辆上的空气动力学下压力。

具体实施方式

参考附图，其中相同的附图标记表示相同的部件，图1示出了相对于路面12定位的机动车辆10的示意图。车辆10包括具有纵向轴线X的车身14。车身14限定了六个车身侧面。六个车身侧面包括第一车身端或前端16、相对的第二车身端或后端18、左侧面或段20、右侧面或段22、顶部车身段24和底部段26(图2中示出)。如本领域技术人员所理解的，前端16配置为面向迎面而来或入射(即接近和接触)的环境气流25，例如当车辆相对于路面12处于运动中时。

如图1所示，顶部车身段24配置为跨越车身14的前端16与后端18之间的距离28。虽然在附图中没有具体进行标识，但是如本领域技术人员所理解的，顶部车身段24通常包括诸如车顶、发动机盖或罩以及行李箱盖的部件。如图1所示，底部段26还配置为跨越车身14的前端16与后端18之间的距离28。底部段26可以具有配置为(诸如成形或形成为)容纳将在下面更详细讨论的各种车辆子系统的部件的轮廓。底部段26还限定车身14与路面12之间的空间30(如图4所示)。因此，在顶部气流部分25-2越过顶部车身段24的同时，空间30允许底部气流部分25-1在车身14与路面12之间的车身14下方通过。此外，左气流部分25-3在左侧面20附近通过，而右气流部分25-4在右侧面22附近通过。因此，气流部分25-1、25-2、25-3、25-4中的每一个被认为是相对于车身14的外部气流部分。

在移动车辆的后端18的正后方，外部气流部分25-1、25-2、25-3、25-4全部在尾流区域或再循环气流区域25-5中的后端18后方重新结合。如本领域技术人员所理解的，再循环气流区域25-5通常是在高车辆速度下由车身侧面18、20、22、24和26附近的周围空气的流动所引起的。此外，迎面而来的环境气流25的子系统部分25-6可以通过由车身或由安装到其上的面板限定的具体配置的开口而进入到车身14中。例如，迎面而来的环境气流25的子系统部分25-6可以通过具体配置的格栅开口16-1在前端16处被接收。如相对于本公开所用的，术语“子系统部分25-6”中的标识语“子系统”旨在表示越过或通过一个或多个子系统的迎面而来的环境气流25的部分，这将在下面进行详细描述。

参考图1至图3，车辆10包括多个车轮(具体是前轮32A和后轮32B)以及动力传动系34，该动力传动系可以包括用于产生发动机扭矩的内燃机36。动力传动系34还可以包括将发动机36可操作地连接到车轮32A、32B中的至少一些车轮以向其传递发动机扭矩的变速器38。动力传动系34另外可以包括燃料电池(未示出)和/或一个或多个电动机-发电机40，如图2所示，这些电动机-发电机可操作地连接到车轮32A和32B中的至少一些车轮并布置在变速器38内部或其外部。另外，动力传动系34可以包括四轮驱动分动箱42(图2所示)和差速器44(图1至图4所示)。通常，发动机36、变速器38、电动机-发电机40、分动箱42和差速器44是车辆子系统的示例，所述车辆子系统产生作为它们运行的副产物的热量和/或具有热敏性以使得它们的性能和可靠性将受益于环境气流25所进行的冷却。

车辆10还包括热交换器46。具体的热交换器46可以布置在车身段20-26中的任何一个附近。如图2和图3所示，热交换器46布置在车辆底部段26附近，而如图4所示，另一个热交换器46布置在车辆顶部车身段24附近。每一个这样的热交换器46可以配置为流体到空气的散热器，以便从其他车辆子系统(例如发动机36、变速器38、电动机-发电机40、分动箱42和差速器44)去除热能。各个热交换器46还可以用作其他车辆系统的一部分，例如通常以52表示的加热、通风和空调(HVAC)系统。因此，具体的热交换器46是车辆子系统，该车辆子系统可以配置为用作较大的车辆系统(诸如HVAC52)的一部分，或者为另一个车辆子系统(诸如动力传动系34的所述组成机构中的任何一个)提供热管理。每一个代表性的车辆子系统可以布置在前端16处或附近，或者沿着车辆10的底部段26布置在任何其他位置。

通常，在上面讨论的所有代表性实施例中，底部气流部分25-1可以用于从具体的车辆子系统上移除热能，无论该子系统是特定的热交换器46还是发热机构。因此，在本公开的上下文中，本车辆子系统可以是诸如动力传动系34的那些机构的任何发热机构，或者是配置为参与热能传递的结构，如热交换器46。此外，前端16中的格栅开口16-1可以用于允许迎面而来的环境气流25的子系统部分25-6进入，从而使得例如该气流的子系统部分可以直接到达上述发热机构中的任何一个，或者经由特定的热交换器46提供对流冷却。类似地，迎面而来的环境气流25的子系统部分25-6可以通过格栅开口16-1到达专用热交换器46，进而控制HVAC52的操作。除了各种热交换器46之外，车辆通常还将使用安装在车身14上的用于冷却内燃机36的散热器48。

如图2至图4所示，车辆10还包括位于底部段26处以相对于车辆引导迎面而来的环境气流25的气流管理盖54。例外，如图4所示，车辆10包括位于顶部车身段24处以相对于车辆引导迎面而来的环境气流25的气流管理盖54的实施例。气流管理盖54配置为在车辆10处于运动中时保护具体的车辆子系统不会受到道路或空中碎片的影响并且对特定部分25-1、25-2、25-3或25-4进行引导。尽管气流管理盖54可以位于任何车身段20-26附近、之处或之上，但是为了简洁起见，本公开的其余部分将着重于布置在底部段26上的气流管理盖的布置。

通过布置在底部段26上，气流管理盖54配置为保护具体的车辆子系统不会受到主要由底部气流部分25-1所携带的道路或空中碎片的影响。如图2至图4所示，气流管理盖54包括具有外表面56-1的凸体56，该外表面成形为在具体的车辆子系统附近重定向和管理底部气流部分25-1，从而使空气动力阻力最小化。在本公开的上下文中，用于气流管理盖主体56的描述语“凸”描述了从底部段26弯曲、曲折或向外弯以延伸入车身14与路面12之间的空间30的形状。

此外，凸体56的外表面56-1的轮廓可以成形为翼型，从而利用此形状的空气动力学特征，并在具体的车辆子系统附近有效地引导底部气流部分25-1。凸体56(尤其是具有翼型形状的凸体)还配置为在车辆10处于运动中时，减小作用在车身14上的空气动力升力并且产生其上的空气动力学下压力FD的量度，如图4所示。如本文所用，术语“空气动力学下压力”被定义为相对于路面12在向下的法向方向上作用在车辆10上的空气动力。因此，当车辆10处于运动中时，空气动力学下压力FD是作用在车身14上的负升力。

凸体56具有内表面56-2，该内表面配置为接收位于具体的车辆子系统后部的子系统气流部分25-6。内表面56-2配置(即成形)为有助于对通过具体子系统的子系统气流部分25-6进行高效管理，所述子系统为特定热交换器46或发热机构。具体地，内表面56-2可以成形为促进位于具体子系统后部的子系统气流部分25-6的顺利且无障碍地通过。在穿过具体的车辆子系统之后，子系统气流部分25-6可以在与车辆底部气流部分25-1重新结合之前分离成不同的第一流25-6A和第二流25-6B，如将在下面详细讨论的。

气流管理盖54还包括从凸体56向外延伸的紧固凸缘58。紧固凸缘58配置(即布置、成形和构造)为接纳多个用于将气流管理盖54固定地安装到车辆底部段26的紧固装置60，例如托架、螺钉和/或夹具。气流管理盖54的特定实施例可以安装在前端16附近，或者沿着车辆10的底部段26安装在任何其他位置，从而相对于具体的车辆子系统引导底部气流部分25-1和子系统气流部分25-6。

凸体56和紧固凸缘58中的每一个可以由聚合物材料(如热塑性材料)构成。此外，凸体56和紧固凸缘58可以形成单一的连续结构，即不是由单独部件组装的结构。此外，凸体56可以包括一个或多个配置为增强气流管理盖54的刚性的结构肋62。肋62可以模制到凸体56中，并且配置为延伸到紧固凸缘58中，以形成对气流管理盖54结构的额外加强。肋62可以与底部气流部分25-1的路径对齐，从而沿着外表面56-1基本上与轴线X一致地使气流呈流线型。

气流管理盖54还包括一个或多个由凸体56限定的第一孔64。第一孔64配置为将已经穿过(例如越过或通过)车辆子系统的子系统气流部分25-6的第一流25-6A排出，从而从其中移除热能。一旦离开了第一孔径64，第一流25-6A将与重定向车辆底部气流部分25-1在空间30中重新结合。凸体56的外表面56-1可以包括前缘段66，该前缘段具有配置为面向底部气流部分25-1的斜坡66-1。凸体56的外表面56-1还可以包括后缘段68，该后缘段具有与已经在特定车辆子系统附近被重定向的车辆底部气流部分25-1正交地布置的台阶68-1。

如图3和图4所示，凸体56还可以包括沿着底部气流部分25-1布置的侧面段70。每一个侧面段70可以限定一个或多个第二孔72，该第二孔配置为将先前已经穿过车辆子系统的子系统气流部分25-6的第二流25-6B排出，从而从其中移除热能。由第二孔72排出的子系统气流部分25-6的第二流25-6B随后将与来自第一孔64的第一流25-6A一起在空间30中与重定向底部气流部分25-1重新结合，从而减小空气动力升力并产生车身14上的空气动力学下压力的量度。

总的来说，当车辆10处于运动中时，气流管理盖54提高了子系统气流部分25-6针对重要车辆子系统的冷却及通风效率，同时还相对于车身14重定向具体的气流部分25-1、25-2、25-3或25-4并使其呈流线型。因此，通过配置为对通过车辆10的以及在车身段20-26附近的迎面而来的环境气流25的各部分进行定向并使其呈流线型，气流管理盖54可以为车辆10提供增强的空气动力学特性，进而提高能量效率并减少高速下的噪音。

详细描述和附图或图示用于支持和描述本公开，但本公开的范围仅由权利要求限定。尽管已经对用于实施所要求保护的公开内容的一些最佳模式和其他实施例进行了详细的描述，但是仍存在有用于实践所附权利要求中限定的公开内容的各种替代设计和实施例。此外，图中所示的实施例或本说明书中提到的多个实施例的特征并不一定被理解为彼此独立的实施例。相反，在实施例的其中一个示例中描述的每个特征可以与其他实施例的其他期望特征中的一个或多个特征相组合，从而得到未以文字或未参照附图描述的其他实施例。因此，这些其他实施例落在所附权利要求的范围框架内。

Claims

1.一种车辆，包括：

车身，所述车身配置为面向迎面而来的环境气流，并且包括第一车身端、与所述第一车身端相对的第二车身端，以及配置为跨越所述第一车身端与所述第二车身端之间的距离并且当所述车辆处于运动中时接收所述迎面而来的环境气流的外部部分的车辆段；

车辆子系统，所述车辆子系统布置在所述车辆段附近，其中所述迎面而来的环境气流的子系统部分穿过所述车辆子系统；

气流管理盖，所述气流管理盖配置为引导所述迎面而来的环境气流的所述外部部分和所述迎面而来的环境气流的所述子系统部分，所述气流管理盖包括：

凸体，所述凸体具有外表面，所述外表面成形为在所述车辆子系统附近重定向所述迎面而来的环境气流的所述外部部分，从而使空气动力阻力最小化并且减小所述车身上的空气动力升力；

至少一个第一孔，所述至少一个第一孔由所述凸体限定，并且配置为在所述迎面而来的环境气流的所述子系统部分已经穿过所述车辆子系统之后排出所述迎面而来的环境气流的子系统部分的第一流，以便与所述迎面而来的气流的所述重定向外部部分重新结合；以及

紧固凸缘，所述紧固凸缘从所述凸体延伸并固定到所述车辆段，

其中所述凸体的所述外表面包括侧面段，所述侧面段沿着所述迎面而来的气流的所述外部部分布置并且限定至少一个第二孔，所述第二孔配置为在所述迎面而来的环境气流的所述子系统部分已经穿过所述车辆子系统之后排出所述迎面而来的气流的所述子系统部分的第二流。

2.根据权利要求1所述的车辆，其中所述凸体的所述外表面包括配置为面向所述迎面而来的气流的所述外部部分的前缘段，以及具有与所述迎面而来的气流的所述重定向外部部分正交地布置的台阶的后缘段。

3.根据权利要求1所述的车辆，其中所述至少一个第一孔包括多个第一孔。

4.根据权利要求1所述的车辆，其中所述至少一个第二孔包括多个第二孔。

5.根据权利要求1所述的车辆，其中所述车辆子系统为车辆热交换器。

6.根据权利要求1所述的车辆，其中所述凸体和所述紧固凸缘中的每一个由聚合物材料构成。

7.根据权利要求1所述的车辆，其中所述凸体和所述紧固凸缘形成单一的连续结构。

8.根据权利要求7所述的车辆，其中所述凸体包括配置为增强所述盖的刚性的结构肋。

9.根据权利要求1所述的车辆，其中所述车辆包括格栅开口，所述格栅开口布置在所述第一车身端处并且配置为接收所述迎面而来的环境气流的所述子系统部分。