CN113799886A - 沿流动路径具有可枢转的、产生输出的输出体的扩散器装置和具有扩散器装置的机动车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的扩散器装置，所述扩散器装置包括扩散器通道，所述扩散器通道沿着虚拟的通道轨迹延伸并且能够沿流动方向被穿流，扩散器通道具有至少一个围绕扩散器弯曲轴线弯曲的通道限界面，其中扩散器弯曲轴线与通道轨迹形成角度，并且扩散器装置包括输出体，所述输出体围绕垂直于通道轨迹的枢转轴线在两个运行位置之间能够枢转，其中输出体在垂直于枢转轴线的剖平面中具有在入流时产生输出的轮廓，其中在激活运行位置中输出体的更靠近扩散器通道的上游的纵向端部处的前棱边与在不同于激活运行位置的停用运行位置中相比具有距弯曲的通道限界面更大的间距。根据本发明提出，枢转轴线在输出体之外伸展。

Description

沿流动路径具有可枢转的、产生输出的输出体的扩散器装置 和具有扩散器装置的机动车辆

技术领域

本发明涉及一种用于机动车的扩散器装置，包括沿着虚拟的通道轨迹延伸的、能够沿流动方向被穿流的扩散器通道，扩散器通道具有至少一个围绕扩散器弯曲轴线弯曲的通道限界面，其中扩散器弯曲轴线与通道轨迹形成角度，并且扩散器装置包括输出体，其围绕与通道轨迹形成角度，优选直角的枢转轴线，可在两个运行位置之间枢转，其中输出体在垂直于枢转轴线的剖平面中具有在入流时产生输出的构型，其中在激活运行位置中输出体的靠近扩散器通道的上游的纵向端部处的前棱边与在不同于激活运行位置的停用运行位置中相比具有距弯曲的通道限界面更大的间距。

背景技术

这种扩散器装置从DE 10 2013 105 843A1中已知。已知的、设置在机动车辆的后部区域中的扩散器装置具有作为输出体的轮廓体，该轮廓体设计成具有承载面轮廓构型，所述轮廓体首先可平移地远离车辆底部和朝着车辆底部运动，并且所述轮廓体在远离车辆底部运动的、移出的位置中可围绕沿车辆横向方向伸展的旋转轴线转动。承载面轮廓在入流时空气动力学地产生输出。以这种方式，可以通过平移地靠近车辆底部和远离所述车辆底部来使所述输出体的作用停用或激活。在移出的位置中，扩散器装置的空气动力学作用通过将输出体围绕其旋转轴线转动来改变。在此，扩散器装置与输出体一起在最大输出的位置和最小空气阻力的位置之间在扩散器装置的区域中调整。

还已知扩散器装置，其中主要确保扩散器装置的期望的输出作用的弯曲的通道限界面的曲率是可变的，直至通道限界面变形为平面的通道限界面。具有可变的弯曲的通道限界面的这种扩散器装置例如在制造商保时捷的车辆类型918上是作为前面扩散器装置已知的。通过弯曲的通道限界面的曲率的所描述的改变，扩散器装置可以同时接通和关断。

在从DE 10 2013 105 843 A1中已知的解决方案中不利的是耗费的动力，其需要平移的和旋转的驱动装置。由于所述耗费的动力，已知的扩散器装置仅如在DE 2013 105843 A1中所描述那样，可使用在车辆的后部区域中，在该处为了安装所需的驱动装置提供足够的结构空间。

可接通的前面扩散器装置的在从保时捷918已知的解决方案中不利的是，用于接通和关断已知的扩散器装置的数值高的力，因为弯曲的通道限界面的曲率的改变沿与由扩散器装置产生的输出力相反的至少一个方向进行，使得用于改变曲率的运动驱动器除了具有弯曲的通道限界面的构件的材料弹性之外必须能够克服输出力。

发明内容

本发明的目的是，开头提到的扩散器装置改进为，使得所述扩散器装置可在机动车辆的任意位置处使用。

本发明借助开头提到的扩散器装置实现所述目的，其中附加地枢转轴线在输出体之外伸展。

通过将枢转轴线设置在输出体之外，不仅输出体旋转地在扩散通道中位移，而且也平移地沿着由枢转轴线与输出体的间距限定的圆形轨迹运动。由此，输出体不仅可以在输出体的相对于扩散器通道中的空气流的迎角方面进行改变，而且还可以在上游和下游的一定限度内改变所述输出体在扩散器通道中的布置的位置。为了确保输出体在其两个所述的运行位置中的每一个中设置在扩散通道中，枢转轴线优选地垂直于通道轨迹取向。

由此，用于在所述运行位置之间调整输出体的唯一的驱动器是足够的，所述运行位置优选是输出体的终端位置。输出体在所述运行位置之间的位移还不会逆着由扩散器装置产生的输出力进行，以至于输出体在扩散器通道中的位移所需的驱动力和驱动力矩使得较小尺寸的驱动器就足够了。

通常，扩散器弯曲轴线在观察扩散器装置时在准备好运行地设置在车辆中的状态下平行于车辆的俯仰轴线，即平行于平面的和水平的车辆所停放的参照地面伸展。在此弯曲的通道限界面在其上游的纵向端部处基本上平行于包围所述通道限界面的车辆底部伸展并且沿流动方向远离参照地面地弯曲。通过在此提出的解决方案，输出体可以在停用运行位置中更靠近扩散器通道的上游的纵向端部地设置从而尽可能提早地防止沿着通道限界面的远离参照地面弯曲的部段的空气流。

同样，输出体可以在激活运行位置中设置在通道限界面的弯曲的部段中，在所述部段中所述输出体与在较小程度弯曲的区域中或在近似平行于参照地面的、靠近扩散器通道的上游的端部的区域中相比可以发挥更强的作用。

因此，优选地，输出体在停用运行位置中与在激活运行位置中相比更靠近扩散器通道的上游的端部处。同样优选地，输出体在激活运行位置中与在其上游的端部处相比更靠近扩散器通道的下游的端部处。

在激活运行位置中，扩散器装置的输出作用与在停用运行位置中相比数值更大，在停用运行位置中输出体优选将扩散器装置的输出作用近似抵消。

枢转轴线的位置选择是在枢转轴线穿过输出体伸展时输出体的最大旋转的位置变化与在枢转轴线无限远地远离输出体时输出体的最大平移位移之间的折衷。这两种情况仅是理论的极限情况，其不包含在本申请中。

即使原则上可以足够的是，枢转轴线距输出体具有小的间距，使得枢转轴线贯穿扩散器通道，输出体在扩散器通道之内的有利地大的平移位移可以在旋转位置变化仍然足够时实现，其方式在于：枢转轴线在扩散器通道之外伸展。这种结构还使得输出体的枢转驱动器的安装变得容易，所述枢转驱动器随后可以舒适地在扩散器通道之外与车辆底部具有间距地从而与弯曲的通道限界面具有间距地设置。

在此处清楚的是，输出体在扩散器通道中设置在这两个所述运行位置中，即在车辆行驶时由空气流入流。

原则上，输出体在其所述运行位置之间的调整可以借助于仅一个驱动器也沿着复杂的运动轨迹实现，例如通过连接变速器以及通过由滑轨进行的引导运动实现。一个优选简单的从而低成本的解决方案可实现将扩散器装置在抵消的或至少最小的输出作用和最大的输出作用之间切换，所述解决方案可以通过如下方式实现，即输出体围绕枢转轴线的枢转运动是输出体相对于扩散器通道的唯一的相对运动。

为了可以在尽可能大的范围内抵消扩散器装置在停用运行位置中的输出作用，有利的是，输出体以其更靠近扩散器通道的上游的纵向端部的纵向端部区域尽可能靠近弯曲的通道限界面，大致约小于3mm的缝隙尺寸。特别优选地，输出体在停用运行位置中以其更靠近扩散器通道的上游的纵向端部的纵向端部区域贴靠在弯曲的通道限界面上。这不仅保证与存在缝隙从而输出体被流动空气绕流时相比更小的保持力。此外，在没有附加的构件的情况下也保证由机械止挡件限定的停用运行位置，这使得驱动器的控制变得简单或使得至少一个单独的机械的运动止挡件变得不是必要的。

原则上可考虑不同的设计方案，由于这些不同的设计方案输出体在入流时空气动力学地产生输出。例如，输出体已经能以平坦的入流面空气动力学地产生输出，所述入流面相对于围绕垂直于入流方向的调整轴线的入流调整。同样，输出体能够以在运行中被入流的入流面空气动力学地产生输出，所述入流面围绕垂直于入流方向的弯曲轴线弯曲。优选地，入流体是轮廓体，所述轮廓体具有空气动力学地产生输出的承载面轮廓，作为开头提到的构型。为了实现在预设的入流时尽可能大的输出作用，优选作为轮廓体配设有承载面轮廓的输出体在激活运行位置中由入流的空气流绕流。

输出体由于其在入流时空气动力学地产生输出的构型，优选承载面轮廓构型，优选在其更靠近扩散器通道的上游的纵向端部的前棱边和其更靠近扩散器通道的下游的纵向端部的后棱边之间具有过压侧和与过压侧相对置的负压侧，过压侧带有沿流动方向较短的过压面壁，负压侧带有沿流动方向较长的负压面壁。根据流体动力学的原理，空气沿着较长的负压侧比沿着较短的过压侧以更高的速度流动，因此在过压侧上比在负压侧上相比，静态的空气压力更高。为了在与扩散器装置相互作用的情况下通过输出体获得数值尽可能大的输出，优选所述扩散器装置的过压侧朝向弯曲的通道限界面。

流体机械方面和流体动力学方面有利地，在激活运行位置中过压面壁的至少大部分平行于弯曲的通道限界面的与过压面壁具有间隔地相对置的部段伸展。由此，在输出体和通道限界面之间限定具有基本上恒定的流动横截面的通道部段，这会有助于在输出体的区域中的涡流特别少的流。

有利地，扩散器装置不仅构成用于产生输出，而且穿流扩散器装置的空气在排出侧上，即在扩散器装置的下游的纵向端部处沿期望的方向转向，大致为了将之前用于产生输出的空气流在从扩散器装置中排出之后用于对流地冷却车辆部件。为此，根据当前的扩散器装置的一个有利的改进方案，两个侧面限界面彼此具有间距地从弯曲的通道限界面突出，其中至少一个侧面限界面围绕侧面弯曲轴线弯曲，其中侧面弯曲轴线与扩散器弯曲轴线形成角度。优选地，侧面弯曲轴线与扩散器弯曲轴线形成直角。扩散器弯曲轴线和侧面弯曲轴线在此不必相交，而可以是不在一个平面上的(windschief)。

还要指出的是，扩散器弯曲轴线和侧面弯曲轴线中的每个弯曲轴线对于通道限界面的或侧面限界面的不同的部段可以放置在不同的位置处，例如当面的沿着其伸展的弯曲沿流动方向改变时。

对于输出体相对于通道限界面的位置和方位的尽可能有效的变化有利的是，枢转轴线与扩散器弯曲轴线形成小于10°的角度。优选地，枢转轴线平行于扩散器弯曲轴线。因此，优选地，输出体的更靠近扩散器通道的上游的纵向端部的纵向端部平行于通道限界面，使得所述输出体的纵向端部沿着其整个平行于枢转轴线要测量的长度可以实体地贴靠在通道限界面上。

本发明同样涉及一种具有扩散器装置的机动车辆，如其在上文中所描述和改进那样，其中为了产生尽可能大的输出，穿过扩散器通道的流动方向主要沿车辆纵向方向伸展。由于至少通道限界面的弯曲的伸展，流动方向局部地也具有方向分量，所述方向分量与车辆纵向方向不同。然而，扩散器装置首先沿车辆纵向方向被入流并且沿车辆纵向方向的所述流是对于扩散器装置的作用在其大部分的延伸上是决定性的。优选地，扩散器装置作为前面扩散器装置设置在车辆底部的位于前轮前方和旁边的区域中。作为前面扩散器装置的设置方式可通过仅一个唯一的驱动器的需求和通过相对小的所需的驱动力实现。

在具有弯曲的侧面限界面的上述优选的实施方式中，在有利地充分利用在运行中穿流扩散器装置的空气流的情况下进行从扩散器装置朝向前轮，尤其朝向设置在前轮处的制动设备的流排出。这样空气流可以在产生期望的输出之后对流地冷却制动盘。

附图说明

下面，根据附图详细阐述本发明。附图示出：

图1示出具有根据本发明的扩散器装置的根据本发明的车辆的粗略示意的底视图，其中输出体位于停用运行位置中；

图2示出图1的粗略示意的底视图，其中输出体位于激活运行位置中；

图3示出图1的扩散器装置在停用运行位置中的粗略示意的侧视图；以及

图4示出图2的扩散器装置在激活运行位置中的粗略示意的侧视图。

具体实施方式

在图1中示出根据本发明的车辆10的粗略示意的底视图，其具有同样根据本发明的扩散器装置12。更准确地说，车辆10具有两个扩散器装置12，其中每个扩散器装置分别与一个前轮14相关联。

由平行于车辆纵向方向伸展的侧倾轴线Ro、平行于车辆高度方向伸展的偏航轴线Gi和沿车辆横向方向伸展的俯仰轴线Ni构成的常见的车辆坐标系统在图1至4中示出。

扩散器装置12的设置方式是关于包含侧倾轴线Ro和偏航轴线Gi的对称平面镜像的，所述对称平面是车辆10的竖直的纵向中间平面。扩散器装置12中的每个设置在相对于最靠近其的前轮14的区域16中，所述区域位于前轮14前方以及至少部分地比前轮14更靠近车辆10的纵向中间平面。

由于上述镜像对称条件，下面足够的是，仅详尽地描述扩散器装置12中的一个。所述扩散器装置的描述在所述镜像对称条件下也适用于相应其他的扩散器装置12。

车辆10停放在平坦的、在图1和2中未示出的停放地面BU上，所述停放地面是参照地面(参见图3和4)，所述参照地面平行于车辆底部18伸展，然而切向地贴靠到前轮14的从车辆底部18最远地从车辆体部20伸出的位置22处。

扩散器装置12限定基本上沿着侧倾轴线Ro伸展的扩散器通道24，所述扩散器通道沿着偏航轴线Gi朝向车辆体部20由弯曲的通道限界面26限界。通道限界面26围绕平行于俯仰轴线Ni伸展的扩散器弯曲轴线D弯曲，更确切地说，使得所述通道限界面沿着流动方向S远离参照地面地弯曲，其中扩散器通道24沿着所述流动方向被穿流。

扩散器通道24沿俯仰轴线Ni的方向朝向纵向中间平面由内部的侧面限界面28限界并且远离纵向中间平面地由与内部的侧面限界面相对置的外部的侧面限界面30限界。为了更好的视野，侧面限界面28和30仅在每个扩散器装置12处设有附图标记，在所述附图标记处所述扩散器装置也实际可见。内部的侧面限界面28围绕垂直于扩散器弯曲轴线D的且平行于偏航轴线Gi的侧面弯曲轴线B弯曲，以便能使在上游的纵向端部31处流入扩散器通道24中的和穿过扩散器通道24流动的空气在下游的纵向端部32处朝向相关联的前轮14流出。以这种方式，离开扩散器通道24的空气流可以至少部段地对流地冷却前轮14或/和其中容纳的制动装置。

在扩散器通道24中，输出体34相对于扩散器通道24可枢转运动地容纳。

在图1中示出在停用运行位置中的输出体34，而在图2中示出在激活运行位置中的输出体。这两个运行位置是输出体34的终端位置，在常规的扩散器运行中所述输出体不可越过所述终端位置。

在图3中示出图1的扩散器装置沿着俯仰轴线Ni朝内部的侧面限界面28观察的侧视图。扩散器弯曲轴线D垂直于图3的绘图平面。所述扩散器弯曲轴线在图3中与由通道限界面26的弯曲所表现出的相比更靠近通道限界面26。同样地，在图3中虚线示出参照地面作为垂直于图3的绘图平面的平面并且设有附图标记BU。所述参照地面BU同样与这对应于实际的间距相比更靠近扩散器装置12。

输出体34可围绕平行于俯仰轴线Ni的枢转轴线P在所述的运行位置之间枢转。围绕枢转轴线P的可枢转性是在正常的扩散器运行中输出体34相对于通道限界面26的唯一的相对运动。

输出体34由转动驱动器46驱动用于围绕枢转轴线P枢转运动。转动驱动器46有利地位于通道限界面26的或具有通道限界面26的构件的背离参照地面BU的侧上。由此，转动驱动器46通过具有通道限界面26的构件或通过车辆底部18相对于参照地面BU屏蔽。连接片48将输出体34与转动驱动器46的输出轴50连接。为了实现更高的稳定性，在输出体34的两个纵向端部处分别构成有连接片48，使得输出体34秋千式地与转动驱动器46的输出轴50连接。

输出体34具有更靠近扩散器通道24的上游的纵向端部31的前棱边52和更靠近下游的纵向端部32的后棱边54。输出体34在垂直于枢转轴线P的剖平面中具有在入流时空气动力学地产生输出的轮廓构型。所述轮廓构型在本实施例中示例性地作为具有过压侧56和相对置的负压侧58的承载面构型示出。过压侧56由连接面60形成，所述连接面将前棱边52与后棱边54连接。负压侧58由相对置的连接面62形成，所述连接面同样将前棱边52与后棱边54连接，然而所述后棱边沿流动方向S具有更大的长度。更大的长度由连接面62的明显的凸状拱起部实现。过压侧56的连接面60优选略微凹状地构成。

在图3中示出的停用运行位置中，输出体34以其前棱边52贴靠在弯曲的通道限界面26上，使得沿着通道限界面26入流的空气不完全地穿流扩散器通道24，而是到达输出体34的负压侧58并且从所述负压侧转向。入流的空气沿着输出体34流向后棱边54并且在后棱边处中断。所述空气随后在无约束的射束中基本上平行于侧倾轴线Ro继续流动。示例性地虚线示出的流动线64示出当输出体34，如在图3中所示出，处于停用运行位置中时，空气流沿着扩散器装置12的大致走向。扩散器装置12随后虽然不产生显著的输出，这是其原本的目的，然而也不产生显著的空气阻力，这此外是由扩散器装置12产生的输出的结果或副作用。

在不需要通过扩散器装置12进行的输出或附加的输出的行驶情况下，将输出体34调整到停用运行位置中，在所述停用运行位置中车辆10可以在没有通过扩散器装置12引起的附加的空气阻力下运动。

然而当扩散器装置12应当产生尽可能大的输出时，大致在具有高速的运动的行驶方式中，例如在赛车道上，输出体34由转动驱动器46运动到图2和图4中示出的激活运行位置中，扩散器装置12在所述激活运行位置中被激活以产生输出。

输出体34远离弯曲的通道限界面26的凸出的侧以形成缝隙66。在输出体34的过压侧56上的连接壁60在激活运行位置中平行于通道限界面26的与连接壁跨过缝隙66相对置的部段伸展。

在激活运行位置中，空气可以沿着弯曲的通道限界面26流动，由此扩散器装置12常规地可以产生输出力。在图4中的流动线64示出这种情况。

附加地，输出体34在激活运行位置中由空气绕流，因此所述输出体构成从过压侧56朝向负压侧58指向的力，所述力经由连接片48传递至车辆10，提高由扩散器装置12产生的输出力的数值。在图4中的流动线68与流动线64一起表明输出体34的两侧的绕流。

在图4中的流动线64沿着虚拟的通道轨迹KB伸展，扩散器通道24沿着所述虚拟的通道轨迹延伸。

Claims (10)

1.一种用于机动车辆(10)的扩散器装置(12)，包括扩散器通道(24)，所述扩散器通道(24)沿着虚拟的通道轨迹(KB)延伸并且能够沿流动方向(S)被穿流，所述扩散器通道具有至少一个围绕扩散器弯曲轴线(D)弯曲的通道限界面(26)，其中所述扩散器弯曲轴线(D)与所述通道轨迹(KB)形成角度，并且所述扩散器装置包括输出体(34)，其围绕枢转轴线(P)在两个运行位置之间能够枢转，所述枢转轴线与所述通道轨迹(KB)形成角度，其中所述输出体(34)在垂直于所述枢转轴线(P)的剖平面中具有在入流时产生输出的构型，其中在激活运行位置中所述输出体(34)的更靠近所述扩散器通道(24)的上游的纵向端部(31)处的前棱边(52)与在不同于所述激活运行位置的停用运行位置中相比具有距弯曲的所述通道限界面(26)更大的间距，

其特征在于，

所述枢转轴线(P)在所述输出体(34)之外伸展。

2.根据权利要求1所述的扩散器装置(10)，

其特征在于，

所述枢转轴线(P)在所述扩散器通道(24)之外伸展。

3.根据权利要求1或2所述的扩散器装置(10)，

其特征在于，

所述输出体(34)围绕所述枢转轴线(P)的枢转运动是所述输出体(40)相对于所述扩散器通道(24)的唯一的相对运动。

4.根据上述权利要求中任一项所述的扩散器装置(10)，

其特征在于，

所述输出体(34)在所述停用运行位置中以其更靠近所述扩散器通道(24)的上游的纵向端部(31)的纵向端部区域贴靠在弯曲的所述通道限界面(26)上。

5.根据上述权利要求中任一项所述的扩散器装置(10)，

其特征在于，

所述输出体(34)作为轮廓体由于其在入流时空气动力学地产生输出的构型，尤其其在入流时空气动力学地产生输出的承载面轮廓，在其更靠近所述扩散器通道(24)的上游的纵向端部(31)的前棱边(52)和其更靠近所述扩散器通道(24)的下游的纵向端部(32)的后棱边(54)之间具有过压侧(56)和与所述过压侧(56)相对置的负压侧(58)，所述过压侧具有沿流动方向(S)较短的过压面壁(60)，所述负压侧具有沿流动方向(S)较长的负压面壁(58)，其中所述过压侧(56)朝向弯曲的所述通道限界面(26)。

6.根据权利要求5所述的扩散器装置(10)，

其特征在于，

所述过压面壁(60)的至少大部分在激活运行位置中平行于弯曲的所述通道限界面(26)的部段伸展，所述部段与所述过压面壁(60)具有间距地相对置。

7.根据上述权利要求中任一项所述的扩散器装置(10)，

其特征在于，

两个侧面限界面(28、30)彼此具有间距地从弯曲的所述通道限界面(26)突出，其中至少一个侧面限界面(28)围绕侧面弯曲轴线(B)弯曲，其中所述侧面弯曲轴线(B)与所述扩散器弯曲轴线(D)形成角度。

8.根据上述权利要求中任一项所述的扩散器装置(10)，

其特征在于，

所述枢转轴线(P)与所述扩散器弯曲轴线(D)形成小于10°的角度，优选与所述扩散器弯曲轴线(D)平行。

9.一种具有根据上述权利要求中任一项所述的扩散器装置(10)的机动车辆(10)，

其特征在于，

流动方向(S)主要沿车辆纵向方向(Ro)伸展，其中所述扩散器装置(12)作为前面扩散器装置设置在所述车辆底部(18)的位于前轮(14)前方和旁边的区域(16)中。

10.根据权利要求9所述的机动车辆，其中所述扩散器装置(10)根据权利要求7构成，

其特征在于，

从所述扩散器装置(12)中朝向所述前轮(14)，尤其朝向在所述前轮(14)上设置的制动设备进行流排出。

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