缓解汽车中空气压力变化的抽气机

摘要

当在车辆的运行中感测到风扰动状况时，一种用于机动车辆的抽气装置打开穿过车辆的乘客舱的空气流动路径。抽气开口位于车辆的后向表面上并由闭合部件覆盖，该闭合部件通过致动器可移动以选择性地打开抽气开口。通过闭合部件的运行，抽气开口的横截面积可以是可变的，从而改变通过乘客舱流动的空气的速率。该致动器操作地耦接到可以感测风扰动状况的传感器以影响抽气开口的自动打开。风扰动状况可以是与最小运行速度或者乘客舱中的阈值内部空气压力相结合的单个打开的车窗的存在。

说明书

技术领域

本发明涉及风扰动现象(wind throb phenomenon)，车辆向前行驶过 程中当单个车窗打开时该现象典型地出现在汽车中，并且，更具体地是， 涉及有源抽气机(active air extractor)，其将容许汽车内空气压力的均衡， 包括引起经历风扰动现象所处的环境条件的在车辆运行中由打开车窗所 造成的空气压力。

背景技术

车辆在高速公路上行驶的同时，当空气吹过单个打开的车窗时会经历 风扰动现象。在具有相对直边的车辆——诸如运动型多用途车(SUV’s) 以及跨界车(cross over vehicle)——中风扰动现象是普遍存在的，并且风 扰动现象常常较少的或非常少的出现在具有弯曲部分的车窗的车辆中。如 图2中所示，由于车辆中仅一个车窗打开，车辆外部的空气正试图进入车 辆内部以迫使空气从车辆内部流出到外部，并且单个打开的车窗变成了空 气可以进入和离开车辆的唯一路径。试图通过打开的车窗进入到车辆中的 空气产生了低频压力脉冲，这是由于进入车辆试图与已经充满车辆乘客舱 的空气相平衡的空气导致的。

由于车舱构造得如此牢固，比起如果在车门正被关闭时打开车窗，当 车窗关闭到增加的空气压力可以使车门更难关闭的程度时，空气压力增加 也可以由车辆上车门的关闭产生。无论是由与风扰动相关联的环境状况导 致的还是由于车门的关闭，对增加的空气压力的缓解可以对车辆的运行提 供改进以及舒适的机动车辆的操作。

排气孔(air outlet aperture)设置在机动车辆的行李舱的壁中以从车辆 的乘客舱抽取空气，其公开在专利号为NO.4,920,865并于1990年5月1 日授权给雷纳托·帕斯夸利(Renato Pasquali)等人的美国专利中。这个排 气孔形成在行李舱的侧壁并包含当行李舱中达到正压力时容许空气离开 行李舱的瓣阀。当外部空气通过管道引入到封闭的乘客舱中时，该排气孔 可操作地为封闭的乘客舱中的不新鲜的空气提供出口，其中导管典型地设 置在仪表盘或车门上。在专利号为No.6,866,576并于2005年3月15日授 权给肖恩·奎因(Shawn Quinn)等人的美国专利中，公开了一种泄压阀以 在乘客舱中的空气压力突然积聚时提供缓解，诸如当车辆的车门猛然关闭 时。这个泄压阀使来自乘客舱内部的空气的流动能够指向车辆外部大气。

在1999年2月2日发给船津正义(Masayoshi Funatsu)等人的专利号 为No.5,864,989的美国专利和1999年11月16日发给伊夫·瑞尔威(Yves  Gervais)等人的专利号为No.5,984,773的美国专利中教导了通风车窗。 在船津的专利中，通过检测车窗的内部和外部之间在大气压力上的差值的 传感器自动地打开通风车窗。在瑞尔威的专利中，公开了用于承受外部压 力变化的通风闭合气容量的内部压力的调节装置，使得抽气流量和进入的 空气流量之间的差值补偿泄露流量以将内部压力维持在恒定的水平上。在 阿索·凯恩伊池(Aso Kaneichi)等人的1986年7月31日公开的公开号为 No.JP 61-169374的日本专利申请中，安装麦克风来检测乘客舱中的扰动 声音以打开管道，该管道在后部座椅后方的后行李箱(rear deck)上的内 部开口和车辆侧部的外部开口之间延展以减少来自于打开的天窗的扰动 声音。

由金向光(Heung Kim)在2006年12月29日提交并于2008年5月 15日公开的公开号No.2008/0113600的美国专利申请针对的是一种通过感 测一般地出现在车辆中的风扰动所处的状况来缓解风扰动状况的装置，例 如，感测车窗已经打开以及车辆速度大于阈值速度值，并接着启动鼓风机 以从车舱中抽取空气以通过车辆侧部的口排出。

相应地，提供一种将感测何时遇到空气压力增加——诸如存在与风扰 动的产生对应的运行条件——的抽气机以及打开车辆后部的通风孔来提 供空气通过车辆的流通路径而不允许压力积聚是可取的。

同样可取的是提供一种装置，其将缓解车舱中的空气压力的增加而不 需要补充的风扇通过管道从车辆中抽取空气以排出。

发明内容

本发明的目的是通过提供感测风扰动状况并打开管道以提供车辆的 外部空气流动的抽气装置来克服已知技术领域的前述缺点。

本发明的一特征是进入行驶中的车辆中的单个打开的车窗的空气可 以找到穿过车辆的流动路径。

本发明的一优点是当来自车辆外部的空气通过车辆中的单个打开的 车窗时，乘客舱中的空气不经历压力积聚。

本发明的另一个特征是抽气开口位于所述乘客舱中，从而为通过所述 乘客舱而没有通过车窗向外流动的空气提供排出口。

本发明的另一个优点在于抽气开口可以在车辆的后向部分中形成。

本发明的又一个特征在于抽气开口由可移动的闭合部件覆盖，该闭合 部件选择性地移动以打开和关闭抽气开口。

本发明的另一个优点在于，当感测到风扰动状况时，可以打开用于抽 气开口的可移动闭合部件以打开穿过车辆的乘客舱的空气流动路径。

本发明的又一个特征在于，用于抽气开口的闭合部件由可操作地连接 到检测风扰动运行状况的传感器的致动器移动以响应对风扰动状况的感 测打开闭合部件。

本发明进一步的特征在于，可以将抽气开口设置在车辆的后行李箱上 的与车辆的牌照相对应的位置。

本发明的另一个特征在于，可以感测车舱中空气压力的增加并进而通 过车辆中的抽气开口的开口部使其释放。

本发明的进一步的优点在于，不论是空气压力是简单地积聚还是震荡 的压力变化，可操作地控制用于抽气开口的闭合部件的移动的致动器可以 在感测到车舱中的空气压力升高时得到驱动。

本发明的又一个优点在于，抽气开口可以配置为横截面积可变化以改 变通过车辆的乘客舱的空气流动。

本发明的另一个目标提供了抽气装置来减少风扰动状况和机动车辆 的车舱中的其它空气压力的增加，该装置构造耐久，造价低廉，维修无忧， 便于装配并且在使用中简单且有效。

根据本发明，通过当在车辆的运行中感测到风扰动状况时提供用于机 动车辆的抽气装置以打开通过车辆的乘客舱的空气流动路径完成这些以 及其它的目标、特征和优点。该抽气开口位于车辆的后向表面上并由闭合 部件覆盖，该闭合部件可以由致动器移动以选择性地打开抽气开口。该抽 气开口可以通过闭合部件的操作而横截面积可变，以改变通过乘客舱流动 的空气的速率。该致动器操作地耦接到可以检测风扰动状况的传感器以影 响抽气开口的自动打开。风扰动状况可以是与最小运行速度或乘客舱内的 阈值内部空气压力相结合的单个打开的车窗的存在。

附图说明

在考虑了对本发明以下详细说明的基础上，尤其是在考虑了所结合的 附图的情况下，本发明的优点将变得显而易见：

图1为包含本发明的原则的典型的机动车辆的右后透视图，箭头指示 来自车辆外部的空气穿过乘客舱的单个打开的车窗并离开抽气开口的流 动路径；

图2为现有技术已知的经历风扰动状况的典型的机动车辆的右后透视 图，箭头指示来自车辆外部的空气进入并离开单个打开的车窗的流动；

图3为包含本发明的原则的典型的机动车辆的右后透视图；

图4为与图1的4-4线对应的后舱门的部分的剖视图，闭合部件的移 动通过总体上垂直的箭头来描述；

图5为与图3中的圆5对应的抽气装置的后部立视图，闭合部件的移 动由实心的总体上垂直的箭头指代；

图6为与图5相似的后部立视图，但描述了抽气装置的可选择的枢转 的实施例；

图7为与图5相似的后部立视图，但描述了抽气装置的另一个可选择 的实施例；

图8为与图5相似的后部立视图，但描述了抽气装置的又一可选择的 实施例；

图9为与图5相似的后部立视图，但描述了抽气开口的可选择的构造；

图10为机动车辆的右后透视图，其包含围绕车辆上的后车灯固定部 设置的抽气开口的另一可选择构造；

图11为图3中描述的车辆的后舱门的内部的正面立视图以示出覆盖 车门的内部上的抽气开口的装饰网(decorative screen)；

图12为在汽车中用于感测风扰动状况并响应于风扰动状况运行抽气 装置的控制机构的逻辑流程图。

具体实施方式

参考图1-5，可以最好地看到包含本发明的原则的机动车辆。为了方 便起见，使用对于左部、右部、前部或后部的任何引用，并且这样的引用 确定为站立在车辆后方，诸如在附图1-3的左侧，并着眼于正常行驶方向 的前端。在美国由于在构建为用于传统操作的车辆中的这个定义，驾驶员 侧将会位于车辆的左侧，同时乘员侧将会在车辆的右侧。如附图中所示， 尽管本发明最好是与诸如运动型多用途车(SUV)和跨界车这样的具有实 质上直边车辆的机动车辆联合使用，但所属技术领域的技术人员将意识到 诸如轻运货车或小汽车这样的其它车辆也可以装配有下面更详细描述的 抽气装置。所属技术领域的技术人员也将意识到可以使用本发明来实质上 缓解车舱中空气压力的任何增加，诸如可以遇到在车辆内的所有车窗正在 关闭的情况下的车门的关闭。

提供了车辆10，该车辆10带有安装在车辆10的车架11上并限定了 司机和乘客舱15的车体12。乘客舱15典型地设置有多个车窗16，这些 车窗16可以选择性地升起或降下以控制气流或外部空气进入乘客舱15。 当打开诸如前部乘客车窗17这样的单个车窗而不打开任何其它的车窗16 时，在给定的最小运行速度下向前行驶的车辆会遇到低频压力脉冲。这个 低频压力脉冲通常被称为风扰动并且其是由进入车辆10尝试与已经填充 在乘客舱15中的空气相平衡的空气导致的。如图2的现有技术视图所示， 该单个打开的车窗17提供了空气进入并离开乘客舱15的单一路径。

为了在不需要额外地打开车窗16的情况下提供通过乘客舱15的空气 流动路径，抽气装置20设置在乘客舱内，其优选地位于车辆的后部，诸 如在牌照14后的中心位置的后舱门13中。抽气装置20的中心位置不考 虑单个打开的车窗17所处在的车辆10的侧部提供了自相对车窗16等长 的流动路径。作为一种选择，可以将该抽气装置20设置在车辆10的后部 的侧边，诸如图10中所示的车灯固定部19后面。也可以将抽气装置20 设置在车辆的底盘中。相应地，所属技术领域的技术人员将意识到需要设 置抽气装置20以便当风扰动状况存在时有助于使内部抽气等于进入乘客 舱15的空气量。

抽气装置20包括穿过车辆的车体——诸如穿过后舱门13——形成的 抽气开口22。该抽气开口22被可移动的闭合部件25封闭，该闭合部件 25连接到引起闭合部件25移动并从而以选择性的方式打开和关闭抽气开 口22的致动器27。在图4和5所示的抽气装置20的第一实施例中，闭合 部件25为安装在滑轨26上的线性可移动的平面部件以帮助闭合部件25 的垂直运动来打开和关闭抽气开口22。抽气开口22的打开的横截面积可 以通过闭合部件25移动的高度来选择性地改变。例如，如果仅仅存在轻 微的风扰动状况，则可以仅仅轻微的移动闭合部件25，然而剧烈的风扰动 状况将会导致闭合部件25更大的垂直运动并因而导致更大的开口22的尺 寸。相应地，不需要补充的风扇机构从乘客舱中抽取空气以通过抽气开口 从车辆中排出空气。

在图6-8中示出了用于闭合部件25的可选择的具有代表性的构造。 在图6中，围绕总体上水平的横向枢轴28枢转地安装闭合部件25，诸如 沿着闭合部件25的上边缘，使得致动器27的回缩和延伸引起闭合部件25 的对应的枢转运动来以可变的方式打开和关闭抽气开口22。相似地，在图 8中，枢转地安装闭合部件25用于围绕总体上水平的纵向枢轴29运动， 以便闭合部件25沿着围绕枢轴29的弧线垂直地可移动以打开和关闭抽气 开口22。在图7中，闭合部件25是具有相互连接的单个百叶窗的百叶窗 式的，以便致动器27到顶部百叶窗25a的连接引起所有百叶窗的枢转运 动以打开和关闭抽气开口22。

如图1和3所示，空气流从车辆10离开可以通过允许离开的空气流 从后舱门13离开并围绕牌照14流动来完成。导流罩(deflector hood)24 也可以用来限制来自车辆10外部的雨水和灰尘进入抽气开口22的后侧的 机会。进一步如图10中所描述的，可以将相似的抽气装置20封装在各自 后车灯固定部19后的车体中，如图10中所体现的，以便引导离开的空气 流可以直接围绕车灯固定部19。可取地，尤其处于后舱门13的内部上的 可以是装饰性的滤网23如图4和11中所描述的，可以设置在抽气开口22 的相对端部以保护抽气装置10。

控制机构30封装在乘客舱15中以感测风扰动状况的存在并发起打开 抽气开口的致动器27的运行。控制机构30可以包含传感器32，其产生引 发致动器27打开或关闭抽气开口22的信号33。当车辆10正以大于阈值 速度的速度行驶时，这个传感器32可以与电子控制模块35共同运作为可 操作的，以感测预设数量的车窗16——典型地为单个车窗17——的打开。 单个打开的车窗的这些最小参数和最小运行速度以信号告知风扰动状况 的存在。作为结果，激活开关36并且可以为螺线管或蜗轮致动器的致动 器27例如打开闭合部件25。闭合部件25的高度可以随车辆10的运行速 度而变化。运行速度越大，闭合部件升起的越高。用于确立风扰动状况的 存在的参数和抽气装置20的随后驱动将从一个车辆变化到另一个。因此， 将自定义控制机构30并因此反映了车辆的几何结构。例如，在车辆“A” 上，最小的风扰动状况可以为一个车窗打开的以及60MPH的最小运行速 度的参数，而在车辆“B”上，由于车辆的几何结构在两个车窗放下并且 40 MPH的最小运行速度下会出现风扰动。相应地，使用这些风扰动将开 始发生的情况下的参数来程序化控制机构30。

传感器32也可以是安装在乘客舱内的诸如仪表板(未示出)这样的 适当位置上的压力传感器(pressure transducer)38。当压力传感器38检测 到压力脉冲或乘客舱中的空气压力的升高或降低时，产生信号以激活致动 器27的运行并提供穿过乘客舱15的空气流动路径。闭合部件25的高度 可以随压力脉冲的持续存在而变化，例如，闭合部件25在压力脉冲停止 之前打开抽气开口22。仅当单个车窗17打开以产生风扰动状况时，压力 传感器38也可以与电子控制模块35耦接以使压力传感器38可操作。

当已经消除了风扰动状况时，诸如如果关闭所有车窗16或打开另一 个车窗16，以信号通知致动器27关闭抽气开口22。因此，抽气装置20 在风扰动或风扰动状况存在时仅是可操作的。在所有其它的状况下，闭合 部件25封闭抽气开口22。此外，当车辆速度下降或当压力脉冲消散时， 可以操作致动器27以使抽气开口22的横截面积变窄，以使闭合部件25 放置在最佳位置上。风扰动状况的脉冲监控以及存在的风扰动状况与为抽 气装置20的运行而建立的参数的比较将提供用于抽气装置20的关闭或持 续打开的可操作控制。脉冲监控可以为毫秒到秒的时间周期上。

当车辆的所有的车窗都关闭时，关闭车门也可以产生空气压力的增 加，当车门正被关闭时，压力传感器可以检测到该空气压力的增加。在这 样的情况下，压力传感器38发送信号给致动器27以打开闭合部件25并 提供通过抽气开口22的空气流动路径以防止乘客舱15中的压力增加并且 便于车门的关闭。作为一种选择或附加，控制机构30可以感测何时车门 打开以及乘客舱15中的车窗是否关闭，该状况将允许当车门随后关闭时 乘客舱15中的气压的增加。因此，控制机构30可以预期可以引发空气压 力升高的状况并在车门正被关闭之前打开闭合部件25，或当正在关闭车门 并且压力传感器38感测到空气压力增加时打开闭合部件25。抽气开口22 的开口部防止了气压积聚并允许车门不费力地关闭。

在运行中，在闭合部件25封闭抽气开口22的情况下抽气装置20保 持不运行直到控制机构30感测到风扰动状况的存在，诸如电子控制模块 35记录仅一个车窗17已经打开并且车辆以大于阈值速度的速度向前行 驶，或作为一种选择的压力传感器38记录来自单个打开的车窗17的压力 脉冲的存在。这时，致动器27自动地运行来移动闭合部件25并打开抽气 开口22来制造用于通过乘客舱15移动的空气的流动路径。与打开的抽气 开口22的面积相对应的闭合部件25的各自位置以及可以通过乘客舱15 移动的空气量缓解了风扰动脉冲。当消除了风扰动状况时，诸如打开另一 个车窗16，关闭打开的车窗17或车辆速度降低到最小阈值速度之下，则 控制机构30操作致动器27来关闭抽气开口22以保持不运行直到再次感 测到风扰动或风扰动状况。

应当理解的是对已经描述和阐明的用于解释本发明的本质的细节、材 料、步骤以及部件布置的改变将发生并由所属技术领域的技术人员在对本 发明的原则和范围内的说明书的阅读的基础上作出。前述的说明书阐明了 本发明的优选实施例；然而，基于说明书的概念在不脱离本发明的范围的 前提下可能用于其它的实施例。