CN103879391A - 轮口闭合系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轮口闭合系统，该轮口闭合系统用于具有轮毂和轴环的车辆。轮毂从车轮纵向地向内延伸。轴环设置在轮毂上方并被安装为相对于轮毂平移。所述车辆还包括具有支撑件及第一面板和第二面板的面板组件。支撑件从轴环径向地向外延伸，第一面板和第二面板分别枢转地连接到支撑件的相对的侧边缘。面板在扩展位置和收缩位置之间枢转并径向地平移，以选择性地关闭轮口。

Description

轮口闭合系统

技术领域

一个或更多个实施例涉及一种用于调节通过轮口的气流的系统。

背景技术

传统的车辆利用摩擦来使车辆减速（“制动”）。这样的车辆通常包括与车轮一起旋转且受到使车辆制动的摩擦力作用的转子。摩擦力导致产生摩擦力的元件（例如，制动衬块）和转子的温度升高。车轮通常包括允许空气流过车轮并围绕转子流动的轮口，以有助于热传递。

运动的车辆受到包括向上的力（“升力”）和空气阻力（阻力”）的空气动力作用。车辆外表面的形状影响升力和阻力。例如，轮口可能影响作用于车辆的阻力。阻力随着速度而增加，减小阻力有助于改善车辆的燃料经济性。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种具有轮毂和轴环的车辆。轮毂从车轮纵向地向内延伸。轴环设置在轮毂上方并被安装为相对于轮毂平移。所述车辆还包括具有支撑件及第一面板和第二面板的面板组件。支撑件从轴环径向地向外延伸，第一面板和第二面板分别枢转地连接到支撑件的相对的侧边缘。面板在扩展位置和收缩位置之间枢转并径向地平移，以选择性地关闭轮口。

所述车辆还包括：枢转块，结合到致动器并结合到第一盘和第二盘中的每个盘。其中，盘响应于沿着第一方向作用的输入力通过使面板组件纵向向外平移来关闭轮口。其中，盘响应于沿着第二方向的输入力通过使面板组件纵向向内平移来打开轮口。

轴环进一步包括在轮毂上方延伸的轴套和基座，枢转调节机构进一步包括：第一环和第二环，设置在轴套上方并被安装为与轴环一起平移，环被进一步安装为响应于输入力而沿着相对于彼此相反的方向围绕轴套旋转；突起，从每个环径向向外延伸，以啮合第一面板和第二面板中的一个面板，从而将环的旋转运动转换为对应的面板的枢转运动。

所述车辆还包括：枢转块，结合到致动器并结合到第一环和第二环中的每个环。其中，环响应于沿着第一方向的输入力通过扩展面板来关闭轮口。其中，环响应于沿着第二方向的输入力通过收缩面板来打开轮口。

在另一个实施例中，提供了一种系统，该系统具有从车轮向内延伸的轮毂。轴套设置在轮毂上方，成角度的插槽形成在轴套中。面板从轴套径向向外延伸。盘被安装为响应于输入力而围绕轮毂旋转。盘具有法兰，法兰适于啮合成角度的插槽以将旋转运动转换为轴套和面板的平移运动从而打开/关闭轮口。

所述系统还包括：第一柱，从第一盘的法兰径向向外延伸；第一联接件，枢转地连接到枢转块的内表面和第一柱；第二柱，从第二盘的法兰径向向外延伸；第二联接件，枢转地连接到枢转块的内表面和第二柱。其中，第一盘和第二盘响应于枢转块的平移而沿着相反的方向旋转。

在又一实施例中，提供了一种系统，该系统具有从车轮向内延伸的轮毂和设置在轮毂上方的轴套。支撑件从轴套径向向外延伸，面板枢转地连接到支撑件。环被安装为响应于输入力而围绕轴套旋转。环具有突起，突起从环径向向外延伸以啮合面板，从而将旋转运动转换为面板的枢转运动，以打开/关闭轮口。

所述系统还包括：致动器，用于提供输入力；枢转块，连接到致动器。其中，环还包括第一环和第二环，每个环被安装为响应于输入力而沿着相对于彼此相反的方向围绕轴套旋转。

所述系统还包括：第一杆，枢转地结合到枢转块的外表面和第一环的突起的中部；第二杆，枢转地结合到枢转块的外表面和第二环的突起的中部。其中，第一环和第二环响应于枢转块的平移而沿着相反的方向旋转。

第一杆进一步包括：球，形成在枢转块的外表面和第一端中的一者处；窝，形成在枢转块的外表面和第一端中的另一者处。

面板进一步包括第一面板和第二面板，第一面板和第二面板分别枢转地连接到支撑件的相对的侧边缘以在面板扩展所处的关闭位置和面板收缩所处的打开位置之间枢转，其中，面板与轮口成角度地对齐。

第一面板和第二面板在打开位置被弹簧偏置。

附图说明

图1是根据一个或更多个实施例的用于选择性地关闭轮口的车轮系统和车轮的正视图；

图2是与制动组件一起示出的图1的车轮和车轮系统的侧视局部剖视图；

图3是图1的车轮和车轮系统的后视图；

图4是图1的车轮的一部分的放大后视透视图，示出了车轮系统的轮毂；

图5是图1的车轮的一部分的另一放大后视透视图，示出了车轮系统的轮毂和轴环；

图6是图1的车轮系统的放大俯视透视图，示出了作用于车轮系统以用于从打开位置调节至关闭位置的力；

图7是图1的车轮系统的放大后视透视图，示出了作用于车轮系统以用于从关闭位置调节至打开位置的力；

图8是图1的车轮系统的放大俯视示意图，示出了处于打开位置的枢转调节机构；

图9是图1的车轮系统的放大俯视示意图，示出了处于关闭位置的枢转调节机构；

图10是图1的车轮系统的放大后视图，示出了定位于打开位置具有收缩的面板的面板组件；

图11是图1的车轮系统的放大后视图，示出了定位于关闭位置具有扩展的面板的面板组件；

图12是根据一个或更多个实施例的用于将电功率提供到图1的车轮系统的致动器的集电环组件的放大俯视图；

图13是根据一个或更多个实施例的用于选择性地关闭轮口的车轮系统的放大后视图，图13一起示出了机械致动器和定位于打开位置具有收缩的面板的面板组件；

图14是图13的车轮系统的另一放大后视图，示出了定位于关闭位置具有扩展的面板的面板组件。

具体实施方式

按照要求，在此公开本发明的详细的实施例；然而，应该理解的是，公开的实施例仅仅是可以以多种和可选的形式实施的本发明的示例。附图不是必须按比例绘制的；一些特征可以被夸大或最小化，以示出特定组件的细节。因此，这里公开的特定的结构性和功能性细节不应被解释为进行限制，而仅仅被解释为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。

参照图1，示出了根据一个或更多个实施例的用于选择性地关闭轮口的车轮系统，车轮系统总体上以附图标记10来指示。车轮系统10被安装到车辆（未示出）的车轮12的内部。

车轮12包括以纵轴（“A”）为中心的中心轮毂14和轮缘16。一连串的轮辐18在中心轮毂14和轮缘16之间放射状地延伸。一连串的轮辐18彼此有角度地分隔开，以在每对相邻的轮辐18之间定义轮口20。轮胎22与轮缘16连接，并围绕车轮12的圆周延伸。

车轮系统10包括一连串的面板组件24，每个面板组件24与一个轮口20对齐。每个面板组件24包括第一面板26、第二面板28、以及用于控制每个面板26、28在打开位置30和关闭位置32之间的枢转运动的调节机构。面板26、28在被定位于打开位置30时是收缩的，以允许空气流过轮口20。面板26、28在被定位于关闭位置32时是扩展的，以限制或阻止空气流过轮口20。尽管图1中的面板组件24被示出为位于收缩/打开位置30和扩展/关闭位置32两者，但是根据一个或更多个实施例，车轮系统10被配置为将面板组件24一起调节（例如，全部打开或全部关闭）。

车轮系统10还包括用于沿着纵轴A控制面板24在打开位置30和关闭位置32之间的转换的调节机构。当被定位于收缩/打开位置30时，面板组件24从车轮12向内纵向地隔开，并允许空气流过轮口20。当被定位于扩展/关闭位置32时，面板组件24与车轮12纵向隔开地相邻，并限制空气流过轮口20。

图2示出了安装在车轮12上并与制动组件34相邻的车轮系统10。车辆（未显示）利用摩擦力来制动。车辆（未示出）利用摩擦来进行制动。制动组件34包括与车轮12一起旋转的转子36。制动组件34还包括具有制动衬块40的卡钳38。卡钳38将夹持力施加到接触转子36的制动衬块40，并提供摩擦力以使车辆制动。摩擦力导致转子36和制动衬块40的温度上升。

参照图1和图2，车轮系统10基于车辆操作条件来控制面板组件24的调节。车轮系统10在制动期间将面板组件24调节至收缩/打开位置30，以有助于热传递。车轮系统10还在高的车辆速度期间将面板组件24调节至扩展/关闭位置32以减小阻力。车轮系统10的其他实施例预计基于来自用户或其他车辆系统的输入来控制车轮系统10。

参照图3，车轮系统10包括用于控制每个面板26、28的枢转运动的枢转调节机构42。车轮系统10还包括用于控制面板组件24的平移的平移调节机构44。车轮系统10还包括：致动器46，用于提供径向地向内和向外作用的输入力48；联动组件50，用于将致动器46结合至每个调节机构42、44。

车轮系统10包括与每个轮口20对应的面板组件24。然而，为了简明起见，在图3中仅示出了一个面板组件24。在示出的实施例中，车轮系统10包括操作面板组件24的一个联动组件50和一个致动器46。然而，其他实施例包括两个或更多个致动器和联动组件。例如，在一个实施例中，车轮系统10包括围绕车轮12以120度的间距成角度地分开的三个联动组件50和三个致动器46，如在图3中总体地上以虚线所绘示的那样。这样的角距帮助分布与这样的组件相关的质量，从而进行车轮平衡。

根据示出的实施例，致动器46是具有电机和导螺杆的线性致动器。根据一个实施例，车轮系统10包括用于向致动器46提供电功率的集电环组件（在图12中示出）。在其他实施例中，致动器包括用于提供电功率的电池（未示出）。在其他实施例中，致动器46是响应于在旋转期间作用于车轮12上的离心力进行致动的机械装置（在图13和图14中示出）。在一个或更多个实施例中，致动器46包括用于与位于车辆内的控制器51进行无线通信的收发器，以接收关于何时进行致动的指令。

参照图4和图5，车轮系统10包括从中心轮毂14向内纵向地延伸的轮毂52。轮毂52总体上具有柱形形状，其外周表面54和内表面56与中心轮毂14纵向地分开。凹入58形成在外周表面54中，围绕轮毂52的圆周并与内表面56相邻。一系列槽60也形成在外周表面54中并沿着轮毂52的长度纵向地延伸。

成阵列的开口62纵向地突出穿过轮毂52。开口62与形成为穿过中心轮毂14用于容纳将车轮12安装到车辆的螺栓（在图2中示出）的对应的孔对齐。一系列缺口64形成在内表面56中。每个缺口64形成为从一个开口62径向地向外并突出穿过外周表面54。

车轮系统10包括设置在轮毂52上方并被安装为相对于轮毂52进行平移的轴环66。轴环66包括基座68，轴套70从基座68纵向地向内延伸。一系列面板支架72从基座68径向地向外延伸。面板组件24被安装到每个面板支架72（在图3中示出）。一系列突起74（例如，销）从轴套70的内表面径向地向内延伸。突起74围绕轴套70彼此成角度地分开。每个突起74具有一定的尺寸，以与形成在轮毂52中的槽60中的一个槽啮合，以给相对于轮毂52成角度地定位轴环66提供键/键槽接口，从而每个面板支架72（和面板组件24）与轮口20中的一个轮口中心地对准。

轴环66包括形成为穿过轴套70的多对成角度的插槽。每对插槽包括相对于致动器46居中的第一插槽76和第二插槽78。在一个实施例中，轴环66包括三对成角度的插槽76、78，其中，每对插槽以120度的间隔彼此成角度地分开。成角度的插槽76、78随着它们延伸远离基座68而朝向彼此会聚。在一个实施例中，成角度的插槽76、78均以相对于与纵轴A平行地定向的虚拟纵向线成大约45度的角度定向。

参照图6和图7，车轮系统10包括用于控制面板组件24和轴环66相对于轮毂52的平移的平移调节机构44。平移调节机构44包括设置在形成于轮毂52中的凹入58内的第一盘80和第二盘82。盘80、82被构造为响应于输入力48沿着相对于彼此（80、82）相反的方向围绕轮毂52旋转。

根据一个实施例，盘80、82彼此结合。弓形插槽84形成为穿过第二盘82，螺孔形成为穿过第一盘80。紧固件86通过螺孔啮合第一盘80，并延伸穿过第二盘82的弓形插槽84，以将盘80、82结合到一起。紧固件86在弓形插槽84内平移，直到紧固件86接触插槽84的端部为止，以限制盘80、82的旋转行进。

盘80、82被纵向地限制在凹入58内。每个盘80、82的内径大于轮毂52的在凹入58内的直径但是小于轮毂52的纵向地位于凹入58外的外周表面54的直径，因此防止向外平移。另外，在每个缺口64内，固定夹88可以附着到轮毂52的内表面56。夹88从轮毂52径向地向外延伸，以将盘80、82限制在凹入58内。

一系列法兰从每个盘80、82纵向地向外延伸。一系列第一法兰90从第一盘80延伸，一系列第二法兰92从第二盘82延伸。在一个实施例中，第一法兰90从第一盘80的上径向部分延伸，第二法兰92从第二盘82的下径向部分延伸并延伸穿过被形成为穿过第一盘80的下部的开口（未示出），以使盘80、82彼此嵌套。

柱93从每个法兰90、92径向地向外延伸。每个柱93通过联动组件50枢转地结合到致动器46（在图3中示出），以接收输入力48。

如图6中所示，沿着径向向外的方向施加输入力48，从而第一盘80围绕纵轴A沿着顺时针方向旋转，并且第二盘82围绕纵轴A沿着逆时针旋转。

在对应的成角度的插座76、78内，每个法兰90、92与轴套70啮合，以将盘80、82的旋转运动转换为轴环66的平移运动。在一个实施例中，销94从每个法兰90、92径向向内延伸以在成角度的插座76、78内结合轴套70。作为输入力48的结果，成角度的轴套76、78的角度使得成角度的法向力95施加到轴套70。

在图6中，沿着径向向外的方向施加输入力48，使得会聚的法向力95施加到轴套70，从而轴套70纵向地向外平移。面板组件24结合到轴环66。因此，在图6中示出的径向向外的输入力48使得轴环66和面板组件24从打开位置30（在图1中示出）纵向向外平移至关闭位置32（也在图1中示出）。此外，虽然轴环66沿着轴A纵向地平移，但是盘80、82被纵向地限制在凹入58内，并因此没有平移。

图7示出了沿着径向向内的方向施加输入力48，使得第一盘80围绕纵轴A沿着逆时针方向旋转，且第二盘82围绕纵轴A沿着顺时针方向旋转。在图7中，沿着径向向内的方向施加输入力48，使得分散的法向力95施加到轴套70，以使轴环66沿着纵向向内的方向平移。

联动组件50包括连接到对应的致动器46以接收输入力48的枢转块96（在图8中示出）。每个枢转块96具有形成在内端处的板98。第一联接件100和第二联接件102均枢转地连接到板98的相对的侧端，并沿着彼此相反的侧向延伸。第一联接件100枢转地连接到第一盘80的柱93，第二联接件102枢转地连接到第二盘82的柱93，从而第一盘80和第二盘82响应于枢转块96的平移而沿着相反的方向旋转。枢转块96相对于轮毂52径向地平移，然而，与盘80、82相似，枢转块96不纵向地向内和向外平移。

车轮系统10包括用于控制每个面板组件24的枢转运动的枢转调节机构42。枢转调节机构42包括设置在轴套70上方的第一环104和第二环106。环104、106被安装为与轴环66一起平移。环104、106还被构造为响应于输入力48而沿着相对于彼此相反的方向围绕轴套70旋转。

参照图7至图9，根据一个或更多个实施例，枢转调节机构42使用球窝接头枢转地连接到联动组件50。环104、106在围绕轴套70旋转的同时纵向地平移，球窝接头有助于这样的平移和旋转。双球接头108从枢转块96纵向地向外延伸。第一杆110和第二杆112分别连接到双球接头108的分开的球。一系列第一突起114从第一环104径向地向外延伸。一系列第二突起116从第二环106径向地向外延伸。球接头118从每个突起114、116的中间部分延伸。第一杆110在球接头118处枢转地连接到第一环104，第二杆112在对应的球接头118处枢转地连接到第二环106，以使输入力48传递至环104、106。

图8和图9是联动组件50和枢转调节机构42的俯视示意图，并绘示了环104、106的平移运动。图8绘示了枢转调节机构42处于打开位置30（在图1中示出），图9绘示了枢转调节机构42处于关闭位置32（也在图1中示出）。

参照图10和图11，每个面板组件24被轴环66支撑，并包括从面板支架72径向地向外延伸的支撑件120。第一面板26和第二面板28均枢转地连接到支撑件120。在一个实施例中，支撑件120包括形成在相对的侧边缘处并分别与侧轴（“B”或“C”）对齐的一对导管122。面板26、28均包括块124和架126，块124和架126具有形成为穿过块124和架126的开口。块124和架126设置在对应的面板26,28的内边缘上且彼此分开。导管122定位在每个面板26、28的块124和架126之间并沿着对应的轴B或C对齐，以容纳销128。销128延伸穿过块124、导管122和架126，以将对应的面板26、28连接到支撑件120。扭簧130（在图10中示出）设置在销128上方位于块124和导管122之间，并使处于收缩/打开位置30（在图1中示出）的每个面板26、28偏置。停止件132从支撑件120的中部纵向地延伸。停止件132具有一定的尺寸，以在面板组件24处于收缩/打开位置时接触每个块124，从而限制面板26、28的枢转运动。

枢转调节机构42包括均具有一系列径向延伸的突起114、116的一对环104、106。如图10中所示，当面板组件24被定位于收缩/打开位置时，突起114、116被定位为彼此相邻并位于一对架126之间。随着环104、106沿着相反的方向旋转，突起114、116的末端接触对应的架126，并使面板26、28扩展到图11中示出的扩展/关闭位置。面板26、28具有一定的尺寸，以围绕开口20与车轮12啮合，从而限制气流。

参照图12，根据一个或更多个实施例，车轮系统10包括集电环140，以将电功率提供到致动器46。板142安装到轮毂52。成阵列的孔144纵向地突出穿过板142并与轮毂52的开口62对齐，以容纳螺栓（在图2中示出）。板142与车轮12（图1）一起旋转。

第一导电环146和第二导电环148设置为围绕板142的外周，并彼此纵向地分开。静止支架150从制动组件34（在图2中示出）径向地向外延伸，并支撑一对刷152、154。随着板142旋转，每个刷152、154被偏置，以接触对应的导电环146、148。一对静止电线156、158电连接到对应的刷152、154，并沿着静止支架150延伸。一对旋转电线160、162电连接到致动器46，并延伸到板142。旋转电线160、162接触对应的导电环146、148。静止电线156、158沿着静止支架150延伸，以连接到与车辆电池166连接的开关164。开关164被构造为（例如，在正电池电压和地之间）切换由每条电线158、160提供的电功率的极性，以控制致动器46的致动和所得的输入力。

参照图13和图14，根据一个或更多个实施例，车轮系统10包括机械式致动器246。致动器246包括安装到车轮12并与轮毂52径向地对齐的引导件248。在一个实施例中，引导件248形成为管形。质量块250设置在引导件248内，并通过轴252连接到枢转块96。弹簧254（例如，压簧）也设置在引导件248内，并被定位为沿着径向在质量块250的外部。随着车轮12旋转，离心力256作用于质量块250。离心力256随着车辆的速度而增加，质量块250按压弹簧254。如图14中所示，枢转块96与质量块250一起平移，以将面板组件24调节至扩展/关闭位置32。致动器246可以被调节，以使面板组件24以预定的速度扩展/关闭。例如，可以将弹簧254的弹簧常数选择为对应于预定的车辆速度（例如，70mph）。

虽然在上面描述了示例性实施例，但是这些实施例没有意在描述本发明的所有可能的形式。相反，在说明书中使用的词语是描述性的而非限制性的词语，应理解的是，可以进行多种改变而不脱离本发明的精神和范围。另外，多种实施性实施例的特征可以组合以形成本发明的进一步的实施例。

Claims (10)

1.一种车辆，包括：

轮毂，从车轮纵向地向内延伸；

轴环，设置在轮毂上方，并被安装为相对于轮毂平移；

面板组件，具有从轴环径向地向外延伸的支撑件以及第一面板和第二面板，其中，第一面板和第二面板枢转地连接到支撑件的相对的侧边缘，以在扩展位置和收缩位置之间枢转并径向地平移，而选择性地关闭轮口。

2.如权利要求1所述的车辆，所述车辆还包括：

致动器，安装到车轮，以沿着第一方向和第二方向提供输入力；

平移调节机构，结合到致动器，以响应于输入力而纵向向内和向外地调节轴环和面板组件；

枢转调节机构，结合到致动器，以响应于输入力而使面板在扩展位置和收缩位置之间枢转；

其中，平移调节机构和枢转调节机构彼此结合，以共同地在关闭位置和打开位置之间进行调节，其中，在关闭位置，面板组件被纵向向外调节并扩展以啮合围绕轮口相邻的车轮轮辐而限制气流通过轮口，在打开位置，面板组件被纵向地向内调节并收缩以允许气流通过轮口。

3.如权利要求2所述的车辆，其中，致动器进一步包括机械式致动器，所述机械式致动器具有相对于轮毂径向地安装的管和被安装为在管内平移的质量块，质量块在受到离心力作用时径向地向外平移，以提供输入力。

4.如权利要求2所述的车辆，所述车辆还包括将致动器电连接至车辆电池的集电环组件。

5.如权利要求2所述的车辆，其中，轮毂包括外周表面和形成在外周表面中的凹入；

其中，轴环进一步包括在轮毂上方延伸的轴套和基座，轴套具有形成在轴套中的一对成角度的插槽；

其中，平移调节机构进一步包括第一盘和第二盘，第一盘和第二盘被约束在凹入内以响应于输入力而围绕轮毂沿着相对于彼此相反的方向旋转，每个盘具有至少一个法兰，所述至少一个法兰适于在成角度的插槽内啮合轴套以将盘的旋转运动转换为轴环和面板组件的平移运动。

6.一种系统，包括：

轮毂，从车轮向内延伸；

轴套，设置在轮毂上方，在轴套中形成有成角度的插槽，面板从轴套径向向外延伸；

盘，被安装为响应于输入力而围绕轮毂旋转，盘具有法兰，所述法兰适于啮合成角度的插槽以将旋转运动转换为轴套和面板的平移运动从而打开/关闭轮口。

7.如权利要求6所述的系统，所述系统还包括：

销，从法兰径向向内延伸，以在成角度的插槽内啮合轴套。

8.如权利要求6所述的系统，其中，轮毂包括外周表面和形成在外周表面中的凹入，其中，盘被纵向地约束在凹入内。

9.如权利要求6所述的系统，其中，成角度的插槽被形成为相对于纵轴成一定角度，从而法兰在盘围绕轮毂旋转时啮合成角度的插槽，以在盘沿着第一方向旋转时使轴套和面板纵向向外平移，并在盘沿着第二方向旋转时使轴套和面板纵向向内平移。

10.如权利要求6所述的系统，所述系统还包括：

致动器，用于提供输入力；

枢转块，连接到致动器；

其中，盘进一步包括第一盘和第二盘，每个盘被安装为响应于输入力而沿着相对于彼此相反的方向围绕轮毂旋转。

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