CN106458272B - 主动式前导流器 - Google Patents

Abstract

一种主动式前导流器组件，该主动式前导流器组件具有导流器面板、致动器以及连杆机构组件，所述连杆机构组件各自具有彼此成预定比例的连杆用于导流器面板的运动。组件根据车辆需求展开和缩回，并且当展开时组件使车辆前部的气流改变方向以为了燃料经济性或性能特性的目的来提高车辆的空气动力学性能。另外，该主动式前导流器组件允许导流器面板缩回使得车辆满足离地间隙等。导流器面板既是刚性的又是半刚性的以吸收撞击能量。驱动轴将驱动力从致动器或所联接的一个连杆机构组件传递至另一连杆机构组件，以使导流器面板在展开/缩回位置之间移动。致动器被离合以防止损坏系统。

Description

主动式前导流器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年6月11日提交的美国临时申请No.62/010,840的权益。以上申请的公开内容通过参引并入本文。

技术领域

本发明涉及用在用于汽车应用的主动式前导流器系统中的面板结构。

背景技术

在车辆中存在相当大的空气动力学效率损失，特别地是由于车辆下方及周围的气流。传统结构，比如使用柔性材料的固定面板或固定空气导流器是已知的但是并不满足所需要求，所需要求包括但不限于，传统结构没有提供具有通信能力和寿命周期耐久性的有效密封的且可离合的致动器、能够进行物体检测的系统、或耐用的且空气动力学有效的系统。这些固定的空气导流器/阻流器仍是一种折衷方案，原因在于，这些固定的空气导流器/阻流器不能在不破坏规格和损害其他车辆性能的情况下得到最佳高度。此外，在越野驾驶期间或当需要增加的离地间隙时，这些阻流器在即使是柔性的情况下仍然被损坏。

因此，存在对于提供在展开时用于提高空气动力学性能的空气动力学表面、但在预定条件下可缩回离开原位以使车辆恢复到其原始设计意图的主动式前导流器的需要。

发明内容

提供了一种在展开时提高空气动力学性能并且可缩回离开原位以使车辆恢复到其原始设计意图、以及能够通过连杆机构装置和离合的驱动系统来吸收撞击的空气动力学表面。本发明涉及一种主动式前导流器组件，该主动式前导流器组件具有能够与附接至连杆结构装置的离合的驱动组件一起移动的导流器面板。主动式前导流器组件能够通过该连杆机构装置和离合的驱动组件吸收撞击。主动式前导流器组件对于比如需要增加的离地间隙的情况下是可缩回的使得其不损害车辆性能，并且该主动式前导流器组件对于正常驾驶情况下是可展开的。当处于延伸或展开位置时，导流器面板在预定条件下改善气流。当处于缩回或收起位置时，导流器面板通常朝向车辆下方移动或折叠离开原位。

主动式前导流器组件具有四杆连杆机构装置，其中，连杆相对于彼此的比例对于导流器面板所期望的运动是关键的。此外，致动器还被离合以防止损坏系统。另外，驱动轴将驱动力从连杆机构装置的左侧传递到右侧。导流器面板既是刚性的又是半刚性的以进一步有助于吸收撞击能量。

位于车辆前部在车身下方的可缩回导流器能够改变车辆的空气动力学性能。导流器使车辆前部中的气流改变方向以为燃料经济性或性能特性的目的而提高车辆的空气动力学性能。导流器通过两个具有特定几何形状的四连杆结构保持到位，所述四连杆机构使得导流器通过向上折叠吸收大的撞击并且远离撞击以保护系统。以上通过附接至连杆机构装置的离合的驱动系统来实现。

附图说明

通过详细描述和附图将更全面地理解本发明，在附图中：

图1为根据本发明的具有处于展开位置的主动式前导流器组件的车辆的立体图；

图2为根据本发明的以展开位置示出的主动式前导流器组件的立体图；

图3为根据本发明的以展开位置示出的图2的主动式前导流器系统的连杆机构组件和导流器面板的描绘部分的截取的放大立体图；

图4为沿图2的4-4截取的放大剖视图，描绘了根据本发明的展开的主动式前导流器组件；

图5为根据本发明的以缩回位置示出的图2的主动式前导流器组件的截取的放大侧视图；以及

图6为根据本发明的处于展开位置的主动式前导流器组件的连杆机构比例的示意图。

具体实施方式

优选实施方式的以下描述本质上仅是示例性的并且绝非旨在限制本发明、本发明的应用或用途。

总体上参照图1至图6，根据本发明提供了一种总体上以10示出的主动式前导流器组件，该主动式前导流器组件在预定条件下能够在收起位置(或“缩回”位置)与展开位置(或“延伸”位置)之间移动。该主动式前导流器组件提供了一种基于车辆需求而展开和缩回的全主动式(active full)空气导流器。该全主动式空气导流器使得能够低于固定的面板系统展开，以显著降低阻力、减少排放、提高燃料经济性(和/或当与主动式前导流器组件组合使用时提高主动式进气格栅遮板的性能)。另外，该主动式前导流器组件允许系统缩回使得车辆仍然可以满足离地间隙、爬坡角度、越野需求等。在系统被展开且同时受到撞击的情况下，致动器允许系统缩回和/或自由地移动以助于防止损坏。这些与相比于在仪表板下方和/或附近使用固定的牺牲面板(sacrificial panel)实现基本的且效果较差的空气动力学性能改进的典型车辆系统而言具有明显改进。

图1是根据本发明的以附接至车辆16使用的环境示出的主动式前导流器组件100的立体图。图1是典型环境并且示出了根据本发明的处于展开位置的主动式前导流器系统100。

总体上参照图2至图5，根据本发明的另一实施方式提供了总体上以10示出的在预定条件下能够在收起位置(或“缩回”位置)与展开位置(或“延伸”位置)之间移动的主动式前导流器组件。主动式前导流器组件10通常包括至少一个导流器面板1，导流器面板1由半刚性材料制成并且具有刚性上脊部2部分。最优选地，半刚性部分与刚性部分一体地形成。

导流器面板1联接至总体上以12、14示出的至少两个连杆机构组件，所述连杆机构组件为四连杆机构。两个四连杆机构组件12、14以预定的合适距离间隔开以提供强度、耐久性和在车辆上的安装，同时避免受到约束并且允许在展开位置与缩回位置之间平顺地过渡。

每个连杆机构组件12、14具有驱动连杆3和从动连杆4，从动连杆4枢转地连接至联接连杆5并且枢转地连接至固定基部连杆6。联接连杆5还包括安装部分18，例如一体形成的、具有用于接纳紧固件的开孔的安装支架，以将相应的连杆机构组件12、14中的每个连杆机构组件可操作地联接至导流器面板1的刚性脊部2。在该实施方式中，存在与每个主动式前导流器组件10一起使用的两个连杆机构组件12、14。然而，在本发明的范围内可以根据组件10的长度及特定应用使用更多或更少的连杆机构组件12、14。

使用至少一个紧固件20(图4至图5)将安装部分18中的每个安装部分连接至导流器面板1的刚性部分2。

组件10被可操作地支承并连接至车辆16的仪表板部分、保险杠加强件、挡泥板、车架、或用于将组件10的连杆机构固定至车辆16的任何其他车辆结构或造型。组件10通过至少两个附接支架11朝向前部附接至车辆16的下侧(图2)。每个附接支架11通过至少一个紧固件22连接至每个连杆机构组件12、14的固定基部连杆6。然后，连杆机构组件12、14中的每个连杆机构组件通过至少一个紧固件24连接至车辆16。每个紧固件24延伸穿过多个第一开孔21中相应的一个开孔，所述第一开孔21形成作为附接支架11的一部分。在该实施方式中所有紧固件是螺母和螺栓的组合，但是在本发明的范围内也可以使用其他紧固件，比如铆钉。

联接连杆5包括至少两对开孔，两个附加紧固件26分别延伸穿过所述两对开孔，并且每个相应的紧固件26还延伸穿过驱动连杆3和从动连杆4的相应端部，例如延伸穿过形成于连杆3、连杆4中的筒形开口，由此将驱动连杆3和从动连杆4可枢转地连接至联接连杆5。固定基部连杆6还具有至少一对开孔，附加紧固件延伸穿过所述至少一对开孔，其中，紧固件26还延伸穿过从动连杆4的相应端部，由此将从动连杆4可枢转地连接至固定基部连杆6。

两个四连杆机构组件12、14的联接连杆5、驱动连杆3、从动连杆4和固定基部连杆6彼此呈预定的合适的角度和比例，以有效地使导流器面板1在展开位置与缩回位置之间移动。

在展开位置中，连杆机构组件12、14中的每个连杆机构组件形成梯形形状。固定基部连杆6与驱动连杆3之间在展开位置中的角度为75度至85度。固定基部连杆6的长度是联接连杆5的长度的两倍(2×)；并且/或者驱动连杆3的长度是联接连杆5的长度的三倍(3×)；并且/或者从动连杆4的长度是联接连杆5的长度的3.875倍(也参见图6)。

两个四连杆机构组件12、14以及连杆相对于彼此的比例对于导流器面板1的运动是关键的。

主动式前导流器组件10通过紧固件、例如使用固定基部连杆6的附接支架11朝向前部附接至车辆的下侧。在展开位置中(通常向下)，导流器面板1处于气流中(见图4)；刚性部件2不处于气流中并且由车身13保护。导流器面板1中断气流(如图4中的箭头所示)，由此提高车辆空气动力学性能。然而，这种展开定位减小了车辆离地间隙。当车辆需要其完全离地间隙能力时，导流器面板1缩回(通常向上)(例如参见图5)。这通过致动器28来实现(图2)。

至少驱动连杆3和从动连杆4各自具有加强特征，例如，比如通常为U形和/或其他合适的结构以在沿着连杆的长度从连杆的一个接合区域至另一接合区域增加强度的同时使重量最小化。

驱动连杆3还具有至少一个突起部30，所述至少一个突起部30向下突出并且定位成使得当处于缩回位置时突起部30通过与从动连杆4的相应上凸起部段32相接触而用作止挡件。

连杆机构组件12、14中的一者、例如左侧四连杆机构12还具有与其联接的致动器28。连杆机构组件12、14连接至导流器面板1、2并且连接至驱动轴34，该驱动轴34联接至致动器28。连杆机构组件12、14通过导流器1、2(经由连杆机构12、14两者的联接连杆5)和驱动轴34而连接。通过致动器28来实现主动式前导流器组件10的缩回和展开。

致动器28附接至驱动轴34，该驱动轴34朝向两个连杆机构组件12、14的驱动连杆3的端部附接。驱动轴34还延伸穿过固定基部连杆6两者中相邻于驱动连杆3的相应端部形成的开孔。在操作中，致动器28使驱动轴34旋转，驱动轴34使驱动连杆3向上旋转，使得从动连杆4和联接连杆5向上并且使导流器面板1上升并离开气流折回至缩回位置(图5)。致动器28使驱动轴34沿相反方向旋转以使驱动连杆3向下旋转，使得从动连杆4和联接连杆5向下并且使导流器面板1下降并延伸至展开位置到气流中(例如图4)。

另一显著的优点是致动器28被离合以防止对系统的损坏。驱动轴34根据致动器28的安装位置将驱动力从左侧传递到右侧，或从右侧传递到左侧。导流器1、2既是刚性的又是半刚性的以吸收撞击能量，这是又一个显著的优点。

致动器28根据应用和预定的车辆需求是旋转致动器，例如，具有反馈选项、六角型、螺旋式驱动器的、较高速致动器，电的、机械的、线性的例如具有电流超驰电路、脱开离合、液压、气动、延伸、动力提升致动器，或任何其他致动器及其组合。

在物体撞击处于展开位置的导流器面板1的情况下，系统被设计成吸收能量，但是如果撞击超过预定的设定水平，则导流器面板1被致动器28的内部离合器释放，从而允许导流器面板1随撞击移动以防止损坏系统。

在优选的实施方式中，致动器28具有内部离合器，该内部离合器使齿轮脱开离合或脱开接合，从而允许导流器面板1在预定条件下旋转或移动离开原位以助于防止对主动式前导流器组件10的损坏。例如，在预定力撞击导流器面板1时，致动器28将离合以使齿轮装置脱开接合从而导流器面板1可以自由地移动离开原位。

可离合的致动器28是密封的并且具有与车辆16通信的能力。致动器28和车辆16还通信以使导流器面板1根据诸如车辆速度、风向、横摆等及其组合之类的预定条件来展开和缩回。作为非限制性示例，导流器面板1缩回直到车辆达到每小时30英里、例如约30mph至40mph的预定速度为止，然后，导流器面板1延伸并保持展开直到车辆降回到预定速度以下或者不再满足继续展开的其他预定条件为止。

合适的电子器件、最优选的是具有连接器触点的关断印刷电路板(PCB)与车辆通信网络相互关联用于根据预定条件对马达进行控制，例如对与预定车辆速度范围相关联的马达的通电进行控制。PCB电子器件感测超驰的电流尖峰，这允许离合器使驱动系统脱开接合以允许驱动系统自由地旋转。

在物体撞击处于展开位置的导流器面板1的情况下，系统被设计成吸收能量，但是如果撞击超过预定设定水平，则导流器面板1被致动器的内部离合器释放，从而允许导流器面板1随撞击移动以防止损坏系统。该运动通过四连杆机构系统12、14的几何形状和连杆相对于彼此的比例来实现(图3)。

导流器面板1在处于完全展开位置时导流器面板1延伸至大约90°。因此，导流器面板1沿着车辆16前部大致竖向地延伸以防止由于车辆16下方的所有部件导致的湍流而使空气躲在车辆16下方并在车辆16的下方旋转，并且减小阻力。导流器面板1通常遵循车辆前端部的曲率和/或可以根据应用为勺形或凹形或其他合适的形状/轮廓，以进一步引导气流。当导流器面板1下降处于展开位置时，导流器面板1大致延伸横过地面的距离的约四分之一至二分之一，优选地约距离的三分之一。

在该具体实施方式中，导流器面板1由复合塑料制成。然而，在不背离本发明的范围的情况下，由不同材料比如钢或铝(根据具体的应用)、涂漆碳纤维、挤制的橡胶、或其他适合的抗冲击材料制造导流器面板1以承受预定载荷也在本发明的范围内。另外地，导流器面板1可以由例如模制的复合塑料的单个件或组装在一起的多个件组成。

本发明的描述本质上仅仅是示例性的，因而，不背离本发明要旨的变型将在本发明的范围内。这些变型不被认为是背离本发明的精神和范围的。

Claims (15)

1.一种用于车辆的主动式前导流器组件，包括：

至少一个导流器面板，其中，所述导流器面板在展开位置与收起位置之间展开和缩回，其中，所述导流器面板的展开提高空气动力学性能；

至少两个连杆机构组件，所述至少两个连杆机构组件附接至所述导流器面板并且附接至所述车辆，每个连杆机构组件当处于所述展开位置时形成梯形形状；

驱动轴，所述驱动轴可操作地联接至所述至少两个连杆机构组件，其中，所述驱动轴将驱动力从一个连杆机构组件传递到另一连杆机构组件；以及

致动器，所述致动器可操作地联接至所述连杆机构组件，其中，所述致动器与所述车辆通信并且在预定条件下使所述导流器面板展开和缩回，

所述至少两个连杆机构组件各自还包括：

联接连杆，其中，所述联接连杆附接至所述导流器面板的上脊部；

固定基部连杆，其中，所述固定基部连杆附接至所述车辆；

驱动连杆，所述驱动连杆可枢转地连接至所述联接连杆和所述固定基部连杆；以及

从动连杆，所述从动连杆可枢转地连接至所述联接连杆和所述固定基部连杆；

其中，所述联接连杆、所述驱动连杆、所述从动连杆和所述固定基部连杆相对于彼此成预定的角度和比例以使所述导流器面板在所述展开位置与所述收起位置之间移动，

当处于所述展开位置时，所述固定基部连杆与所述驱动连杆之间的角度在所述展开位置中为75度至85度，

其中，所述固定基部连杆的长度为所述联接连杆的长度的两倍，并且所述驱动连杆的长度为所述联接连杆的长度的三倍，并且所述从动连杆的长度为所述联接连杆的长度的3.875倍。

2.根据权利要求1所述的主动式前导流器组件，其中，所述导流器面板是半刚性的并且具有刚性上脊部，以吸收撞击能量。

3.根据权利要求2所述的主动式前导流器组件，其中，在车辆运动期间，当处于所述展开位置时所述刚性上脊部不处于气流中。

4.根据权利要求1所述的主动式前导流器组件，其中，所述致动器与车辆通信网络相互关联，用以根据预定条件对所述致动器的操作进行控制。

5.根据权利要求4所述的主动式前导流器组件，其中，所述预定条件选自车辆速度、风向、横摆及其组合。

6.根据权利要求5所述的主动式前导流器组件，其中，用于使所述导流器面板展开的所述预定条件为车辆速度为至少每小时30英里。

7.根据权利要求1所述的主动式前导流器组件，其中，用于使所述导流器面板缩回的所述预定条件为车辆速度在低于每小时30英里的范围内和/或当所述致动器检测到高于期望的预定载荷的载荷时。

8.根据权利要求1所述的主动式前导流器组件，其中，所述致动器感测在引起电路超驰的预定力的撞击下的电流尖峰，以脱开离合，从而使得所述导流器面板自由地移动离开原位以防止损坏。

9.根据权利要求1所述的主动式前导流器组件，其中，所述致动器具有物体检测装置并且在预定力的撞击下所述致动器使所述导流器面板脱开离合以自由地旋转离开原位从而防止损坏，其中，此运动通过所述连杆机构组件的几何形状和所述联接连杆、所述驱动连杆、所述从动连杆和所述固定基部连杆相对于彼此的比例来实现。

10.根据权利要求1所述的主动式前导流器组件，其中，所述致动器可操作地连接至所述驱动轴，所述驱动轴附接至所述至少两个连杆机构组件的所述驱动连杆和所述固定基部连杆，其中，所述驱动轴的旋转使所述驱动连杆向上旋转，使得所述从动连杆和所述联接连杆向上并且使所述导流器面板上升并折回到所述收起位置，并且其中，所述驱动轴沿相反方向的旋转使所述驱动连杆向下旋转，使得所述从动连杆和所述联接连杆向下并且使所述导流器面板下降并延伸到所述展开位置中。

11.根据权利要求1所述的主动式前导流器组件，其中，每个联接连杆具有安装部分，所述安装部分通过至少一个紧固件连接至所述导流器面板的刚性上脊部部分。

12.根据权利要求1所述的主动式前导流器组件，还包括至少一个附接支架，所述附接支架连接至所述连杆机构组件中的每个连杆机构组件，其中，所述附接支架通过使用至少一个紧固件将所述主动式前导流器组件联接至所述车辆。

13.一种用于机动车辆的主动式前导流器组件，包括：

至少一个导流器面板，所述导流器面板包括半刚性部分和刚性的上脊部部分，其中，所述导流器面板在处于气流内的展开位置与在气流之外的收起位置之间展开和缩回，其中，所述导流器面板的展开提高空气动力学性能；

至少两个连杆机构组件，所述至少两个连杆机构组件附接至所述导流器面板的所述刚性的上脊部并且连接至所述车辆，每个连杆机构组件仅当处于所述展开位置时形成梯形形状；以及

致动器，所述致动器包括驱动轴，所述驱动轴可操作地联接至所述至少两个连杆机构组件，其中，所述致动器具有物体检测装置并与所述车辆通信，并且所述致动器在预定条件下使所述导流器面板自动地展开并且当不再满足持续展开的预定条件时使所述导流器面板自动地缩回；

其中，所述预定条件选自车辆速度、力/载荷、风向、横摆及其组合，

其中，所述至少两个连杆机构组件各自还包括：

联接连杆，其中，所述联接连杆附接至所述导流器面板的所述上脊部；

固定基部连杆，其中，所述固定基部连杆附接至所述车辆；

驱动连杆，所述驱动连杆可枢转地连接至所述联接连杆和所述固定基部连杆；以及

从动连杆，所述从动连杆可枢转地连接至所述联接连杆和所述固定基部连杆；

其中，当处于所述展开位置时，所述固定基部连杆与所述驱动连杆之间的角度在所述展开位置中为75度至85度，并且所述固定基部连杆的长度为所述联接连杆的长度的大约两倍，并且所述驱动连杆的长度为所述联接连杆的长度的大约三倍，并且所述从动连杆的长度为所述联接连杆的长度的大约3.875倍，

其中，所述致动器具有物体检测装置并且在预定力的撞击下所述致动器使所述导流器面板脱开离合以自由地旋转离开原位从而防止损坏，其中，此运动通过所述连杆机构组件的几何形状和所述联接连杆、所述驱动连杆、所述从动连杆和所述固定基部连杆相对于彼此的比例来实现。

14.根据权利要求13所述的主动式前导流器组件，还包括位于所述驱动连杆上的至少一个突起部，所述至少一个突起部在所述收起位置中通过与所述从动连杆的相应的上凸起部段相接触而用作止挡件。

15.一种用于车辆的主动式前导流器组件，包括：

至少一个导流器面板，所述导流器面板能够在向下展开位置与向上收起位置之间展开和缩回，其中，所述导流器面板的展开减小阻力并且提高空气动力学性能；

至少两个连杆机构组件，所述至少两个连杆机构组件附接至所述导流器面板并且连接至所述车辆，每个连杆机构组件当处于所述展开位置时形成梯形形状；以及

致动器，所述致动器具有驱动轴，所述驱动轴可操作地联接至所述至少两个连杆机构组件，其中，所述致动器具有物体检测装置并与所述车辆通信，并且所述致动器在预定条件下使所述导流器面板自动地展开并且当不再满足持续展开的预定条件时使所述导流器面板自动地缩回，其中，所述预定条件选自车辆速度、力/载荷、风向、横摆及其组合；

其中，所述至少两个连杆机构组件各自还包括：

联接连杆，其中，所述联接连杆附接至所述导流器面板的上脊部；

固定基部连杆，其中，所述固定基部连杆朝向所述车辆的前部附接；

驱动连杆，所述驱动连杆可枢转地连接至所述联接连杆和所述固定基部连杆；以及

从动连杆，所述从动连杆可枢转地连接至所述联接连杆和所述固定基部连杆；

其中，当处于所述展开位置时，所述固定基部连杆与所述驱动连杆之间的角度在所述展开位置中为75度至85度，和/或

所述固定基部连杆的长度为所述联接连杆的长度的两倍，和/或

所述驱动连杆的长度为所述联接连杆的长度的三倍，和/或

所述从动连杆的长度为所述联接连杆的长度的3.875倍。