CN106660595A - 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预定几何形状和连杆相对于彼此的比率，用于主动式前导流器组件在至少展开位置与缩回位置之间的运动。导流器面板能够定位在多个高度处。该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冲击能量。驱动轴将驱动从一侧传递到另一侧。导流器既是刚性的又是半刚性的以吸收冲击能量。

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.62/010,854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/阻风器——是已知的但是并不满足所需要求。这些固定的空气导流器/阻风器仍是一种折衷方案，原因在于，这些固定的空气导流器/阻风器不能在不牺牲规格和相较于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离地间隙时，这些阻风器在即使是柔性的情况下仍然被损坏。此外，这些固定的空气导流器/阻风器不能安置在多个位置处。

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并且还能够到达多个位置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、以及能够根据应用和不同的驾驶情况到达多个位置的空气动力学表面。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通过附接至连杆机构装置的致动器移动的导流器面板。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。导流器通过两个四连杆机构保持到位，其中，连杆的特定布置和相对于彼此的比率对于导流器的运动是关键的。

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，导流器面板从气流中升出来。

主动式前导流器组件通过至少两个四连杆机构装置保持到位，其中，连杆的特定的几何形状/相对于彼此的比率对于导流器面板的运动是关键的，并且将允许至少两个四连杆机构装置到达不同预定驾驶情况下的多个位置。导流器面板可以定位在多个高度处。另外，驱动轴将驱动力从连杆机构装置的左侧传递到右侧，或者驱动轴将驱动力从连杆机构装置的右侧传递到左侧。导流器面板既是刚性的又是半刚性的以吸收冲击能量。

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前视立体图；

图2为根据本发明的处于展开位置的主动式前导流器组件的立体图；

图3为描述了根据本发明的图2的主动式前导流器组件的连杆机构组件的放大后视立体图；

图4为根据本发明的图2的展开的主动式前导流器组件的放大侧视图；以及

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放大侧视图；以及

图6为根据本发明的处于展开位置和缩回位置的主动式前导流器组件的连杆机构组件的连杆机构比率和几何形状的示意图。

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及其应用或用途。

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至少收起位置(或“缩回”位置)与展开位置(或“延伸”位置)和/或至少一个中间位置之间移动。该主动式前导流器组件提供了一种基于预定车辆需求而展开和缩回的全主动式空气导流器。该主动式空气导流器使得允许比固定的面板系统更低的展开，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。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6，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至少收起位置与展开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是半刚性的并且具有刚性上脊部(spine)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可操作成以合适距离间隔开以为车辆提供强度、耐久性和安装，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，驱动连杆3和从动连杆4分别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22的开孔20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22(图3)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。至少一对倾斜的腹板或翅片36从联接连杆5的主体38延伸并且固定至安装部分18或与安装部分18一体地形成，安装部分18例如呈大致L形，其中，安装部分18具有沿着上脊部2的顶部附接的上部40以及沿着上脊部2的前侧定位的下部42。

组件10被可操作地被支承并被连接至车辆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24朝向前部附接至车辆16的下侧，所述至少两个附接支架24连接至每个连杆机构组件12、14的固定基部连杆6或者更优选地与每个连杆机构组件12、14的固定基部连杆6一体地形成。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26附接至车辆16。每个紧固件26——优选为至少三个——延伸穿过至少一个开孔28中的一个开孔，所述至少一个开孔28形成为附接支架24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30分别延伸穿过所述两对开孔，并且每个相应的紧固件30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30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具有预定的几何形状和连杆的相对于彼此的比率，这对于导流器面板1在至少展开位置与缩回位置之间的运动是关键的。

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平行四边形形状，优选地，该平行四边形形状的两对相对边(例如，图6中的第一对“x、x”和第二对“y、y”)分别长度相等且平行，并且最优选地，附加地，该平行四边形形状的内角都不是90°。固定基部连杆6与驱动连杆3之间的角度在展开位置中为76度，连杆机构组件12和连杆机构组件14每者都是平行四边形，驱动连杆3与从动连杆4具有相同的长度，并且联接连杆5与固定基部连杆6具有彼此相同的长度。联接连杆5和固定基部连杆6的长度小于驱动连杆3和从动连杆4的长度。在展开位置中，固定基部连杆6与从动连杆4之间的角度为104度。在缩回位置，固定基部连杆6与从动连杆4之间的角度为66度。

主动式前导流器组件10例如使用设置在固定基部连杆6和紧固件26上的至少两个附接支架24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(参见图3至图4)；刚性部件2不处于气流中并且由车身9保护。导流器面板1中断气流，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)。

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形或槽道形和/或其他合适的结构以在大致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。导流器面板1优选地具有位于间断竖向壁之间的构架(trusses)42和/或其他合适结构以在增加强度的同时使重量最小化。

连杆机构组件12、14中的一者——例如左侧四连杆机构12——还具有致动器32。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32。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32来实现主动式前导流器组件10的缩回和展开。

致动器32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还延伸穿过两个固定基部连杆6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32使驱动轴34旋转，驱动轴34使驱动连杆3向上旋转，从而使从动连杆4和联接连杆5向上折叠并且使得导流器面板1上升离开气流至缩回位置(图5)。通过杆连杆机构组件12、14的几何形状以及连杆相对于彼此的比率(例如图6)来实现该运动。对于这种具体的几何形状，导流器面板1的运动大部分是竖向的，这允许在特定驾驶条件下使用的端点之间存在多个展开位置。

致动器32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下降进入气流(例如图4)中至展开位置。

连杆机构组件12、14和连杆相对于彼此的比率对于导流器面板1的运动是关键的并且具有优于常规系统的显著优点。导流器面板1可以定位在多个高度处，这是其优于典型系统的另一个显著优点。驱动轴34还将驱动从左侧传递到右侧，或者从右侧传递到左侧。导流器1、2既是刚性的又是半刚性的以吸收冲击能量，这是另一个显著的优点。

致动器32根据应用和预定的车辆需求从由下述致动器构成的组中选择：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。根据应用，致动器32不是离合式致动器。

合适的电子器件——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以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。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例如30mph以下或者不再满足继续展开的其他预定条件为止。致动器32具有与车辆16通信的能力。致动器32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例如30mph以下或者不再满足继续展开的其他预定条件为止。

当导流器面板1下降处于展开位置时，导流器面板1大致延伸横过地面距离的约四分之一至二分之一，优选地约距离的三分之一。根据应用，导流器面板1选择性地定位在多个预定高度处。

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，这也在本发明的范围内。另外地，导流器面板1可以包括例如模制的复合塑料的单个件或者组装或模制在一起的多个件。

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 (20)

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，所述导流器面板选择性地在至少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改善空气动力学性能；

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，当处于所述展开位置时每个连杆机构组件形成连杆的平行四边形；

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，所述驱动轴将驱动从所述主动式前导流器组件的一侧传递到另一侧；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和所述驱动轴，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。

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，以吸收冲击能量。

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，所述预定条件选自由车辆速度、风向、横摆及其组合构成的组。

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在至少每小时30英里的范围内。

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。

8.根据权利要求1所述的主动式前导流器组件，还包括多个附接支架，所述多个附接支架用以将所述至少两个连杆机构组件朝向所述车辆的前部附接。

9.根据权利要求1所述的主动式前导流器组件，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刚性上脊部；

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，这些连杆的平行四边形几何形状和相对于彼此的比率允许所述导流器面板在至少所述展开位置与所述缩回位置之间移动。

10.根据权利要求9所述的主动式前导流器组件，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76度。

11.根据权利要求10所述的主动式前导流器组件，其中，当所述至少两个连杆机构组件处于所述缩回位置时，所述固定基部连杆与所述从动连杆之间的角度为66度。

12.根据权利要求11所述的主动式前导流器组件，其中，所述至少两个连杆机构组件的第一对相对边长度相等且平行，并且所述至少两个连杆机构组件的第二对相对边长度相等且平行，其中，所述第一对相对边的长度和所述第二对相对边的长度不同。

13.根据权利要求9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折叠而使所述导流器面板上升并离开气流至所述缩回位置，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而使所述导流器面板下降并进入气流至所述展开位置。

14.根据权利要求9所述的主动式前导流器组件，其中，每个联接连杆具有L形的安装部分，其中，所述安装部分具有通过至少两个紧固件附接至所述导流器面板的刚性上脊部部分的顶表面的上部。

15.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，所述至少一个附接支架连接至所述连杆机构组件中的各个连杆机构组件，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组件联接至所述车辆。

16.一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，所述至少一个导流器面板包括半刚性部分和刚性上脊部部分，其中，所述导流器面板选择性地在处于气流内的展开位置、处于气流之外的收起位置以及处于上述两种位置之间的预定的部分展开位置之间展开和缩回，其中，所述导流器面板的展开和部分展开改善空气动力学性能；

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上脊部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和当处于所述缩回位置时仅形成平行四边形形状；以及

致动器；

驱动轴，所述驱动轴可操作地联接至所述致动器并且联接至所述至少两个连杆机构组件，其中，所述致动器与所述车辆通信，并且所述致动器在预定条件下使可展开的所述面板自动地展开并且当不再满足继续展开的预定条件时使可展开的所述面板自动地缩回；

其中，所述预定条件选自由车辆速度、风向、横摆及其组合构成的组。

17.根据权利要求16所述的主动式前导流器组件，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，这些连杆的平行四边形几何形状和相对于彼此的比率允许所述导流器面板在至少所述展开位置与所述缩回位置之间运动。

18.根据权利要求17所述的主动式前导流器组件，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76度，并且当所述至少两个连杆机构组件处于所述缩回位置时，所述固定基部连杆与所述从动连杆之间的角度为66度。

19.根据权利要求18所述的主动式前导流器组件，其中，所述至少两个连杆机构组件的第一对相对边长度相等且平行，并且所述至少两个连杆机构组件的第二对相对边长度相等且平行，其中，所述第一对相对边的长度和所述第二对相对边的长度不同。

20.一种用于车辆的主动式前导流器组件，包括：

多个附接支架，所述多个附接支架用以将至少两个连杆机构组件朝向所述车辆的前部附接；

至少一个导流器面板，所述至少一个导流器面板能够选择性地在至少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改善空气动力学性能；

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平行四边形；

致动器；以及

驱动轴，所述驱动轴可操作地联接至所述致动器并且联接至所述至少两个连杆机构组件，其中，所述致动器与所述车辆通信，并且所述致动器在预定条件下使可展开的所述面板自动地展开并且当不再满足继续展开的预定条件时使可展开的所述面板自动地缩回，其中，所述预定条件选自由车辆速度、风向、横摆及其组合构成的组；

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；

固定基部连杆；

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和所述缩回位置时，所述至少两个连杆机构组件的连杆之间的角度都不是90度，所述驱动连杆与所述从动连杆长度相同，并且所述联接连杆与所述固定基部连杆的长度彼此相同且小于所述驱动连杆和所述从动连杆的长度。