CN107461236B - 用于车辆消音器的主动式气动活门装置 - Google Patents

用于车辆消音器的主动式气动活门装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于车辆消音器的主动式气动活门装置，其可以包括气动活门，所述气动活门包括活门翼片和活门支撑件，所述活门翼片布置在消音器的引入由车辆引起的风的侧部以阻挡引入由车辆引起的风，所述活门支撑件形成为从所述活门翼片的两端延伸；传动系，其可旋转地将活门支撑件的端部联接至消音器；以及致动器模块，其使气动活门绕传动系旋转。

Description

用于车辆消音器的主动式气动活门装置
与相关申请的交叉引用
本申请要求2016年6月3日提交的韩国专利申请第10-2016-0069411号的优先权，上述申请的全部内容结合于此用于通过这种引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种用于安装在车辆底架的消音器的主动式气动活门装置，更特别地涉及一种具有可变结构的主动式气动活门装置，作为通过改良安装在车辆地板板件下部的底架的安装结构来提高车辆的空气动力学性能的装置，其中主动式气动活门装置布置在主消音器的侧端以主动覆盖或者暴露出主消音器的侧端。在燃料效率优先的具有低温的恒速区段期间，主动式气动活门装置覆盖主消音器的侧端，而在为了防止热损害而具有高温的高速区段期间，主动式气动活门装置暴露出主消音器的侧端，因此，由车辆引起的风穿过主消音器的侧端。
背景技术
通常，底架安装在车辆的下部。底架起到保护安装在车辆下部的部件(诸如发动机和变速器)的作用，并起到防止在行驶期间通过车辆下部将外界物质引入到车辆中的作用。而且，底架吸收或者阻断车辆产生的噪音，特别是来自发动机和变速器的噪音。底架起到阻断来自车辆的噪音传递的重要作用。此外，底架安装为提高车辆下部中部件的空气动力学性能，空气动力学性能是决定车辆的燃料效率的一个主要因素。
但是，对于安装在车辆下部的高温排气系统(消音器)来说，在底架覆盖高温排气系统的时候，由于阻挡由车辆引起的风，排气系统不被自然冷却。因而，可能产生热损害，因此，高温排气系统应该从底架露出。
如在图1至图3所示，由于常规车辆的消音器和后保险杠之间的间隙隔开得足以在高速行驶期间引导由车辆引起的风穿过该间隙，因而防止消音器产生的热损害。
但是，根据常规车辆的用于防止热损害的结构存在以下问题：在燃料效率优先的区段期间由于引入由车辆引起的风而产生空气动力学性能的损失。
公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个实施方案致力于提供一种主动式气动活门装置，作为用于通过改良安装在车辆的地板板件下部的底架的安装结构而提高车辆的空气动力学性能的装置。主动式气动活门装置布置在主消音器的侧端，以主动地覆盖或者暴露出主消音器的侧端。在燃料效率优先的具有低温的恒速区段期间，主动式气动活门装置覆盖主消音器的侧端。在为了防止热损害而具有高温的高速区段期间，主动式气动活门装置暴露出主消音器的侧端，从而由车辆引起的风穿过主消音器的侧端。因此，通过具有这种可变结构的主动式气动活门装置消除布置在车辆下部的排气系统的热损害并改善空气动力学性能。
根据本发明的各个方面，用于车辆消音器的主动式气动活门装置可以包括气动活门，所述气动活门包括活门翼片和活门支撑件，所述活门翼片设置在消音器的引入由车辆引起的风的侧部以阻挡由车辆引起的风的引入，所述活门支撑件形成为从所述活门翼片的两端延伸；传动系，其可旋转地将活门支撑件的端部联接至消音器；以及致动器模块，其使气动活门绕传动系旋转。
每个传动系可以包括：轴，其使每个相应的活门支撑件固定至消音器；轴头部，其形成在所述轴的一端；以及衬套，其使联接至所述轴的相应的活门支撑件旋转。
每个传动系可以包括弹簧，所述弹簧的第一端在相应的活门支撑件处固定，所述弹簧的第二端在相应的传动系处固定，并且所述弹簧可以提供回复力，所述回复力由于气动活门工作时的弹性力而产生。
气动活门的每个活门支撑件可以被钻孔以形成弹簧插入孔，所述弹簧的第一端插入地联接至所述弹簧插入孔，每个传动系可以包括用于固定所述弹簧的第二端的止挡件。
主动式气动活门装置还可以包括活门突出部，该活门突出部形成为从活门支撑件的端部突出，并且每个活门突出部具有指定长度，其中所述活门突出部可以受致动器的端部挤压以在致动器模块工作时使气动活门旋转。
每个活门支撑件可以被钻孔以形成轴插入孔，所述轴插入孔用于在其一端处联接所述轴。
主动式气动活门装置还可以包括控制致动器模块工作的控制器，所述控制器可以接收车辆信息以确定用于防止热损害的区段或者燃料效率优先的区段中的一者，在用于防止热损害的区段，控制器可以控制致动器模块以使活门翼片旋转并用于将由车辆引起的风引入到消音器侧，并且在燃料效率优先的区段，控制器可以控制致动器模块以阻挡由车辆引起的风引入到消音器侧。
所述消音器可以形成为在其侧部具有弯曲的致动器插入凹槽，致动器模块可以插入到所述致动器插入凹槽中。
主动式气动活门装置还可以包括固定支架，所述固定支架将致动器模块固定至消音器。
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大型客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
在纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明某些原理的具体实施方式中，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或得以更为具体地阐明。
附图说明
图1、图2和图3显示从常规车辆的底架露出的排气系统。
图4是显示根据本发明的各个示例性实施方案的用于车辆消音器的主动式气动活门装置的立体图。
图5是显示车辆的下部的仰视图，其中车辆的下部安装根据本发明的各个实施方案的用于消音器的主动式气动活门装置。
图6是显示根据本发明的各个实施方案的气动活门的立体图。
图7显示根据本发明的各个实施方案的气动活门的侧部。
图8是显示根据本发明的各个实施方案的每个传动系的详细的联接结构的立体图。
图9是显示根据本发明的各个实施方案的每个传动系的内表面的立体图。
图10是显示根据本发明的各个实施方案的每个致动器模块和每个固定支架的剖视图。
图11显示这样的车辆构造：包括根据本发明的各个实施方案的在车辆燃料效率优先的区段期间内用于消音器的主动式气动活门装置。
图12显示这样的车辆构造：包括根据本发明的各个实施方案的在为防止车辆热损害的区段期间内用于消音器的主动式气动活门装置。
图13是显示根据本发明的各个实施方案的燃料效率优先的区段和防止热损害的区段的图。
应当了解，所附附图并非按比例地显示了本发明的基本原理的图示性的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
具体实施方式
现在将对本发明的各个实施方式详细地作出引用，这些实施方式的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方式相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方式，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方式。
根据本发明的各个实施方案，主动式气动活门装置设置为这样的装置：用于通过改良安装在车辆的地板板件下部的底架的安装结构而提高车辆的空气动力学性能。主动式气动活门装置布置在主消音器的侧端，以主动地覆盖或者暴露出主消音器的侧端。在燃料效率优先的具有低温的恒速区段期间，主动式气动活门装置覆盖主消音器的侧端。在为了防止热损害而具有高温的高速区段期间，主动式气动活门装置暴露出主消音器的侧端，从而由车辆引起的风穿过主消音器的侧端。因此，通过具有这种可变结构的主动式气动活门装置消除布置在车辆下部的排气系统的热损害并提高空气动力学性能。
图4是显示根据本发明的各个示例性实施方案的用于车辆消音器的主动式气动活门装置的立体图。图5是显示安装根据本发明的各个实施方案的用于消音器的主动式气动活门装置所安装的车辆的下部的仰视图。
如图所示，根据本发明的各个实施方案，用于车辆消音器的主动式气动活门装置是布置在安装在车辆下部的消音器100(主消音器)处的附加装置。主动式气动活门装置具有活门结构，同时安装在消音器100的一侧。
主动式气动活门装置包括活门10、传动系20、致动器模块30和固定支架40，所述活门10用于阻挡由车辆引起的风的通过，所述传动系20用于将动力传递至气动活门10同时将气动活门10联接至消音器100，所述致动器模块30用于产生使由传动系20联接的气动活门10旋转的动力，所述固定支架40用于将致动器模块30固定至消音器100。
图6是显示根据本发明的各个实施方案的气动活门的立体图。图7显示根据本发明的各个实施方案的气动活门的侧部。
如图所示，气动活门10包括活门。详细地，气动活门10包括活门翼片11和一对活门支撑件12，所述活门翼片11用于阻挡由车辆引起的风，所述活门支撑件12形成在活门翼片11的两端以将活门翼片11固定并支撑于消音器100。
气动活门10所包括的活门翼片11可以构造成具有杆的形状、翼的形状或者平面形状。活门支撑件12成对构造，并从活门翼片11的两端延伸。气动活门10的形状可以构造成与已知的活门结构或在本发明的各个实施方案的发明理念的范围内的活门形状中的任何一个相对应。
根据本发明的各个实施方案，活门翼片11的宽度可以与消音器100和车辆的后保险杠之间的间隙的宽度相对应，以阻挡由车辆引起的风被引入到该间隙。而且，活门翼片11的长度可以与消音器100的宽度相对应，以与消音器100的两端联接，其中活门翼片11布置在消音器的侧部，以完全覆盖消音器100和后保险杠之间的间隙。
每个活门支撑件12的一端都被钻孔以形成轴插入孔14和弹簧插入孔15，所述轴插入孔用于以插入方式联接至轴21，所述弹簧插入孔用于以插入方式联接至弹簧。
而且，从活门支撑件12的两端突出的活门突出部13还形成为每个都具有一定的长度。当根据致动器模块30(将在后文描述)的工作而施加动力的时候，每个活门突出部13使每个活门支撑件12旋转(这里，使每个活门支撑件绕作为固定点的轴插入孔14旋转)。每个活门突出部13可以形成为从每个活门支撑件12的下端(或上部)突出，以在施加致动器模块30的动力的时候使活门支撑件12旋转。
图8是显示根据本发明的各个实施方案的每个传动系的详细的联接结构的立体图。图9是显示根据本发明的各个实施方案的每个传动系的内表面的立体图。
如图所示，每个传动系20包括轴21和轴头部22，所述轴21竖直联接至消音器100的侧部以可旋转地固定气动活门10的活门支撑件12，所述轴头部22形成在所述轴21的一端以防止气动活门10脱离。而且，每个传动系20还包括衬套，该衬套联接至轴21以使气动活门10旋转。
如图所示，联接气动活门10时，传动系20的轴21插入到气动活门10的轴插入孔14中以联接至气动活门10，衬套23设置在轴21上以使联接至轴21的气动活门10旋转。
同时，气动活门10通过施加的动力，即由致动器模块30的工作而产生的动力旋转。在这种情况下，每个传动系20还包括弹簧24以在动力中断之后向气动活门10提供回复力。根据本发明的各个实施方案，弹簧24可以包括螺旋弹簧，但是应该理解为可以采用任何种类的通过弹力向气动活门10提供回复力的弹簧。
如在图8和图9所示，弹簧24的一端以插入方式联接至气动活门10的弹簧插入孔15。弹簧24的另一端构造成固定轴头部22。为了该目的，止挡件25还形成为将弹簧24的另一端固定至轴头部22。因而，在联接至轴21的气动活门10通过施加至传动系20的动力旋转的时候弹簧24可以被压缩。一旦动力停止，弹簧24就可以起到通过弹力使气动活门10回复的作用。
同时，简洁起见，图8和图9显示一个传动系20，但是应当理解，一对传动系20设置为与一对活门支撑件12相对应。可以将弹簧24施用至传动系20中的一个或者一对、两个传动系20。
图10是显示根据本发明的各个实施方案的每个致动器模块和每个固定支架的剖视图。
如图所示，根据本发明的各个实施方案，每个致动器模块30包括致动器31和致动器连杆32，所述致动器31产生用于工作期间的线性运动的动力，所述致动器连杆32形成在致动器31的一端以使用由致动器31产生的动力来移动。
致动器连杆32从致动器31突出，致动器连杆的一端延伸到气动活门10的活门突出部13。因而，致动器连杆32的端部与活门突出部13接触。因此，一旦每个致动器模块30工作，由致动器31产生的动力就会使致动器连杆32移动，致动器连杆32的端部挤压活门突出部32，从而使活门10可以进行旋转。
每个固定支架40都是用于固定每个致动器模块30的装置。根据本发明的各个实施方案，每个致动器模块30构造成固定至消音器100的每一侧。
而且，根据本发明的各个实施方案，就安装结构来说，可以在消音器100处形成弯曲的致动器插入凹槽101，致动器模块30插入到该致动器插入凹槽。致动器插入凹槽101的形状和尺寸可以与致动器模块30所包括的致动器31的形状和尺寸相对应。
图11显示这样的车辆构造：包括根据本发明的各个实施方案的在车辆燃料效率优先的区段期间内用于消音器的主动式气动活门装置。图12显示这样的车辆构造：包括根据本发明的各个实施方案的在为防止车辆热损害的区段期间内用于消音器的主动式气动活门装置。图13是显示根据本发明的各个实施方案的燃料效率优先的区段和防止热损害的区段的图。
如上述图中所示，气动活门10构造成通过由于致动器模块30的工作而施加的动力来旋转。在这种情况下，设置用于控制致动器31的工作的控制器。控制器可以包括已知的微控制器单元(MCU)。此外，控制器可以包括已知的数据处理单元，其能够处理信号和信息。而且，控制器可以包括安装于车辆的所有类型的控制模块，诸如集成于车身控制模块(BCM)的模块。
在本发明的各个实施方案中，控制器从车辆控制模块(BCM、ECU等)接收车辆的信息，以确定燃料效率优先的区段还是防止热损害的区段。因此，控制器对此作出响应来控制致动器30的工作。在控制器中，车辆信息(即，用于确定燃料效率优先的区段还是防止热损害的区段的因素)可以包括每分钟转数(RPM)、负载、燃料效率、温度等。该信息可以通过预安装在车辆中的所有类型的控制器来获得。
如图13所示，燃料效率优先的区段具有较低水平的车辆RPM、负载、燃料效率或者温度，使得燃料效率优先的区段对应于消音器不产生热损害的行驶区段。防止热损害的区段具有较高水平的车辆RPM、负载、燃料效率、或者温度，使得防止热损害的区段指的是消音器100产生热损害的行驶区段。
在本发明的各个实施方案中，防止热损害的区段可以设定为由于高速/高负载而导致的周围部件(后保险杠)的温度等于或者大于耐热温度(120℃)或者车辆的RPM小于怠速状态(750RPM)。此外，燃料效率优先的区段可以设定为由于低速/低负载而导致的周围部件(后保险杠)的温度小于耐热温度(120℃)或者车辆的RPM等于或大于怠速状态(750RPM)。
因此，在燃料效率优先的区段中，由于没必要使用由车辆引起的风来冷却消音器100，因而控制器操作致动器模块30以使气动活门10旋转以便用活门翼片11堵住消音器100和后保险杠之间的间隙。因此，由车辆引起的风可以不被引入到消音器100和后保险杠之间的间隙。
图11显示在燃料效率优先的区段期间气动活门堵住消音器100和后保险杠之间的间隙的状态。在这种情况下，可以显示出在行驶期间由车辆引起的风被引入到消音器100和后保险杠之间，并从车辆的后部排出。在本发明的各个实施方案中，在该过程中可以根据动力中断而由弹簧24的回复力来执行气动活门10的旋转，其中该动力中断由于致动器31的线性返回运动造成的。
另一方面，在防止热损害的区段，有必要由车辆产生的风来冷却消音器100从而防止由于消音器100产生的热损害。因而，控制器使得气动活门10回复，从而使堵住消音器100和后保险杠之间的间隙的活门翼片11打开该间隙。因此，在行驶期间控制器控制由车辆引起的风被引入到消音器100和后保险杠之间。
图12显示在防止热损害的区段在消音器100和后保险杠之间的间隙打开的状态的气动活门10。其可以显示出由车辆引起的风被引入消音器100和后保险杠之间从而迅速自然冷却消音器100。在本发明的各个实施方案中，可以通过由致动器30的线性运动施加的动力进行气动活门10的旋转。在这种情况下，由于动力比弹簧24的弹力更大，因而气动活门10通过克服弹簧24的弹力而旋转。在燃料效率优先的区段，弹簧24被压缩并准备提供回复力。
从以上描述可见，根据本发明的各个实施方案，气动活门装置安装在车辆的消音器的侧端，从而根据热损害产生的状态主动地阻挡和不阻挡被引入到消音器侧端的由车辆引起的风。在燃料效率优先的具有低温的恒速区段期间，进行向下覆盖以阻挡由车辆引起的风。在为了防止热损害而具有高温的高速度区段，停止向下覆盖以用于引入由车辆引起的风。因此，通过具有这种可变结构的主动式气动活门装置可以消除布置在车辆下部的排气系统的热损害并可以改善空气动力学性能。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”或者“下”，“内”或者“外”等等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。
前面对本发明具体示例性实施方式所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。

Claims (9)

1.一种用于车辆消音器的主动式气动活门装置,包括：
气动活门，其包括活门翼片和活门支撑件，所述活门翼片布置在消音器的引入由车辆引起的风的侧部以阻挡由车辆引起的风的引入，所述活门支撑件形成为从所述活门翼片的两端延伸，其中所述消音器从底架露出；
传动系，这些传动系可旋转地将活门支撑件的端部联接至消音器；以及
致动器模块，其包括致动器并使气动活门绕传动系旋转。
2.根据权利要求1所述的用于车辆消音器的主动式气动活门装置,其中每个传动系包括：
轴，其将每个相应的活门支撑件固定至消音器；
轴头部，其形成在所述轴的一端；以及
衬套，其使联接至所述轴的相应的活门支撑件旋转。
3.根据权利要求1所述的用于车辆消音器的主动式气动活门装置,其中每个传动系包括弹簧，所述弹簧的第一端在相应的活门支撑件处固定，所述弹簧的第二端在相应的传动系处固定，并且
所述弹簧提供回复力，所述回复力是由于气动活门工作时的弹性力而产生的。
4.根据权利要求3所述的用于车辆消音器的主动式气动活门装置,其中对气动活门的每个活门支撑件进行钻孔以形成弹簧插入孔，所述弹簧的第一端插入地联接至所述弹簧插入孔，并且
每个传动系包括用于固定所述弹簧的第二端的止挡件。
5.根据权利要求1所述的用于车辆消音器的主动式气动活门装置,还包括活门突出部，其形成为从活门支撑件的端部突出，并且每个活门突出部具有指定长度，
其中所述活门突出部受致动器的端部挤压以在致动器模块工作时使气动活门旋转。
6.根据权利要求2所述的用于车辆消音器的主动式气动活门装置,其中对每个活门支撑件进行钻孔以形成轴插入孔，所述轴插入孔用于在其一端处联接所述轴。
7.根据权利要求1所述的用于车辆消音器的主动式气动活门装置,还包括控制致动器模块工作的控制器，
控制器接收车辆信息以确定用于防止热损害的区段或者燃料效率优先的区段中的一者，
在用于防止热损害的区段，控制器控制致动器模块以使活门翼片旋转并用于将由车辆引起的风引入到消音器侧，并且
在燃料效率优先的区段，控制器控制致动器模块以阻挡由车辆引起的风引入到消音器侧。
8.根据权利要求1所述的用于车辆消音器的主动式气动活门装置,其中所述消音器形成为在其侧部具有弯曲的致动器插入凹槽，致动器模块插入到所述致动器插入凹槽中。
9.根据权利要求1所述的用于车辆消音器的主动式气动活门装置,还包括固定支架，其将致动器模块固定至消音器。
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