CN108688736A - 电子主动式阻风板 - Google Patents

Abstract

提供了一种主动式阻风板系统，其包括阻风板，所述阻风板包括静止部分和由致动器系统驱动的滑动部分。提供了一种控制器系统，其被构造成根据车辆发动机下热交换器输入和车辆传动系统模式输入中的一个或多个，导致致动器系统使滑动部分在缩回位置和多个展开位置之间竖直地平移。提供了用于控制阻风板系统的方法。

Description

电子主动式阻风板

技术领域

本公开大体上涉及用于机动车辆的阻风板。特别地，本公开涉及一种主动式阻风板，其可根据与发动机下热交换器温度和车辆传动系模式相关的各种输入而升高或降低。

背景技术

已知为机动车辆提供空气动力学空气导流板或“阻风板”，以协助管理通过车辆下方的气流。通过使用这样的导流板，可以减小空气动力阻力/阻力系数，并且同时可以改善机动车辆燃料效率。类似地，导流板有助于限制机动车辆的升力。例如，车辆前阻风板通过产生下压力来限制机动车前端升力，从而迫使车头(vehicle nose)下降，且从而改善车辆操纵性和稳定性。而且，设计合理的前阻风板可有助于发动机冷却，且从而提高效率。

不可避免地，机动车辆底盘下方延伸的导流板可减少离地间隙。当车辆在平坦的道路上行驶时，这可能不那么重要。但是，当车辆在崎岖不平的道路上行驶时，离地间隙的过度减小可能导致车辆损坏，并且可能会失去稳定性和操纵性。例如，即使车辆实际上没有在道路上遇到障碍物，突然的制动或转向也可能导致车头下降或侧倾，从而导致前阻风板的一部分撞击路面并造成车辆稳定性和操纵性的损坏和潜在损害。另一方面，在较低速度下或在较不严格的操作条件下，可能不需要空气导流板来改善燃料效率、车辆操纵和/或发动机冷却，并且可能需要缩回空气导流板。

由于这个原因，在本领域中已知提供可平移的阻风板，其可以升起以增加前接近角和离地间隙。这种可平移的阻风板虽然对其预期目的有效，但至少需要可平移部分、用于保持可平移部分的框架或其他装置、以及用于平移竖直部分的致动器(例如电机、液压或气动致动器等)及其他部件。相应地，用于控制可平移的阻风板的平移的控制机构和软件可能相当复杂。这些特征可以显着增加车辆的复杂性和重量，并在损坏时增加修复/更换成本。此外，这样的可平移的阻风板通常受限于其运动范围，即受限于相对于车辆可用的展开位置的数量。

为了解决该问题和其他问题，本公开涉及一种紧凑且高效的可平移阻风板系统。所描述的系统有利地是轻质并且设计简单的。

发明内容

根据本文所述的目的和益处，在本公开的一个方面，提供了一种主动式阻风板系统，其包括阻风板和控制器系统，其中，该阻风板包括静止部分和由致动器系统驱动的滑动部分，控制器系统被构造成使致动器系统根据车辆发动机下热交换器输入和车辆传动系模式输入中的一个或多个来使滑动部分在缩回位置和多个展开位置之间竖直平移。静止部分可以包括滑动部分沿其平移的一个或多个导向结构。

在实施例中，致动器系统包括由静止部分承载的一对螺旋千斤顶和由配合的竖直滑动部分承载的一对配合螺母。这对螺旋千斤顶中的每一个都由旋转致动器旋转致动。在实施例中，旋转致动器可以是配置有步进马达逻辑的“智能”马达或可以包括位置传感器。在实施例中，控制器系统可以包括控制模块系统，控制模块系统选自车辆动力传动系统控制模块和车身控制模块中的一者或两者。

在实施例中，车辆发动机下热交换器输入可以由温度传感器提供，该温度传感器为选自由车辆排气出口温度传感器、车辆变速器油温传感器和车辆水温传感器构成的组中的一个或多个。在实施例中，车辆传动系模式输入表示车辆传动系已被置于挂车牵引模式中。

在本公开的另一个方面，提供了用于控制主动式阻风板的方法，该方法包括提供如上所述的阻风板，该阻风板包括静止部分和由致动器系统驱动的滑动部分。提供控制器系统，该控制器系统被构造成使致动器系统根据车辆发动机下热交换器温度值输入和车辆传动系模式输入中的一个或多个来使滑动部分在缩回位置和多个展开位置之间竖直地平移。

在实施例中，控制器系统可以选自车辆动力传动系统控制模块和车身控制模块中的一个或两个。在实施例中，车辆发动机下热交换器输入可以由温度传感器提供，该温度传感器选自由车辆排气出口温度传感器、车辆变速器油温传感器和车辆水温传感器构成的组中的一个或多个。在实施例中，车辆传动系模式输入表示车辆传动系已被置于挂车牵引模式中。

根据本发明，提供一种用于在车辆中控制主动式阻风板的方法，方法包括：

提供阻风板，阻风板包括静止部分和由致动器系统驱动的滑动部分；以及

通过与致动器系统可操作地连接的控制器系统使致动器系统根据车辆发动机下热交换器温度值输入和车辆传动系模式输入中的一个或多个来使滑动部分在缩回位置和多个展开位置之间竖直地平移。

在实施例中，方法包括提供静止部分，静止部分包括一个或多个导向结构，滑动部分沿一个或多个导向结构平移。

在实施例中，方法包括提供致动器系统，致动器系统包括由静止部分承载的一对螺旋千斤顶和由配合的竖直滑动部分承载的一对配合螺母。

在实施例中，方法包括通过旋转致动器旋转地致动一对螺旋千斤顶中的每一个。

在实施例中，方法包括提供旋转致动器，旋转致动器被构造成包括步进器或位置传感器功能。

在实施例中，方法包括提供控制器系统，控制器系统选自车辆动力传动系统控制模块和车身控制模块中的一者或两者。

在实施例中，该方法包括通过温度传感器提供车辆发动机下热交换器输入，该温度传感器选自由车辆排气出口温度传感器、车辆变速器油温度传感器和车辆水温传感器构成的组中的一个或多个。

在实施例中，方法包括提供车辆传动系模式输入，车辆传动系模式输入表示车辆传动系已经被置于挂车牵引模式。

根据本发明，提供了一种用于控制主动式阻风板位置的方法，其包括：配置控制器系统，该控制器系统可操作地连接到主动式阻风板致动器系统，以根据车辆发动机下热交换器温度值输入和车辆传动系模式输入中的一个或多个来使主动式阻风板在缩回位置和多个展开位置之间平移。

根据本发明的一个实施例的用于控制主动式阻风板位置的方法，该方法包括提供控制器系统，该控制器系统选自车辆动力传动系统控制模块和车身控制模块中的一个或两个。

根据本发明的一个实施例的用于控制主动式阻风板位置的方法，该方法包括通过温度传感器提供车辆发动机下热交换器输入，该温度传感器选自由车辆排气出口温度传感器、车辆变速器油温度传感器和车辆水温传感器构成的组中的一个或多个。

根据本发明的一个实施例的用于控制主动式阻风板位置的方法，该方法包括提供车辆传动系模式输入，该车辆传动系模式输入指示车辆传动系已被置于挂车牵引模式中。

在以下描述中，示出和描述了所公开的可快速缩回的前阻风板及其使用方法的实施例。如应该认识到的，设备和方法能够具有其他不同的实施例，并且它们的多个细节能够在各种明显的方面进行修改，而不脱离如在以下权利要求中阐述和描述的设备和方法。因此，附图和说明应被认为是说明性的而不是限制性的。

附图说明

并入本文中并构成说明书的一部分的附图示出了所公开的可平移阻风板系统的几个方面，并且与说明书一起用于解释其某些原理。在附图中：

图1示出了包括根据本公开的主动式阻风板的车辆；

图2示出了图1的主动式阻风板的后视图；

图3示出用于图1的主动式阻风板的传感器阵列和控制器系统的框图；并且

图4以流程图形式示出了用于控制图1的主动式阻风板的展开/升高的代表性方法。

现在将详细参考所公开的可平移阻风板系统的实施例，其示例在附图中示出。

具体实施方式

首先，本公开在前部安装的导流板的背景下主要描述了一种用于改变在车辆底盘下方/周围的气流的车辆导流板或阻风板(具体地是前阻风板)。然而，本领域技术人员将会理解，所公开的系统和装置能够容易地适用于其他类型的车辆导流板，包括但不限于翼板外接板(fender flares)、侧裙板栅栏(side skirt cribs)、顶部和/或后部扰流板等。本文预期将当前描述的装置、系统和方法应用于所有这样的实施例。

参考图1，提供了机动车辆100，其包括可平移的主动式阻风板120，该主动阻风板设置为大体上邻近车辆保险杠140并位于车辆保险杠140后方并且可以从车辆大体上竖直地(箭头A)向下展开以控制车辆100下方的气流(参见箭头)。主动式阻风板120减小车辆100下方的气流，由此减小在以速度行驶时车头抬起的倾向。类似地，通过使用具有多种构造的可平移的阻风板120，可以根据需要增加或减少车辆下方的气流，以辅助冷却车底部件。

图2示出了由一个或多个支架200承载的独立的主动式阻风板120。主动式阻风板120包括静止部分202(即相对于车辆100不平移的部分)和滑动部分204。静止部分202可以包括限定滑动部分204的行进路径的一个或多个导向结构206。在一个实施例中，导向结构206可以限定用于滑动地容纳包括在滑动部分204中的配合的T形导轨208的T形槽。然而，许多其他合适的导向结构206和配合的导轨208是已知的，并且可以考虑在此使用。

主动式阻风板120的滑动部分204被构造为用于通过致动器系统210进行竖直平移(箭头A)。在一个实施例中，致动器系统210包括由静止部分202承载的一对致动器212，每个致动器驱动螺旋千斤顶214。每个螺旋千斤顶214穿过由滑动部分204承载的配合螺母216。如将理解的，当使致动器212沿第一方向转动时，螺旋千斤顶214将螺母216螺纹地移位，从而沿第一方向平移滑动部分204。当使致动器212沿第二方向转动时，螺旋千斤顶214将以相反的方向使螺母216螺纹地移位，从而使滑动部分204沿相反的第二方向平移。因此，例如，螺旋千斤顶214的逆时针方向旋转将使滑动部分204从缩回位置平移到一个或多个展开位置，反之亦然。

当然，替代构造是可能的并且是可以预期的。例如，单个致动器212/螺旋千斤顶214可足以平移滑动部分204。或者，可设置两个或更多个螺旋千斤顶214，每个螺旋千斤顶214都由单个致动器212驱动。所有这些替代构造都是可预期的。

类似地，可以考虑使用任何合适的材料来制造主动式阻风板120的部件(包括静止部分202、滑动部分204和螺旋千斤顶214)。在一个实施例中，使用合适的注塑成型柔性材料来制造静止部分202和滑动部分204，并且使用适当耐用的塑料材料来制造螺旋千斤顶214。如将理解的，这提供了耐用但轻质的组件，具有额外的优点(需要相对较低功率的致动器212来平移滑动部分204)。

相应地，设想了多个致动器212的设计。在一个实施例中，利用合适的旋转致动器来驱动螺旋千斤顶214。致动器212可以配置有步进器或位置传感器类型的机构或逻辑，这允许根据螺旋千斤顶214的旋转的次数严格地控制滑动部分204的移位。非限制性示例包括致动器212(例如步进电机、配置有步进电机逻辑的“智能”电机、或者诸如配置有位置传感器(例如霍尔效果传感器)的无刷直流电动马达的电机)。如将理解的，这种配备有步进器或位置传感器类型的机构或逻辑的致动器212允许滑动部分204的接近无限数量的展开位置和附带的离地间隙值。

主动式阻风板系统120进一步包括控制器系统218。在图3中以框图形式示出控制器系统218的一个可能实施例，并且其包括控制模块系统，该控制模块系统可以包括一个或多个车辆控制模块，一个或多个车辆控制模块独自或一起起作用控制致动器212的致动。在所描绘的实施例中，控制模块系统包括动力传动系统控制模块220和车身控制模块222，如已知的，其可以通过多种方式(例如通过车辆局域互联网(Local InterconnectNetwork，LIN)或控制器局域网(Controller Area Network，CAN)网络传输的信号)彼此通信并且与各种其他车辆100控制系统、控制器和部件通信。控制器系统218可以与主动式阻风板控制模块224通信，主动式阻风板控制模块224可操作地连接到(一个或多个)致动器212以控制主动式阻风板滑动部分204朝向或远离地面226的展开/缩回。电源228(例如车辆电池)供应用于主动式阻风板系统120的部件的致动的电力。

控制器系统218与各种车辆100系统通信，并且可以接收输入，该输入指示是否应当引起主动式阻风板滑动部分204展开/缩回/应当引起动式阻风板滑动部分204展开/缩回多远。相应地，控制器系统218配备有用于根据那些输入来控制致动器212的操作的逻辑。该逻辑可以包括用于在第一方向上操作致动器212达到期望的旋转次数或在相反的第二方向上达到期望的旋转次数以根据需要展开或升高主动式阻风板滑动部分204的计算机可执行指令。

在实施例中，输入不同地表示车辆100的操作条件/操作条件的严重性。作为示例，已知提供提供车辆速度的测量的传感器(作为非限制性示例，变速器/驱动桥输出传感器和车轮每分钟转速传感器)、发动机温度、可以触发降低滑动部分204、车辆传动系模式等。在一个可能的构造中，控制器系统218接收来自车辆速度传感器230、发动机冷却剂温度传感器232和环境温度传感器234中的一个或多个的输入。此外，控制器系统218可以接收来自一个或多个传感器(例如变速器油温传感器236和/或排气出口温度传感器238)的表示发动机下热交换器状态的输入。更进一步地，控制器系统218可以接收代表车辆传动系模式或状态的输入，例如传动系模式传感器240(指示车辆100是两轮驱动、全轮驱动还是四轮驱动等)和挂车牵引模式传感器242中的一者或两者。

由以上列出的传感器和系统和其他传感器和系统提供的数据可以被控制器系统218(即动力传动系统控制模块220和/或车身控制模块222中的一个或两个)用作变量/输入，以执行控制方法，该控制方法包括算法，该算法被控制器系统218用于确定是否应该展开/升高主动式阻风板滑动部分204/应该展开/升高主动式阻风板滑动部分204多远。用于展开滑动部分204的分析可以相对简单，即车辆100是否满足速度阈值。例如，大于45英里/小时(mph)的速度超过15秒会触发降低滑动部分204。类似地，超过55英里/小时的速度持续任何时间帧都会触发降低滑动部分204。然后，可以实现展开的主动式阻风板滑动部分204的改进的空气动力学/燃料经济性益处。

对于升高滑动部分204的需求/好处的分析更为复杂，并且可能包含相对于发动机下温度和传动统模式的多个输入。如本领域技术人员将理解的，表示提高发动机下温度的输入指示需要额外的冷却气流，该冷却气流可以通过升高滑动部分204来提供。类似地，表示提示崎岖不平地形的传动系模式的输入和/或表示可能在其他不显著的条件下增加施加在车辆100发动机上的负载或降低车辆补偿降低的离地间隙的能力的运行状况(例如挂车牵引)的输入将需要升高滑动部分204。

图4中示出了这种控制方法400的一个可能的实施例。如其中所示，控制器系统218可以应用一个或多个阈值确定，即车辆100的速度是否满足或超过阈值速度，该阈值速度指示是否应该升高滑动部分204(步骤404)。这可以简单到确定车辆100的速度小于45mph持续15秒，或确定在任何时候55mph的车速导致控制器系统218发出“滑动部分向上”的命令。类似地，确定置于四轮驱动或表示崎岖不平地形的其他模式中的车辆传动系模式(步骤406)将导致控制器系统218发出“滑动部分向上”的命令。同样地，超过环境温度阈值或阈值范围(例如28-34℉)(步骤408)，将导致控制器系统218发出“滑动部分向上”的命令。

然而车辆速度、传动系模式和环境温度单独地可能并不意味着需要升高滑动部分204，因为其他条件影响是否接触障碍物/崎岖不平路面的额外可能性和/或确定需要增加车底冷却气流。在所描绘的实施例中，这包括确定发动机下温度阈值(步骤410)，该温度阈值指示需要增加车底冷却气流的操作或环境条件。如图所示，这可以通过确定超过变速器油温阈值、超过排气出口温度阈值以及超过水温阈值中的一个或多个来提供。

相应地，其他因素可能在原本不会影响上述分析和阈值的条件下促进了降低车辆100的性能和/或增加车辆发动机负荷。因此，除了上述输入之外或者替代地，控制器系统218可以接收表示车辆100已经被置于挂车牵引模式中的输入(步骤412)。如本领域技术人员已知的，牵引负荷(诸如挂车)在车辆部件(诸如发动机、冷却系统、制动器和发动机下热交换器)上施加额外的应力。因此，即使在原本不会产生满足任何上述温度阈值的条件的速度、地形等的运行条件下，牵引挂车的车辆100也有可能这样做。

如果满足上述阈值/条件中的一个或多个，则在步骤414处，控制器系统218促使致动器212根据需要旋转螺旋千斤顶214以升高主动式阻风板滑动部分204。

当然，上述阈值仅作为示例呈现，且其并不用作限制。例如，各种所述的温度阈值将根据车辆类型、发动机类型、变速器类型等并根据其他参数而变化。

因此，通过上述结构和机构，设置主动式阻风板和控制系统以根据代表车辆发动机负载的各种参数来升高和降低主动式阻风板的滑动部分。该系统简单、稳健且高效，需要简单、轻便的部件，并且可以由现有车辆控制器控制，该现有车辆控制器提供来自现有车辆系统(例如上述各种传感器和模式指示器)的输入。根据上述教导可以做出明显的修改和变化。当所附权利要求书根据其公正、合法和公平地享有的宽度来解释时，所有这些修改和变化在所附权利要求的范围内。

Claims (17)

1.一种用于在车辆中控制主动式阻风板的方法，所述方法包括：

提供阻风板，所述阻风板包括静止部分和由致动器系统驱动的滑动部分；以及

通过与所述致动器系统可操作地连接的控制器系统使所述致动器系统根据车辆发动机下热交换器温度值输入和车辆传动系模式输入中的一个或多个来使所述滑动部分在缩回位置和多个展开位置之间竖直地平移。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括提供所述静止部分，所述静止部分包括一个或多个导向结构，所述滑动部分沿所述一个或多个导向结构平移。

3.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法包括提供所述致动器系统，所述致动器系统包括由所述静止部分承载的一对螺旋千斤顶和由所述配合的竖直滑动部分承载的一对配合螺母。

4.根据权利要求3所述的方法，所述方法包括通过旋转致动器旋转地致动所述一对螺旋千斤顶中的每一个。

5.根据权利要求4所述的方法，所述方法包括提供所述旋转致动器，所述旋转致动器被构造成包括步进器或位置传感器功能。

6.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括提供所述控制器系统，所述控制器系统选自车辆动力传动系统控制模块和车身控制模块中的一者或两者。

7.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括提供所述车辆传动系模式输入，所述车辆传动系模式输入表示车辆传动系已经被置于挂车牵引模式。

8.一种主动式阻风板系统，所述系统包括：

阻风板，所述阻风板包括静止部分和由致动器系统驱动的滑动部分；和

控制器系统，所述控制器系统被构造成使所述致动器系统根据车辆发动机下热交换器输入和车辆传动系模式输入中的一个或多个来使所述滑动部分在缩回位置和多个展开位置之间竖直地平移。

9.根据权利要求8所述的主动式阻风板系统，其中，所述静止部分包括一个或多个导向结构，所述滑动部分沿所述一个或多个导向结构平移。

10.根据权利要求8或9所述的主动式阻风板系统，其中，所述致动器系统包括由所述静止部分承载的一对螺旋千斤顶和由所述配合的竖直滑动部分承载的一对配合螺母。

11.根据权利要求10所述的主动式阻风板系统，其中，所述一对螺旋千斤顶中的每一个由旋转致动器旋转地致动。

12.根据权利要求11所述的主动式阻风板系统，其中，所述旋转致动器包括步进器或位置传感器功能。

13.根据权利要求8或11所述的主动式阻风板系统，其中，所述控制器系统包括控制模块系统，所述控制模块系统选自车辆动力传动系统控制模块和车身控制模块中的一者或两者。

14.根据权利要求8或11所述的主动式阻风板系统，其中，所述车辆发动机下热交换器输入由温度传感器提供，所述温度传感器选自由车辆排气出口温度传感器、车辆变速器油温传感器和车辆水温传感器构成的组中一个或多个。

15.根据权利要求8或11所述的主动式阻风板系统，其中，所述车辆传动系模式输入表示车辆传动系已被置于挂车牵引模式。

16.一种用于在车辆中控制主动式阻风板的方法，所述方法包括：

提供阻风板，所述阻风板包括静止部分和由致动器系统驱动的滑动部分；以及

通过控制器系统使所述致动器系统根据车辆发动机下热交换器温度值输入和车辆传动系模式输入中的一个或多个来使所述滑动部分在缩回位置和多个展开位置之间竖直地平移。

17.一种用于控制主动式阻风板位置的方法，所述方法包括：配置控制器系统，所述控制器系统可操作地连接到主动式阻风板致动器系统，以根据车辆发动机下热交换器温度值输入和车辆传动系模式输入中的一个或多个来使所述主动式阻风板在缩回位置和多个展开位置之间平移。