CN109070953B - 主动底部面板组件 - Google Patents

Abstract

提供了一种主动底部面板系统，该主动底部面板系统具有安装在车辆下方的框架装置并具有至少一个可展开面板，所述至少一个可展开面板能够在收起位置与展开位置之间移动，以改善车辆下方的空气动力。提供了一种展开/缩回机构，该展开/缩回机构具有一对连杆组件并由致动器驱动，该致动器允许可展开面板根据需要自动地向下移动到气流中。

Description

主动底部面板组件

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年5月20日提交的美国临时申请No.62/339,259的优先权。上述申请的公开内容通过参引并入本文中。

技术领域

本发明涉及用于附接至车辆的可展开的空气动力面板系统。

背景技术

非常需要改善车辆燃料经济性。燃料经济性是制造商和消费者的主要考虑因素之一，并且对诸如车辆燃料经济性/里程数等环境影响的关注和规定越来越多。改善燃料经济性的方法中的一种方法是减轻车辆的重量。另一种方法是改善车辆空气动力。车辆下侧部处的气流或“阻力”影响燃料经济性。较低的空气动力效率会降低燃料经济性，特别是在离地间隙较大的车辆中更是如此，这是因为车辆下方的阻力较大。

已知有试图改善空气动力的车底面板。静态的车底面板旨在改善气流，但是由于低速时对车辆离地间隙的要求而在效益上受限。如果静态面板设定得太低——静态面板将撞击到物体和升高的地面或者在物体和升高的地面上触底。

另一个典型的车底面板包括主动悬挂系统，该主动悬挂系统允许车辆在高速时下降得更靠近地面从而限制车下的气流，但是这些系统是昂贵的并且带来很大的质量损失。

典型的主动前偏转器具有类似的效果，但仅限于车辆的前部而不能为已经具有底部面板的车辆提供相同的益处。

典型的系统没有改善车辆燃料经济性。典型的系统无法在不损害车辆针对机动行驶要求低速的情况下降低车辆阻力。另外，通常，当期望在高速时增大冷却效率时，需要更大的冷却系统和/或格栅开口。

因此，期望提供一种可安装在车辆下的面板，该面板是可展开的以提供减阻。

发明内容

本发明总体上涉及一种主动底部面板系统，该主动底部面板系统包括框架结构和至少一个可展开面板，所述至少一个可展开面板连接至框架结构并且能够在至少收起位置与展开位置之间移动。提供了一种展开/缩回机构，比如连接至框架结构的至少一个连杆组件，所述至少一个连杆组件根据需要使面板大致向上以及向下移动(或以其他方式移动)到气流中。致动器驱动机构的运动，并且因此，面板可操作地连接至该机构。在优选实施方式中，提供至少两个可展开面板，并且所述至少两个可展开面板在预定条件(比如预定的较高速度)下自动展开，以及在其他条件(比如预定的较低速度或者当检测到物体时)下自动缩回。

该系统总体上改善了车辆下方的空气动力阻力，改善了前轴与后轴之间的空气动力提升力/下压力的分布、在高速时增大了通过发动机舱的质量空气流量、在低速时保持离地间隙、以及使质量增加最小化。

根据下文提供的详细描述，本发明的其他领域的应用将变得明显。应理解的是，详细说明和具体示例虽然指示了本发明的优选实施方式，但是仅旨在用于说明的目的，而不是旨在限制本发明的范围。

附图说明

本发明将从详细说明和附图中变得被更加全面地理解，其中：

图1A是根据本发明的一个实施方式的以示例性前后位置安装在车辆上的主动底部面板组件的侧视图，其中，该面板示出为处于收起位置；

图1B是图1A的主动底部面板组件的侧视图；

图2A是根据本发明的实施方式的图1A的示出为处于展开位置的主动底部面板组件的侧视图；

图2B是图2B的主动底部面板组件的侧视图；

图3是根据本发明的用于安装至车辆的主动底部面板组件的立体图；以及

图4是根据本发明的图3的主动底部面板组件的分解图。

具体实施方式

以下对优选实施方式的描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本发明、本发明的应用或用途。

总体上参照图1A至图4，根据本发明，提供了一种总体上以10示出的用于总体上以12示出的车辆的主动底部面板组件。组件10至少在缩回位置或“收起”位置(图1A)与展开位置或“伸展”位置(图1B)之间移动。至少一个主动底部面板组件10在邻近车辆的至少一个车轴的预定位置沿预定方向、例如前/后方向安装至车辆的底部。

提供附接至框架结构的至少一个车身面板。优选地，车身面板部分是多面板的。在一个实施方式中，组件具有连接至框架的至少两个车身面板。优选地，组件10具有第一车身面板14和第二车身面板16，第一车身面板14和第二车身面板16连接至总体上以18示出的框架。最优选地，就沿前/后方向安装至车辆12的底部的底部面板组件10而言，第一车身面板14为前板且第二车身面板16为后板。

框架结构18至少包括第一框架结构20和第二框架结构22。框架18还包括第一面板框架结构21，第一面板框架结构21连接至第一面板14并连接至第一框架结构20。该框架还包括第二面板框架结构23，第二面板框架结构23连接至第二面板16并连接至第二框架结构22。

第一框架结构20通过位于各个孔中的多个紧固件、例如销15(和/或位于第一框架结构20的凸缘孔17内以及位于第一面板框架结构21中的孔19内的螺栓、螺钉或任何其他适合的紧固件及其组合)连接至至少第一面板框架结构21。第二框架结构22通过位于各个孔中的多个紧固件、例如销25(和/或螺栓、螺钉或任何其他适合的紧固件及其组合)连接至至少第二面板框架结构23。

在替代性实施方式中，在不背离本发明的范围的情况下，也可以考虑至少部分地一体形成的框架18。在不背离本发明的范围的情况下，也可以考虑框架结构的结合。在不背离本发明的范围的情况下，也可以考虑复合框架18。

第一框架结构20和第二框架结构22分别使用位于多个孔27和29中的多个紧固件、例如螺栓、螺钉、或任何其他适合的紧固件安装至车辆底部。

总体上以26示出的展开/缩回机构可操作地连接至第一框架结构20和第二面板框架结构23，优选地靠近第一框架结构20的后部并且靠近第二面板框架结构23的前部30连接至第一框架结构20和第二面板框架结构23。这允许框架20和框架23以及因此允许第一面板14和第二面板16相对于彼此移动。特别地，机构26模仿第一面板14与第二面板16之间的滑动运动。

展开/缩回机构26是具有总体上以32、32示出的至少两个连杆组件的连杆单元，所述至少两个连杆组件至少包括第一连杆28、第二连杆31以及第三连杆33。连杆组件32、32连接至杆或驱动轴34。连杆组件32、32中的每个连杆组件的第一连杆28、28枢转地连接至第二面板框架结构23上的支架42、42。连杆组件中的每个连杆组件的第二连杆31、31连接至相应的第一连杆28、28。第二连杆31、31还连接至杆或驱动轴34。连杆组件中的每个连杆组件的第三连杆33、33连接至至少驱动轴34。驱动轴优选地经由形成在结构20中的用以接纳驱动轴34的端部的两个开孔44连接至第一框架结构20，从而用于旋转。连杆32、32协作以在预定条件下使第一面板14和第二面板16在展开位置与缩回位置之间移动。

在不背离本发明的范围的情况下，根据特定的应用，考虑更多或更少的连杆组件32以及连杆。

总体上以36示出的至少一个致动器也连接至驱动轴34。致动器驱动具有一对连杆组件32的杆34旋转，以在需要时将面板14、16大致向下驱动至展开位置来改善空气动力、以及大致向上驱动至收起位置。通常，致动器36例如还通过多个紧固件39、比如螺钉、螺栓等可操作地连接至位于第一框架结构20上的安装支架38。当致动器使驱动轴3在第一方向上旋转时，第二连杆31大致向下旋转，使得第一连杆28和连接至连杆28的第二面板28大致向下移动到气流中。第一面板14也大致向下旋转到气流中。由于第一面板14和第二面板16两者经由连接至车辆的底部的第一框架20和第二框架22而在一个端部处被固定，因此当处于展开位置时，面板将处于预定的角度。

最优选地，面板14、16在总体上以40表示的过渡区域中相对于彼此移动。这使面板14、16以成预定量(如图2B中相对于水平面“L”所示)的角度的方式进入到底部的气流中。通常，“L”与第一面板14之间的角度至少约为15度、通常为10度至90度、优选地为10度至45度、最优选地为15度至30度。通常，“L”与第二面板16之间的角度至少约为10度、通常为15度至90度、优选地为10度至45度、最优选地为10度至30度。通常，当处于展开位置时，气流的高压力区域邻近前面板14而低压力区域邻近后面板16。

面板14、16还是可移除的以用于在不必移除机构26或框架结构18的情况下维修车辆12或更换损坏的面板。

框架部件18和展开/缩回机构26形成固定至车辆底部的铰接式骨架框架结构。在优选实施方式中，支承框架18通过多个紧固件可操作地固定至车辆，总体上固定至车辆底部。根据本发明的实施方式，第一面板14和第二面板16然后可操作地附接至该结构18。

车身面板14、16可以使用附接至框架18和机构26的现有的或改进的车辆面板，机构26允许面板14、16根据需要大致向上以及向下移动到气流中。唯一的附加质量是用于框架18和机构26的。主动底部面板组件10允许面板/框架缩回，以在预定条件下、比如低速时提供车辆12的初始离地间隙。常规的固定系统在这种较低的离地间隙处会被损坏，或者常规的固定系统必须更高从而提供较少的益处。在一个实施方式中，主动面板14、16更适合已经具有底部面板的车辆，并且比增加主动前偏转器提供了更多的益处。常规的底部面板旨在改善由于低速时对车辆离地间隙的要求而在效益上受限的气流。

本发明的组件10还比主动悬挂系统更轻且更具成本效益。

根据本发明的实施方式，通过在面板中的至少一个面板中、例如最优选地朝向第二面板16的前部设置多个通风孔46，通过发动机舱的质量空气流量(mass air flow)可以在不增加格栅开口或冷却系统的情况下被增大，这可以导致冷却系统尺寸的减小。在优选实施方式中，通风口位于风板后面以增加通过发动机和冷却系统的质量空气流量。

面板14、16还优选地具有向上的侧部52和50，侧部52和50是大致竖向的并且沿前后方向定位。

根据一个实施方式，主动底部面板组件10附接至车辆的下侧部，并在低速时像静态固定面板那样起作用。在低速时，车辆12具有所需的离地间隙和接近角，就像车辆12具有静态面板那样。在高速时，系统将向下展开到底部的气流中(例如图2B)。这由于防止了一些空气从车辆下方通过而不是在车辆周围通过而将具有与车辆下降至地面相同的效果，这降低了牵引力。由展开的底部面板产生的压力差也会增加下压力(根据位置)。展开的底部面板后的压力以及后面板、例如第二面板16中的通风口将使得来自发动机舱的热空气增大了通过冷却系统的质量空气流量，从而导致冷却要求可能降低。

致动器36根据应用和预定的车辆要求例如考虑为旋转致动器，例如具有反馈选项、六角型、螺旋式驱动、高速致动器、电动、机械、线性致动器、例如具有电流超驰电路的、分离式、液压、气动、伸长式、动力提升式致动器，或者任何其他致动器及其组合。

在优选实施方式中，致动器36是离合式(clutched)的，例如是被密封的、可离合(cluchable)的致动器，使得在撞击的情况下，致动器36能够吸收该力而不损坏致动器36或机构26。

致动器36的非限制性示例具有内部离合器，该内部离合器通过使齿轮分离或断开接合而对某些预定条件做出反应，从而允许面板14、16停止展开以有助于防止损坏组件10。一旦撞击到面板14、16，致动器36将接合以使齿轮断开接合，使得面板14、16可以顺畅地旋转或移开。通常，致动器36感测到电流尖峰并使致动器36对某些条件作出反应。可离合的致动器36被密封并具有与车辆12进行通信的能力。致动器36与车辆12还基于预定条件、比如车辆速度、风向、横摆及其组合进行通信以使面板14、16展开及缩回。作为非限制性示例，面板14、16是缩回的直到车辆达到至少30英里/小时的预定速度、优选地为大约30英里/小时至40英里/小时为止，然后偏转器面板14、16展开并保持展开直到车辆下降返回至预定速度以下或者不再满足用于继续展开的其他预定条件为止。

适合的电子装置最优选的是切断的印刷电路板(PCB)，其中，连接器触点与车辆通信网络相关联，以用于基于预定条件来命令马达，例如，来命令与预定的车辆速度范围相关联的马达通电。PCB电子装置感测用于超驰(override)的电流尖峰，这允许离合器与驱动系统断开接合，从而允许驱动系统自由旋转。

在物体撞击处于展开位置的面板14、16中的一者的情况下，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，则该面板通过致动器的内部离合器释放，以允许面板在撞击的情况下移动，从而防止损坏致动器36和展开/缩回机构。

第一面板14和第二面板16是坚硬的、挠性的/可拉伸的、刚性的或半刚性的和/或这些项的组合，最优选地，第一面板14和第二面板16由复合塑料制成。在另一实施方式中，使用单个面板。在又一实施方式中，使用多于两个的面板。在又一实施方式中，使用单片挠性的/拉伸的材料。然而，根据特定的应用，在不背离本发明的范围的情况下，根据例如耐用性、重量等应用要求，制造比如由铝、喷涂碳纤维的材料、适合材料的轻质模制品、适合材料的双片模制品或其他适合的材料制成的面板也在本发明的范围内。

图1A至图1B图示了示出了用于低速的缩回位置的底部面板安装位置的非限制性示例。在优选实施方式中，组件10大致定位在后轮胎之间。然而，组件10定位在车辆下方，并且前后的位置取决于车辆以及减小的下压力或牵引力的期望益处。因此，任何适合的车下位置都在本发明的范围内。例如在前轴和/或后轴处使用一个或更多个组件10。在另一更优选实施方式中，使用一个组件10，该组件大致安装在前轴或后轴附近。在不背离本发明的范围的情况下，根据车辆和期望的减小的下压力或牵引力，可以考虑任何下侧部安装位置。

在一个实施方式中，框架20、22的前边缘和后边缘是固定的。图2A至图2B图示了用于高速的展开位置的非限制性示例，在展开位置中，机构26向下驱动第一面板14的后边缘，第一面板14的后边缘又向下拉动第二面板16的前边缘(或者机构26向下驱动第二面板16的前边缘，第二面板16的前边缘又向下拉动第一面板14的后边缘)，从而使第一面板14和第二面板16从大致水平的缩回位置移动离开至成预定角度的展开位置。在不背离本发明的范围的情况下，根据应用，可以考虑其他底部附接位置和展开位置/面板/角度。

本发明的描述本质上仅是示例性的，并且因此，不背离本发明实质的的变型旨在落入本发明的范围内。这种变型不应被视为背离本发明的精神和范围。

Claims (18)

1.一种用于车辆的主动底部面板组件，所述主动底部面板组件包括：

支承框架，所述支承框架安装至所述车辆的下侧部；

至少一个展开/缩回机构，所述展开/缩回机构可操作地联接至所述支承框架；

至少一个可展开面板，所述至少一个可展开面板可操作地连接至所述支承框架；以及

至少一个致动器，所述致动器可操作地联接至所述展开/缩回机构，所述致动器在预定条件下可操作地驱动所述至少一个展开/缩回机构的运动，以使所述至少一个可展开面板在收起位置与展开位置之间移动；

所述展开/缩回机构包括至少两个连杆组件，所述至少两个连杆组件可操作地联接至驱动轴，其中，所述致动器驱动所述驱动轴的旋转，以使所述至少两个连杆组件移动，从而使所述至少一个可展开面板在所述收起位置与所述展开位置之间移动；并且

其中，所述至少两个连杆组件均包括第一连杆、第二连杆和第三连杆，以用于在所述收起位置与所述展开位置之间旋转，所述第一连杆连接至所述支承框架的第二面板框架结构，所述第二连杆联接至所述驱动轴并联接至所述支承框架的第一面板框架结构，所述第三连杆连接至所述第一连杆并连接至所述驱动轴。

2.根据权利要求1所述的主动底部面板组件，其中，所述至少一个可展开面板包括第一面板和第二面板，所述第一面板和所述第二面板相对于彼此在所述收起位置与所述展开位置之间选择性地移动。

3.根据权利要求2所述的主动底部面板组件，其中，所述第一面板框架结构连接至所述第一面板并且所述第二面板框架结构连接至所述第二面板。

4.根据权利要求3所述的主动底部面板组件，其中，所述支承框架还包括连接至所述第一面板框架结构的第一框架结构和连接至所述第二面板框架结构的第二框架结构，其中，所述第一框架结构和所述第二框架结构安装至所述车辆的底部。

5.根据权利要求1所述的主动底部面板组件，其中，所述致动器是用以防止损坏所述致动器或所述展开/缩回机构的离合式致动器。

6.根据权利要求5所述的主动底部面板组件，其中，所述致动器在与物体碰撞时感测到电流尖峰，从而产生用于分离的电路超驰，使得所述至少一个可展开面板顺畅地移开。

7.根据权利要求1所述的主动底部面板组件，其中，所述预定条件选自由下述各项组成的组：车辆速度、风向、横摆及其组合。

8.根据权利要求7所述的主动底部面板组件，其中，用于使所述组件展开至所述展开位置的车辆速度是达到处于30英里/小时至40英里/小时范围内的车辆速度。

9.根据权利要求7所述的主动底部面板组件，其中，用于缩回至所述收起位置的为车辆速度的预定条件是下降至30英里/小时的速度以下、或者感测到与物体的撞击。

10.根据权利要求1所述的主动底部面板组件，其中，所述主动底部面板组件安装在邻近所述车辆的车轴的前后位置。

11.根据权利要求1所述的主动底部面板组件，其中，所述至少一个可展开面板包括第一面板和第二面板，所述第一面板从大致水平面下降成处于所述展开位置时的预定角度，所述第二面板从所述大致水平面下降成处于所述展开位置时的预定角度。

12.根据权利要求1所述的主动底部面板组件，还包括至少一个通风开孔，所述至少一个通风开孔穿过所述至少一个可展开面板形成，以用于增加通过发动机舱的气流。

13.一种用于车辆的主动底部面板组件，所述主动底部面板组件包括：

支承框架，所述支承框架安装至所述车辆的下侧部并且包括至少两个可旋转部分；

至少两个连杆组件，所述至少两个连杆组件可操作地联接至所述支承框架；

第一面板，所述第一面板连接至所述支承框架；

第二面板，所述第二面板连接至所述支承框架；

至少一个致动器，所述致动器连接至所述至少两个连杆组件，以使所述第一面板和所述第二面板在收起位置与展开位置之间选择性地移动。

14.根据权利要求13所述的主动底部面板组件，其中，所述支承框架还包括：

第一框架结构，所述第一框架结构可操作地连接至第一面板框架结构，其中，所述第一面板可操作地联接至所述第一面板框架结构；以及，

第二框架结构，所述第二框架结构可操作地连接至第二面板框架结构，其中，所述第二面板可操作地联接至所述第二面板框架结构；

其中，所述第一面板和所述第二面板在所述至少一个致动器使驱动轴旋转时相对于彼此移动。

15.根据权利要求14所述的主动底部面板组件，其中，所述第一框架结构和所述第二框架结构直接安装至所述车辆的所述下侧部。

16.根据权利要求14所述的主动底部面板组件，还包括至少一个通风开孔，所述至少一个通风开孔穿过所述第二面板形成，以用于增加通过发动机舱的气流。

17.根据权利要求14所述的主动底部面板组件，其中，所述第一面板和所述第二面板是半刚性的。

18.一种安装在车辆的车身下方的主动底部面板组件，所述主动底部面板组件包括：

第一框架结构，所述第一框架结构可操作地连接至第一面板框架结构；

用于空气动力的第一面板，所述第一面板连接至所述第一面板框架结构，所述第一面板选择性地展开到气流中以及从气流中缩回；

第二框架结构，所述第二框架结构可操作地连接至第二面板框架结构；

用于空气动力的第二面板，所述第二面板连接至所述第二面板框架结构，所述第二面板选择性地展开到气流中以及从气流中缩回，其中，所述第一面板处于气流的作用在所述主动底部面板组件上的高压侧，并且所述第二面板处于气流的在所述车辆下方的低压侧；

至少两个连杆组件，所述至少两个连杆组件可操作地联接至所述第一框架结构和所述第二框架结构；

致动器，所述致动器连接至驱动轴，所述驱动轴连接至所述至少两个连杆组件，其中，所述致动器在预定条件下使所述第一面板和所述第二面板展开以及在预定条件下使所述第一面板和所述第二面板缩回，其中，所述预定条件选自由下述各项组成的组：车辆低速、车辆高速、力、电流尖峰、风向、横摆及其组合。

Images