CN110370918B - 用于车辆前部结构的空气引导装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆前部结构(101)的空气引导装置(102；300；400)，该空气引导装置可安装在车辆前部结构上并且被构造成朝向车辆(100)的冷却装置(110)重定向进入空气流，该空气引导装置包括：框架部分(301；105；401)，其包括具有安装元件(304；404)的固定部分(302；402)，以用于在安装使用时机械地固定到车辆结构件，该框架部分适于加强空气引导装置并限定空气引导装置的总体形状；空气引导装置材料(303)，其中框架部分包覆模塑有空气引导装置材料，框架部分的刚度高于空气引导装置材料的刚度。

Description

用于车辆前部结构的空气引导装置

技术领域

本发明总体涉及用于车辆前部结构的空气引导装置和用于制造这种空气引导装置的方法。

背景技术

汽车工业中的安全性对于车辆-行人碰撞和车辆-车辆碰撞而言都是非常重要的。当今大多数现代车辆具有相对先进的安全系统，包括用于保护车辆乘员的安全气囊，以及车辆上的用于在可预测到碰撞时提供碰撞警告或甚至自动制动的外部传感器。

除了电子安全系统之外，车辆本身的结构也可以特别设计成在与外来物体或行人碰撞的情况下以预定方式表现(behave)。这适用于例如车辆的前部结构。

车辆的前部结构可包括保险杠和防撞梁。防撞梁通常可以设计成以预定方式变形，以便从碰撞中吸收能量，例如通过包括“碰撞盒”。此外，前部结构通常包括在格栅后面的散热器、挡板和空气引导装置，其中空气引导装置被构造成经由挡板朝向散热器重定向进入空气流。

前部结构的部件包括散热器、挡板和空气引导装置，这些部件在车辆的行驶方向上增加堆叠，因此也增加了在低速碰撞的情况中车辆本身以及外来物体受到严重损坏或者行人受伤的风险。

US2016/0131020描述了空气引导装置的一个示例，其为了保险公司的利益，试图在碰撞的情况下减少由空气引导装置对受撞车辆(countercolliding vehicle)的前部结构造成的损坏。US2016/0131020中描述的空气引导装置包括用于在碰撞情况下使空气引导装置发生伸缩式压毁的结构。该伸缩式压毁通过空气引导装置的壁的折叠实现。另外，US2016/0131020中描述的空气引导装置由装配在彼此内侧的若干个区段组装而成。彼此装配的若干个空气引导装置区段所构成的组件可能导致空气引导装置中区段之间的空气泄漏。此外，US2016/0131020中公开的空气引导装置的制造由于其折叠和若干个部分而相对复杂。

因此，在车辆的空气引导装置中存在改进空间，以减少在碰撞的情况下发生损坏或受伤的风险。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的一个目的是提供一种空气引导装置，该空气引导装置提供足够的刚性以便以有效的方式重定向空气，同时在碰撞事件中提供改进的表现。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于车辆前部结构的空气引导装置，该空气引导装置可安装在车辆前部结构上并且被构造成朝向车辆的冷却装置重定向进入空气流，该空气引导装置包括：框架部分，其包括具有安装元件的固定部分，以用于在安装使用时机械地固定到车辆结构件，框架部分适于加强空气引导装置并限定空气引导装置的总体形状；空气引导装置材料，其中框架部分包覆模塑有空气引导装置材料，框架部分的刚度高于空气引导装置材料的刚度。

本发明基于以下认识：空气引导装置可包括框架部分，该框架部分被构造成给空气引导装置提供足够的刚度，以确保空气引导装置具有预定的形状来确保有效的空气引导。本发明还基于以下认识：框架部分可以包覆模塑有空气引导装置材料，该空气引导装置材料的刚度低于框架部分的刚度。因此，框架部分确保了空气引导装置的正确形状和足够的刚度，并且空气引导装置材料密封了框架部分零件之间的开口区域，使得空气引导装置能够以令人满意的方式重定向进入空气流。因此，空气引导装置材料确保空气引导装置在框架部分上是气密的。

包覆模塑有空气引导装置材料的框架部分所形成的空气引导装置作为可能不容易再次拆卸的一件式空气引导装置保持在一起。换句话说，框架部分的包覆模塑确保了一件式气密空气引导装置。

因此，本发明提供的优点是，可以使用不太复杂的组装技术来提供(当空气引导装置安装在车辆中时)具有朝向车辆前方的低刚度的气密空气引导装置。朝向前方的低刚度减少了堆叠并因此降低了包括空气引导装置的车辆或外来物体受到损坏或行人受伤的风险，尤其是在低速状态下的正面碰撞情况中。

冷却装置通常可用于向发动机或诸如车辆的空调系统的其它系统提供冷却流体或冷却的流体。例如，对于一种可能的冷却装置，冷却流体与发动机交换热量，并且被加热的流体返回到冷却装置并在其中由通过挡板的流入物或空气冷却。冷却装置通常可以称为用于冷却车辆发动机的散热器。此外，冷却装置可包括冷凝器和用于涡轮散热器的增压空气冷却器。在电动车辆的情况中，冷却装置可以替代地用于冷却电动车辆的电池组。

空气引导装置被成形和定位成朝向冷却装置直接或间接地重定向进入空气流。通常，挡板单元设置在空气引导装置和冷却装置之间。挡板单元可包括翻板以控制空气流并且朝向冷却装置重定向来自空气引导装置的空气流。翻板可以例如是矩形并且可旋转的，以便关闭或打开朝向冷却装置的外表面的入口。因此，翻板可以例如通过翻板的旋转运动来阻挡空气流或允许空气流通过挡板单元。空气引导装置可以形成为气密漏斗。

可以使用注塑来制造框架部分。可以使用注塑利用空气引导装置材料来包覆模塑框架部分。

固定部分是空气引导装置的包括安装元件的部分，使得空气引导装置可以安装到诸如车辆底盘、挡板、梁等的车辆结构件。安装元件可以是带有能够连接到车辆结构件的卡子的凸缘。安装元件可以在其它可能的实施方式中包括通孔，使得螺栓、螺钉、铆钉等可以穿过通孔设置以将空气引导装置附接到车辆结构件。存在将空气引导装置附接至车辆结构件的各种可能的方式，并且本发明不应被解释为限于本文提到的那些。

根据本发明的实施方式，框架部分可包括塑料材料，并且空气引导装置材料可包括热塑性弹性体和/或橡胶材料。塑料材料和热塑性弹性体和/或橡胶材料有利地提供所需的刚度特性，同时允许使用有利的包覆模塑技术。空气引导装置材料的刚度可以由其肖氏硬度来定义。本发明构思有利地适于使用具有相对较低的肖氏硬度的空气引导装置材料。

根据本发明的一个实施方式，框架部分可包括互连的多个细长肋部，这些肋部由大于细长肋部的宽度的空隙分开。由空隙分开的肋部有利地提供了仍然允许空气引导装置的整体刚度在由空隙分开的肋部处相对较低的加强结构。因此，由空隙分开的肋部提供了与框架部分材料的量相比更大量的空气引导装置材料。

还有其它可能的框架部分构型。例如，框架部分可包括加强结构的图案。在这种情况下，该加强结构也可以设置为肋部。

因此，框架部分可以设置成许多不同的构型，每个构型都被构造成向空气引导装置提供刚度以在正常运行条件期间保持整体形状，但是在影响空气引导装置的碰撞的情况下以期望的方式塌毁。

与相对的空气流接收部分的位置相比，固定部分可适于设置在进入空气流的下游，其中空气引导装置在空气引导装置的框架部分侧上的平均刚度比空气流接收部分的刚度更高。固定部分可以有利地设置在空气引导装置的用于面向冷却装置的方向的一侧上，这是因为固定部分优选地刚度相对较高，以确保刚性附接到车辆结构件。因此，(与空气引导装置材料相比)刚度相对较高的固定部分被构造成远离车辆的可能发生碰撞的最前部设置。另外，在空气引导装置的后部分处、在进入空气流的下游将空气引导装置安装到车辆结构件更容易。

因此，固定部分适于可面向车辆的冷却装置安装，使得空气引导装置的刚度较低侧在使用时面向车辆的前方。

还提供了一种包括根据本发明构思的冷却装置和空气引导装置的车辆。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于制造空气引导装置的方法，该空气引导装置被构造成朝向车辆的冷却装置重定向进入空气流，该方法包括：提供框架部分，该框架部分包括具有安装元件的固定部分，以用于在安装使用时机械地固定到车辆部件，框架部分适于加强空气引导装置并限定空气引导装置的总体形状；用空气引导装置材料来包覆模塑框架部分，其中框架部分的刚度高于空气引导装置材料的刚度，因此框架部分适于加强空气引导装置。

框架部分可以通过注塑制造。

根据本发明的实施方式，该方法可以包括：提供一种被构造成生产注塑制品的机器，在该机器中制造框架部分，并且使用同一机器利用空气引导装置材料来包覆模塑框架部分。因此，可以通过与执行包覆模塑步骤相同的机器来有利地执行框架部分的生产，从而便于空气引导装置的制造。

此外，可以执行使用该机器利用空气引导装置材料来包覆模塑框架部分的步骤，而无需在执行包覆模塑步骤之前从该机器中移除框架部分。因此，制造方法被进一步简化。

本发明的该第二方面提供了与上面关于本发明的先前方面所讨论的类似的优点。

当研究随附权利要求和以下描述时，本发明的其它特征和优点将变得明显。本领域技术人员应认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以组合本发明的不同特征以形成除了下面描述的实施方式之外其它的实施方式。

附图说明

现在将参考示出本发明的示例性实施方式的附图更详细地描述本发明的这些和其它方面，其中：

图1概念性地示出了包括空气引导装置和冷却装置的车辆；

图2是图1中包括的车辆前部结构的特写图；

图3A概念性地示出了根据本发明实施方式的示例性空气引导装置；

图3B是图3A中示出的示例性空气引导装置的横截面；

图4A概念性地示出了根据本发明实施方式的用于空气引导装置的加强结构形成的示例性图案；

图4B概念性地示出了根据本发明实施方式的用于空气引导装置的加强结构的示例性图案；

图4C概念性地示出了根据本发明实施方式的用于空气引导装置的加强结构的示例性图案；

图4D概念性地示出了根据本发明实施方式的用于空气引导装置的加强结构的示例性图案；

图5概念性地示出了用于制造空气引导装置的制造流程；并且

图6是根据本发明实施方式的方法步骤的流程图。

具体实施方式

在本具体实施方式中，主要参考轿车形式的车辆描述根据本发明的系统的各种实施方式。然而，本发明可以等同地用于需要空气引导装置的其它车辆，诸如卡车、公共汽车等。因此，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于本文阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式是为了彻底性和完整性，以及向本领域技术人员充分传达本发明的范围。相同的附图标记贯穿全文表示相同的元件。

图1示出了包括车辆前部结构101的车辆100。图2示出了图1中的车辆前部结构的特写图。车辆100包括设置在前部结构101中的冷却装置110。冷却装置110(例如，散热器)通常用于通过将冷却的流体提供到车辆发动机(或其它区域)来冷却发动机或其它区域(诸如车辆100的空调功能区域)。在一种可能的实施方式中，发动机与冷却流体交换热量，从而将加热的冷却流体输送回冷却装置110。在冷却装置110中，冷却流体被再次冷却，并且该冷却至少部分地由来自车辆的前方的空气流完成。空气流在车辆100行驶时产生。

在该示例中，车辆100具有关于车辆100的向前行进方向设置在冷却装置110前方的挡板单元108，以控制流向冷却装置110的空气流。挡板单元108例如可以防止空气流到达冷却装置110，或者允许空气流通过挡板单元108并流向冷却装置110。挡板单元108可以包括翻板109(参见图2)，翻板109具有大致矩形的横截面，被设置成重定向空气流(例如，防止或允许空气流传递到冷却单元110)。翻板可绕轴线旋转，以防止或允许空气通过挡板单元108。在该具体示例中，挡板单元108和空气引导装置102设置在车辆前部结构101的防撞梁112下方。挡板单元108还可以逐渐控制到达冷却装置110的空气流的量。

根据本发明构思的空气引导装置102设置成将来自前进方向的空气流(由箭头114指示)重定向为朝向挡板单元108。空气引导装置102包括框架部分105和空气引导装置材料103，并且将参考随后的附图更详细地描述空气引导装置102。

空气引导装置102可以具有漏斗形状(即锥形形状)，其中较窄侧朝向挡板单元108设置。空气引导装置102可以进一步设置成在挡板单元108和空气引导装置之间气密密封，使得当挡板单元108关闭时，空气流不会通过挡板单元108泄漏。

在挡板单元108和空气引导装置104的前面，可以存在透气的格栅(未示出)，以允许空气流通过格栅朝流向空气引导装置102。

图3A概念性地示出了根据本发明实施方式的示例性空气引导装置300，并且空气引导装置300的横截面在图3B中示出。空气引导装置300包括具有固定部分302的框架部分301。固定部分包括安装元件304，以用于允许空气引导装置300机械地固定到车辆结构件。安装元件可以以各种形式设置。

用于将空气引导装置附接到车辆的附接装置本身是本领域技术人员已知的。在该示例性实施方式中，所示安装元件是被构造为连接到车辆结构件的卡子的多个凸缘304。空气引导装置300还可以使用拧紧/附接到车辆结构件的螺栓或螺钉或夹子来进行附接。车辆结构件可以例如是车辆底盘、挡板或梁。在一些可能的实施方案中，挡板108和空气引导装置300集成为单个单元。

框架部分301包覆模塑有空气引导装置材料303。框架部分301的刚度高于空气引导装置材料303的刚度。因此，框架部分301限定了空气引导装置300的总体形状，并且通过其比空气引导装置材料303更高的刚度来额外地加强空气引导装置300。

在图3A至3B所示的示例性实施方式中，框架部分301包括由空隙307分开的、互连的、细长的多个肋部305(没有全部编号)。横向肋部309连接到肋部305以使它们互连。在空气引导装置的至少一部分上(即，不需要在整个空气引导装置300上)，肋部305之间的空隙307(仅一个编号)大于肋部305、309的宽度(w、w')。因此，由空隙307分开的肋部305用于与框架部分301材料的量相比更大量的空气引导装置材料303，从而提供刚度相对较低但仍保持形状以用于重定向空气的正常操作的空气引导装置300。

与相对的空气流接收部分322的位置相比，固定部分302适于设置在进入空气流(114，参见图2)的下游。因此，与空气流接收部分322的刚度相比，空气引导装置300在空气引导装置的框架部分侧320上的平均刚度更高。

图3A至3B中示出的示例性空气引导装置300包括细长的肋部305和309，它们形成大致矩形的图案，即空隙307是大致矩形的。例如，至少一些肋部305可以是平行的。然而，细长的肋部的许多其它构型也是可能的。

例如，框架部分可以包括加强结构，诸如以图4A至4D中示出的图案包覆模塑有空气引导装置材料303的肋部。肋部的图案可以被设计成提供所需物理特性，使得在使空气引导装置400塌毁的碰撞的情况下获得期望的表现。

图4A示出了框架部分401a，框架部分401a包括呈肋部306形式的加强结构306的图案。肋部306的图案是相对于图3A的空气引导装置300的肋部305旋转一定角度的矩形图案。因此，框架部分图案可以旋转但仍然提供所需功能。

图4B示出了关于框架部分401b的另一可能图案，框架部分401b包括一种矩形图案，其中该图案的一些矩形相对于其它矩形偏离。例如，矩形的第一行406相对于相邻的行407偏离，从而使矩形部分重叠。

图4C示出了关于框架部分401c的另一可能图案，框架部分401c包括加强结构306a的图案，加强结构306a具有通过加强结构306b的直区段互连的圆形或椭圆形形状。

图4D示出了关于框架部分401d的另一可能图案，框架部分401d包括通过加强结构306b的直区段互连的加强结构306c的多边形部分。

因此，可以以各种形状和形式提供根据本发明构思的框架部分。

还应注意，本文示出的框架部分被示为透过空气引导装置材料或在空气引导装置材料上可见。然而，框架部分同样可以完全嵌入空气引导装置材料中。

上述实施方式中的框架部分可包括塑料材料，并且空气引导装置材料可包括热塑性弹性体和/或橡胶材料。

图5示意性地示出了根据本发明构思的用于制造空气引导装置的制造流程。首先(S202)提供被构造成生产注塑制品的机器500。接下来，在步骤S204中，使用该机器制造框架部分(例如，框架部分301)。随后，在步骤S206中，在相同的注塑机中使用空气引导装置材料303来包覆模塑框架部分。框架部分301可以有利地在单个制造流程中由空气引导装置材料制造和包覆模塑，而不需要从注塑机500中移除框架部分。模塑机500可以是所谓的双组分注塑机(two component injection molding machine)。

例如，首先由塑料材料制成框架部分，并且随后使用空气引导装置材料来包覆模塑框架部分，空气引导装置材料可以是热塑性弹性体或橡胶材料，有利地但不是必须地，无需从注塑机中移除框架部分。

图6是根据本发明实施方式的方法步骤的流程图。在步骤S102中提供框架部分，其包括具有安装元件的固定部分，以用于在安装使用时机械地固定到车辆部件，该框架部分适于加强空气引导装置并限定空气引导装置的总体形状。随后使用空气引导装置材料来包覆模塑框架部分S104，其中框架部分的刚度高于空气引导装置材料的刚度。

本领域技术人员应认识到，本发明决不限于上述优选实施方式。相反，在随附权利要求的范围内可以进行许多修改和变型。

在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其它单元可以实现权利要求中记载的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中陈述某些措施的仅有事实并不表示这些措施的组合不能用于获益。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims (14)

1.一种用于车辆前部结构(101)的空气引导装置(102；300；400)，所述空气引导装置能够安装在所述车辆前部结构上并且被构造成将进入空气流重定向为朝向车辆(100)的冷却装置(110)，所述空气引导装置包括：

-框架部分(301；105；401a-d)，所述框架部分包括具有安装元件(304；404)的固定部分(302；402)，以用于在安装使用时机械地固定到车辆结构件，所述框架部分适于加强所述空气引导装置并限定所述空气引导装置的总体形状，

-空气引导装置材料(303)，其中所述框架部分包覆模塑有所述空气引导装置材料以密封所述框架部分中的开口区域，由此提供气密空气引导装置，所述框架部分的刚度高于所述空气引导装置材料的刚度。

2.根据权利要求1所述的空气引导装置，其特征在于，所述框架部分包括塑料材料，并且所述空气引导装置材料包括热塑性弹性体和/或橡胶材料。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的空气引导装置，其特征在于，所述框架部分包括互连的多个细长肋部(305)，所述多个细长肋部(305)由比所述细长肋部的宽度(w，w')更大的空隙(307)分开。

4.根据权利要求1或2所述的空气引导装置，其特征在于，所述框架部分包括加强结构(306，306a-d)形成的图案。

5.根据权利要求1或2所述的空气引导装置，其特征在于，与相对的空气流接收部分的位置相比，所述固定部分适于设置在所述进入空气流(114)的下游，与所述空气流接收部分(322)的刚度相比，所述空气引导装置在所述空气引导装置的固定部分侧(320)上的平均刚度更高。

6.根据权利要求1或2所述的空气引导装置，其特征在于，所述固定部分适于能够朝向所述车辆的所述冷却装置安装，使得刚度较低侧在使用时面向所述车辆的前方。

7.一种包括冷却装置和根据前述权利要求中的任一项所述的空气引导装置的车辆(100)。

8.一种用于制造空气引导装置的方法，所述空气引导装置被构造成将进入空气流重定向为朝向车辆的冷却装置，所述方法包括：

-提供(S102)框架部分，所述框架部分包括具有安装元件的固定部分，以用于在安装使用时机械地固定到车辆部件，所述框架部分适于加强所述空气引导装置并限定所述空气引导装置的总体形状，

-使用空气引导装置材料来包覆模塑(S104)所述框架部分以密封所述框架部分中的开口区域，由此提供气密空气引导装置，其中所述框架部分的刚度高于所述空气引导装置材料的刚度。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述框架部分通过注塑制造。

10.根据权利要求8或9所述的方法，所述方法包括：

-提供(S202)被构造成生产注塑制品的机器(500)，

-在所述机器中制造(S204)所述框架部分，以及

-使用所述机器利用所述空气引导装置材料来包覆模塑(S206)所述框架部分。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，执行使用所述机器利用所述空气引导装置材料来包覆模塑所述框架部分的步骤，而无需在执行所述包覆模塑步骤之前从所述机器中移除所述框架部分。

12.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述框架部分包括互连的多个细长肋部，所述多个细长肋部由大于所述细长肋部的宽度的空隙分开。

13.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述框架部分包括加强结构形成的图案。

14.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述框架部分包括塑料材料，并且所述空气引导装置材料包括热塑性弹性体和/或橡胶材料。

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