CN110576915B - 用于车辆的前主动扰流器装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于车辆的前主动扰流器装置，其可以包括：扰流器壳体，其固定至前端模块并且具有管道，所述管道向前突出并且配置为引导气流；扰流唇，其配置为操作以打开或者关闭所述管道；致动器，其配置为连接所述扰流器壳体和所述扰流唇，以操作扰流唇；控制器，其配置为利用车辆速度信息控制所述致动器的操作。

Description

用于车辆的前主动扰流器装置

技术领域

本发明涉及一种为车辆配置的前主动扰流器装置，更具体而言，涉及一种配置为通过结合车辆速度主动地操作来减少风阻和升力的车辆前主动扰流器装置。

背景技术

车辆在行驶期间通过与大气中的空气碰撞接收空气阻力，而空气阻力主要地划分为风阻和升力。

术语“风阻”是指在车辆行驶的时候，在与行驶相反的方向上施加到直接面对空气的车身上的阻力；术语“升力”是指由于车辆的上部和下部之间产生的压力差而使车身上升的现象。

因此，车辆需要通过减少风阻和升力来改善空气动力性能和提高燃料效率的附件，扰流器对应于这样的附件。由于扰流器通常改变空气流动，因此扰流器也叫空气扰流器。

同时，在车辆以中速行驶的时候，布置在车辆的前端部的前扰流器(也叫其他名称，例如鼻扰流器、气坝和阻风板)通过增加流入到车辆的下部的车底的空气量来减少风阻，并且在车辆以高速行驶的时候，通过减少流入到车辆的下部的车底的空气量来减少升力。由此，前扰流器配置为改善车辆的空气动力性能。

包括在本发明的背景部分中的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，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一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种为车辆配置的前主动扰流器装置，其配置为通过结合车辆速度主动地操作来减小风阻和升力，特别是具有这样配置的车辆前主动扰流器装置，其中，使用减速齿轮和连杆机构来增加扰流器的操作扭矩、减小电机的尺寸，从而可以实现重量减轻、成本降低以及紧凑的配置。

本发明的另一个方面通过将设置作为空气通道的管道的入口布置为朝向车辆的前方，并且将管道的出口布置为朝向车辆的下部的车底侧，会进一步改善风阻减小效果。

本发明的另一个方面通过在风阻减小模式的操作期间实现升力减小效果，会进一步改善车辆的空气动力性能改善效果。

为了实现以上描述的方面，为车辆配置的前主动扰流器装置可以包括：扰流器壳体，其固定至前端模块并且具有管道，所述管道向前突出并且配置为引导气流；扰流唇，其配置为操作以打开或者关闭所述管道；致动器，其配置为连接所述扰流器壳体和所述扰流唇，以操作所述扰流唇；以及控制器，其配置为使用车辆速度信息控制所述致动器的操作。

所述扰流器壳体固定至所述前端模块，以位于前保险杠的下格栅与散热器组件之间。

所述管道在所述扰流器壳体内部在前后方向上延伸，所述管道具有在前侧的入口和在后侧的出口，所述入口朝所述扰流器壳体的前表面开口，所述出口朝所述扰流器壳体的后下侧开口。

所述管道的所述出口设置为面向车辆的下部的车底，已经经过所述出口的空气经过所述车底的下侧。

所述扰流唇操作，以在与所述扰流器壳体的前表面紧密地接触以及间隔开的时候打开或者关闭所述管道的入口；所述扰流唇具有圆形形状的前表面，中间部比上端部和下端部向前突出得更多。

所述致动器可以包括电机，其固定至所述扰流器壳体；减速齿轮，其连接至所述电机；旋转轴，其联接成与所述减速齿轮一起旋转；以及连杆机构，其联接至所述旋转轴的相对端部的每一个，并且连接到所述扰流唇。

所述扰流器壳体具有形成于其前表面的致动器安装凹部，所述致动器插入到所述致动器安装凹部中，所述管道的入口位于所述致动器安装凹部上方。

所述扰流唇操作以在车辆处在高速行驶状态中的时候关闭所述管道的入口以便减小升力；所述扰流唇操作以在车辆处在中速行驶状态中的时候打开所述管道的入口以便减小风阻和升力。

所述扰流唇打开所述管道的入口的操作包括主要操作模式和次级操作模式。所述主要操作模式为所述扰流唇的上端部与所述扰流器壳体的前表面在所述管道的入口的下侧处接触，并且所述扰流唇的下端部与所述扰流器壳体的前表面间隔开，以比所述上端向前突出得更多的操作模式；所述次级操作模式为所述扰流唇的上端部和下端部均与所述扰流器壳体的前表面间隔开的模式。

当在所述次级操作模式中时，空气经过所述扰流唇与所述扰流器壳体的前表面之间的空间，并且，已经经过所述扰流唇与所述扰流器壳体的前部之间的所述空间的空气与已经经过所述管道的空气混合在一起以一起经过所述车底的下侧。

本发明的示例性的实施方案提供这样的配置，其中前扰流器装置配置成在结合车辆速度主动地操作的时候减小风阻和升力；还提供这样的配置，其中使用速度减速齿轮和连杆机构来增加扰流器的操作扭矩。由此，电机的尺寸减小，从而可以实现重量减轻、成本降低以及紧凑的配置。

本发明的另一个方面通过将设置作为空气通道的管道的入口布置为朝向车辆的前方，并且将管道的出口布置为朝向车辆的下部的车底侧，会进一步改善风阻减小效果。

另外，本发明提供配置为在风阻力减小模式的操作期间使用撞击扰流唇空气的压力来实现升力减小效果的配置。由此，可以进一步改善车辆的空气动力性能改善效果。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的实施方案中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的实施方案中进行详细陈述，这些附图和实施方案共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1为示出根据本发明的示例性的实施方案的车辆前主动扰流器装置位于车辆的前下部并且管道关闭的状态的视图；

图2为图1的车辆前主动扰流器装置的放大视图；

图3为根据本发明的示例性的实施方案的车辆前主动扰流器装置的分解立体图；

图4为示出管道通过图1中的扰流唇的操作而打开的状态的视图；

图5为图4的车辆前主动扰流器装置的放大视图；以及

图6为用于说明扰流唇的次级操作模式的视图。

应当理解，附图不一定是按照比例绘制，而是呈现各种特征的简化表示，以对本发明的基本原理进行说明。本发明所公开的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这些图中，贯穿附图的多幅图，相同的附图标记表示本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例呈现在附图中并描述如下。尽管本发明将结合本发明的示例性的实施方案进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为这些示例性的实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖本发明的示例性的实施方案，而且覆盖可以被包括在本发明的精神和由所附权利要求所限定的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案。

下面将参考所附附图对根据本发明的示例性具体实施方案的车辆前主动扰流器装置进行描述。

如图1至图6所示，根据本发明的示例性的实施方案的车辆前主动扰流器装置包括：扰流器壳体100、扰流唇200、致动器300以及控制器400，所述扰流器壳体100固定至前端模块10并且具有管道110，该管道110向前突出并且配置为引导气流；所述扰流唇200配置为操作以打开或者关闭管道110；所述致动器300连接扰流器壳体100和扰流唇200，以操作扰流唇200；所述控制器400配置为利用车辆速度信息控制致动器300的操作。

前端模块(FEM)10是指通过将车辆的前侧的多个部件配置为单个模块而获得的模块。FEM 10包括支架或者框架11(其为形成架构的部件)，前照灯，散热器组件12以及前保险杠梁13。

附图标记14表示能量吸收器。

根据本发明的示例性的实施方案的扰流器壳体100具有其后端部固定至散热器组件12并且其前端部朝向车辆的前侧突出的结构。扰流器壳体100布置在前保险杠20的下格栅21与散热器组件12之间。

当扰流器壳体100布置在前保险杠20的上格栅22的后端部处的时候，也就是说，当根据本发明的示例性的实施方案的主动扰流器装置布置在上格栅22的后端部处的时候，存在这样的缺点：即使在轻微的正面碰撞或者后端部碰撞中，在事故中的断裂的可能性增加。存在这样的缺点：由于通过上格栅22暴露在外面的部分的数量增加，因此其外观变得更差。为了克服这一问题，扰流器壳体100布置在前保险杠20的下格栅21的后端部处。

管道110在扰流器壳体100的内部在前后方向上延伸，使得其前入口111向扰流器壳体100的前表面101打开，其后出口112向扰流器壳体100的后下侧打开。

管道110的后出口112形成为面对车辆的下部的车底30，因此，经过后出口112的空气配置成经过车底30的下侧，进一步改善车辆的风阻减小效果。

操作扰流唇200通过与扰流器壳体100的前表面101紧密地接触或者分离以打开或者关闭管道110的前入口111。

扰流唇200的前表面形成为圆形形状，其中间部比上端部和下端部向前突出得更多，从而最小化气流的阻力以引起平稳地流动。

致动器300包括电机310、减速齿轮320、旋转轴330以及连杆机构340，所述电机310固定至扰流器壳体100；所述减速齿轮320连接至电机310；所述旋转轴330联接成与减速齿轮320一起旋转；所述连杆机构340联接至旋转轴330的相对端部并且连接至扰流唇200。

这里，除电机310之外减速齿轮320、旋转轴330以及连杆机构340可以被视为将电机310的动力传递到扰流唇200的动力传递机构。然而，在本发明的示例性的实施方案中，假定其全部包括在致动器300的范围内。

电机310优选为可双向地旋转的并且相对便宜的直流电机。优选地设置两个或者更多的减速齿轮320，以表现出与要实现的大减速比一样大的扭矩。连杆机构340配置为四关节连杆，以便更稳定地操作。

根据本发明的示例性的实施方案，致动器安装凹部120(致动器300插入到致动器安装凹部120中)形成于扰流器壳体100的前表面101，管道110的前入口111位于致动器安装凹部120上方。

换而言之，本发明的各个方面提供将致动器300插入到形成于扰流器壳体100的前表面101的致动器安装凹部120中的结构。由此，存在以下优点：不必在扰流器壳体100的外部获取用于致动器300的单独的空间；可以减少整体的外部尺寸和体积，使实现紧凑的装置成为可能。

另外，布置在致动器安装凹部120中的致动器300配置成被扰流唇200遮蔽。由此，可以通过防止暴露到外部来实现致动器300的漂亮外观的改善。

另外，本发明的各个方面提供可以使电机310的动力通过减速齿轮320和连杆机构340输出大扭矩的配置。由于这样可以使用具有小功率的电机310，因此存在可以实现尺寸减小、重量减轻、成本降低以及紧凑的配置的优点。

根据本发明的示例性的实施方案，如图1和图2所示，在车辆以的高速行驶的时候，操作扰流唇200以关闭管道110的前入口11，从而减小升力；如图4、图5和图6所示，在车辆以中速行驶的时候，操作扰流唇200以打开管道110的前入口111，以减小风阻和升力。

另外，通过扰流唇200打开管道110的前入口111的操作包括主要操作模式和次级操作模式。如图4和图5所示，主要模式为扰流唇200的上端部与扰流器壳体100的前表面101在管道110的前入口111的下侧处接触，并且扰流唇200的下端部与扰流器壳体100的前表面101间隔开，以比上端向前突出得更多的模式。

另外，如图6所示，次级操作模式为扰流唇200的上端部和下端部均与扰流器壳体100的前表面101间隔开的模式。此时，空气经过扰流唇200与扰流器壳体100的前表面101之间的空间130，已经经过管道110和扰流器壳体100的前表面101的空气混合在一起经过车底30的下侧。这样可以进一步改善车辆的风阻减小性能。

控制器400通过车辆速度传感器500接收车辆速度信息，并且使用车辆速度信息控制致动器300的操作。由此，根据本发明的示例性的实施方案的扰流器装置配置成具有结合车辆速度主动地操作的主动功能。

下文将描述本发明的示例性的实施方案的操作。

图1和图2示出高速行驶转态，其中施加有比风阻更高的升力。因此，需要尽量减小升力以稳定地行驶。

当车辆处在高速行驶状态中的时候(当车辆速度为100Km/h或者更高，优选为140Km/h或者更高)，在控制器400的控制下，通过致动器300的操作，扰流唇200的后端部与扰流器壳体100的前表面紧密地接触，使得管道110的前入口111被扰流唇200关闭。

如上所述，当管道110的前入口111被扰流唇200关闭的时候，空气不通过管道110移动，而是增加了移动到扰流器壳体的上侧的空气量(箭头A1)。相反，通过扰流器壳体100的下侧经过车底30的空气量减少(箭头A2)，从而减小在高速行驶期间产生的升力，并且进一步改善车辆的空气动力性能。

图4和图5示出，在中速行驶状态下，施加有比升力更大的风阻，因此，需要尽量减小风阻以改善燃料效率。

当车辆处在中速行驶状态中的时候(当车辆的速度为50Km/h或者更多，优选为60Km/h或者更多)，在控制器400的控制下，通过致动器300的操作，扰流唇200向前移动，使得壳体100的管道110的前入口111处在打开状态，在打开状态中前入口111和后出口112彼此连接。

图4和图5示出扰流唇200处在主要操作模式中以打开管道110的前入口111的状态。此时，扰流唇200的上端部与扰流器壳体100的前表面101在管道110的前入口111的下方接触；扰流唇200的下端部与扰流器壳体100的前表面101间隔开，并且倾斜成比扰流器壳体100的上端部向前突出得更多。

如上所述，在主要操作模式状态中，由于管道110被打开，因此空气沿管道110移动(箭头A3)，已经沿着管道110移动的空气(箭头A3)与经过扰流器壳体100的下侧的空气(箭头A4)混合在一起经过扰流器壳体100的下部的车底30。因此，经过车身的下部的车底30的空气量增加，相反，移动到扰流器壳体100的上侧的空气量减少(箭头A5)。由此，可以大大地减小中速行驶期间的风阻力，并且进一步改善车辆的空气动力性能。

当经过车底30的空气的量由于经过管道110的空气A3与经过扰流器壳体100的下部的空气A4混合在一起而增加的时候，停滞的空气(其在车底30下停滞并且充当阻力)可以被推出到车底30的外部以被排出，从而大大地减小风阻并且因此改善车辆的空气动力性能。

另外，由于扰流唇20将管道110打开，因此，当空气移动通过管道110的时候，通过散热器12流入到发动机舱中的空气量可以相对减少。因此，可以最小化发动机舱中的气流损失，以改善车辆的燃料效率。

图6示出扰流唇200处在次级操作模式中以打开管道110的前入口111的状态。此时，扰流唇200的上端部和下端部均保持在与扰流器壳体100的前表面101间隔开的状态。

在次级操作模式的状态中，空气经过扰流唇200与扰流器壳体100的前表面101之间的空间130(箭头A6)，已经经过空间130的空气(A6)与已经经过管道110的空气(A3)和经过扰流器壳体100的下侧的空气(A4)混合在一起经过车底30。由此，经过车辆的车底30的空气量进一步增加，可以进一步减小车辆的风阻。

另外，当扰流唇200实现主要操作模式和次级操作模式以打开管道110的时候，一部分空气(A7)在与扰流唇200的前表面碰撞的的时候充当压缩扰流唇200的压力。由于所提供的配置，管道110在中速行驶期间打开，因此也可以在风阻力减小的时候减小升力。

如上所述，本发明的示例性的实施方案提供这样的配置，其中前扰流器装置配置成在结合车辆速度主动地操作的同时减小风阻和升力，特别地，提供这样的配置，其中使用速度减速齿轮320和连杆机构340来增加扰流器的操作扭矩。由此，电机310的尺寸减小，可以实现重量减轻、成本降低以及紧凑的配置。

另外，本发明通过将设置作为空气通道的管道110的前入口111布置为朝向车辆的前方，并且将管道110的后出口112布置为朝向车辆的下部的车底30侧，可以进一步改善风阻减小效果。

另外，本发明的各个方面提供配置为在风阻力减小模式的操作期间使用撞击扰流唇200的空气的压力来实现升力减小效果的配置。由此，可以进一步改善车辆的空气动力性能改善效果。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“上面”、“下面”、“上面的”、“下面的”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“背后”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“内部”、“外部”、“内部的”、“外部的”、“向前”、“向后”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具体实施方案的特征。

前面对本发明具体示例性的实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在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。对这些示例性实施方案的选择并对其进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，以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案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围由所附权利要求及其等价形式所限定。

Claims (13)

1.一种用于车辆的前主动扰流器装置，所述扰流器装置包括：

扰流器壳体，其固定至前端模块并且具有管道，所述管道从前端模块向前设置以引导气体在扰流器壳体中流动；

扰流唇，其安装在扰流器壳体的前方，并且选择性地打开所述管道；

致动器，其连接到所述扰流唇，以选择性地操作所述扰流唇；以及

控制器，其连接至所述致动器，并且配置为利用车辆的速度信息控制所述致动器，

其中，所述管道在所述扰流器壳体内部沿车辆的预定方向延伸；

所述管道具有：

入口，其形成在所述扰流器壳体的前侧，所述入口朝所述扰流器壳体的前表面开口；以及

出口，其形成在所述扰流器壳体的后侧，所述出口朝所述扰流器壳体的后下侧面开口；

在所述入口与所述出口之间形成流动通道，

所述扰流唇操作以在与所述扰流器壳体的前表面接触的同时关闭所述管道的入口，

所述扰流唇操作以在与所述扰流器壳体的前表面间隔开的同时打开所述管道的入口。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的前主动扰流器装置，其中，所述扰流唇与所述扰流器壳体的前表面以预定的距离间隔开，并且枢转地安装至所述扰流器壳体，以在扰流唇与扰流器壳体的前表面之间形成空间，以便选择性地引导通过所述空间的一部分空气的流动方向。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的前主动扰流器装置，其中，在所述扰流唇与所述扰流器壳体的前表面之间的所述空间根据与车辆的速度信息相关的控制器的信号由致动器选择性地关闭。

4.根据权利要求3所述的用于车辆的前主动扰流器装置，

其中，所述控制器控制所述扰流唇，以在车辆处在第一速度行驶状态中的时候关闭所述管道；

所述控制器控制所述扰流唇，以在车辆处在第二速度行驶状态中的时候打开所述管道，在所述第二速度行驶状态中车辆的行驶速度小于在所述第一速度行驶状态中车辆的行驶速度。

5.根据权利要求3所述的用于车辆的前主动扰流器装置，

其中，所述扰流唇操作，以在第一操作模式或者第二操作模式下打开所述管道；

所述第一操作模式为，所述扰流唇与所述扰流器壳体的前表面之间形成的所述空间关闭的操作模式；

所述第二操作模式为，所述扰流唇与所述扰流器壳体的前表面之间形成的所述空间打开的操作模式。

6.根据权利要求1所述的用于车辆的前主动扰流器装置，其中，所述扰流器壳体固定至所述前端模块从而位于前保险杠的下格栅与散热器组件之间。

7.根据权利要求1所述的用于车辆的前主动扰流器装置，其中，所述管道的所述出口设置为面向车辆的下部的车底，已经经过所述出口的空气经过所述车底的下侧。

8.根据权利要求1所述的用于车辆的前主动扰流器装置，其中，所述扰流唇具有半圆形的前表面，所述扰流唇的中间部比所述扰流唇的上端部和下端部向前突出得更多。

9.根据权利要求1所述的用于车辆的前主动扰流器装置，其中所述致动器包括：

电机，其固定至所述扰流器壳体；

减速齿轮，其连接至所述电机；

旋转轴，其联接至所述减速齿轮，以与所述减速齿轮一起旋转；以及

连杆机构，其联接至所述旋转轴的第一端部和第二端部，并且连接到所述扰流唇。

10.根据权利要求9所述的用于车辆的前主动扰流器装置，

其中，所述扰流器壳体具有致动器安装凹部，所述致动器安装凹部形成于所述扰流器壳体的前表面；

所述致动器安装在所述致动器安装凹部中；

所述管道的入口布置在所述致动器安装凹部上方。

11.根据权利要求1所述的用于车辆的前主动扰流器装置，

其中，所述控制器控制所述扰流唇，以在车辆处在第一速度行驶状态中的时候关闭所述管道的入口，以便减小车辆的升力；

所述控制器控制所述扰流唇，以在车辆处在第二速度行驶状态中的时候打开所述管道的入口，以便减小车辆的风阻和升力，在所述第二速度行驶状态中车辆的行驶速度小于在所述第一速度行驶状态中车辆的行驶速度。

12.根据权利要求1所述的用于车辆的前主动扰流器装置，

其中，所述扰流唇打开所述管道的入口的操作包括第一操作模式和第二操作模式；

所述第一操作模式为所述扰流唇的上端部与所述扰流器壳体的前表面在所述管道的入口的下侧处接触，并且所述扰流唇的下端部与所述扰流器壳体的前表面间隔开，以比所述上端部向前突出得更多的操作模式；

所述第二操作模式为所述扰流唇的上端部和下端部与所述扰流器壳体的前表面间隔开，以在所述扰流唇与所述扰流器壳体的前表面之间形成空间的操作模式。

13.根据权利要求12所述的用于车辆的前主动扰流器装置，其中，在所述第二操作模式中，空气经过所述扰流唇与所述扰流器壳体的前表面之间的所述空间，并且，已经经过所述扰流唇与所述扰流器壳体的前表面之间的所述空间的空气与已经经过所述管道的空气混合在一起以一起经过车底的下侧。

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