CN110770062B - 具有偏置的致动器的主动空气动力学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆主动空气动力学系统(1)，该系统包括由模制塑料制成的设置为接收可动元件(3；4)的结构(2)，和相对于所述结构(2)偏离中心设置的致动器(7)。本发明的所述系统(1)包括将所述可动元件系列(3；4)彼此连接的力传输部件(5)。所述力传输部件(5)还允许使力分布在所述系统(1)内。

Description

具有偏置的致动器的主动空气动力学系统
技术领域
本发明涉及机动车辆领域，尤其涉及机动车辆的主动空气动力学系统。更确切地说，本发明涉及这样的主动系统的致动，和力在这些系统内的传输。
背景技术
随着自动化系统和信息技术的出现，车辆主动系统，更确切地说，主动空气动力学系统，目前在机动车辆工业中非常常见且使用得很多。可例如例举位于车辆前部进气栅处的叶片。
已知一种主动空气动力学系统，在该系统中致动器控制可动元件(例如叶片)的致动。可动元件固定到一结构(例如在可动元件是进气叶片的情况下，固定到一框架)。这些系统的致动器连接到同一电子控制单元，该电子控制单元本身存在于车辆中，用于集中各个数据并管理所述系统的可动元件的致动。
出于系统紧凑性和车辆内可用空间优化的原因，致动器可偏置于所述结构的一侧。就进气叶片而言，该偏置还允许让出中央雷达工作所需的中央空间。由此，致动器致动一系列可动元件，这一系列可动元件必须确保将力传输给其它系列的可动元件，以便也致动这些系列的可动元件。该传输可在该驱动性可动元件系列与其它系列之间直接进行，但更通常地是通过中央附加部件来实现。
这样的主动空气动力学系统的缺陷之一在于，沿着力传输链可能会形成众多空隙，尤其是在该链的不同部件之间的传输点处。实际上，由于力的传输，大的机械应力会施加于传输点处，可能会导致产生不期望的空隙或导致空隙增大。由于这些空隙和大的应力的结合，当致动器控制驱动性可动元件系列的致动时，在两个可动元件系列之间传输力的附加部件可能会扭曲(vriller)或拱起(s’arcbouter)。由此，力的传输和(通过延伸)各可动元件系列的致动被干扰，甚至变得不可能。
力的传输也可在相反方向上发生，即从第二可动元件系列向驱动性系列传输，尤其是当第二系列的可动元件被外界因素(例如空气动力学压强)致动时。在这种情况下，所述空隙和施加于第二可动元件系列与所述附加部件之间的传输点处的大的应力的结合可能会导致第二系列的某些可动元件和/或所述附加部件的变形。对于所述系统而言，可动元件的这种变形是一种缺陷，因为由于该变形所述系统不再能确保该系统所需的密封性和空气动力学性能，至少在该系统包括变形的可动元件的位置处。
换句话说，要让目前的主动空气动力学系统实现在车辆环境内的优化集成并同时确保最佳运行所需的机械特性，是非常复杂的。
为了尝试克服这样的缺陷，已经提出在所述结构的另一侧布置一附加致动器以单独地控制存在于所述系统该部分中的一个或多个可动元件系列。
然而，这样的解决方案具有局限性。实际上，除了使用第二致动器所代表的附加成本和附加重量之外，安装该第二致动器还意味着要使用能够将其连接到电子控制单元的额外的线。而连向该单元的连接线不多，必须尽可能节省。
发明内容
本发明的目的在于通过提供一种车辆主动空气动力学系统来弥补这些缺陷，该系统的特征在于，它包括：
-由模制塑料制成的结构，该结构包括上部部分和下部部分，所述结构被设置为用于接收可动元件；
-至少一个第一可动元件系列和第二可动元件系列，每个系列包括至少一个可动元件；
-相对于所述结构偏离中心设置的致动器，其能够致动第一可动元件系列中的至少一个可动元件；
-力传输部件，其连接到第一可动元件系列和第二可动元件系列，所述力传输部件能够将力从一个可动元件系列传输到另一个可动元件系列，该力传输部件限定一平面P，并且，力传输部件通过枢转连接而连接到所述结构的上部部分和下部部分，其中所述枢转连接仅允许力传输部件沿着与平面P平行的平面进行平移运动，并且，力传输部件能够使力分布在系统内。
由此，本发明的系统能够避免在系统的各个构件之间形成不期望的孔隙，且能够实现更好的力分布，这预防了这些构件由机械应力导致的损坏。“相对于所述结构偏离中心设置的致动器”指的是致动器不占据位于所述结构中心的位置，这允许让出使用中央雷达所需的空间。致动器可因此偏置于所述结构的一侧或向着所述结构的一侧偏置，位于所述结构的内部或外部。例如，致动器可固定在所述结构的外部面上。必要时，致动器通过能够将力从致动器传输到至少一个可动元件的旋转轴的机构而连接到该至少一个可动元件，以使得该可动元件能够被致动。
有利地，致动器具有输出轴，并且被致动器致动的可动元件具有旋转轴，输出轴和旋转轴重合。
由此，在本发明的该有利变型中，不需要任何用于致动可动元件的额外机构，这是因为由于致动器的输出轴和可动元件的旋转轴重合，致动器的力能够被直接传输到可动元件。
有利地，力传输部件通过连杆连接到所述结构的上部部分和下部部分,所述连杆形成力传输部件与所述结构之间的枢转连接。
由此，更加容易将传输部件的移动限制于仅沿着与平面P平行的平面的移动，当不同系列的可动元件相互对齐时尤其如此。
有利地，两根连杆一同形成力传输部件与所述结构的上部部分之间的两个共线枢转连接，并且两根连杆一同形成力传输部件与所述结构的下部部分之间的两个共线枢转连接。
由此，获得力传输部件与所述结构之间更好的运动刚度，这允许以进一步更高的确定性来确保对力传输部件的移动的限制，即，使力传输部件仅能沿着与其所限定的平面P平行的平面移动。
有利地，每个可动元件系列至少通过一个枢转连接而连接到力传输部件。
由此，当所有系列的可动元件对齐时，更加容易地允许传输部件沿着与平面P平行的平面进行移动。由此进一步降低了力传输部件的扭曲风险和可动元件的变形风险。
有利地，每个可动元件至少通过一个枢转连接而连接到力传输部件。
由此，可一方面更好地将力从可动元件向传输部件传输，另一方面将集中在力传输部件处的力更好地分布在所有可动元件之间。由此，可减小施加于每个可动元件上的应力。
有利地，第一可动元件系列具有第一轴线，第二可动元件系列具有第二轴线，第一轴线和第二轴线彼此相交(因此不重合)。
由此，根据本发明的该有利变型的系统能够适应车辆某些部位的架构限制。尤其可以将这样的系统集成在形成车辆前脸的、目前倾向于具有弯曲形状的车身部件中。由此，为了响应这些新架构限制，有时需要提出不同系列的可动元件不对齐的主动空气动力学系统。得益于力传输部件与所述结构和可动元件的连接和设置，该特定构造是可行的。实际上，可将根据本发明的具有所有上述优点的系统集成在传输点处的空隙和应力非常大的环境中，可动元件不对齐的空气动力学系统就是这样的情况。
有利地，可动元件系列中的每个都通过沿着平移轴线享有自由度的球窝节连接(liaison rotule)而连接到力传输部件。
由此，可以完全抵偿不同系列的可动元件之间的不对齐。实际上，尽管可动元件没有对齐，但具有沿着平移轴线的自由度的球窝节连接(也称作“滑动球窝节”连接)也为力传输部件提供了足以使其仅能够沿着与平面P平行的平面移动的移动自由度，。
有利地，至少一个可动元件系列中的一个可动元件通过连杆直接连接到同一可动元件系列中的另一个可动元件。
由此，可确保力在同一系列的通过连杆连接的两个可动元件之间更好地分布，无论这些力是由致动器的致动还是力传输部件对力的重新分配造成的。因此，这些可动元件的变形的风险被进一步降低。
本发明还涉及一种由机动车辆部件、车辆车身系统和车辆主动空气动力学系统构成的组件，其中，车身部件是车辆前脸。
附图说明
阅读作为例子提供的绝无任何限制性的附图，将更好地理解本发明，在附图中：
-图1是示出根据本发明的第一实施方式的主动空气动力学系统的一个局部的立体图；
-图2是示出根据本发明的第二实施方式的主动空气动力学系统的一个局部的立体图；
-图3是示出图2的系统的运行和连接的示意图；
-图4和5是图2和3的系统的包括偏置的致动器的部分的两幅立体图；以及
-图6是以沿着图2中的平面P剖切的剖视图形式示出的可动元件与力传输部件之间的连接的放大图。
具体实施方式
现在将详细地说明车辆的主动空气动力学系统1，该系统包括例如由模制塑料制成的结构2。该结构2包括上部部分21和下部部分22。该结构还具有为了使用雷达(未示出)而设置的孔23。该结构2被设置为在其上部部分与下部部分之间接收第一可动元件系列3和第二可动元件系列4，这两个系列被限定平面P的力传输部件5彼此分隔。
在图1和2中可见，两个可动元件系列3、4均由两个可动元件31、41(在此为进气空气动力学叶片)组成。在一个未示出的实施方式中，每个可动元件系列可包括多于两个的可动元件。该系统也可包括一个或多个附加力传输部件以管理力的分布，和附加可动元件。
同一系列3、4的每个可动元件31、41在结构2的外边缘处通过连杆6连接到该系列的另一可动元件，该连杆能够方便同步地致动两个可动元件31、41。该致动由处于偏置位置的致动器7来实现。固定在结构2上的该致动器7具有与第一系列3的至少一个可动元件31的旋转轴重合的输出轴，这允许其直接引起该可动元件31的运动。该运动然后相继由可动元件31、41和由力传输部件5传输。当致动第二系列4的可动元件41中的至少一个时，发生相反的现象。这样的致动可由外部因素引起，例如空气动力学压强。
在另一端部(即每个可动元件31、41的最接近力传输部件5的那个端部)处，每个可动元件31、41连接到位于该系统中间的力传输部件5。第一系列3的可动元件31借助于连接装置32连接到力传输部件5。允许连接第二系列4的可动元件41的连接装置32在附图中不可见。在图1的实施方式中，连接装置32至少确保传输部件5与第一系列3的可动元件31之间的枢转连接。
力传输部件5通过两个共线枢转连接而连接到结构2的上部部分21和下部部分22，其中在图1和2的例子中所述两个共线枢转连接由连杆51来实现。这样的设置限制了力传输部件5的移动，该力传输部件因此仅能够沿着与其限定的平面P平行的平面移动，这使得该系统能预防传输部件5的扭曲或可动元件之一的变形。可动元件之一的变形可能会导致系统1的泄漏或不良空气动力学性能。力传输部件5由于其在系统内的中央位置而能够将可动元件系列3、4传输给它的力分布在整个系统1中，这样的力可来自于致动器7或系统1外部的环境。
在图2所示的第二实施方式中，可动元件系列3、4没有对齐。实际上，第一系列3的可动元件31具有轴线A，而第二系列4的可动元件41具有轴线B。轴线A和B是相交的轴线。由此，设想的是由能够连接可动元件系列3、4和传输部件5的连接元件32来实现球窝节连接(liaison rotule)，该球窝节连接沿着一平移轴线享有自由度。在图6中更加详细可见的该连接(也称作“滑动球窝节”)能够抵偿第一系列3和第二系列4的可动元件31、41的不对齐，尤其是在空隙方面，并因此确保力传输部件5不扭曲。为此，设想的是，连接装置32每个都具有与力传输部件5的凸销配合以建立具有平移自由度的球窝节连接的孔或空腔。在图3中可见根据第二实施方式的系统1的构件之间的不同类型的连接。
在图4和5中以不同视角示出的放大图允许更加详细地显示各个构件在结构2内的设置和致动器7与通过连杆6连接的第一系列3的可动元件31之间的关系。
所述系统按如下方式运行。
当要求空气通过车辆前部(未示出)时，控制单元(未示出)给致动器供电，致动第一系列3的可动元件31中的至少一个。借助于连杆6，该同一系列3的第二可动元件31也被致动，这造成它们的倾斜度改变，因此形成空气通道，空气能够进入车辆内部，从而例如冷却正好位于车辆前脸后方的散热器。由于致动第一系列3的可动元件31造成的力被传输到力传输部件5，该力传输部件将把这些力更平均地分布在整个系统内。与该分布并行地，力传输部件5还将把这些力的一部分传输给第二系列4的可动元件41，以造成它们的倾斜度改变，连接两个可动元件41的连杆6方便了该传输。。
相反地，当通道必须对于任何流体保持关闭时，施加于可动元件31、41上的空气动力学和机械应力会产生一些力，这些力以与前述相同的方式传播到力传输部件5。在这种情况下，力传输部件5的唯一目的在于将力分布在整个系统1内，不致动任何可动元件，以使得这些力不造成系统1的各个部件之间出现间隙或间隙增大从而允许限制泄漏，或以使得这些力不损坏可动元件31、41或力传输部件5。
附图标记 所指对象
1 主动空气动力学系统
2 结构
3 第一可动元件系列
4 第二可动元件系列
5 力传输部件
6 连接同一系列中两个可动元件的连杆
7 致动器
21 结构的上部部分
22 结构的下部部分
23 为使用雷达设置的孔
31 第一可动元件系列中的可动元件
32 连接装置
41 第二可动元件系列中的可动元件
51 用于将力传输部件固定到结构的连杆

Claims (9)

1.一种车辆主动空气动力学系统(1)，其特征在于，该系统包括：
由模制塑料制成的结构(2)，该结构包括上部部分(21)和下部部分(22)，所述结构(2)被设置为用于接收可动元件(31；41)；
至少一个第一可动元件系列(3)和第二可动元件系列(4)，每个系列均包括至少一个可动元件(31；41)；
致动器(7)，该致动器相对于所述结构(2)偏离中心设置并且能够致动所述第一可动元件系列(3)中的至少一个可动元件(31)；
力传输部件(5)，该力传输部件连接到所述第一可动元件系列(3)和所述第二可动元件系列(4)，所述力传输部件(5)能够将力从一个可动元件系列(3；4)传输到另一个可动元件系列，该力传输部件(5)限定一平面(P)，
并且，所述力传输部件(5)通过枢转连接而连接到所述结构(2)的上部部分(21)和下部部分(22)，所述枢转连接仅允许所述力传输部件(5)沿着与所述平面(P)平行的平面进行平移运动，而且，所述力传输部件(5)能够使所述力分布在所述系统(1)内，
其中，所述力传输部件(5)通过第一连杆(51)连接到所述结构(2)的上部部分(21)和下部部分(22)，所述第一连杆形成所述力传输部件(5)与所述结构(2)之间的枢转连接。
2.如权利要求1所述的主动空气动力学系统(1)，其中，所述致动器(7)具有输出轴，并且被所述致动器(7)致动的可动元件(31)具有旋转轴，所述输出轴和所述旋转轴重合。
3.如权利要求1所述的主动空气动力学系统(1)，其中，两根第一连杆(51)一同形成所述力传输部件(5)与所述结构(2)的上部部分(21)之间的两个共线枢转连接，并且两根第一连杆(51)一同形成所述力传输部件(5)与所述结构(2)的下部部分(22)之间的两个共线枢转连接。
4.如权利要求1-3中任一项所述的主动空气动力学系统(1)，其中，每个所述可动元件系列(3；4)至少通过一个枢转连接而连接到所述力传输部件(5)。
5.如权利要求4所述的主动空气动力学系统(1)，其中，每个所述可动元件(31；41)至少通过一个枢转连接而连接到所述力传输部件(5)。
6.如权利要求1-3中任一项所述的主动空气动力学系统(1)，其中，所述第一可动元件系列(3)具有第一轴线(A)，所述第二可动元件系列(4)具有第二轴线(B)，所述第一轴线(A)和所述第二轴线(B)彼此相交。
7.如权利要求6所述的主动空气动力学系统(1)，其中，每个所述可动元件系列(3；4)通过球窝节连接而连接到所述力传输部件(5)，所述球窝节连接沿着一平移轴线享有自由度。
8.如权利要求1-3中任一项所述的主动空气动力学系统(1)，其中，至少一个所述可动元件系列(3；4)中的一个可动元件(31；41)通过第二连杆(6)直接连接到该同一可动元件系列(3；4)中的另一个可动元件(31；41)。
9.一种由车辆车身部件和如上述权利要求中任一项所述的车辆主动空气动力学系统(1)构成的组件，其特征在于，所述车辆车身部件是车辆前脸。
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