CN111615468A - 可变形的主动式空气动力学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机动车的主动式叶片格栅(2)，其特征在于其包括：多个可动元件(6)，以及容纳所述多个可动元件(6)的支撑结构(4)，所述支撑结构(4)包括彼此连接并且分别容纳一组可动元件(6)的多个部分(8、10)，这些部分(8、10)能够相对于彼此枢转，所述主动式叶片格栅(2)包括至少一个致动器(14)，该致动器与至少一个可动元件(6)相连并能够使多个可动元件(6)运动，与所述致动器(14)相连的该可动元件(6)是通过连接件(16)连接到所述致动器(14)的，所述连接件(16)能够使得该可动元件相对于所述致动器(14)具有至少一个自由度。

Description

可变形的主动式空气动力学系统
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式空气动力学系统。更具体地，本发明讨论的是这种主动式空气动力学系统的坚固性。
背景技术
随着计算机和自动化系统的出现，主动式车辆系统，尤其是主动式空气动力系统，现已在汽车工业中得到广泛使用。例如，我们可以列举位于车辆前部进气格栅处的叶片(法语volets)，其允许空气通过并到达位于进气格栅后面的热交换器。
由致动器控制可动元件(例如叶片)开启运动的主动式空气动力学系统是已知的。可动元件固定在支撑结构上，例如是进气叶片的情况下固定在框架上。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，它集中数据并管理上述系统的可动元件的开启运动。
出于与车辆的空气动力性能有关的原因，优选地是将主动式叶片格栅置于尽可能靠近车辆前端的位置，例如在前保险杠处，而不是将叶片置于汽车前部的模块上(例如在美国专利申请US 2017/0248066中的情况)。
然而，这种定位使主动式叶片格栅暴露于车辆可能遭受的冲击。由于这是一个包括可动部件的系统，冲击就可能会导致叶片出现故障，甚至完全失灵。在具有主动式叶片的格栅中，叶片打开以允许空气流通过并达到格栅后面的热交换器。因此，叶片的故障或失灵会导致严重后果(尤其是车辆发动机冷却系统故障)。根据某些低速碰撞测试标准，例如美国(US part 581)或欧洲(ECE 42)标准，通常要求与保险杠相关的系统(例如与发动机冷却相关的系统)在撞击后要处于工作状态。
发明内容
为了弥补上述缺陷，本发明的目的在于提供一种能够吸收冲击而不影响其运行的主动式空气动力学系统。
本发明的主题是一种机动车的具有主动式叶片的格栅，其包括：
-多个可动元件，以及
-容纳多个可动元件的支撑结构，
所述支撑结构包括彼此连接并分别容纳一组可动元件的多个部分，这些部分能够相对于彼此枢转，所述主动式叶片格栅包括至少一个致动器，该致动器与至少一个可动元件相连并能够使多个可动元件运动，与所述致动器相连的该可动元件是通过连接件连接到所述致动器的，该连接件能够使得该可动元件相对于致动器具有至少一个自由度。
因此，活动式叶片格栅包括几个部分，每个部分包括它们自己的可动元件，这些部分可以相对彼此运动而不改变系统的工作。因此，这使得栅格能够经受撞击(特别是低速撞击)而不会对其运行造成影响，这是因为支撑结构可以变形从而允许构成该结构的部分能够相对于彼此重新定向，而不会影响由不同部分所承载的可动元件，因为它们没有变形。
如果在碰撞后需要更换保险杠，如果主动式叶片格栅仍处于能够工作状态，则可将其回收，这减少了要更换的零件数量。如有必要，只需要将格栅的不同部分相对于彼此重置于正确的方向(在例如不同连接件都没有损坏的情况下)。而当格栅的一个元件损坏时(如在构成支撑结构的某一部分处发生开裂等)，可以仅更换该部分而不是更换整个主动式叶片格栅。
最后，以多个部分来实现主动式叶片格栅，也减小了注塑工具的尺寸和制造成本。
根据本发明的主动式叶片格栅可以包括以下特征中的一个或多个：
-当将主动式空气动力学系统安装在机动车上时，构成支撑结构的部分能够绕竖直轴线枢转；
-部分的数量等于两个；
-连接到致动器的可动元件相对于致动器具有若干个自由度，该自由度包括：围绕与部分相对于彼此旋转的旋转轴线平行的轴线旋转以及围绕与部分相对于彼此旋转的旋转轴线垂直的轴线旋转；
-连接到致动器的可动元件与致动器之间的连接件是手指关节球型(法语rotuleàdoigt)的连接件；
-致动器位于带有主动式叶片的栅格中心；
-致动器相对于支撑结构偏心设置；
-主动式叶片格栅包括用于固定至机动车部件的固定装置；
-支撑结构由选自以下的材料制成：包含相当于支撑结构的总质量的30％至40％之间的玻璃纤维的聚丙烯、或包含相当于支撑结构的总质量的20％的玻璃纤维的聚酰胺。
本发明还涉及一种机动车部件，其包括根据本发明的具有主动式叶片的格栅。
可以考虑，所述机动车部件是机动车的保险杠。
附图说明
下面将通过非限制性示例并结合附图来描述本发明的一个实施例，在附图中：
-图1是根据本发明的机动车的主动式空气动力系统的示意图；
-图2是显示图1系统的连接件和运行方式的图。
在下文中，所使用的定向术语应参照机动车的常用定向理解，例如“纵向轴线X”、“横向轴线Y”、“竖直轴线Z”、“前”、“后”、“上方”、“高于”、“下方”、“低于”等。
具体实施方式
图1示出了机动车的主动式空气动力学系统2，并示出了具有主动式叶片的格栅，也就是说，格栅包括可动叶片以允许或禁止空气流通过车辆前部、特别是通过车辆热交换器。该系统包括支撑结构4，其布置成容纳多个可动元件6(在图中是四个，但该数量显然能够变化)。这些可动元件可围绕其各自的纵轴线A和B旋转运动。这里“纵轴线”是指沿可动元件6的长度方向所取的虚拟线，该线通过可动元件6的中心并且可动元件6围绕该线可进行旋转运动。当主动式空气动力学系统2安装在机动车上时，这些轴线可以平行于机动车的横向轴线Y。在此要注意的是，一方面两个上部可动元件6纵轴线彼此重合，另一方面两个下部可动元件6的纵轴线彼此重合。但未必总是如此。可动元件6可处于闭合位置和至少一个打开位置，在闭合位置中主动式空气动力学系统阻止气流通过它，在至少一个打开位置中，主动式空气动力学系统允许气流通过它。可以设计若干个打开位置，以允许或大或小的气流通过。
支撑结构4可以由选自以下的材料制成：包含相当于支撑结构4的总质量的30％至40％的玻璃纤维的聚丙烯或包含相当于支撑结构4的总质量的20％的玻璃纤维的聚酰胺，且支撑结构由两个部分8和10组成。然而，部分的数量也可以大于两个。两个部分8和10各自承载一半的可动元件6。每个可动元件的至少一端通过连接件11固定到部分8和10之一，连接件11允许可动元件6绕其各自的纵轴线旋转。部分8和10关于轴线C对称，当主动式空气动力学系统2安装在车辆上时，该轴线平行于车辆的竖直轴线Z。在这种情况下，可以将部分8定义为“左”部分，而将部分10定义为“右”部分。然而，也可以设想这两个部分相对于与轴线A和B平行并穿过主动式空气动力学系统2的中心的轴线是对称的。当主动式空气动力系统2安装在车辆上时，它可以是平行于车辆横向轴线Y的轴线。在这种情况下，可以将第一部分定义为“上”部分，而将第二部分定义为“下”部分。
可以将对称性的概念与部分的数量结合起来，例如具有四个部分，则分别称为“左下”，“右下”，“左上”和“右上”，不同部分彼此相对于不同的对称轴线(上面提到的两个轴线，以及垂直于前两个轴线的第三轴线)对称。
图1中所示的部分8和10中的至少一个也可以分成几个部分。
不同的部分，在这里是部分8和10，通过连接件12彼此固定，连接件12使它们能够相对于彼此枢转且同时相对于承载它们的机动车部件固定。例如，它可以是枢轴型连接件或任何其他允许该旋转的连接件。在所示的示例中，部分8和10能够绕轴线C枢转，也就是说当主动式空气动力系统2安装在车辆上时，绕一竖直轴线Z枢转。如上所述，一个或多个旋转轴线可以根据不同部分的数量和彼此相对的布置而变化。当支撑结构由上部分和下部分组成时，轴线可以例如是当主动式空气动力学系统2被安装在车辆上时平行于横向轴线Y的旋转轴线。如上所述，还可以具有四个部分以及上述两个旋转轴线。
可动元件6借助于致动器14而运动，而致动器则连接到电子控制单元。例如，它可以是具有转矩和角度的直接输出的电机，该电机连接到一组可动元件6中的至少一个可动元件6，或是任何其他能够如上所述带动后者运动的致动器。
在图2所示的示例中，致动器14位于主动式空气动力学系统2的中心，例如位于部分8和10接合而得到的槽中，并且连接至所有可动元件6。
从致动器14到可动元件6的连接件16的属性使得可动元件6能够围绕它们各自的纵轴线旋转，同时也允许它们围绕平行于旋转轴线C的旋转轴线D旋转，这是为了使可动元件与容纳它们的部分8和10同时枢转。例如，它可以是球形接头(法语rotule)类型的连接件，更具体地是手指关节球类型的连接件，或允许上述运动的任何其他类型的连接件。
例如，可以是通过中间零件将可动元件6与致动器14连接的连接件，该中间零件包括通过球形元件彼此连接的两个刚性部分，更确切地说是肘节(法语genouillère)类型的连接件。通过放置在最佳位置，肘节连接件允许可动元件6相对于轴线D运动，同时确保可动元件绕其各自的纵轴线旋转。当主动式空气动力学系统安装在车辆上时，例如在部分8和10其中之一上升的情况下，这种类型的连接件还能够确保可动元件6围绕平行于车辆的纵向轴线X的轴线旋转。
在图中未示出的技术方案的变型中，可以将致动器14偏置以将其置于主动式空气动力学系统2的一端，以便将致动器14直接或间接地连接至一组可动元件中的一个或多个可动元件6。由此，可以在不同元件组的可动元件6之间设置连接件，该连接件可以位于主动式空气动力系统2的中心，从而允许如上所述的不同运动(围绕纵轴线A和B以及围绕与部分8和10彼此之间旋转的旋转轴线C平行的轴线旋转)。例如，这可以是如上所述的连接件(手指关节球，肘节等)。该连接件的目的是将力从与致动器14连接的那组可动元件6传递到其他组的可动元件6，使得后者能够绕其各自的纵轴线旋转。如果致动器14连接至单个可动元件6，则要在其所属组的不同可动元件6之间也设置连接件。
在另一种变型中，可以不将不同组的可动元件6彼此直接或间接连接。在这种情况下，可以通过允许可动元件6围绕它们各自的纵轴线旋转的连接件，而将可动元件6最初与致动器14连接或与彼此连接的端部连接到壁18，在这种情况下壁是实心(法语pleine)的。在这种情况下，将不同的致动器14分配给每个可动元件6的组。在这种情况下，可动元件6不受部分8和10围绕旋转轴线C旋转的影响。
主动式空气动力系统2包括装置20、22、24和26，它们允许将主动式空气动力系统2连接到机动车的部件28，例如散热器护栅。优选地设置可逆的连接装置，以便在必要时能够拆下主动式空气动力学系统2。因此，固定方式可以是夹紧，拧紧等。
安装有主动式空气动力学系统2的机动车部件可以是机动车的前保险杠。在保险杠蒙皮(由相对弹性的聚丙烯组成)受到冲击和变形的情况下，部分8和10以及可动元件6的不同自由度允许部分8和10根据保险杠的变形而运动。实际上，有可能在碰撞之后部分8绕旋转轴线C枢转。连接部分8和10的连接件(例如枢轴型连接件)和连接致动器14和可动元件6的连接件(例如手指关节球型连接件)允许该旋转，同时确保主动式空气动力学2的工作连续性。需注意，在部分8旋转之后，两个部分8和10在不同的平面中延伸，没有可动元件6的纵轴线与另一个可动元件6的重合。另外，在撞击损坏了主动式空气动力系统2的情况下，该系统具有多个部分的优点在于，可以仅替换受到影响的部分，而保留系统的其余部分。
本发明不限于所述的实施例，并且本领域技术人员能够设想其它实施方式。
特别地，可以改变构成支撑结构的部分的数量，它们相对于彼此的布置以及不同部分彼此间可能的旋转。
附图标记列表：
2：主动式空气动力学系统
4：支撑结构
6：可动元件
8、10：支撑结构的部分
11：可动元件与部分之间的连接件
12：部分之间的连接件
14：致动器
16：致动器与可动元件之间的连接件
18：部分的壁
20、22、24、26：主动式空气动力学系统与机动车部件之间的连接件
28：机动车部件
A、B：可动元件的纵轴线
C：部分的旋转轴线
D：可动元件相对于致动器的旋转轴线

Claims (11)

1.一种机动车的主动式叶片格栅(2)，其特征在于，其包括：
-多个可动元件(6)，以及
-容纳所述多个可动元件(6)的支撑结构(4)，
所述支撑结构(4)包括彼此连接并且分别容纳一组可动元件(6)的多个部分(8、10)，这些部分(8、10)能够相对于彼此枢转，所述主动式叶片格栅(2)包括至少一个致动器(14)，该致动器与至少一个可动元件(6)相连并能够使多个可动元件(6)运动，与所述致动器(14)相连的该可动元件(6)是通过连接件(16)连接到所述致动器(14)的，所述连接件(16)能够使得该可动元件相对于所述致动器(14)具有至少一个自由度。
2.如权利要求1所述的主动式叶片格栅(2)，其中，当所述主动式叶片格栅(2)安装在机动车上时，构成所述支撑结构(4)的部分(8、10)能够绕竖直轴线(C)枢转。
3.如上述权利要求中任一项所述的主动式叶片格栅(2)，其中，所述部分(8、10)的数量为两个。
4.如上述权利要求中任一项所述的主动式叶片格栅(2)，其中，连接到所述致动器的可动元件(6)相对于所述致动器(14)具有若干个自由度，所述自由度包括：围绕与部分(8、10)相对于彼此旋转的旋转轴线(C)平行的轴线(D)旋转、以及围绕与部分(8、10)相对于彼此旋转的旋转轴线(C)垂直的轴线(A，B)旋转。
5.如上述权利要求中任一项所述的主动式叶片格栅(2)，其中，连接到所述致动器的可动元件(6)与所述致动器(14)之间的连接件(16)是手指关节球型的连接件。
6.如上述权利要求中任一项所述的主动式叶片格栅(2)，其中，所述致动器(14)位于所述主动式叶片格栅(2)的中心。
7.如权利要求1至5中任一项所述的主动式叶片格栅(2)，其中，所述致动器相对于所述支撑结构(4)偏心设置。
8.如上述权利要求中任一项所述的主动式叶片格栅(2)，其包括用于固定至机动车部件(28)的固定装置(20、22、24、26)。
9.如上述权利要求中任一项所述的主动式叶片格栅(2)，其中，所述支撑结构(4)由选自以下的材料制成：包含相当于支撑结构(4)的总质量的30％至40％之间的玻璃纤维的聚丙烯、或包含相当于支撑结构(4)的总质量的20％的玻璃纤维的聚酰胺。
10.一种机动车部件(28)，其包括如上述权利要求中的任一项所述的主动式叶片格栅(2)。
11.如权利要求10所述的机动车部件(28)，该部件(28)是机动车的保险杠。
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