CN112424060A - 主动式前轮导流器组件 - Google Patents

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Abstract

一种主动式前轮导流器组件(10)，其包括能够在收起位置与至少一个展开位置之间移动的导流器面板(20)，其中，导流器面板(20)的展开使导流器面板(20)移动到空气流中以对空气进行引导并改善空气动力学。主动式前轮导流器组件(10)将线性驱动与旋转运动相结合。

Description

主动式前轮导流器组件
相关申请的交叉引用
本申请为PCT国际申请并且要求于2019年6月18日提交的美国临时专利申请No.62/686,271的权益。上述申请的公开内容通过参引并入本文中。
技术领域
本发明涉及用于汽车应用的包括带有旋转运动的线性致动的主动式前轮导流器。
背景技术
由于车辆下方和前轮前方的空气流，因此导致车辆的空气动力学效率存在相当大的损失。常规结构、比如使用挠性材料的固定面板或固定式空气导流器/阻流器是已知的但是并不满足所需的要求、即并不满足耐用并且在空气动力学上有效的要求。这些固定式空气导流器/阻流器仍是一种折衷方案，原因在于，这些固定式空气导流器/阻流器无法在不影响规格和不损害其他车辆性能的情况下达到最佳高度。此外，在越野驾驶期间或当需要增加的离地间隙时，这些阻流器在即使是挠性的情况下仍然会被损坏。此外，这些阻流器不提供主动式车轮罩(spats)或无法在期望时提供选择性地单独展开或一起展开的偏转面板和车轮罩的组合。
通常，轮胎前方的压力会增加阻力，从而导致更多的燃料消耗。传统轮胎导流器由于样式、易损坏性及其他限制而仅可以延伸一定的高度。已知的固定式车轮导流器例如由于离地间隙参数而受限于高度和形状。常规的主动式导流器不靠近于前轮并且受限于包装空间。主动式前轮导流器只能竖向移动并且具有更大的包装空间。
因此，期望通过使通常位于轮胎前方的空气流和底部空气流平顺来改善车辆的空气动力学。特别地，主动式前轮导流器在展开时提供空气动力学表面以改善空气动力学，但是主动式前轮导流器能够在预定条件下缩回以使车辆恢复至其初始设计意图。
发明内容
提供了一种在展开时改善空气动力学并且能够缩回以使车辆恢复至其原始设计意图的空气动力学表面。具体地，主动式前轮导流器组件包括带有旋转运动的线性致动。
主动式前轮导流器是可移动的，因此可以对高度进行优化。本发明的带有线性运动的主动式前轮导流器组件所需的包装空间小于线性运动的前轮导流器组件。主动式前轮导流器组件与固定式或其他前轮导流器相比提供更多的益处并且能够适用于较宽范围的车辆。
附图说明
根据详细描述和附图将更充分地理解本发明，在附图中：
图1是根据本发明的连接至车辆的示出为处于使用环境中的主动式前轮导流器的立体图；
图2是根据本发明的处于缩回位置的主动式前轮导流器的截面侧视图；
图3是根据本发明的处于展开位置的主动式前轮导流器的右侧视图；
图4是根据本发明的处于展开位置的主动式前轮导流器的截面侧视图；
图5是根据本发明的处于展开位置的主动式前轮导流器的左侧视图；
图6是根据本发明的处于展开位置的主动式前轮导流器的立体图；
图7是根据本发明的处于展开位置的主动式前轮导流器的前视图；以及
图8是根据本发明的处于展开位置的主动式前轮导流器的正视图。
具体实施方式
对优选实施方式的以下描述本质上仅是示例性的并且决不意在限制本发明及其应用或用途。
总体上参照图1至图8，描绘了大体以10示出的主动式前轮导流器组件，该主动式前轮导流器组件邻近于车辆12的前轮胎14、优选地大致在车辆12的前轮胎14的前方以可操作的方式安装至车辆12。组件10通过使轮胎前方的湍流空气流和底部空气流平顺来改进车辆的空气动力学性能。
主动式前轮导流器组件10设置了结合有旋转运动的线性致动器。导流器部分16包括所设置的至少一个导流器。导流器部分16优选地包括至少一个第一面板18、最优选地为静态面板和至少一个第二面板20，该第二面板是可移动的导流器。至少第二面板20能够在展开位置中移动到至少一个预定高度且在收起位置中移动到至少一个预定高度，这些预定高度可以被优化以适合于特定应用。具有旋转运动的主动式前轮导流器组件10与线性运动系统相比需要更少的包装空间，这是优于常规系统的重要优点。主动式前轮导流器组件10比常规的前部空气导流器提供了更多的益处以及针对较宽范围的车辆的适用性，常规的前部空气导流器比如有受限于高度和形状的固定式车轮导流器、不邻近或靠近车轮的主动式导流器和受限于包装空间的主动式导流器、以及仅竖向移动并且对包装空间具有更高要求的线性主动式前轮导流器。
主动式前轮导流器组件10包括大体以22示出的框架，该框架包括壳体23。框架22优选地是静态致动器安装件和框架。至少一个枢转销24在大体以25示出的至少一个枢转接合部处以可操作的方式联接至框架22。最优选地，枢转接合部25由第一面板18和第二面板20形成，第二面板20由所述枢转销24保持成使得所述第二面板20能够在所述枢转接合部25处旋转(例如，参见图6至图8)。导流器面板20如以箭头“R”所指示的那样绕枢转销24旋转，以使面板20在收起位置与展开位置之间移动。应当理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，根据应用可以考虑适合于导流器面板20旋转的任何替代性接合部。
主动式前轮导流器组件10包括大体以26示出的致动器，该致动器最优选地是线性致动器。致动器26以可操作的方式联接至框架22。致动器22结合有轴28(例如，螺纹轴、轴杆、螺纹轴杆、导螺杆、旋转螺杆等)，该轴28被接纳在位于壳体23的外管部分32内的内管30(例如，延伸管、平移管等)内。轴28以可操作的方式旋转成在内管30内平移，以使导流器面板20伸展/缩回。平移的轴28例如在由马达29提供的动力下在内管30内移动、例如向上/向下移动，以使导流器面板20伸展/缩回。线性致动器的运动以箭头“A”指示。优选地，至少一个第二枢转销36在大体以34示出的至少一个接合部处以可操作的方式联接至框架22。在轴28的一部分上设置有套筒38，以保护轴28免受环境因素例如水分、污物、碎屑、盐、道路除冰剂的影响。应当理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，根据应用可以考虑适于将面板20展开到至少一个预定位置/高度的替代性平移方向/角度。
最优选地，存在至少两个主动式前轮导流器组件10通过至少一个紧固件以可操作的方式连接至车辆，每个组件10定位成邻近于车辆的前轮、优选地大致定位在车辆的前轮的前方。因此，附图中所描绘的并且附接至车辆的组件10将具有邻近于车辆的前轮胎中的另一前轮胎附接的成镜像的组件10，并且这些组件10在预定条件下同时展开/缩回。应当理解的是，组件10可以独立地操作。在不脱离本发明的范围的情况下，还应当理解的是，组件10可以结合有操作成用于进行检测的物体检测装置，以用于在针对特定组件10例如通过电流尖峰检测到物体或与表面的撞击时缩回或以其他方式移开该组件。
在展开位置(例如，参见图3至图7，更特别地参见图4)时，车轮导流器20下降以偏转空气流，最优选地，车轮导流器20下降以偏转围绕前轮14的流。致动器26和静态框架22是固定的。
为了从至少一个展开位置移动至收起位置(例如，参见图2)，线性致动器26接收电力，这使致动器26在长度上缩短(运动“A”的向上方向)。这种缩短动作在车轮导流器面板20被提升时引起沿着枢转轴线24、25的旋转“R”，以不再处于空气流中。
为了从收起位置移动到至少一个展开位置，线性致动器26接收电力，这使致动器26伸长(运动“A”的向下方向)。这种伸长动作在车轮导流器面板20被下降预定量时引起沿着枢转轴线24、25的旋转“R”，以处于气流中。
总体上参照图1至图8，这种空气动力学防护罩(shield)的在不需要时将被提升成大致离开车辆下方的空气流的能力在预定条件下、例如在较低速度下例如在约30Mph的速度下为车辆提供了所需的离地间隙。在其他预定条件下、例如在更高的速度下例如在大于至少约30Mph的速度下，当需要更多空气动力学方面的益处时，导流器20可以展开以通过引导空气流来改善空气动力学，从而降低燃料消耗。
在不脱离本发明的范围的情况下，可以考虑物体检测装置和适合的传感器。
可以考虑适合的电子设备以感测和传输例如说比如与物体/地表面接触而产生的电流冲击。
可以考虑适合的电子设备、传感器、通信装置或任何其他适合的设备，以便确定预定条件、例如偏航、车辆速度、间隙高度等是否存在，以在预定条件存在时使导流器面板20展开/缩回。
预定条件包括但不限于选自下述各者：车辆速度；风向，例如平均风向约5度的偏航是不利的；以及取决于应用的任何其他预定条件等。作为示例，面板是被收回的，并且在车辆达到预定速度、例如约30mph至40mph、至少为约30mph等时，组件10将面板20移动至展开位置并停留在下面，直到车辆降速至预定速度以下或已不再满足其他的用于继续展开的预定条件为止。
致动器26优选地与车辆通信网络以可操作的方式相关联，以基于预定条件控制致动器的操作。
空气动力学面板20可以呈适合于引导空气流/使空气流平顺的任何预定形状。作为非限制性示例，空气动力学面板根据应用而相对于车辆大致笔直、弯曲或成角度。作为非限制性示例，防护罩在前向端部或后向端部处在外侧成角度。作为另一非限制性示例，导流器面板20移动成在后向端部处(车辆的后方方向)以最大高度向下成角度。
优选地，车轮导流器面板20由复合塑料制成。然而，在不脱离本发明的范围的情况下，根据具体应用、由不同材料比如钢或铝、涂漆碳纤维、挤制的橡胶、模制的复合塑料、单个工件、或组装在一起的多个工件或其他适合的抗冲击材料及其组合来制造车轮导流器面板20以承受预定的载荷，这也在本发明的范围内。另外地，导流器面板1可以由例如模制的复合塑料的单个工件或组装在一起的多个工件形成。
图1描绘了处于使用环境中的主动式前轮导流器组件10。应当理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，根据应用可以考虑适合于改善空气动力学的任何预定安装位置。还应当理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，可以考虑对车辆例如轿车、运动型多功能车、UTV、ATV、RV、皮卡车、半挂车、跨界车等的适应性。还应当理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，可以考虑面板相对于地表面例如道路而展开/收回的任何预定高度。还应当理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以考虑面板相对于地表面例如道路的任何预定的展开/收回角度。
本发明的描述本质上仅仅是示例性的，并且因此，不脱离本发明的主旨的变型意在落入本发明的范围内。此类变型不被认为脱离本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种用于车辆的前轮导流器组件，包括：
至少一个导流器面板，所述至少一个导流器面板能够在收起位置与至少一个展开位置之间移动，其中，所述导流器面板的展开改善了空气动力学；
至少一个导流器枢转部，所述至少一个导流器面板能够绕所述导流器枢转部旋转；以及
至少一个线性致动器，所述至少一个线性致动器以可操作的方式联接至所述至少一个导流器面板，其中，与所述至少一个导流器面板的旋转运动相结合的线性致动在预定条件下选择性地使所述至少一个导流器面板在所述收起位置与进入到空气流中的所述至少一个展开位置之间移动。
2.根据权利要求1所述的前轮导流器组件，还包括至少一个静态致动器安装件和框架，所述静态致动器安装件和框架以可操作的方式连接至所述车辆。
3.根据权利要求1所述的前轮导流器组件，还包括至少一个静态致动器安装件和框架，所述框架包括邻近于所述车辆的前轮以可操作的方式连接至所述车辆的至少一个壳体，以用于选择性地将所述至少一个导流器面板移动到所述空气流中/从所述空气流移出。
4.根据权利要求1所述的前轮导流器组件，还包括至少一个框架和以可操作的方式联接至所述框架的至少一个静态面板。
5.根据权利要求4所述的前轮导流器组件，其中，所述至少一个静态面板形成至少一个枢转接合部，并且所述至少一个导流器面板在用于进行移动的所述枢转接合部处以可旋转的方式连接，以用于选择性地将所述至少一个导流器面板移动到所述空气流中/从所述空气流移出。
6.根据权利要求5所述的前轮导流器组件，其中，所述至少一个枢转接合部包括枢转销，以用于所述至少一个导流器面板绕所述枢转接合部进行旋转。
7.根据权利要求1所述的前轮导流器组件，还包括至少一个固定面板，所述至少一个固定面板形成枢转接合部，并且所述至少一个导流器面板在所述枢转接合部处以可旋转的方式连接，其中，所述至少一个导流器面板在所述线性致动器高度增加以将所述至少一个导流器面板安置到所述空气流中时绕所述枢转接合部沿第一方向旋转，并且其中，所述至少一个导流器面板在所述线性致动器高度减小以将所述至少一个导流器面板从所述空气流移出时绕所述枢转接合部沿第二方向旋转。
8.根据权利要求1所述的前轮导流器组件，其中，所述线性致动器包括以可操作的方式联接至所述至少一个导流器面板的轴，所述轴在所述前轮导流器组件的壳体的内管内以可操作的方式平移以选择性地增大/减小所述线性致动器的高度，以使所述至少一个导流器面板展开/缩回。
9.根据权利要求1所述的前轮导流器组件，还包括位于所述轴上的套筒，以保护所述轴免受环境因素的影响。
10.根据权利要求1所述的前轮导流器组件，其中，所述预定条件选自包括车辆速度、风向、偏航及所述车辆速度与所述风向与所述偏航的组合的组。
11.根据权利要求1所述的前轮导流器组件，其中，用于展开所述导流器面板的所述预定条件是当所述车辆的速度达到至少约30英里每小时时。
12.根据权利要求1所述的前轮导流器组件，其中，前轮导流器组件中的每个前轮导流器组件各自大致安装在所述车辆的两个前轮轮胎的前方。
13.根据权利要求1所述的前轮导流器组件，其中，所述线性致动器在预定力的影响下感测到电流尖峰，致使电路超驰，以用于使所述至少一个导流器面板的展开停止，从而防止损坏。
14.根据权利要求1所述的前轮导流器组件，其中，所述线性致动器以可操作的方式接收电力致使所述线性致动器在长度上缩短，这使得在所述导流器面板绕枢转接合部沿第一方向旋转时将所述至少一个导流器面板向上牵引，由此将所述至少一个导流器面板移动至所述收起位置，并且其中，所述线性致动器以可操作的方式接收电力致使所述线性致动器伸长，这使得在所述导流器面板绕枢转接合部沿第二方向旋转时将所述至少一个导流器面板向下驱动，由此将所述至少一个导流器面板移动到至少一个展开位置。
15.根据权利要求1所述的前轮导流器组件，其中，所述至少一个导流器面板以能够操作成对所述空气流进行引导以改善空气动力学的预定角度定位在所述空气流中。
16.一种用于车辆的前轮导流器组件，包括：
至少一个导流器面板，所述至少一个导流器面板能够在收起位置与至少一个展开位置之间移动，其中，所述导流器面板的展开改善了空气动力学；
至少一个导流器枢转接合部，所述至少一个导流器面板能够绕所述至少一个导流器枢转接合部旋转；
至少一个框架，所述至少一个框架以可操作的方式连接至所述车辆；
至少一个致动器，所述至少一个致动器以可操作的方式安装在所述框架内并且以可操作的方式联接至所述至少一个导流器面板，其中，所述致动器的与所述至少一个导流器面板的旋转运动相结合的致动选择性地使所述至少一个导流器面板在所述收起位置与所述至少一个展开位置之间移动、并在能够操作成对空气流进行引导的预定位置处进入到所述空气流中。
17.根据权利要求16所述的前轮导流器组件，其中，在所述车辆的两个前轮轮胎的前方的预定位置处各有一个前轮导流器组件安装至所述车辆。
18.根据权利要求17所述的前轮导流器组件，其中，所述致动器是线性致动器。
19.根据权利要求18所述的前轮导流器组件，还包括至少一个固定面板，所述至少一个固定面板形成枢转接合部，并且所述至少一个导流器面板在所述枢转接合部处以可旋转的方式连接，其中，所述至少一个导流器面板在所述线性致动器高度增加以将所述至少一个导流器面板安置到所述空气流中时绕所述枢转接合部沿第一方向旋转，并且其中，所述至少一个导流器面板在所述线性致动器高度减小以将所述至少一个导流器面板从所述空气流移出时绕所述枢转接合部沿第二方向旋转。
20.一种用于车辆的前轮导流器组件，包括：
至少一个框架，所述至少一个框架以可操作的方式连接至所述车辆；
至少一个第一面板，所述至少一个第一面板以可操作的方式连接至所述框架；
至少一个枢转接合位置，所述至少一个枢转接合位置设置在所述至少一个第一面板上；
至少一个第二面板，所述至少一个第二面板通过枢转销以可旋转的方式连接至所述至少一个枢转接合部；
至少一个线性致动器，所述至少一个线性致动器以可操作的方式连接至所述框架并且以可操作的方式连接至所述至少一个第二面板，其中，在动力下以可操作的方式增加所述线性致动器的高度使得所述至少一个第二面板绕所述枢转接合部沿第一方向旋转的同时将所述至少一个第二面板向下驱动，以将所述至少一个第二面板移动到位于空气流内的至少一个展开位置，并且其中，当需要改善的空气动力学的预定条件不再存在时，在动力下以可操作的方式减小所述线性致动器的高度使得所述至少一个第二面板绕所述枢转接合部沿第二方向旋转的同时将所述至少一个第二面板向上拉动，以将所述至少一个第二面板移动到收起位置。
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