CN113619694A - 主动式前导流器——平翼板 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的主动式前导流器，该主动式前导流器能够在伸展位置、缩回位置或伸展位置与缩回位置之间的任意位置之间移动。主动式前导流器组件具有用于附接至车辆的车身底部的横向构件。横向构件还包括用于连接至车辆的车身底部的多个滑动接头连接件。横向构件是致动器连杆组件的固定连杆，致动器连杆组件具有致动器、驱动连杆、浮动连杆和叶片。

Description

主动式前导流器——平翼板

本申请是申请日为2019年4月3日、申请号为201980024494.8(PCT/US2019/025546)、发明名称为“主动式前导流器——平翼板”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年4月3日提交的美国临时申请No.62/651,859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

本发明涉及通过减小车辆阻力并改进燃料消耗来改进车辆的总体空气动力学的平翼板主动式前导流器。

背景技术

在车辆中存在相当大的空气动力学效率损失，特别是由于车辆下方及周围的气流。常规结构、比如使用柔性材料的固定面板或固定空气导流器是已知的但是并不满足期望的要求。这些固定的空气导流器/阻流器仍是一种折衷方案，原因在于，这些固定的空气导流器/阻流器不能在不影响规格和其他车辆性能的情况下得到最佳高度。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柔性的情况下仍然会被损坏。因此，存在对于提供在展开时用于提高空气动力学性能的空气动力学表面、但在预定条件下能够缩回移开以使车辆恢复到其原始设计意图的主动式前导流器的需要。本发明的另一目的在于提供顺畅的车身底部空气流、减少轮胎前方的冲压空气、在车辆下侧产生真空、使空气阻流气限制的撞击最小化以及利用其它的空气动力系统来优化效果。

发明内容

一种用于车辆的主动式前导流器组件，该主动式前导流器组件能够在伸展位置、缩回位置或伸展位置与缩回位置之间的任意位置之间移动。主动式前导流器组件具有用于附接至车辆的车身底部的横向构件。框架构件还包括用于连接至车辆的车身底部的多个滑动接头连接件。横向构件是致动器连杆组件的固定连杆，该致动器连杆组件具有致动器、驱动连杆、浮动连杆和叶片。

致动器连接至横向构件，该致动器是致动器连杆组件的一部分。致动器具有从致动器壳体延伸以连接至横向构件的至少一个凸缘。致动器还包括穿过致动器壳体的直通式驱动连接件，其中，直通式驱动连接件具有位于致动器壳体的相反侧部上的两个连接开口。所述两个连接开口中的每个连接开口具有凹形表面。

致动器连杆组件还包括连接至致动器的直通式驱动连接件的驱动连杆。驱动连杆是在桥形件处连接在一起的两个件，该桥形件用于使驱动连杆的所述两个件两者一起移动。驱动连杆的两个件中的每个件包括驱动连接端部和从动连接端部，其中，驱动连接端部与直通式驱动连接件的所述两个连接开口中的相应的一个连接开口连接。每个驱动连接端部具有凸形表面，该凸形表面用于提供与所述两个连接开口中的相应的一个连接开口的凹形表面的配合连接。浮动连杆利用枢转销连接件以可旋转的方式连接至驱动连杆的两个件的各个从动端部。

致动器连杆组件还包括叶片，该叶片还是连接在浮动连杆与横向构件之间的随动连杆。叶片借助于一个或更多个枢转销连接至横向构件并且叶片枢转地连接至浮动连杆，使得当致动器通电时叶片绕横向构件上的一个或更多个枢转销枢转。

本发明的其他适用性领域将根据下文中所提供的详细描述而变得明显。应当理解的是，详细描述和特定示例尽管指示了本发明的优选实施方式，但是仅意在用于说明的目的而不意在限制本发明的范围。

附图说明

根据详细描述和附图将更会充分地理解本发明，在附图中：

图1是主动式前导流器组件的后俯视等距视图，其中叶片处于伸展位置。

图2是主动式前导流器组件的后俯视等距视图，其中叶片处于缩回位置。

图3是主动式前导流器组件的俯视平面图，其中叶片处于伸展位置。

图4是主动式前导流器组件的前等距视图，其中叶片处于伸展位置。

图5是主动式前导流器系统的后等距视图，其中叶片处于伸展位置。

图6是主动式前导流器组件的仰视平面图，其中叶片处于伸展位置。

图7是主动式前导流器系统的侧向局部平面图，其中叶片处于伸展位置。

图8是主动式前导流器系统的侧向局部平面图，其中叶片处于缩回位置。

图9是致动器和驱动连杆的放大分解侧视图。

具体实施方式

优选实施方式的以下描述本质上仅是示例性的并且绝非意在限制本发明、本发明的应用或用途。

总体上参照图1至图8，根据本发明，提供了一种总体上以10示出的在预定条件下能够在缩回位置(或“收起”位置)与展开位置(或“伸展”位置)之间移动的主动式前导流器组件。主动式前导流器组件10设置有根据车辆的需求而展开和缩回的叶片12。这允许比固定的面板系统更低的展开，以显著降低阻力、减少排放、提高燃料经济性并且当与主动式前导流器组件组合使用时提高主动式格栅遮板的性能。另外，该主动式前导流器组件允许系统缩回，使得车辆仍然可以满足离地间隙、爬坡角度、越野需求等。如果在系统展开时发生撞击，致动器14允许系统自由地缩回和/或移动以助于防止损坏。这些相比于在仪表板下方和/或附近使用固定的牺牲面板以实现基本的且效果较差的空气动力学性能改进的典型车辆系统而言具有明显改进。

主动式前导流器组件10具有用于附接至车辆的车身底部的横向构件16。该横向构件16还包括用于连接至车辆的车身底部的多个滑动接头连接件18。主动式前导流器组件10使用四连杆机构以使叶片12移动。该四连杆机构包括致动器连杆组件20，该致动器连杆组件20包括致动器14、驱动连杆22、浮动连杆26、叶片12和作为固定连杆的横向构件16。

致动器14连接至横向构件16，该致动器14是致动器连杆组件20的一部分。致动器14是电动马达，比方说例如但不限于具有引起直通式驱动连接件28的旋转的一组齿轮的有刷DC马达或无刷DC马达。更一般地，致动器14是旋转致动器，例如，具有反馈选项、六角型、螺旋式驱动器的、较高速致动器；电的、机械的、线性的例如具有电流超驰电路、脱开离合、液压、气动、延伸、动力提升致动器；或根据应用和预定的车辆要求的任何其他致动器及其组合。致动器14通过借助连接器32从车辆网络接收信号而被控制，连接器32可以利用车辆网络发送和接收信号。连接器32还可以供给电力以使马达通电。致动器14具有从致动器壳体30延伸以连接至横向构件16的至少一个凸缘34。

致动器14包括穿过致动器壳体30的直通式驱动连接件28。直通式驱动连接件28具有位于致动器壳体30的相反侧部上的两个连接开口。直通式驱动连接件28的两个连接开口中的每个连接开口具有凹形表面。该凹形表面实际上可以是任何形状，但包括矩形、三角形、六边形、八边形或任何其他适合的形状。

特别地参照图9，示出了致动器连杆组件20的一部分的细节。致动器连杆组件20包括连接至通过致动器14的直通式驱动连接件28的驱动连杆22。驱动连杆22是在桥形件40处连接在一起的两个件36、38，该桥形件40用于使驱动连杆22的两个件36、38两者一起移动。驱动连杆22的所述两个件36、38中的每个件包括驱动连接端部42、42’和从动连接端部44、44’(图2中所示)。驱动连接端部42、42’与直通式驱动连接件28的两个连接开口中相应的一个连接开口连接。每个驱动连接端部42、42’具有凸形表面43、43’，凸形表面43、43’用于提供与两个连接开口中的相应的一个连接开口的凹形表面41、41’的配合连接。凸形表面43、43’实际上可以是任何形状，但包括矩形、三角形、六边形、八边形或任何其他适合的形状。

参照图2，浮动连杆26连接至各个从动连接端部44、44’。浮动连杆26以可旋转的方式连接至驱动连杆22的两个件36、38中的各个从动端部42、42’。各个驱动连接端部44、44’与浮动连杆26之间的可旋转的连接通过使用形成在驱动端部连接44、44’上的孔来完成，这些孔接纳从浮动连杆26的表面延伸的销。

在该特定实施方式中，叶片12由复合塑料制成。然而，在不背离本发明的范围的情况下，将叶片12制造成由用以承受预定载荷的不同的材料比如钢或铝(根据特定的应用)、喷漆碳纤维、挤压橡胶或其他适合的耐撞击材料形成也在本发明的范围内。另外，叶片是例如由模制的复合塑料形成的单个件，然而，将叶片制成组装在一起的多个件也在本发明的范围内。

当叶片12处于完全展开位置时，叶片12伸展成与横向构件16的纵向轴线48或平面成大约90度或垂直。将叶片12定位在0度与90度之间任意的中间位置处也在本发明的范围内。因此，叶片12沿着车辆前部大致竖向地伸展以防止由于车辆下方的所有部件导致的湍流而使空气潜入车辆下方并在车辆下方旋流，并且减小阻力。叶片12是大致平坦的，然而，取决于应用，叶片12可以被模制或成形为遵循车辆的前端部的曲率并且/或者可以是勺形的或凹形的或者其它适合的形状或轮廓以进一步引导空气流。当叶片12下降处于展开位置时，叶片12大致延伸相对于行驶地面的距离的约四分之一至二分之一、优选地为该距离的约三分之一。

在操作中，在致动器14被通电以使叶片12从缩回位置移动至展开位置时，致动器14使直通驱动28的凹形构件沿第一方向旋转，这使驱动连杆22向下旋转，从而使浮动连杆26推动叶片12并使叶片12绕一个或更多个枢转销46枢转，以使叶片12相对于横向构件16向下移动。如图7中所示，处于展开位置的叶片12移动至与沿着横向构件16的纵向轴线延伸的平面成大约90度或与该平面垂直的位置。图7中还示出，叶片12当处于展开位置时可以移动至不同的角度。例如，该角度被限定为叶片12相对于横向构件16或固定的基部连杆的平面或纵向轴线48的位置。将叶片12定位在0度与90度之间的任意角度处也在本发明的范围内。在本发明的一些实施方式中，叶片12被展开至在75度至85度的范围内选择的一个角度处。

图8示出了当移动至与横向构件16的底部纵向平面48平行的缩回位置时的叶片12。移动至缩回位置在下述情况下完成：致动器14使直通连接件28沿与第一方向相反的第二方向旋转，这使驱动连杆22相对于横向构件16向上旋转。驱动连杆22的移动使浮动连杆26向上移动，从而使叶片12绕所述一个或更多个枢转销46旋转至图8中所示的位置。

另一显著的优点是致动器14被离合控制以防止对系统的损坏。在物体撞击处于展开位置的叶片12的情况下，系统被设计成吸收能量，但是如果撞击超过预定的设定水平，则叶片12被致动器14的内部离合器释放，从而允许叶片12随撞击而移动以防止损坏系统。

在优选的实施方式中，致动器14具有内部离合器，该内部离合器使齿轮脱开离合或脱开接合，从而允许叶片12在预定条件下旋转或移开以助于防止对主动式前导流器组件10的损坏。例如，在叶片12发生预定力下的撞击时，致动器14的离合器使齿轮脱开接合从而使叶片12可以自由地移开。

致动器14是密封的并且具有通过连接器32与车辆通信的能力。致动器14和车辆还通信成根据预定条件比如车辆速度、风向、偏航等及其组合来使叶片12展开和缩回。作为非限制性示例，叶片12缩回直到车辆达到30英里每小时、例如约30mph至40mph的预定速度时为止，然后，叶片12伸展并保持展开直到车辆降回到预定速度以下或者不再满足使叶片12处于展开位置的其他预定条件为止。

在致动器14中存在提供关断能力的电子元件。在一方面，存在具有连接器触点的关断印刷电路板(PCB)，这些连接器触点与车辆通信网络相互关联以便根据预定条件对马达进行控制，例如对与预定车辆速度范围相关联的马达的通电进行控制。PCB电子器件感测超驰的电流尖峰，这允许离合器使驱动系统脱开接合以允许驱动系统自由地旋转

本发明的描述本质上仅仅是示例性的，因而，不背离本发明要旨的变型将在本发明的范围内。这些变型不应被认为是对本发明的精神和范围的背离。

Claims (22)

1.一种用于车辆的主动式前导流器组件，所述主动式前导流器组件包括：

横向构件，所述横向构件用于附接至车辆的车身底部，其中，所述横向构件是致动器连杆组件的固定连杆；

所述致动器连杆组件包括致动器、驱动连杆、浮动连杆和叶片；

所述致动器连接至所述横向构件，所述致动器包括驱动连接件；

其中，所述驱动连杆包括驱动连接端部和从动连接端部，其中，所述驱动连接端部与所述致动器的所述驱动连接件连接；

所述浮动连杆以能够旋转的方式连接至所述驱动连杆的从动端部；以及

所述叶片是连接在所述浮动连杆与所述横向构件之间的随动连杆，其中，所述叶片借助于一个或更多个枢轴连接至所述横向构件并且所述叶片枢转地连接至所述浮动连杆，使得当所述致动器通电时所述叶片绕所述横向构件上的所述一个或更多个枢轴枢转，其中，所述叶片绕所述一个或更多个枢轴在缩回位置与伸展位置之间枢转，其中，当所述叶片的平面平行于所述横向构件的纵向平面时为所述缩回位置，并且当所述叶片的所述平面垂直于所述横向构件的所述纵向平面时为所述伸展位置。

2.根据权利要求1所述的主动式前导流器组件，其中，所述叶片是平坦的叶片。

3.根据权利要求1所述的主动式前导流器组件，其中，用于使所述叶片缩回的所述预定条件是：车辆速度在小于30英里每小时的范围内和/或当所述致动器感测到比期望的预定载荷高时。

4.根据权利要求1所述的主动式前导流器组件，其中，所述致动器在发生预定力下的撞击时感测到电流尖峰，致使电路超驰从而脱开离合，使得所述叶片自由地移开以防止损坏。

5.根据权利要求4所述的主动式前导流器组件，其中，当处于展开位置时，所述叶片位于固定的基部连杆与驱动连杆之间的一角度处，并且所述角度是所述叶片相对于所述固定的基部连杆的位置，其中，处于所述展开位置的所述角度是在75度至85度的范围内选择的一个角度。

6.一种用于车辆的主动式前导流器组件，所述主动式前导流器组件包括：

横向构件，所述横向构件用于附接至车辆的车身底部，其中，所述横向构件是致动器连杆组件的固定连杆；

所述致动器连杆组件包括致动器、驱动连杆、浮动连杆和叶片；

所述致动器连接至所述横向构件，并且所述致动器包括穿过所述致动器壳体的直通式驱动连接件，其中，所述直通式驱动连接件具有位于所述致动器壳体的相反侧部上的两个连接开口，所述两个连接开口中的每个连接开口具有凹形表面；

所述驱动连杆连接至所述直通式驱动连接件，其中，所述驱动连杆具有在桥形件处连接在一起的两个件，所述桥形件用于使所述驱动连杆的所述两个件两者一起同步移动，其中，所述驱动连杆的所述两个件中的每个件包括驱动连接端部和从动连接端部，其中，所述驱动连接端部与所述直通式驱动连接件的所述两个连接开口中的相应的一个连接开口连接，其中，每个驱动连杆连接端部具有凸形表面，所述凸形表面用于提供与所述两个连接开口中的相应的一个连接开口的所述凹形表面的配合连接；

所述浮动连杆以能够旋转的方式连接至所述驱动连杆的所述两个件中的各个从动端部；以及

所述叶片是在所述浮动连杆与所述横向构件之间连接的随动连杆，其中，所述叶片借助于一个或更多个枢轴连接至所述横向构件并且所述叶片枢转地连接至所述浮动连杆，使得当所述致动器通电时所述叶片绕所述横向构件上的所述一个或更多个枢轴枢转。

7.根据权利要求6所述的主动式前导流器组件，其中，所述叶片绕所述一个或更多个枢轴在缩回位置与伸展位置之间枢转，其中，当所述叶片的平面平行于所述横向构件的纵向平面时为所述缩回位置，并且当所述叶片的所述平面垂直于所述横向构件的所述纵向平面时为所述伸展位置。

8.根据权利要求7所述的主动式前导流器组件，其中，所述叶片能够定位在所述伸展位置与所述缩回位置之间的任意位置处。

9.根据权利要求6所述的主动式前导流器组件，其中，所述桥形件包括构造成接纳凸形延伸部的凹形延伸部的组合，使得所述两个件中的一个件具有所述凹形延伸部并且所述两个件中的另一件具有所述凸形延伸部。

10.根据权利要求6所述的主动式前导流器组件，其中，存在使所述叶片移动的不多于一个的致动器连杆组件。

11.根据权利要求6所述的主动式前导流器组件，其中，所述叶片是平坦的叶片。

12.根据权利要求6所述的主动式前导流器组件，其中，所述致动器与车辆通信网络相关联，以根据预定条件控制所述致动器的运行。

13.根据权利要求12所述的主动式前导流器组件，其中，所述预定条件选自由以下各者组成的组：车辆速度、风向、偏航及其组合。

14.根据权利要求13所述的主动式前导流器组件，其中，用于使所述叶片展开的所述预定条件是：车辆速度在至少30英里每小时的范围内。

15.根据权利要求6所述的主动式前导流器组件，其中，用于使所述叶片缩回的所述预定条件是：车辆速度在小于30英里每小时的范围内和当所述致动器感测到比期望的预定载荷高时。

16.根据权利要求6所述的主动式前导流器组件，其中，当处于展开位置时，所述叶片位于固定的基部连杆与驱动连杆之间的一角度处，并且所述角度是所述叶片相对于所述固定的基部连杆的位置，其中，处于所述展开位置的所述角度是在75度至85度的范围内选择的一个角度。

17.根据权利要求6所述的主动式前导流器组件，所述致动器进行目标检测并且在发生预定力下的撞击时脱开离合，所述叶片自由地旋转移开以防止损坏，其中，这种运动通过连杆机构系统的几何形状和各连杆与彼此的比率实现。

18.一种用于车辆的主动式前导流器组件，所述主动式前导流器组件包括：

横向构件，所述横向构件用于附接至车辆的车身底部，其中，所述横向构件是致动器连杆组件的固定连杆；

位于所述横向构件上的多个滑动接头连接件，所述多个滑动接头连接件用于连接至所述车辆的所述车身底部；

所述致动器连杆组件包括致动器、驱动连杆、浮动连杆和叶片；

所述致动器连接至所述横向构件，其中，所述致动器具有驱动连接件；

所述驱动连杆连接至所述直通式驱动连接件，其中，所述驱动连杆具有在桥形件处连接在一起的两个件，所述桥形件用于使所述驱动连杆的所述两个件两者一起移动，其中，所述驱动连杆的所述两个件中的每个件包括驱动连接端部和从动连接端部，其中，所述驱动连接端部与所述致动器的所述驱动连接件连接；

所述浮动连杆以能够旋转的方式连接至所述驱动连杆的所述两个件中的每个从动端部；以及

所述叶片是在所述浮动连杆与所述横向构件之间连接的随动连杆，其中，所述叶片借助于一个或更多个枢轴连接至所述横向构件并且所述叶片枢转地连接至所述浮动连杆，使得当所述致动器通电时所述叶片绕所述横向构件上的所述一个或更多个枢轴枢转。

19.根据权利要求18所述的主动式前导流器组件，其中，所述叶片绕所述一个或更多个枢轴在缩回位置与伸展位置之间枢转，其中，当所述叶片的平面平行于所述横向构件的纵向平面时为所述缩回位置，并且当所述叶片的所述平面垂直于所述横向构件的所述纵向平面时为所述伸展位置。

20.根据权利要求18所述的主动式前导流器组件，其中，所述叶片是平坦的叶片。

21.根据权利要求18所述的主动式前导流器组件，其中，所述致动器在发生预定力下的撞击时感测到电流尖峰，致使电路超驰从而脱开离合，使得所述叶片自由地移开以防止损坏。

22.根据权利要求18所述的主动式前导流器组件，其中，所述致动器进行目标检测并且在发生预定力下的撞击时脱开离合，所述叶片自由地旋转移开以防止损坏，其中，这种运动通过连杆机构系统的几何形状和各连杆与彼此的比率实现。

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