DE102020204009A1

DE102020204009A1 - Aktive Luftschleiervorrichtung, aktives Luftschleiersystem und Steuerverfahren desselben

Info

Publication number: DE102020204009A1
Application number: DE102020204009.5A
Authority: DE
Inventors: Un-Tae Kim
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2021-06-17
Also published as: US20210178880A1; US20210179192A1; CN112977310A; US20210178881A1; KR20210076499A; US20210179193A1; US11203258B2

Abstract

Eine aktive Luftschleiervorrichtung ist vorgesehen. Die Vorrichtung weist einen Kanal auf, der mit einer Ansaugöffnung, einer Auslassöffnung und einem Luftstrompfad von der Ansaugöffnung zur Auslassöffnung ausgebildet ist und der an der Innenfläche eines Stoßfängers eines Fahrzeugs angebracht ist. Eine plattenförmige Klappe wird durch die Abstützung und Führung des Kanals betätigt und ist so ausgestaltet, dass sie die Auslassöffnung öffnet und schließt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Luftschleiervorrichtung und insbesondere auf eine Luftschleiervorrichtung, die an einem Fahrzeugstoßfänger angebracht ist, sowie auf ein Verfahren zu deren Steuerung.
Beschreibung des Stands der Technik
Aufgrund der jüngsten Zunahme der Durchsetzung von Emissionsvorschriften wird aktiv Forschung zur Verbesserung der Kraftstoffeffizienz eines Fahrzeugs betrieben. Verschiedene Techniken zur Verbesserung der Aerodynamik wurden angewandt, um die Kraftstoffeffizienz zu verbessern, und der an einem vorderen Stoßfänger des Fahrzeugs aufgebrachte Luftschleier ist eine der Techniken zur Verbesserung der Aerodynamik, um die Strömung um einen Radkasten zu verbessern. Im Allgemeinen weist der Luftschleier eine Luftansaugöffnung an der linken und rechten Seite des vorderen Stoßfängers und eine Auslassöffnung an der Rückseite des Radkastens auf.
Unter Bezugnahme auf 1 des Standes der Technik, strömt beim Geradeausfahren eines Fahrzeugs, wie im oberen Fall des dargestellten Fahrzeugs gezeigt, die aus dem Luftschleier austretende Luft während der Fahrt am Reifen, um die in der Nähe des Rades erzeugten Wirbel zu minimieren. Wie oben beschrieben, ist es bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs möglich, den Effekt der Verbesserung der Aerodynamik zu erreichen. Wie jedoch im unteren Fall von 1 gezeigt, trifft die Luftströmung beim Kurvenfahren direkt auf den Reifen, wenn der Reifen weiter nach außen ragt, wodurch ein größerer Wirbel erzeugt und der Luftwiderstand verschlechtert wird.
Der in diesem Abschnitt beschriebene Inhalt soll lediglich das Verständnis des Hintergrunds der vorliegenden Offenbarung erleichtern und kann das einschließen, was den Fachleuten, auf die sich die vorliegende Offenbarung bezieht, bisher nicht bekannt ist.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung sieht eine aktive Luftschleiervorrichtung, ein aktives Luftschleiersystem und ein Steuerverfahren dafür vor, die den Strömungspfad eines Luftschleiers auf der Grundlage eines Lenkwinkels während des Betriebs eines Fahrzeugs aktiv anpassen können.
Eine aktive Luftschleiervorrichtung kann gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung aufweisen: einen Kanal, der mit einer Ansaugöffnung, einer Auslassöffnung und einem Luftströmungspfad von der Ansaugöffnung zur Auslassöffnung ausgebildet ist und an der Innenfläche eines Stoßfängers eines Fahrzeugs angebracht ist; und eine Klappe mit einer Plattenform, die betätigt wird, indem sie von dem Kanal gestützt und geführt wird, und so ausgestaltet ist, dass sie die Auslassöffnung öffnet und schließt. Außerdem kann die Klappe mit einem Zahnradteil ausgebildet sein, und die aktive Luftschleiervorrichtung kann ferner ein Antriebszahnrad, das mit dem anzutreibenden Zahnradteil in Eingriff steht, und einen Schrittmotor, der ausgebildet ist, um das Antriebszahnrad anzutreiben, aufweisen.
Darüber hinaus kann der Zahnradteil ein erstes vorstehendes Ende, das so geformt ist, dass es sich in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung der Klappe erstreckt, und ein zweites vorstehendes Ende aufweisen, das von dem ersten vorstehenden Ende beabstandet ist und so geformt ist, dass es sich in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung der Klappe erstreckt. Das erste vorstehende Ende und das zweite vorstehende Ende können mit einem ersten inneren Zahnritzel bzw. einem zweiten inneren Zahnritzel ausgebildet sein. Zusätzlich kann das Antriebszahnrad ein erstes Zahnrad, das mit dem ersten inneren Zahnritzel in Eingriff steht, und ein zweites Zahnrad, das mit dem zweiten inneren Zahnritzel und dem ersten Zahnrad in Eingriff steht, aufweisen.
Außerdem kann der Kanal ein Klappenführungsteil aufweisen, das an der Auslassöffnungsseite ausgebildet ist und so ausgestaltet ist, dass es die Klappe stützt und führt. Zusätzlich kann der Klappenführungsteil ein Klappenführungsende mit einer Form, die in einer Richtung vorsteht, die zur Richtung des Luftströmungspfades geneigt ist und die sich in einer Richtung parallel zur Längsrichtung der Auslassöffnung erstreckt, und eine Klappenführungsöffnung, die entlang der Längsrichtung des Klappenführungsendes ausgebildet ist, aufweisen. Zusätzlich öffnet oder schließt die Klappe die Auslassöffnung in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Schrittmotors.
Gemäß einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Offenbarung ein aktives Luftschleiersystem vor, in dem ein Paar aktiver Luftschleiervorrichtungen vorgesehen ist und das Paar aktiver Luftschleiervorrichtungen kann an der linken Seite des Stoßfängers bzw. der rechten Seite des Stoßfängers in Bezug auf die Vorderseite des Fahrzeugs angebracht sein. Außerdem kann die Auslassöffnung der aktiven Luftschleiervorrichtung, die an der linken Seite des Stoßfängers angebracht ist, geschlossen werden, wenn das Fahrzeug nach links abbiegt, und wenn das Fahrzeug nach rechts abbiegt, kann die Auslassöffnung der aktiven Luftschleiervorrichtung, die an der rechten Seite des Stoßfängers angebracht ist, geschlossen werden.
Ein Verfahren zum Steuern eines Paars aktiver Luftschleiervorrichtungen gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung, die jeweils aufweisen: einen Kanal, der mit einer Ansaugöffnung, einer Auslassöffnung und einem Luftstrompfad von der Ansaugöffnung zur Auslassöffnung ausgebildet ist und an der Innenfläche eines Stoßfängers eines Fahrzeugs angebracht ist; und eine Klappe mit einer Plattenform, die betätigt wird, indem sie von dem Kanal gestützt und geführt wird, und die so ausgestaltet ist, dass sie die Auslassöffnung öffnet und schließt, und die an der linken Seite des Stoßfängers bzw. an der rechten Seite des Stoßfängers in Bezug auf die Vorderseite des Fahrzeugs angebracht sind, wobei das Verfahren das Bestimmen, ob das Fahrzeug einlenkt, und das Einstellen des Paars aktiver Luftschleiervorrichtungen auf der Grundlage dessen, ob das Fahrzeug einlenkt, aufweisen kann.
Darüber hinaus kann die Klappe der an der linken Seite des Stoßfängers montierten aktiven Luftschleiervorrichtung so eingestellt werden, dass sie in eine Richtung betätigt wird, in der die Auslassöffnung geschlossen ist, wenn sich das Fahrzeug nach links dreht. Insbesondere wenn der Lenkwinkel des Fahrzeugs weniger als etwa -3° gegenüber 0° beträgt, kann bestimmt werden, dass das Fahrzeug nach links einlenkt. Wenn das Fahrzeug nach rechts einlenkt, kann alternativ die Klappe der aktiven Luftschleiervorrichtung, die auf der rechten Seite des Stoßfängers angebracht ist, so eingestellt werden, dass sie in eine Richtung betätigt wird, in der die Auslassöffnung geschlossen ist. Insbesondere wenn der Lenkwinkel des Fahrzeugs größer als etwa +3° gegenüber 0° ist, kann bestimmt werden, dass das Fahrzeug nach rechts einlenkt.
Darüber hinaus kann das Verfahren ferner das Vergleichen einer Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer Referenzfahrzeuggeschwindigkeit, bevor bestimmt wird, ob das Fahrzeug einlenkt, aufweisen. Ferner kann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als die Referenzfahrzeuggeschwindigkeit ist, bestimmt werden, ob das Fahrzeug einlenkt, und wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als die Referenzfahrzeuggeschwindigkeit ist, kann die Klappe des Paars aktiver Luftschleiervorrichtungen in einem Zustand verbleiben, in dem die Auslassöffnung geöffnet ist.
Es gab insofern ein Problem, als dass ein allgemeiner Luftschleier die aerodynamische Verbesserung bewirkt, wenn ein Fahrzeug geradeaus gefahren wird, aber die Aerodynamik sich verschlechtert, wenn der Reifen beim Einlenken des Fahrzeugs nach außen ragt. Bei der aktiven Luftschleiervorrichtung und deren Steuerverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung kann es jedoch möglich sein, den Strömungspfad des Luftschleiers aktiv zu steuern, wenn das Fahrzeug einlenkt, wodurch die Aerodynamik verbessert wird.
Darüber hinaus können die Strömungsmuster an der linken und rechten Seite des vorderen Stoßfängers verändert werden, wenn der linke und rechte Luftschleierströmungspfad unterschiedlich gesteuert wird. Wenn der linke Strömungspfad geöffnet und nur der rechte Strömungspfad geschlossen wird, erhöht sich der Hochdruckbereich auf der rechten Seite des vorderen Stoßfängers, wodurch sich das Moment nach rechts dreht. Durch die Blockierung des rechten Strömungspfades beim Rechtslenken des Fahrzeugs ist es daher möglich, die Aerodynamik und auch das Fahrverhalten zu verbessern.
Figurenliste
Die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, besser ersichtlich sein, wobei:

1 ein Diagramm ist, das eine Veränderung des Luftstroms durch einen gewöhnlichen Luftschleier gemäß dem Stand der Technik zeigt;
2 ein Diagramm ist, das einen Zustand zeigt, in dem eine aktive Luftschleiervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angebracht worden ist;
3 eine perspektivische Explosionszeichnung der aktiven Luftschleiervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist;
4 ein vergrößertes Diagramm eines Abschnitts A von 3 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist;
5A, 5B und 5C Diagramme sind, die Betriebszustände in der Steuerung der Strömungspfadöffnung der aktiven Luftschleiervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen;
6A, 6B und 6C Diagramme sind, die Betriebszustände in der Steuerung der Strömungspfadschließung der aktiven Luftschleiervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen;
7 und 8 Diagramme sind, welche die Anwendung der aktiven Luftschleiervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und den Strömungszustand beim Einlenken des Fahrzeugs zeigen; und
9 ein Diagramm ist, das ein Steuerverfahren für die aktive Luftschleiervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Ausführungsform zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Es versteht sich von selbst, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „Gefährt“ oder ein anderer ähnlicher Begriff, wie er hier verwendet wird, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen umfasst, wie z.B. Personenkraftwagen einschließlich Sport Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Flugzeuge und dergleichen, und umfasst auch Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoffen (z.B. Kraftstoffe, die aus anderen Ressourcen als Erdöl gewonnen werden).
Obwohl die beispielhafte Ausführungsform so beschrieben wird, dass eine Vielzahl von Einheiten zur Durchführung des beispielhaften Verfahrens verwendet wird, versteht es sich, dass die beispielhaften Verfahren auch von einem oder mehreren Modulen durchgeführt werden können. Außerdem versteht es sich, dass sich der Begriff Steuerung / Steuereinheit auf eine Hardware-Einheit bezieht, die einen Speicher und einen Prozessor aufweist. Der Speicher ist so ausgebildet, dass er die Module speichert, und der Prozessor ist speziell so ausgebildet, dass er die Module ausführt, um einen oder mehrere Prozesse auszuführen, die weiter unten beschrieben werden.
Die hier verwendete Terminologie dient nur zur Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und ist nicht als Einschränkung der Offenbarung gedacht. Wie hier verwendet, sollen die Singularformen „ein“, „eine“, „einer“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen umfassen, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt. Es wird weiter verstanden, dass die Begriffe „aufweisend“ und/oder „weist auf“, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten angeben, aber nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hier verwendet, schließt der Begriff „und/oder“ jede und alle Kombinationen eines oder mehrerer der zugehörigen aufgelisteten Elemente ein.
Wenn nicht ausdrücklich angegeben oder aus dem Kontext offensichtlich, wie hier verwendet, wird der Begriff „etwa“ als innerhalb eines in Fachkreisen üblichen Toleranzbereichs verstanden, zum Beispiel innerhalb von 2 Standardabweichungen des Mittelwerts. Der Begriff „etwa“ kann als innerhalb von 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01% des angegebenen Wertes verstanden werden. Sofern sich aus dem Kontext nichts anderes ergibt, werden alle hier angegebenen Zahlenwerte durch den Begriff „etwa“ modifiziert.
Um die vorliegende Offenbarung, die operativen Vorteile der vorliegenden Offenbarung und die durch die Durchführung der vorliegenden Offenbarung erreichten Ziele vollständig zu verstehen, sollte auf die begleitenden Zeichnungen verwiesen werden, welche die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und den in den begleitenden Zeichnungen beschriebenen Inhalt beispielhaft darstellen. Bei der Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden allgemein bekannte Techniken oder wiederholte Beschreibungen, die den Gegenstand der vorliegenden Offenbarung unnötigerweise verschleiern könnten, kurz erläutert oder weggelassen.
2 ist ein Diagramm, das einen Zustand darstellt, in dem eine aktive Luftschleiervorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung angebracht worden ist, 3 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der aktiven Luftschleiervorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung, und 4 ist ein vergrößertes Diagramm eines Abschnitts A von 3.
Nachfolgend werden eine aktive Luftschleiervorrichtung und ein aktives Luftschleiersystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf 2, 3 und 4 beschrieben. Wie in 2 gezeigt, kann eine aktive Luftschleiervorrichtung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung an jedem Seitenabschnitt eines vorderen Stoßfängers (B) eines Fahrzeugs angebracht sein, um die an der Vorderseite des Fahrzeugs angesaugte Luft an die Außenseite sowohl der linken als auch der rechten vorderen Seitenreifen in Bezug auf das Fahrzeug auszustoßen und dadurch die Aerodynamik zu verbessern. Insbesondere ist die aktive Luftschleiervorrichtung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Vorrichtung, die in der Lage ist, die Aerodynamik zu verbessern, ohne als Luftwiderstand zu wirken, und zwar nicht nur bei Geradeausfahrt, sondern auch beim Kurvenfahren des Fahrzeuges.
Dementsprechend kann die aktive Luftschleiervorrichtung 100 einen Kanal 110, eine Klappe 120, Antriebszahnräder 131, 132, einen Schrittmotor 140 und eine Schutzabdeckung 150 aufweisen. Die Kanäle 110 können an den Innenflächen beider Seitenabschnitte des vorderen Stoßfängers (B) angebracht sein, der Luftströmungspfad kann zwischen der Innenfläche und dem Kanal 110 ausgebildet sein, und der Kanal 110 kann eine an einer ersten Seite ausgebildete Ansaugöffnung 111 und eine an einer zweiten Seite ausgebildete Auslassöffnung 112 aufweisen.
Zusätzlich kann ein Klappenführungsteil zur Aufnahme und Führung der später zu beschreibenden Klappe 120 an der zweiten Seite, an der die Auslassöffnung 112 ausgebildet ist, ausgebildet sein. Das Klappenführungsteil kann ein Klappenführungsende 113 mit einer Form, die in einer zur Strömungspfadrichtung des Kanals 110 geneigten Richtung vorsteht und sich im Wesentlichen vertikal in Bezug auf das Fahrzeug erstreckt, und eine Klappenführungsöffnung 114, die entlang der Längsrichtung des Klappenführungsendes 113 ausgebildet ist und in welche die Klappe 120 eingesetzt sein kann, aufweisen und führt einen Betrieb der Klappe 120, wenn die Klappe 120 in das Klappenführungsteil eingesetzt und von diesem abgestützt wird. Die Klappe 120 kann in einer Plattenform mit der Breite und Länge entsprechend der Klappenführungsöffnung 114 ausgebildet sein, kann in die Klappenführungsöffnung 114 eingesetzt sein, und kann einen Zahnradteil am mittleren Ende der Platte aufweisen.
Wie gezeigt, kann das Zahnradteil aus einem ersten Vorsprungsende 121 und einem zweiten Vorsprungsende 122 ausgebildet sein, die sich in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung der Klappe 120 erstrecken, und das erste Vorsprungsende 121 und das zweite Vorsprungsende 122 können so ausgebildet sein, dass sie voneinander beabstandet sind, so dass zwischen dem ersten Vorsprungsende 121 und dem zweiten Vorsprungsende 122 eine Nut 123 ausgebildet ist, in die ein später zu beschreibendes Antriebszahnrad eingeführt werden kann. Dementsprechend kann ein erstes inneres Zahnritzel 121-1 auf der nutseitigen Oberfläche des ersten Vorsprungsendes 121 und ein zweites inneres Zahnritzel 122-1 auf der nutseitigen Oberfläche des zweiten Vorsprungsendes 122 ausgebildet sein.
Das Antriebszahnrad kann mit dem Zahnritzel, das auf der nutenseitigen Oberfläche der Klappe 120 ausgebildet ist, in Eingriff gebracht werden, um durch den Schrittmotor 140 zur Betätigung des Antriebszahnrads gedreht zu werden und um dadurch die Klappe 120 in Breitenrichtung zu betätigen. Das Antriebszahnrad ist als ein Zahnrad ausgestaltet und mit dem Schrittmotor 140 verbunden, um gleichzeitig mit dem Betrieb des Schrittmotors 140 zu arbeiten, und kann so ausgestaltet sein, dass es mit den inneren Zahnritzeln 121-1, 122-1 der Klappe 120 in Eingriff gebracht werden kann, um die Klappe 120 zu betätigen. Im Beispiel der vorliegenden Offenbarung kann das Antriebszahnrad als ein Paar aus einem ersten Zahnrad 131 und einem zweiten Zahnrad 132 für eine stabilere Betriebskonstruktion vorgesehen sein.
Dementsprechend kann, wie in 4 gezeigt, das erste Zahnrad 131 mit dem ersten inneren Zahnritzel 121-1, das zweite Zahnrad 132 mit dem ersten Zahnrad 131 und dem zweiten inneren Zahnritzel 122-1 und der Schrittmotor 140 mit dem ersten Zahnrad 131 in Eingriff gebracht werden, und somit kann der Schrittmotor 140 so ausgestaltet sein, dass er das erste Zahnrad 131 dreht, und das zweite Zahnrad 132 dreht sich auf der Grundlage der Drehung des ersten Zahnrads 131. Der Schrittmotor 140 kann so ausgestaltet sein, dass er sich in einem regulären Winkel proportional zu einem Eingangssignal dreht, und das erste Zahnrad 131 und das zweite Zahnrad 132 können in einer Richtung entgegengesetzt zueinander um einen entsprechenden Betrag gedreht werden, indem der Drehbetrag des Schrittmotors 140 angepasst wird, und die Klappe 120 kann in der Zeichnung in der Breitenrichtung vorwärts oder rückwärts betätigt werden, indem die Drehrichtung des Schrittmotors 140 angepasst wird.
Das Klappenführungsende 113 kann in beiden Breitenrichtungen offen sein, und wenn die Klappe 120 wie oben beschrieben betätigt wird und in der Zeichnung vorwärts betätigt wird, steht das Klappenführungsende 113 nach unten vor, d.h. zur Seite der Auslassöffnung 112 hin, um die Auslassöffnung 112 zu schließen. Wie oben beschrieben, kann der Luftschleier, der die Klappe 120 gemäß der vorliegenden Offenbarung aktiv betätigen kann, die Auslassöffnung des Luftschleiers in der Lenkrichtung blockieren, wenn das Fahrzeug einlenkt, wodurch die Luft daran gehindert wird, als Widerstand in Bezug auf den Reifen in der Lenkrichtung zu dienen.
Zusätzlich kann die Schutzabdeckung 150, die eine Form hat, welche die Klappe 120, das Antriebszahnrad und den Schrittmotor 140 abdeckt, ausgestaltet sein, und die Schutzabdeckung 150 kann mit dem Kanal 110 oder dem Klappenführungsende 113 verbunden sein. Dementsprechend kann der Schrittmotor 140 durch das Klappenführungsende 113 oder eine andere Struktur, die an der Schutzabdeckung 150 oder dem Kanal 110 ausgebildet ist, abgestützt sein.
Ferner wird ein Betriebszustand der aktiven Luftschleiervorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf 5A bis 6C beschrieben. 5A, 5B und 5C sind Betriebszustände, wenn der Strömungspfad geöffnet ist, und 6A, 6B und 6C sind Betriebszustände, wenn der Strömungspfad geschlossen ist.
Wie in 5A dargestellt, dreht sich, wenn sich der Schrittmotor 140 im Uhrzeigersinn dreht, das erste Zahnrad 131 gegen den Uhrzeigersinn und das zweite Zahnrad 132 im Uhrzeigersinn. Daher wird, wie in 5B dargestellt, die Klappe 120 in der dicken Pfeilrichtung (rechte Seite in der Zeichnung) bewegt, um die Klappe 120 innerhalb des Klappenführungsendes 113 zu positionieren, und, wie in 5C dargestellt, wird die Auslassöffnung 112 des Kanals 110 in einen offenen Zustand versetzt, um Luft zur Reifenseite auszustoßen.
Unterdessen, wie in 6A gezeigt, dreht sich, wenn sich der Schrittmotor 140 gegen den Uhrzeigersinn dreht, das erste Zahnrad 131 im Uhrzeigersinn und das zweite Zahnrad 132 gegen den Uhrzeigersinn. Dementsprechend wird, wie in 6B gezeigt, die Klappe 120 in der dicken Pfeilrichtung (linke Seite in der Zeichnung) bewegt, um die Klappe 120 vom Klappenführungsende 113 wegzubewegen, und wie in 6C gezeigt wird die Auslassöffnung 112 des Kanals 110 zu einem geschlossenen Zustand gebracht. Mit anderen Worten, die Klappe 120 bewegt sich zur Seite der Auslassöffnung 112, um die Auslassöffnung 112 zu verschließen und dadurch zu verhindern, dass die Luft zur Reifenseite hin ausgestoßen wird.
Dementsprechend können die Strömungszustände wie in 7 und 8 entsprechend der Drehrichtungssteuerung des Schrittmotors 140 ausgebildet sein. Mit anderen Worten: Wenn das Fahrzeug, wie in 7 gezeigt, nach links einlenkt, schließt die Luftschleiervorrichtung auf der linken Seite des Stoßfängers die Auslassöffnung und blockiert so die linke Strömung (lf), wodurch verhindert wird, dass die Luft zu einem linken Reifen (LT) mit hohem Luftwiderstand ausgestoßen wird. Die Luftschleiervorrichtung auf der rechten Seite des Stoßfängers öffnet die Auslassöffnung, damit die Luft zu einem rechten Reifen (RT) mit einem geringen Widerstand durch eine rechte Strömung (rf) ausgestoßen werden kann, wodurch die Aerodynamik verbessert wird.
Im Gegensatz dazu, wenn das Fahrzeug, wie in 8 gezeigt, zur rechten Seite einlenkt, schließt die Luftschleiervorrichtung auf der rechten Seite des Stoßfängers die Auslassöffnung und blockiert so die rechte Strömung (rf), wodurch verhindert wird, dass die Luft zum rechten Reifen (RT) mit einem hohen Luftwiderstand ausgestoßen wird. Die Luftschleiervorrichtung auf der linken Seite des Stoßfängers öffnet die Auslassöffnung, damit die Luft zu dem linken Reifen (LT) mit einem geringen Widerstand durch die linke Strömung (lf) ausgestoßen werden kann, wodurch die Aerodynamik verbessert wird.
Darüber hinaus wird ein Steuerverfahren für die aktive Luftschleiervorrichtung und das aktive Luftschleiersystem gemäß der oben beschriebenen Offenbarung unter Bezugnahme auf 9 beschrieben. Das hier beschriebene Steuerverfahren kann von einer Steuerung ausgeführt werden. Im Anlaufzustand (S10) kann bestimmt werden, ob sich der Schrittmotor in einem normalen Betrieb (z.B. ohne Störung oder Ausfall) befindet (S20), und im Falle eines Ausfalls kann eine Warnlichtmeldung ausgeführt werden (S21).
Wenn der Schrittmotor normal arbeitet, kann eine Fahrzeuggeschwindigkeit durch Vergleich mit einer Referenzfahrzeuggeschwindigkeit (S30) bestimmt werden. Wie gezeigt, kann die Referenzfahrzeuggeschwindigkeit etwa 80 km/h betragen, kann aber je nach den Spezifikationen des Fahrzeugs, den Spezifikationen der Luftschleiervorrichtung, der Leistung und dergleichen variieren. Dementsprechend kann die Luftschleiervorrichtung offen gehalten werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer ist als die Referenzfahrzeuggeschwindigkeit (S31). Mit anderen Worten, die Klappe 120 kann betätigt werden, um die Auslassöffnung 112 offen zu halten.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit jedoch größer als die Referenzfahrzeuggeschwindigkeit ist, kann auf der Grundlage eines Lenkwinkels bestimmt werden, ob das Fahrzeug einlenkt (S40). Folglich kann bei Geradeausfahrt des Fahrzeuges der anfängliche Schritt S20 wiederholt werden. Wenn das Fahrzeug nach links einlenkt, kann der Strömungspfad der linken Luftschleiervorrichtung, d.h. die Auslassöffnung, geschlossen werden (S51), und wenn das Fahrzeug nach rechts einlenkt, kann der Strömungspfad der rechten Luftschleiervorrichtung, d.h. die Auslassöffnung, geschlossen werden (S52).
Insbesondere kann die Steuerung auf der Grundlage des Lenkwinkels bestimmen, ob das Fahrzeug nach links oder rechts einlenkt oder geradeaus gefahren wird. Beispielsweise kann das Bestimmungskriterium des Links-Abbiegens auf einen Fall eingestellt werden, bei dem der Lenkwinkel kleiner als etwa -3° gegenüber 0° ist, das Bestimmungskriterium des Rechts-Abbiegens auf einen Fall, bei dem der Lenkwinkel größer als etwa +3° gegenüber 0° ist, und das Bestimmungskriterium des Geradeausfahrens kann im Bereich von etwa -3° bis + 3° eingestellt werden.
Wie oben beschrieben, kann die vorliegende Offenbarung den Luftwiderstand verringern und die aerodynamischen Kräfte verbessern, indem sie den Strömungspfad des Luftschleiers in Abhängigkeit des Lenkwinkels während der Fahrt aktiv steuert.
Wie oben beschrieben, ist die vorliegende Offenbarung, obwohl sie unter Bezugnahme auf die beispielhaften Zeichnungen beschrieben worden ist, nicht auf die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt, und es ist für den Fachmann offensichtlich, dass die vorliegende Offenbarung auf verschiedene Weise modifiziert und verändert werden kann, ohne dass sie vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung abweicht. Dementsprechend sollten solche Modifikationen oder Änderungen in die Ansprüche der vorliegenden Offenbarung aufgenommen werden, und der Umfang der vorliegenden Offenbarung sollte auf der Grundlage der beigefügten Ansprüche ausgelegt werden.

Claims

Aktive Luftschleiervorrichtung eines Fahrzeugs, aufweisend: einen Kanal, der mit einer Ansaugöffnung, einer Auslassöffnung und einem Luftströmungspfad von der Ansaugöffnung zur Auslassöffnung ausgebildet ist und an der Innenfläche eines Stoßfängers des Fahrzeugs angebracht ist; und eine Klappe mit einer Plattenform, die betätigt wird, indem sie von dem Kanal gestützt und geführt wird, und so ausgestaltet ist, dass sie die Auslassöffnung öffnet und schließt.
Aktive Luftschleiervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Klappe mit einem Zahnradteil ausgebildet ist, und ferner aufweist: ein Antriebszahnrad, das mit dem anzutreibenden Zahnradteil in Eingriff steht; und einen Schrittmotor, der ausgestaltet ist, das Antriebszahnrad anzutreiben.
Aktive Luftschleiervorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der Zahnradteil aufweist: ein erstes vorstehendes Ende, das so ausgebildet ist, dass es sich in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung der Klappe erstreckt, und ein zweites vorstehendes Ende, das von dem ersten vorstehenden Ende beabstandet ist und so ausgebildet ist, dass es sich in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung der Klappe erstreckt, wobei das erste vorstehende Ende und das zweite vorstehende Ende mit einem ersten inneren Zahnritzel bzw. einem zweiten inneren Zahnritzel ausgebildet sind.
Aktive Luftschleiervorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei das Antriebszahnrad aufweist: ein erstes Zahnrad, das mit dem ersten inneren Zahnritzel in Eingriff steht; und ein zweites Zahnrad, das mit dem zweiten inneren Zahnritzel und dem ersten Zahnrad in Eingriff steht.
Aktive Luftschleiervorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kanal einen Klappenführungsteil aufweist, der an der Auslassöffnungsseite ausgebildet ist und so ausgestaltet ist, dass es die Klappe stützt und führt.
Aktive Luftschleiervorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei der Klappenführungsteil aufweist: ein Klappenführungsende mit einer Form, die in einer Richtung vorsteht, die zur Richtung des Luftströmungspfades geneigt ist und die sich in einer Richtung parallel zur Längsrichtung der Auslassöffnung erstreckt; und eine Klappenführungsöffnung, die entlang der Längsrichtung des Klappenführungsendes ausgebildet ist.
Aktive Luftschleiervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Klappe die Auslassöffnung in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Schrittmotors öffnet oder schließt.
Aktives Luftschleiersystem, welches ein Paar aktiver Luftschleiervorrichtungen gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, wobei das Paar aktiver Luftschleiervorrichtungen an der linken Seite des Stoßfängers bzw. der rechten Seite des Stoßfängers in Bezug auf die Vorderseite des Fahrzeugs angebracht sind.
Aktives Luftschleiersystem gemäß Anspruch 8, wobei, wenn das Fahrzeug nach links einlenkt, die Auslassöffnung der aktiven Luftschleiervorrichtung, die an der linken Seite des Stoßfängers angebracht ist, geschlossen wird, und wobei, wenn das Fahrzeug nach recht einlenkt, die Auslassöffnung der aktiven Luftschleiervorrichtung, die an der rechten Seite des Stoßfängers angebracht ist, geschlossen wird.
Verfahren zum Steuern eines Paars aktiver Luftschleiervorrichtungen, wobei jede aufweist: einen Kanal, der mit einer Ansaugöffnung, einer Auslassöffnung und einem Luftstrompfad von der Ansaugöffnung zur Auslassöffnung ausgebildet ist und an der Innenfläche eines Stoßfängers eines Fahrzeugs angebracht ist; und eine Klappe mit einer Plattenform, die betätigt wird, indem sie von dem Kanal gestützt und geführt wird, und die so ausgestaltet ist, dass sie die Auslassöffnung öffnet und schließt, wobei das Verfahren aufweist: Bestimmen, mittels einer Steuerung, ob das Fahrzeug einlenkt; Einstellen, mittels einer Steuerung, des Paars aktiver Luftschleiervorrichtungen auf der Grundlage dessen, ob das Fahrzeug einlenkt, wobei das Paar aktiver Luftschleiervorrichtungen an der linken Seite des Stoßfängers bzw. an der rechten Seite des Stoßfängers in Bezug auf die Vorderseite des Fahrzeugs angebracht ist.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei, wenn das Fahrzeug nach links einlenkt, die Klappe der an der linken Seite des Stoßfängers montierten aktiven Luftschleiervorrichtung so eingestellt wird, dass sie in eine Richtung betätigt wird, in der die Auslassöffnung geschlossen ist.
Verfahren gemäß Anspruch 11, ferner aufweisend: Bestimmen, mittels der Steuerung, dass das Fahrzeug nach links einlenkt, wenn der Lenkwinkel des Fahrzeugs weniger als etwa -3° gegenüber 0° beträgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei, wenn das Fahrzeug nach recht einlenkt, die Klappe der an der rechten Seite des Stoßfängers montierten aktiven Luftschleiervorrichtung so eingestellt wird, dass sie in eine Richtung betätigt wird, in der die Auslassöffnung geschlossen ist.
Verfahren gemäß Anspruch 13, ferner aufweisend: Bestimmen, mittels der Steuerung, dass das Fahrzeug nach rechts einlenkt, wenn der Lenkwinkel des Fahrzeugs größer als etwa +3° gegenüber 0° beträgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, ferner aufweisend: Vergleichen, mittels der Steuerung, einer Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer Referenzfahrzeuggeschwindigkeit, vor dem Bestimmen, ob das Fahrzeug einlenkt.
Verfahren gemäß Anspruch 15, ferner aufweisend: wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als die Referenzfahrzeuggeschwindigkeit ist, Bestimmen, mittels der Steuerung, ob das Fahrzeug einlenkt; und als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als die Referenzfahrzeuggeschwindigkeit ist, Halten der Klappe des Paars aktiver Luftschleiervorrichtungen in einem Zustand der Öffnung der Auslassöffnung.