JP6870073B2 - アクティブアンダボディパネルシステム - Google Patents

Description

（関連出願）
本出願は、２０１６年５月２０日出願の米国仮出願番号６２／３３９，２５９の利益を主張するものであり、その開示内容全体は引用により本明細書に組み込まれている。

（技術分野）
本発明は、車両に取り付けるための展開可能な空力パネルシステムに関する。

車両の燃費向上は非常に望ましい。燃費は、製造者及び消費者が主として考慮するもののうちの１つであり、ますます注目されており、車両の燃費／距離としてそのような環境影響に関する規制がある。燃費向上の１つの方法は、車両の軽量化である。他の方法は、車両の空力の向上である。車両下側での空気流、すなわち抗力は燃費に影響する。空力性能が低いと燃費が低下し、車両下部の大きな抗力に起因して最低地上高が大きな車両では特にあてはまる。

空力を向上させようとする車両アンダーパネルが知られている。静的車両アンダーパネルは、空気流を改善することを目指しているが、低速時の車両最低地上高の要件によって効果が限られる。静的パネルがあまりにも低く設定されると、物体又は隆起した地面にぶつかるか又は底を打つことになる。

他の典型的な車両アンダーパネルは、アクティブサスペンションシステムであり、これのより、車両は高速時に地面により近づくように低くなって車両下部の空気流を制限することができるが、高価で大きな重量ペナルティを伴う。

典型的なアクティブフロントデフレクタは同様な効果を有するが、車両の前部に限られており、車両に対してアンダボディパネルと同じ恩恵をもたらさない。

典型的なシステムは車両の燃費を向上させない。典型的なシステムは、車両の操縦のための低速要件を損なうことなく車両の抗力を低減することができない。加えて、典型的に、高速時に高い冷却効率が望まれる場合、大きな冷却システム及び／又はグリル開口が必要である。

従って、車両の下部に取り付け可能で、抗力低減のために展開可能なパネルを提供することが望まれる。

本発明は、一般にフレーム構造体と、フレーム構造体に連結しかつ格納位置と展開位置との間を移動可能な少なくとも１つの展開可能なパネルを含むアクティブアンダボディパネルシステムに関する。フレーム構造体に連結した少なくとも１つのリンク組立体などの展開／格納機構が設けられており、必要に応じて、パネルを略上向き及び下向きに（または別の方法で移動する）空気流の中に移動させる。アクチュエータは、この機構の移動を引き起こし、結果的にパネルはこの機構に作動可能に連結される。好ましい実施形態において、少なくとも２つの展開可能なパネルが設けられ、所定の条件下で（所定の高い速度など）自動的に展開し、他の所定の条件下で（所定の低い速度又は物体が検出された場合など）格納される。

システムは、一般に車両下部の空気力学的な抗力を改善し、前側車軸と後側車軸との間の空気力学的なリフト／ダウンフォース分配を改善し、高速時にエンジンルームを通る質量空気流を増やし、低速時での最低地上高を維持し、質量増加を最小限にする。

本発明の適用可能性のさらなる分野は、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。本発明の好ましい実施形態を示すが、詳細な説明及び特定の実施例は、単なる例示であり、本発明の範囲を限定することを意図していないことを理解されたい。

本発明は、以下の詳細な説明及び添付図面から完全に理解できるはずである。

本発明の１つの実施形態による、例示的な前後位置において車両に取り付けられたアクティブアンダボディパネル組立体の側面図であり、パネルは格納位置で示されている。 図１Ａのアクティブアンダボディパネル組立体の側面図である。 本発明の実施形態による、展開位置で示されている図１Ａのアクティブアンダボディパネル組立体の側面図である。 図２Ｂのアクティブアンダボディパネル組立体の側面図である。 本発明による、車両に取り付けるためのアクティブアンダボディパネル組立体の斜視図である。 本発明による、図３のアクティブアンダボディパネル組立体の分解組立図である。

以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に単なる例示であり、本発明、その用途又は使用を限定することを意図していない。

概して図１Ａ−図４を参照すると、本発明によれば、概して１２で示された車両用の概して１０で示されたアクティブアンダボディパネル組立体が提示される。組立体１０は、収納又は「格納」位置（図１Ａ）と、展開位置又は「拡張」位置（図１Ｂ）との間を移動する。少なくとも１つのアクティブアンダボディパネル組立体１０が、所定の方向（例えば前後）で、少なくとも１つの車両の車軸に隣接した所定位置において車両のアンダボディに取り付けられている。

少なくとも１つのボディパネルは、フレーム構造体に取り付けられている。好ましくは、このボディパネル部は、複数パネルである。１つの実施形態において、組立体は、フレームに連結した少なくとも２つのボディパネルを有する。好ましくは、組立体１０は、第１のボディパネル１４と、概して１８で示されたフレームに連結した第２のボディパネル１６を有する。より好ましくは、前後方向において車両１２のアンダボディに取り付けられたアンダボディパネル組立体１０に関して、第１のボディパネル１４はフロントパネルであり、第２のボディパネル１６はリアパネルである。

フレーム構造体１８は、少なくとも第１のフレーム構造体２０及び第２のフレーム構造体２２を含む。また、フレーム１８は、第１のパネル１４及び第１のフレーム構造体２０に連結する第１のパネル・フレーム構造体２１を含む。フレームは、第２のパネル１６及び第２のフレーム構造体２２に連結した第２のパネル・フレーム構造体２３をさらに含む。

第１のフレーム構造体２０は、開口内の複数のファスナー、例えばピン１５（及び／又は、第１のフレーム構造体２０のフランジ開口１７内及び第１のパネル・フレーム構造体２１の開口１９内のボルト、ネジ、又は何らかの他の適切なファスナー、並びにこれらを組み合わせたものもの）によって、少なくとも第１のパネル・フレーム構造体２１に連結される。第２のフレーム構造体２２は、開口内の複数のファスナー、例えばピン２５（及び／又は、ボルト、ネジ、又は何らかの他の適切なファスナー、並びにこれらを組み合わせたものもの）によって、少なくとも第２のパネル・フレーム構造体２３に連結される。

他の実施形態において、少なくとも部分的に一体的に形成されたフレーム１８を本発明の範囲を逸脱することなく想定することもできる。また、フレーム構造体の接合を本発明の範囲を逸脱することなく想定することもできる。また、複合材のフレーム１８を本発明の範囲を逸脱することなく想定することもできる。

第１及び第２のフレーム構造体２０、２２は、それぞれ複数の開口２７及び２９において複数のファスナー、例えばボルト、ネジ、又は何らかの適切なファスナーを用いて車両アンダボディに取り付けられる。

概して２６で示される展開／格納機構は、好ましくは第１のフレーム構造体２０の後部の近く及び第２のパネル・フレーム構造体２３の前部３０の近くで、第１のフレーム構造体２０及び第２のパネル・フレーム構造体２３に作動的に連結する。これにより、フレーム２０及び２３、従って第１及び第２のパネル１４、１６は、相対的に移動することができる。詳細には、機構２６は、第１及び第２のパネル１４、１６の間の滑り運動を模倣する。

展開／格納機構２６は、概して３２、３２で示す、少なくとも第１のリンク２８、第２のリンク３１、及び第３のリンク３３を含む、少なくとも２つのリンク組立体を有するリンクユニットである。リンク組立体３２、３２は、ロッド又は駆動軸３４に連結する。リンク組立体３２、３２の各々の第１のリンク２８、２８は、第２のパネル・フレーム構造体２３上のブラケット４２、４２に枢動可能に連結する。リンク組立体の各々の第２のリンク３１、３１は、それぞれの第１のリンク２８、２８に連結する。また、第２のリンク３１、３１はロッド又は駆動軸３４に連結する。リンク組立体の各々の第３のリンク３３、３３は、少なくとも駆動軸３４に連結する。駆動軸は、好ましくは、回転のために駆動軸３４の端部を受け入れる構造体２０に形成された２つの開口４４を介して、第１のフレーム構造体２０に連結する。リンク３２、３２は、協働して第１及び第２のパネル１４、１６を所定の条件下で展開位置と格納位置との間で移動させる。

多かれ少なかれリンク組立体３２及び各リンクは、本発明の範囲を逸脱することなく特定の用途に応じて想定される。

また、概して３６で示される少なくとも１つのアクチュエータは、駆動軸３４に連結する。アクチュエータは、対のリンク組立体３２を備えているロッド３４を回転駆動して、パネル１４、１６を展開位置に向かって概して下向きに駆動して空力を改善し、必要な場合に格納位置に向かって概して上向きに駆動する。典型的に、アクチュエータ３６は、例えば複数のネジ、ボイルなどのファスナー３９によって第１のフレーム構造体２０上の取り付けブラケット３８に作動的に連結される。アクチュエータが駆動軸３４を第１の方向に回転させると、第２のリンク３１は、概して下向きに回転して、第１のリンク２８及びこのリンク２８に連結した第２のパネル１６を空気流の中に概して下向きに移動させる。また、第１のパネル１４は、空気流の中に概して下向きに回転する。第１及び第２のパネル１４、１６の両方は、車両のアンダボディに連結した第１及び第２のフレーム２０、２２によって一端で固定されているので、各パネルは、展開位置において所定の角度をとることになる。

最も好ましくは、パネル１４、１６は、概して４０で示す移行領域において相対移動する。これはパネルをアンダボディの空気流の方へ所定量（図２Ｂにおいて水平面「Ｌ」に関して示されるような）だけ角度付けする。一般的に、「Ｌ」と第１のパネル１４との間の角度は、少なくとも１５度、典型的に１０−９０度、好ましくは１０−４５度、最も好ましくは１５−３０度である。一般的に、「Ｌ」と第２のパネル１６との間の角度は、少なくとも約１０度、典型的には１５−９０度、好ましくは１０−４５度、最も好ましくは１０−３０度である、一般に、展開位置において、空気流の高圧領域はフロントパネル１４に隣接し、低圧領域はリアパネル１６に隣接する。

また、パネル１４、１６は、機構２６又はフレーム構造体１８を取り外すことなく、車両１２の保守整備のために又は破損したパネルの交換のために取り外し可能である。

フレーム１８の各構成要素及び展開／格納機構２６は、車両アンダボディにしっかり固定された多関節骨組フレームワーク構造体を形成する。好ましい実施形態において、支持フレーム１８は、車両に、通常車両アンダボディに複数のファスナーを用いて作動的に固定される。本発明の実施形態によれば、次に、第１及び第２のパネル１４、１６は、この構造体に作動的に取り付けられる。

ボディパネル１４、１６は、フレーム１８及び機構２６に取り付けられた既存の又は改良された車両パネルを使用することができ、これにより、パネル１４、１６は、必要に応じて上方へ移動すること及び空気流の中に下方に移動することができる。唯一の追加質量はフレーム１８及び機構２６に関するものである。アクティブアンダボディパネル組立体１０により、パネル／フレームは、低速時などの所定の条件下で車両１２の本来の最低地上高を実現するために格納することができる。従来の固定式システムは、この最低地上高では損傷を受けることになるか又はより高くなる必要があり効果がない。１つの実施形態において、アクティブパネル１４、１６は、すでにアンダボディパネルを備えている車両により適しており、アクティブフロントデフレクタの追加以上の効果をもたらす。従来のアンダボディパネルは、空気流の改善を目的としているが、低速時の車両最低地上高の要件により効果が限定される。

また、本発明の組立体１０は、アクティブサスペンションシステムよりも軽量でありかつよりコスト効果が高い。

本発明の実施形態によれば、少なくとも１つのパネルに、例えば、最も好ましくは第２のパネル１６の前部の近くに複数の通風孔４６を配置することで、グリル開口又は冷却システムを大きくすることなくエンジンルームを通る質量空気流を増やすことができ、これは、冷却システムのサイズ低減につながる可能性がある。好ましい実施形態において、通風部は、エンジン及び冷却システムを通る質量空気流を増やすために翼形部の後方にある。

また、パネル１４、１６は、好ましくは、略垂直方向でありかつ前後方向に位置する上向き側面５２及び５０を有する。

１つの実施形態によれば、アクティブアンダボディパネル組立体１０は、車両の下側に取り付けられ、低速時に静止した固定式パネルのように作用する。低速時、車両１２は所要の最低地上高及び静止パネルのようなアプローチ角を有する。高速時、システムはアンダボディの空気流の中に下方に展開することになる（例えば、図２Ｂ）。これは車両が地面に向かって低くなった場合と同じ効果をもつことになり、空気は、車両の下を通ることが妨げられ、代わりに車両の周囲を通り、これは抗力を低減する。展開したアンダボディパネルがもたらす差圧は、ダウンフォースを増やすことにもなる（位置に応じて）。その後方の低い圧力、及びリアパネル、例えば第２のパネル１６内の通風部は、エンジンルームから熱気をもたらすことになり、冷却システムを通る質量空気流が増えて冷却要件の低減可能性につながる。

アクチュエータ３６としては、用途及び所定の車両要件に応じて、回転式アクチュエータ（例えば、フィードバックオプションを備える）、ヘックス式、ネジ式駆動、高速アクチュエータ、電気式、機械式、リニア式（例えば、電流無効化回路を備える）、クラッチ遮断、油圧式、空圧式、伸長式、パワーリフトアクチュエータ、又は他のアクチュエータ、並びにこれらを組み合わせたものなどが想定される。

好ましい実施形態において、アクチュエータ３６は、クラッチ式、例えばシールされたクラッチ付きアクチュエータであり、衝突時に、アクチュエータ３６又は機構２６が損傷しないように衝突力を吸収することができる。

アクチュエータ３６の非限定的な例は、ある特定の条件に反応する内部クラッチを有し、クラッチを切るか又はギヤを解放することで、パネル１４、１６の展開を停止することができ、組立体１０に対する損傷を防止するのを助けるようになっている。パネル１４、１６への衝突時、アクチュエータ３６はクラッチを操作してギヤ装置を解放することになり、パネル１４、１６は、常軌を離れて自由に回転又は移動することができる。典型的に、アクチュエータ３６は電流スパイクを検知して、特定の条件に応答する。クラッチ付きアクチュエータ３６はシールされており、車両１２と通信することができる。また、アクチュエータ３６及び車両１２は通信して、車両速度、風向、ヨーなど、並びにこれらを組み合わせたものといった所定の条件に基づいてパネル１４、１６を展開及び格納するようになっている。非限定的な例において、パネル１４、１６は、車両が少なくとも時速３０マイル、好ましく時速約３０−４０マイルに達するまで格納され、その後、デフレクタパネル１４、１６は展開し、所定の速度を下回るまで、又は展開状態の継続するための他の条件が満たさなくなるまで、展開状態を継続する。

最も好ましくは、適切な電子回路は、所定の条件に基づいてモータに命令を出すための、例えば、所定の車両速度範囲に関連してモータ作動の命令を出すための車両通信ネットワークに関連するコネクタ接点を備えた遮断用プリント基板である。ＰＣＢ電子回路は、無効化のために電流スパイクを検知し、これにより、クラッチは駆動システムを解放してこれが自由に回転できるようにする。

物体が展開位置のパネル１４、１６のうちの１つに当たった場合、システムは、エネルギを吸収するように設計されているが、衝撃が所定の設定値を超える場合には、パネルはアクチュエータの内部クラッチによって解放され、パネルは衝撃で移動してアクチュエータ３６及び展開／格納機構へ損傷を与えることを防止できる。

第１及び第２のパネル１４、１６は、剛性、可撓性／伸縮自在、剛体又は半剛体、及び／又はこれらを組み合わせたものであり、最も好ましくは、複合プラスチックで作られている。他の実施形態において、単一のパネルが使用される。さらに他の実施形態において、３枚以上のパネルが使用される。さらに他の実施形態において、単一の可撓性／伸縮性材料が使用される。しかしながら、特定の用途に応じて、本発明の範囲を逸脱することなく、例えば、耐久性、重量などの適用要件に応じて、アルミニウム、塗装カーボンファイバ、適切な材料の軽量成形品、適切な材料のツインシート成形品、又は他の適切な材料などのパネル材を製造することも本発明の範囲にある。

図１Ａ−図１Ｂは、アンダボディパネルの取り付け位置の非限定的な例を示し、低速用の格納位置を示している。好ましい実施形態において、組立体１０は、概して各後輪の間に配置されている。しかしながら、組立体１０は車両の下方に配置され、前後位置は車両並びにダウンフォース又は抗力低減の好ましい効果に左右される。従って、いかなる適切な車両下部の位置は、本発明の範囲内にある。例えば前側及び／又は後側車軸に１又は２以上の組立体１０が使用される。他のより好ましい実施形態において、１つの組立体１０が使用され、これは前側又は後側車軸のほぼ近くに取り付けられる。本発明の範囲を逸脱することなく、車両並びに所望のダウンフォース又は抗力低減に応じて、何らかの下側取り付け位置が想定される。

１つの実施形態において、フレーム２０、２２の前方又は後方縁部は固定される。図２Ａ−図２Ｂは、高速用の展開位置の非限定的な例を示し、機構２６が第１のパネル１４の後方端部を下向きに駆動しており、同様に第２のパネル１６の前方端部を下向きに引き下ろしており（又はその逆）、第１及び第２のパネル１４、１６は、格納位置の略水平方向から展開位置の所定の角度まで移動する。他のアンダボディの取り付け位置及び展開位置／パネル／角度は、本発明の範囲を逸脱することなく、用途に応じて想定される。

本発明の説明は実質的に単なる例示であり、従って、本発明の本質から逸脱しない変形例は、本発明の範疇にあることが意図される。このような変形例は、本発明の精神及び範疇から逸脱すると見なされるものではない。

Claims (19)

1. 車両の下側に取り付けられた支持フレームと、
   前記支持フレームに作動的に連結された少なくとも１つの展開／格納機構と
   前記支持フレームに作動的に連結された少なくとも１つの展開可能なパネルと、
   前記展開／格納機構に作動的に連結された少なくとも１つのアクチュエータと、を備えた車両用アクティブアンダボディパネル組立体であって、
   前記アクチュエータは、所定の条件下で前記支持フレームを移動させて、前記少なくとも１つの展開可能なパネルを格納位置と展開位置との間で移動させ、
   前記展開／格納機構は、駆動軸に作動的に連結された少なくとも２つのリンク組立体を含み、前記アクチュエータは、前記駆動軸を回転駆動して、前記少なくとも２つのリンク組立体を移動させて、前記少なくとも１つの展開可能なパネルを前記格納位置及び前記展開位置との間で移動させる、
   ことを特徴とするアクティブアンダボディパネル組立体。
2. 前記少なくとも１つの展開可能なパネルは、前記格納位置と前記展開位置との間で選択的に相対移動する第１のパネル及び第２のパネルを備えている、
   請求項１に記載のアクティブアンダボディパネル組立体。
3. 前記支持フレームは、前記第１のパネルに連結した第１のパネル・フレーム構造体と、前記第２のパネルに連結した第２のパネル・フレーム構造体とを有している、
   請求項２に記載のアクティブアンダボディパネル組立体。
4. 前記支持フレームは、前記第１のパネル・フレーム構造体に連結した第１のフレーム構造体と、前記第２のパネル・フレーム構造体に連結した第２のフレーム構造体とをさらに含み、前記第１及び第２のフレーム構造体は、前記車両の前記アンダボディに取り付けられている、
   請求項３に記載のアクティブアンダボディパネル組立体。
5. 前記少なくとも２つのリンク組立体の各々は、前記格納位置と前記展開位置との間の回転のために、前記支持フレームの第２のパネル・フレーム構造体に連結した第１のリンクと、前記駆動軸及び前記支持フレームの第１のパネル・フレーム構造体に連結した第２のリンクと、前記第１のリンク及び前記駆動軸に連結した第３のリンクとを備えている、
   請求項１に記載のアクティブアンダボディパネル組立体。
6. 前記アクチュエータはクラッチ付きアクチュエータであり、前記アクチュエータ又は展開／格納機構の損傷を防ぐようになっている、
   請求項１に記載のアクティブアンダボディパネル組立体。
7. 前記アクチュエータは、物体の衝突時の電流スパイクを検知し、クラッチ解除のために回路無効化を引き起こし、前記少なくとも１つの展開可能なパネルが常軌を離れて自由に移動できるようになっている、
   請求項６に記載のアクティブアンダボディパネル組立体。
8. 前記所定の条件は、車両速度、風向、ヨー、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される、
   請求項１に記載のアクティブアンダボディパネル組立体。
9. 前記展開位置への前記組立体の展開のための前記車両速度は、時速３０−４０マイルの範囲に到達する車両速度である、
   請求項８に記載のアクティブアンダボディパネル組立体。
10. 格納位置への格納のための前記所定の条件は、時速３０−４０マイルを下回る速度、又は物体への衝突検知である、
    請求項８に記載のアクティブアンダボディパネル組立体。
11. 前記組立体は、前記車両の車軸に隣接した前後位置に取り付けられる、
    請求項１に記載のアクティブアンダボディパネル組立体。
12. 前記少なくとも１つの展開可能なパネルは、前記展開位置において実質的に水平面から所定の角度だけ低い位置にある第１のパネルと、前記展開位置において実質的に水平面から所定の角度だけ低い位置にある第２のパネルとを有している、
    請求項１に記載のアクティブアンダボディパネル組立体。
13. 前記少なくとも１つの展開可能なパネルを貫通して形成され、エンジンルームを通る空気流を増やすための少なくとも１つの通風孔をさらに備えている、
    請求項１に記載のアクティブアンダボディパネル組立体。
14. 車両の下側に取り付けられ、少なくとも２つの回転部分を含む支持フレームと、
    前記支持フレームに作動的に連結された少なくとも２つのリンク組立体と、
    前記支持フレームに連結した第１のパネルと、
    前記支持フレームに連結した第２のパネルと、
    前記少なくとも２つのリンク組立体に連結して、前記第１及び第２のパネルを格納位置と展開位置との間で選択的に移動させる少なくとも１つのアクチュエータと、を備えている、
    ことを特徴とする車両用アクティブアンダボディパネル組立体。
15. 前記支持フレームは、
    第１のパネル・フレーム構造体に作動可能に連結し、前記第１のパネルが前記第１のパネル・フレーム構造体に作動可能に連結される、第１のフレーム構造体と、
    第２のパネル・フレーム構造体に作動可能に連結し、前記第２のパネルが前記第２のパネル・フレーム構造体に作動可能に連結される、第２のフレーム構造体と、
    をさらに備え、
    前記第１及び第２のパネルは、前記アクチュエータが前記駆動軸を回転させる場合に相対移動する、
    請求項１４に記載のアクティブアンダボディパネル組立体。
16. 前記第１のフレーム構造体及び前記第２のフレーム構造体は、前記車両の下側に直接取り付けられている、
    請求項１５に記載のアクティブアンダボディパネル組立体。
17. 前記第２のパネルを貫通して形成され、エンジンルームを通る空気流を増やすための少なくとも１つの通風孔をさらに備える、
    請求項１５に記載のアクティブアンダボディパネル組立体。
18. 前記第１及び第２のパネルは半剛体である、
    請求項１５に記載のアクティブアンダボディパネル組立体。
19. 第１のパネル・フレーム構造体に作動可能に連結した第１のフレーム構造体と
    選択的に空気流の中に展開しかつ前記空気流から外に格納される、前記第１のパネル・フレーム構造体に空気力学的に連結するための第１のパネルと、
    第２のパネル・フレーム構造体に作動可能に連結した第２のフレーム構造体と、
    選択的に空気流の中に展開しかつ前記空気流から外に格納される、前記第２のパネル・フレーム構造体に空気力学的に連結するための第２のパネルと、
    を備える、車体の真下に取り付けられるアクティブアンダボディパネル組立体であって、
    前記第１のパネルは、前記アクティブアンダボディパネル組立体に作用する空気流の高圧側にあり、前記第２のパネルは前記車両の真下の空気流の低圧側にあり、
    前記組立体はさらに、
    前記第１のフレーム構造体及び前記第２のフレーム構造体に作動的に連結された少なくとも２つのリンク組立体と
    前記少なくとも２つのリンク組立体に連結された駆動軸に連結したアクチュエータと、
    を備え、
    前記アクチュエータは、前記第１及び第２のパネルを所定の条件下で展開させ、前記第１及び第２のパネルを所定の条件下で格納し、前記所定の条件は、低車速、高車速、力／荷重、電流スパイク、風向、ヨー、及びこれらを組み合わせたものから成る群から選択される、
    ことを特徴とするアクティブアンダボディパネル組立体。

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