用於車輛的主動式氣流裙板裝置的製作方法

2023-06-02 15:58:06 2

本發明涉及用於車輛的主動式氣流裙板(air skirt)裝置，且更具體地，涉及一種能夠對應於車速分多步操作的主動式氣流裙板。

背景技術：

當車輛在空氣中行駛時，其與空氣分子碰撞並且受到空氣阻力的影響。作用於車輛的空氣阻力的類型包括阻力和升力。

阻力是指與在空氣中行駛並與空氣分子碰撞的車輛的運動相反地作用的抗力，升力是指由移動的車身的上部與下部之間的壓力差引起的舉升車身的力。

因此，需要用於降低阻力和升力的裝置，以便改善車輛的氣動特性和燃料效率。

作為用於改善氣動特性的示例性裝置，已經開發出對應於車速主動進行操作的主動式氣流裙板裝置。主動式氣流裙板裝置是使高速行駛時經由前保險槓流向車身下部的空氣量減少，從而降低升力並因此改善氣動特性的裝置。

然而，最常見的主動式氣流裙板裝置僅具有對應於車速選擇的收回模式和完全操作模式這兩種模式，因此存在可對應於車速改善車輛的氣動特性的程度有限的缺點。

在本背景技術部分中所公開的信息僅用於增強對本發明的一般背景的理解，而不應被認為是對該信息形成本領域技術人員已知的現有技術的承認或任何形式的暗示。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種用於車輛的主動式氣流裙板裝置，其能夠對應於車速分多步操作，從而能夠對應於車速更有效地改善車輛的氣動特性並因此提高車輛的總體質量。

根據本發明的一方面，上述和其它目的可通過提供用於車輛的主 動式氣流裙板裝置來實現，所述裝置包括：裙板殼體，其固定至車輛的前保險槓以便由前保險槓隱藏而不露出前保險槓的外部；第一裙板，其安裝成在容納於裙板殼體中的收回模式與突出至裙板殼體的下方的操作模式之間移動；第二裙板，其安裝成在容納於第一裙板中的收回模式與突出至第一裙板的下方的操作模式之間移動；致動器，其與裙板殼體連接並且配置成由控制器控制其操作；以及動力傳輸機構，用於連接致動器和第二裙板，以便將致動器的動力傳輸至第二裙板。

用於車輛的主動式氣流裙板裝置還可包括用於引導第一裙板的豎直移動的第一裙板導向機構，第一裙板導向機構包括：第一導向殼體，其固定至裙板殼體並且下部形成有開口；以及第一移動杆，其插入至第一導向殼體中沿第一導向殼體豎直地移動，並且結合至第一裙板。

用於車輛的主動式氣流裙板裝置還可包括用於引導第二裙板的豎直移動的第二裙板導向機構，第二裙板導向機構包括：第二導向殼體，其固定至第一裙板並且下部形成有開口；以及第二移動杆，其插入至第二導向殼體中沿第二導向殼體豎直地移動，並且結合至第二裙板。

用於車輛的主動式氣流裙板裝置還可包括用於在第一裙板操作以突出至裙板殼體的下方時協助第一裙板的操作的第一裙板操作機構，第一裙板操作機構包括：第一缸，其固定至裙板殼體並且下部形成有開口；第一缸杆，其插入至第一缸中沿第一缸豎直地移動，並且結合至第一裙板；以及第一彈簧，其插入至第一缸中並且具有由第一缸的封閉上部支承的一端和由第一缸杆支承的另一端，第一彈簧提供彈性力使得第一缸杆在從第一缸突出的方向上移動。

用於車輛的主動式氣流裙板裝置還可包括用於在第二裙板操作以突出至第一裙板的下方時協助第二裙板的操作的第二裙板操作機構，第二裙板操作機構包括：第二缸，其固定至第一裙板並且下部形成有開口；第二缸杆，其插入至第二缸中沿第二缸豎直地移動，並且結合至第二裙板；以及第二彈簧，其插入至第二缸中並且具有由第二缸的封閉上部支承的一端和由第二缸杆支承的另一端，第二彈簧提供彈性力使得第二缸杆在從第二缸突出的方向上移動。

裙板殼體可位於前保險槓的內部，並可通過多個安裝支架固定至前保險槓後梁和前端模塊。

裙板殼體可包括結合至安裝支架的前殼體和結合至前殼體的後殼體，使得在前殼體與後殼體之間限定出下部開口的殼體空間，第一裙板安裝成利用殼體空間豎直地移動。

第一裙板可包括第一缸杆的下端結合至的後裙板和結合至後裙板的前裙板，使得在前裙板與後裙板之間限定出下部開口的裙板空間，第二裙板安裝成利用裙板空間豎直地移動。

控制器可配置成接收來自車速傳感器的信號並且控制致動器的操作。

致動器可以是DC電機。

動力傳輸機構可包括：結合至致動器的蝸杆齒輪；與蝸杆齒輪嚙合的蝸輪齒輪；與蝸輪齒輪嚙合的減速齒輪；與減速齒輪嚙合的輸出齒輪；結合至輸出齒輪的中心的輸出軸；結合至輸出軸並且具有以輸出軸為中心在相反方向上延伸的葉片的旋轉杆；以及多根裙板線纜，各自具有結合至旋轉杆的葉片的一端和在穿過裙板殼體和第一裙板後結合至第二裙板的另一端。

致動器殼體可固定至裙板殼體，致動器可固定至致動器殼體，並且可以可旋轉地安裝蝸杆齒輪、蝸輪齒輪、減速齒輪、輸出齒輪和輸出軸。

輸出軸的軸心可位於裙板殼體的橫向方向的中間，並且裙板線纜可形成為具有從結合至旋轉杆的葉片的一端至結合至第二裙板的另一端的相同長度。

結合至旋轉杆的葉片中的一個葉片的裙板線纜的數目可與結合至葉片中的剩餘葉片的裙板線纜的數目相同。

附圖說明

從以下結合附圖進行的詳細說明中，將更清楚地理解本發明的上述和其它目的、特徵和優點，其中：

圖1是安裝有根據本發明的氣流裙板裝置的車輛的前保險槓的主視圖，其中示出第二裙板操作的狀態；

圖2是沿圖1中的線I-I截取的截面圖；

圖3是示出根據本發明的氣流裙板裝置通過安裝支架結合至前保 險槓後梁和前端模塊的狀態的視圖；

圖4是根據本發明的氣流裙板裝置的分解透視圖；

圖5是示出根據本發明的第二裙板操作的狀態的主視圖；

圖6是圖5的後視圖；

圖7是示出致動器殼體和旋轉杆相互結合的圖6的一部分的放大視圖；

圖8是用於說明根據本發明的致動器和動力傳輸機構的視圖；

圖9是示出位於圖6中所示的輸出軸左側的部件的視圖；

圖10至圖14是分別沿圖9中的線II-II、線III-III、線IV-IV、線V-V和線VI-VI截取的用於說明根據本發明的第一裙板導向機構、第二裙板導向機構、第一裙板操作機構、第二裙板操作機構和裙板線纜的結合結構的截面圖；

圖15和圖16是分別示出第一裙板操作的狀態和氣流裙板裝置容納在裙板殼體中的狀態的主視圖；並且

圖17是示出根據本發明的氣流裙板裝置容納在裙板殼體中的狀態的截面圖。

具體實施方式

應該理解的是，本文所使用的術語「車輛」或「車輛的」或者其它類似術語包括一般的機動車輛，例如包括運動型多用途車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車輛在內的乘用車輛、包括各種艇和船在內的水運工具、航空器等，並且包括混合動力車輛、電動車輛、插電式混合動力電動車輛、氫動力車輛及其它代用燃料車輛(例如，從石油之外的資源取得的燃料)。如本文所提及的，混合動力車輛是具有兩種或更多種動力源的車輛，例如具有汽油動力和電動力兩者的車輛。

本文所使用的專有名詞僅用於說明特定實施例的目的，而非意圖限制本發明。如本文所使用的，單數形式「一個」、「一種」和「該」意圖同樣包括複數形式，除非上下文另外明確指明。還將理解的是，當在本說明書中使用時，詞語「包括」和/或「包含」指定所述特徵、整數、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或多個其它特徵、整數、步驟、操作、元件、部件和/或其集合的存在或添加。如 本文所使用的，詞語「和/或」包括一個或多個相關列出項目的任何和全部組合。在整個說明書中，除非明確相反地說明，詞語「包括」和例如「包含」或「含有」的變型將被理解為暗示包括所述的元件，但不排除任何其它元件。另外，在說明書中所述的術語「單元」、「器」、「件」和「模塊」表示用於處理至少一種功能和操作的單位，並可由硬體部件或軟體部件及其組合來實現。

此外，本發明的控制邏輯可被實施為包含由處理器、控制器等執行的可執行程序指令的計算機可讀介質上的非臨時性計算機可讀介質。計算機可讀介質的示例包括但不限於ROM、RAM、光碟(CD)-ROM、磁帶、軟盤、快閃記憶體盤、智慧卡和光學數據存儲裝置。計算機可讀記錄介質也可分布在網絡連接的計算機系統中，以便例如通過遠程信息處理伺服器或控制器區域網(CAN)，以分布方式存儲和執行計算機可讀介質。

現在將詳細參考本發明的優選實施例，在附圖中示出其示例。只要可能，將在整個附圖中使用相同的附圖標記指代相同或相似的部分。

如圖1至圖17中所示，根據本發明的用於車輛的主動式氣流裙板裝置包括：裙板殼體10，其固定至車輛的前保險槓1以便由前保險槓1隱藏而不露出前保險槓1的外部；第一裙板20，其安裝成在容納於裙板殼體10中的收回模式與突出至裙板殼體10的下方的操作模式之間移動；第二裙板30，其安裝成在容納於第一裙板20中的收回模式與突出至第一裙板20的下方的操作模式之間移動；致動器50，其安裝成與裙板殼體10連接並且配置成由控制器40控制其操作；以及動力傳輸機構60，用於將致動器50與第二裙板30連接以便將致動器50的動力傳輸至第二裙板30。

根據本發明的主動式氣流裙板裝置優選地配置成對應於車速分多步操作第一裙板20和第二裙板30。即，當車輛處於靜止狀態或低速行駛時，第一裙板20和第二裙板30兩者均維持容納在裙板殼體10中的收回模式。當車輛中速行駛時，僅第一裙板20突出至前保險槓1的下方，而第二裙板30保持容納在第一裙板20中。當車輛高速行駛時，第一裙板20和第二裙板30兩者均被致動成突出至前保險槓1下方的完全操作模式。上述第一裙板20和第二裙板30的操作，特別是通過 使氣動特性與車速相關聯，能夠進一步改善車輛的氣動特性。

控制器40配置成接收來自車速傳感器70的信號並控制致動器50的操作。因此，第一裙板20和第二裙板30可相應於車速主動地操作。

優選地，致動器50實施為可實現雙向旋轉並且相對便宜的DC電機，但致動器不限於DC電機。

根據本發明的主動式氣流裙板裝置還包括用於引導第一裙板20的豎直移動的第一裙板導向機構80。

第一裙板導向機構80包括固定至裙板殼體10並且下部形成有開口的第一導向殼體81，以及插入至第一導向殼體81中沿第一導向殼體81豎直地移動並且與第一裙板20結合的第一移動杆82。

根據本發明的主動式氣流裙板裝置還包括用於引導第二裙板30的豎直移動的第二裙板導向機構90。

第二裙板導向機構90包括固定至第一裙板20並且下部形成有開口的第二導向殼體91，以及插入至第二導向殼體91中沿第二導向殼體91豎直地移動並且與第二裙板30結合的第二移動杆92。

根據本發明的主動式氣流裙板裝置還包括用於在第一裙板20操作以突出至裙板殼體10的下方時協助第一裙板20的操作的第一裙板操作機構110。

第一裙板操作機構110包括：第一缸111，其固定至裙板殼體10並且下部形成有開口；第一缸杆112，其插入至第一缸111中沿第一缸111豎直移動，並且與第一裙板20結合；以及第一彈簧113，其插入至第一缸111中並且一端由第一缸111的封閉上部支承而另一端由第一缸杆112支承，從而提供彈性力使得第一缸杆112在從第一缸111突出的方向上移動。

根據本發明的主動式氣流裙板裝置還包括用於在第二裙板30操作以突出至第一裙板20的下方時協助第二裙板30的操作的第二裙板操作機構120。

第二裙板操作機構120包括：第二缸121，其固定至第一裙板20並且下部形成有開口；第二缸杆122，其插入至第二缸121中沿第二缸121豎直移動，並且與第二裙板30結合；以及第二彈簧123，其插入至第二缸121中並且一端由第二缸121的封閉上部支承而另一端由第 二缸杆122支承，從而提供彈性力使得第二缸杆122在從第二缸121突出的方向上移動。

優選地，第一彈簧113和第二彈簧123實施為壓縮彈簧，但不限於壓縮彈簧。

裙板殼體10具有位於前保險槓1的內部並通過多個安裝支架131和132固定至前保險槓後梁2和前端模塊3的結構。

前端模塊3是散熱器、冷卻風扇等安裝至的車身結構，並且前保險槓後梁2在車身的橫向方向延伸且兩端結合至前端模塊3。

由於裙板殼體10通過多個安裝支架131、132和133固定至前保險槓後梁2和前端模塊3，因此主動式氣流裙板裝置具有牢固的安裝結構。

裙板殼體10包括結合至安裝支架131、132的前殼體11和結合至前殼體11的後殼體13，使得在前殼體11與後殼體13之間限定出下部開口的殼體空間12。第一裙板20可利用殼體空間12豎直地移動。

第一裙板20包括第一缸杆112的下端結合至的後裙板21和結合至後裙板21的前裙板23，使得在前裙板23與後裙板21之間限定出下部開口的裙板空間22。第二裙板30可利用裙板空間22豎直地移動。

第一導向殼體81和第一缸111結合至後殼體13的前表面(內表面)，第一移動杆82結合至後裙板21的後表面(外表面)，第二導向殼體91和第二缸121結合至後裙板21的前表面(內表面)，並且第一缸杆112結合至後裙板21的下端。

第二移動杆92結合至第二裙板30的後表面，並且第二缸杆122結合至第二裙板30的下端。

圖10和圖11中所示的附圖標記24和31表示分別覆蓋第一移動杆82和第二移動杆92的蓋支架。當第一裙板20處於突出至前保險槓1的下方的操作模式時，蓋支架24防止第一移動杆82向後方露出。當第二裙板30處於突出至前保險槓1的下方的操作模式時，蓋支架31防止第二移動杆92向後方露出。

蓋支架24具有結合至後裙板21下端的下端和貫穿後殼體13底部的上端，以便隨後裙板21豎直地移動。蓋支架31具有結合至第二裙板30下端的下端和貫穿後裙板21底部的上端，以便隨第二裙板30豎 直地移動。

動力傳輸機構60包括：結合至致動器50的蝸杆齒輪61；與蝸杆齒輪61嚙合的蝸輪齒輪62；與蝸輪齒輪62嚙合的減速齒輪63；與減速齒輪63嚙合的輸出齒輪64；結合至輸出齒輪64的中心的輸出軸65；結合至輸出軸65並且具有以輸出軸65為中心在相反方向上延伸的葉片66a的旋轉杆66；以及多根裙板線纜67，各自具有結合至旋轉杆66的葉片66a的一端和在穿過裙板殼體10和第一裙板20後結合至第二裙板30的另一端。

致動器殼體140固定至裙板殼體10，致動器50固定至致動器殼體140，並且可旋轉地安裝蝸杆齒輪61、蝸輪齒輪62、減速齒輪63、輸出齒輪64和輸出軸65。

致動器50、蝸杆齒輪61、蝸輪齒輪62、減速齒輪63、輸出齒輪64和輸出軸65由致動器殼體140屏蔽，以便不露出外部，並且由致動器殼體140保護免受道路異物侵害，從而提高耐久性。

輸出軸65的軸心位於裙板殼體10的橫向方向的中間。所有裙板線纜67形成為具有從結合至旋轉杆66的葉片66a的一端至結合至第二裙板30的另一端的相同長度。另外，結合至旋轉杆66的一個葉片66a的裙板線纜67的數目被設定為與結合至另一葉片66a的裙板線纜67的數目相同。因此，當通過致動器50操作第一裙板20和第二裙板30時，第一裙板20和第二裙板30的左側部分和右側部分在以輸出軸65為中心維持平衡的同時以相同的速度移動，從而提高操作穩定性。

圖1、圖2和圖5至圖7中所示的狀態示出第一裙板20和第二裙板30兩者均突出至前保險槓1的下方的完全操作模式。當車輛高速行駛時維持該完全操作模式，其中流向車身下部的空氣量減少，從而改善車輛的氣動特性。

圖15中所示的狀態示出僅第一裙板20突出至前保險槓1的下方並且第二裙板30容納在第一裙板20中的中間操作模式。當車輛中速行駛時維持該中間操作模式，其中流向車身下部的空氣量也減少，從而改善車輛的氣動特性。

圖16和圖17中所示的狀態示出第一裙板20和第二裙板30兩者均容納在裙板殼體10中的初始模式。當車輛停車或低速行駛時，維持 該初始模式。

在圖16和圖17中所示的初始模式中，旋轉杆66的一對葉片66a通過致動器50的操作從圖7中所示的狀態旋轉大致180度，使得左側葉片移動至右側且右側葉片移動至左側。因此，位於圖7中左側的裙板線纜67被牽拉至右側，且位於圖7中右側的裙板線纜67被牽拉至左側。

如果如上所述裙板線纜67被朝向輸出軸65牽拉，那麼第二裙板30被向上牽拉成容納在第一裙板20中，並且已容納第二裙板30的第一裙板20也被向上牽拉成容納在裙板殼體10中。以這種方式，根據本發明的主動式氣流裙板裝置維持如圖16和圖17中所示的初始模式。

從上述初始模式，如果車速增加至預定的中速並且通過響應於控制器40的控制的致動器50的操作使旋轉杆66旋轉，那麼一對葉片66a從圖7中所示的狀態旋轉大致90度並直立，並且已朝向輸出軸65被完全牽拉的左側裙板線纜67和右側裙板線纜67以中途狀態被釋放。

如果如上所述釋放裙板線纜67，那麼以通過第一彈簧113的彈性力使第一缸杆112從第一缸111突出並且結合至第一缸杆112的第一裙板20突出至前保險槓1下方的方式操作第一裙板操作機構110。以這種方式，根據本發明的主動式氣流裙板裝置維持如圖15中所示的中間操作模式。

在圖15中所示的中間操作模式期間，第二裙板30保持容納在第一裙板20中。

從圖15中所示的中間操作模式，如果車速增加至預定的高速並且通過響應於控制器40的控制的致動器50的操作使旋轉杆66完全旋轉以便成為圖7中所示的狀態，那麼左側裙板線纜67和右側裙板線纜67被完全釋放。

如果如上所述完全釋放裙板線纜67，那麼以通過第二彈簧123的彈性力使第二缸杆122從第二缸121突出並且結合至第二缸杆122的第二裙板30也與第一裙板20一起突出至前保險槓1下方的方式操作第二裙板操作機構120。以這種方式，根據本發明的主動式氣流裙板裝置維持如圖1和圖2中所示的完全操作模式。

從以上說明明顯可見，本發明提供了一種用於車輛的主動式氣流 裙板裝置，其中對應於車速分多步操作第一裙板20和第二裙板30，從而與僅具有收回模式和完全操作模式這兩種模式的常規裝置相比，能夠更有效地改善與車速關聯的車輛的氣動特性。

此外，本發明提供了一種用於車輛的主動式氣流裙板裝置，其中在配置成通過致動器50旋轉的輸出軸65的左右兩側，以相同數目設置相同長度的左側裙板線纜67和右側裙板線纜67，因此第一裙板20和第二裙板30的左側部分和右側部分在以輸出軸65為中心維持平衡的同時以相同的速度移動，從而提高氣流裙板裝置的操作穩定性。

雖然已為了說明的目的公開了本發明的優選實施例，但是本領域技術人員將會理解，在不脫離如所附權利要求所公開的本發明的範圍和思想的情況下，可進行各種修改、添加和替換。