技术领域
[0001] 本
发明的主题在于一种适于展开或收起
空气动力学活板的机械操控设备，该
空气动力学活板例如在
机动车辆中被用来改变
发动机通
风管道中的空气进入状况。
背景技术
[0002] 该活板可处于收起
位置和展开位置：在收起位置，活板的
板面被集成在设置在与该活板重合的
车身的板面中的容置位置当中；在展开位置，活板抵抗空气流动，以使得一部分
流体偏向和获得允许减小活板下游空气动力学损失的空气动力学效果。
[0003] 可选地，活板也可用作
通风管道的活
门。
[0004] 例如，该类型的活板可布置在前
保险杠下方、在发动机下
通风口入口处。
[0005] 也可考虑实施可移动空气动力学活板的其它用途。属于该情况的例如有布置在
车顶上在车顶关闭件处的用来在车顶关闭件打开时改善声音舒适性状况的空气偏向器，或者装备后
尾门或翼板以在车辆高速行驶时改变车辆的空气动力学支承的活板。
[0006] 传统地，活板的操控机构包括耦合到减速
电机的发动机，该发动机作用于位于活板的侧缘之一上的旋
转轴，活板围绕该
旋转轴枢转或翻转以从一个位置转换到另一个位置。
[0007] 然而，观察到该类型的机构具有多个
缺陷。
[0008] 实际上，为了操作该操控，必须设置功率相对大的发动机，以生成能够抵抗由在车辆高速行驶时施加在活板上的空气动力压强所产生的力矩的打开力矩。
发明内容
[0009] 本发明的目的在于限制该缺陷。
[0010] 所提出的操控设备的目的在于致动布置在机动车辆上的空气动力学活板。该操控设备的特征在于其包括这样的机械装置：这些机械装置用于通过按照给定顺序实现下列运动而使得活板从收起位置向展开位置转换：
[0011] -移出活板，同时保持活板的板面平行于在车辆运动时围绕活板流通的空气流的方向，以使得施加在活板上的空气动力压强大致为零，然后，
[0012] -使活板围绕大致经过活板的空气动力推力中心的枢转轴线枢转，以使得由施加在活板上的空气动力学力导致的施加在枢转轴线上的力矩大致为零，
[0013] 反之亦然，通过按照相反顺序实现这些运动而使得活板从展开位置向收起位置转换。
[0014] 该展开方式允许将发动机力矩减小为仅是移出运动和枢转运动所必需的发动机力矩。
[0015] 显然，当活板的入射
角在活板围绕其枢转轴线倾转时增大时，由空气施加在活板上的空气动力学力也增大。而且，必须设置用于一旦实现了该运动就将活板维持在展开位置的特定装置。
[0016] 如在下文中可见，有用地，这些装置可以不同于驱动机械设备的发动机元件，以使得只有为了确保位置改变才需要使用发动机，并且不再需要在空气动力学活板处于展开位置时维持发动机通电。
[0017] 尽管为了实现根据本发明的展开运动和收起运动可考虑众多机械设置，但是所述操控设备基于单独或组合地包括以下特征的原创性机械装置：
[0018] -所述机械装置包括与枢转轴线平行的次旋转轴线，围绕该次旋转轴线铰接有通过第一
连杆连接到空气动力学活板的第一倾转器和通过第二连杆连接到活板的第二倾转器，第一倾转器的位置变化驱动活板的移出运动或收回运动，第二倾转器的位置变化驱动活板的枢转运动。
[0019] -第一和第二连杆通过分别布置在每根连杆的两端处的轴线与枢转轴线平行的第一和第二铰接件一方面附接到活板的面，另一方面附接到所述倾转器，并且所述铰接件的轴线在垂直于枢转轴线的平面上的投影大致布置在可
变形的平行四边形的四个角处。
[0020] -第一连杆通过轴线与枢转轴线重合的其第一铰接件连接到活板，并通过轴线与次旋转轴线重合的其第二铰接件连接到第一倾转器，以使得当第一倾转器改变位置时第一连杆围绕次旋转轴线枢转。
[0021] -第二连杆通过被布置为在径向上与次轴线相距给定距离d的其第二铰接件连接到第二倾转器，并通过被布置为与活板的枢转轴线相距相同距离d的其第一铰接件连接到活板。
[0022] -连杆的位置被设置为使得经过次轴线和第二连杆在第二倾转器上的铰接轴线的平面大致平行于活板的板面。
[0023] -所述机械装置包括
驱动轮，该驱动轮被致动为围绕平行于枢转轴线的
主轴线旋转，由驱动轮形成的盘的至少一个面包括销杆，该销杆允许分别使得第一和第二倾转器旋转地从一个位置移动到另一个位置和反向移动。
[0024] -每个倾转器包括径向缝，销杆在该径向缝中移动以使得所述倾转器围绕次轴线从一个位置枢转到另一个位置。
[0025] -驱动轮包括至少一个圆形
锁定盘，其具有与驱动轮相同的旋转轴线，并加高地布置在由驱动轮形成的盘的每个包括销杆的面上，其半径小于所述销杆与主轴线的距离，且布置为与至少一个倾转器面对面。
[0026] -驱动轮包括两个锁定盘，每个都布置在由驱动轮形成的盘的面之一上，这些面中的每个都包括销杆，其中，倾转器布置在由驱动轮形成的盘的两侧、正对每个锁定盘。
[0027] -每个倾转器包括布置在径向缝两侧的两个半圆形切割部，其分别限定该倾转器的第一和第二位置，每个切割部的半径等于与该倾转器面对面地布置的锁定盘的半径。
[0028] -当倾转器被置于一个位置时，半圆形切割部的中心布置在主轴线上，以使得所述倾转器被与该倾转器面对面地布置的锁定盘锁定旋转。
[0029] -当第一和第二倾转器每个被置于给
定位置时，由施加在活板上的力导致的施加在主旋转轴线上的力矩为零。
[0030] -每个锁定盘包括径向地布置为正对销杆以准许倾转器在其改变位置时枢转的挖空部。
[0031] -当第一倾转器处于第一位置时，活板处于收回位置。
[0032] -当第一倾转器处于第二位置时，活板处于移出位置。
[0033] -当第二倾转器处于第一位置时，活板平行于在车辆运动时在支承活板的车身元件上流通的空气流。
[0034] -当第二倾转器处于第二位置时，活板处于枢转位置。
[0035] -当驱动轮实施小于360°的角度行程时，对倾转器和销杆各自的布置从围绕主轴线的角度方面进行调整，以使得：当第二倾转器布置在第一位置时实施第一倾转器位置的改变，且当第一倾转器布置在第二位置时实施第二倾转器位置的改变。
[0036] -驱动轮在耦合到减速电机的发动机的作用下被致动旋转。
附图说明
[0037] 通过阅读作为例子提供且绝无任何限制性的附图，将更好地理解本发明，在附图中：
[0038] -图1是所采用的机械装置的简化立体图；
[0039] -图2、3和4允许图示出机械装置在活板移出运动时的运作；
[0040] -图5、6、7和8允许图示出机械装置在活板枢转运动时的运作；
[0041] -图9是安装在机动车辆前保险杠上的操控设备的简化立体图。
具体实施方式
[0042] 图1示出的操控设备包括通过第一和第二连杆(分别为21和22)连接到机械装置的空气动力学活板1，所述机械装置被设计为致动活板的移出运动和枢转运动。
[0043] 支持本
说明书的操控设备涉及位于车辆前部的在保险杠下部处的活板。该类型的空气动力学活板交替地从收起位置转换到展开位置，在展开位置上该活板引导空气流以改善车辆的空气动力学性能和减小底架的下游荷载损失。由于布置为接近地面，还需特别注意收起速度，以避免活板被布置在车辆前部的雷达所检测到的障碍物损坏。
[0044] 活板包括空气动力推力中心10，其位置在理论上由形状、活板的入射角和在车辆运动时围绕活板流通的空气流的速度决定。尽管该理论位置是可变的，但仍然可通过实验确定平均位置。该位置在活板例如具有平坦的形状时接近活板的几何中心。
[0045] 当活板的入射角改变时，来自由围绕枢转轴线AA’施加的空气流所产生的空气动力学力的合力的力矩因此接近于零，该枢转轴线AA’大致位于活板的板面中并大致经过空气动力推力中心10。
[0046] 第一连杆21通过轴线为aa’的第一铰接件210连接到活板。于是可设置使得轴线aa’大致与经过推力中心10的枢转轴AA’重合。
[0047] 第一连杆21通过第二铰接件211附接到第一倾转器23。第一连杆21被锁定为相对第一倾转器23旋转，以使得第一连杆21和第一倾转器23在必要时能够形成围绕轴线SS’旋转的自由地铰接的单一零件。
[0048] 第一倾转器23围绕次旋转轴线SS’枢转，该旋转轴线SS’与第一连杆21的第二铰接件211的旋转轴线bb’重合。第一倾转器23围绕轴线SS’的旋转运动因此驱动第一连杆21围绕该同一轴线的旋转运动。
[0049] 轴线SS’平行于枢转轴线AA’。该轴线在由车辆形成的参考系中是固定的。
[0050] 活板1还通过第二连杆22连接到所述机械装置。第二连杆22通过轴线为cc’的第一铰接件220连接到活板，该轴线cc’平行于枢转轴线AA’并与该轴线相距长度d。第二连杆的另一端部通过轴线为dd’的第二铰接件221连接到第二倾转器24、24a，轴线dd’平行于枢转轴线AA’。第二倾转器被自由地铰接为围绕次轴线SS’旋转。轴线dd’与次旋转轴线SS’相距距离d。
[0051] 在此可观察到，活板的板面可同化为经过轴线AA’和cc’的平面。而且，为了获得最好的效果，追求尽可能减小铰接件210和220的体积，以使得同化为活板的板面的经过轴线AA’和cc’的平面与平行于该平面且经过空气动力推力中心的平面(大致对应于活板的中平面)之间的距离尽可能地小。当活板具有或多或少弯曲的形状以适应车身轮廓时，该中平面可通过实验来定义以由此布置轴线AA’和cc’。
[0052] 第二倾转器24可包括固定在第二倾转器24上的传递臂24a，在该传递臂的端部处布置有与第二连杆22的铰接件221。传递臂24a被锁定为相对于第二倾转器24旋转。第二倾转器24和传递臂24a也可形成单一零件。
[0053] 于是设置使得每根连杆的第一和第二铰接件的轴线之间的距离大致相同，以使得轴线SS’(aa’)、bb’、cc’和dd’在垂直于枢转轴线AA’的虚拟平面P中的投影形成可变形的平行四边形p。
[0054] 活板的板面因此大致平行于经过次轴线SS’和轴线dd’的平面。
[0055] 如将在下文中详细说明的，在第一倾转器23的作用下，第一连杆围绕轴线SS’的旋转控制活板的移出运动。在将第二倾转器维持在围绕次旋转轴线SS’的固定位置的同时，在移出运动期间活板的板面处于全都相互平行的相继位置。有用地，所述虚拟平面可被调整为平行于在车辆运动时在支承活板的车身元件上流通的空气流的方向，以使得在移出运动期间施加在活板上的空气动力学压强大致为零。发动机力被减小为仅为了引起第一倾转器旋转运动的力。
[0056] 一旦活板移出之后，在维持第一倾转器位置固定的同时，第二倾转器24围绕轴线SS’的旋转驱动活板围绕枢转轴线AA’的枢转运动。如上所述，该轴线AA’大致经过空气动力推力中心10，以使得由第二连杆22传递的使活板围绕轴线AA’枢转所需的力矩是小的。
[0057] 在图2中示出的机械装置还包括半径为R的驱动轮25，该驱动轮被发动机组件(未示出)驱动围绕主旋转轴线XX’旋转。该主旋转轴线平行于枢转轴线AA’。该轴线在由车辆形成的参考系中也是固定的。
[0058] 由驱动轮25形成的盘的面251支承销杆253，该销杆253自面251轴向地延伸并布置为与主旋转轴线XX’相距距离r3。第一倾转器23布置在支承销杆253的面251的这一侧。该第一倾转器包括相对于次旋转轴线SS’径向地取向的缝230。第一倾转器23布置为使得，当驱动轮被致动旋转时，销杆253伸入缝230中并驱动第一倾转器围绕次旋转轴线SS’旋转。于是第一倾转器从一个位置转换到另一个位置。随着驱动轮的旋转继续进行，销杆253从位于第一倾转器上的缝230中移出。
[0059] 根据与上述相同的原理，致动驱动轮反向旋转允许倾转器返回前一位置。
[0060] 驱动轮在与支承销杆253的面相同的面251上还包括轴线为XX’的锁定盘26，该锁定盘26相对于由面251形成的平面加高地布置。该锁定盘的半径r1小于分隔销杆和轴线XX’的距离r3。
[0061] 第一倾转器23包括两个半圆形切割部231和232，其具有与锁定盘26相同的半径r1，并布置在缝230两侧。
[0062] 第一倾转器23于是布置为使得：当其处于给定位置时，一个半圆形切割部的中心位于主轴线XX’上。该半圆形切割部的外缘于是抵住锁定盘，这禁止倾转器围绕其轴线旋转，并且在驱动轮和锁定盘继续进行其围绕轴线XX’的旋转时将倾转器维持在其位置上。
[0063] 锁定盘26还包括被布置为正对销杆253的挖空部260，挖空部260的尺寸被设置为在位置变化时准许倾转器23在其与销杆253
啮合并实施其围绕轴线SS’的旋转时旋转。
[0064] 分别为231和232的两个半圆形切割部由此限定第一倾转器23所处的第一和第二位置。这两个位置是稳定的。
[0065] 这两个位置之间的角度偏差在几何上由主旋转轴线SS’与主轴线XX’之间的距离、锁定盘的半径r1和销杆的位置r3限定。该角度偏差被设置为使得：第一倾转器23从一个位置到另一个位置的旋转驱动活板从活板被收回的收起位置转换到移出位置。
[0066] 以上说明经必要改动也适用于控制连杆22的运动和活板围绕轴线AA’的枢转的第二倾转器24。
[0067] 通过机构的显著改变，倾转器24可位于与倾转器23相同的面251上。然而，优选地，将第二倾转器24布置在由驱动轮25形成的盘的与面251相对的面252上。第二倾转器24也围绕次旋转轴线SS’铰接。
[0068] 加高地布置在面252上的锁定盘27(在图1中不可见)的半径r2、布置在面252上的在第二倾转器24的缝240(在图1中不可见)中移动的销杆254的径向定位r4在必要时可以分别与半径r1或r3相同或不同。
[0069] 半圆形切割部241和242(在图1中不可见)的半径被相应地设置。
[0070] 销杆253和254各自围绕主轴线XX’的角度位置被设置为使得：当驱动轮实施小于360°的角度行程时，在第二倾转器24布置在第一位置时，实施第一倾转器23的位置变化，并且在第一倾转器23布置在第二位置时，实施第二倾转器24的位置变化。
[0071] 这些原创性机械装置一方面允许通过构造来满足各种活动(比如上文所述的移出和枢转)的运动，另一方面允许在开始活板围绕枢转轴线的枢转之前确保第一倾转器23的旋转被锁定盘26锁定。实际上，如上所述，尽管实施该运动所需的力矩理论上是可忽略的，但在枢转期间施加在活板上的空气动力学压强显著地增大，因此围绕轴线SS’的大的力矩施加在支承第一连杆21的第一倾转器23上。
[0072] 当该第一倾转器23处于第二位置时，其运动被盘26锁定，于是观察到由这些空气动力学力施加在轴线XX’(该轴线是发动机轴线)上的力矩为零。
[0073] 为了增大活板的收起速度，甚至可以通过相应地调整销杆253和254各自的角度位置来在比活板的枢转运动结束稍早一点时引发附接到第一连杆21的第一倾转器23的旋转运动。
[0074] 通过反转驱动轮的旋转方向来实现活板的收起运动，这相继地引起活板反向枢转以将活板的板面布置在平行于空气流的方向的位置，然后收回活板。
[0075] 由此，活板的收起运动和展开运动是通过实施驱动轮小于360°的旋转来实现的。这尤其允许在检测到可能会损坏活板的障碍物的情况下极其快速地收起活板。
[0076] 图2、3和4示出活板1的移出运动。
[0077] 在图2中，活板1处于收起位置，其板面大致平行于在车辆运动时围绕其上安装有该活板的车身元件流通的空气流F。第一倾转器23处于第一位置，其围绕轴线SS’的旋转通过盘26在半圆形切割部231中的啮合而锁定。第二倾转器也处于第一位置，以使得活板的板面平行于空气流。
[0078] 如图3所示，驱动轮251被致动旋转，销杆253进入第一倾转器的缝230中，从而迫使第一倾转器围绕轴线SS’转动。挖空部260释放出允许第一倾转器23从第一位置转换到第二位置的空间。
[0079] 第一连杆21围绕轴线SS’旋转并驱动第二连杆22围绕轴线cc’旋转，这将活板1带到如图4所示的移出位置。
[0080] 第二倾转器24被维持在其第一位置，活板1一直保持平行于空气流F。
[0081] 当第一倾转器23处于第二位置时，盘26与半圆形切割部232啮合。第一倾转器23和第一连杆21于是被锁定在该第二位置上。
[0082] 图5、6、7和8示出活板围绕枢转轴线AA’枢转的运动。
[0083] 图5示出从面252这一侧观察的操控设备，其处于图4所示的展开位置。锁定盘27啮合在第二倾转器24的切割部241中，并将该第二倾转器维持在第一位置。
[0084] 随着驱动轮向着与之前相同的方向继续旋转，如图6所示，销杆254与第二倾转器24的径向缝240啮合，挖空部270释放出允许第二倾转器27围绕次选择轴线SS’转动的空间。
[0085] 第二倾转器24于是从第一位置转换到第二位置，如图7所示。在第二倾转器24上的铰接轴线偏心给定距离d的第二连杆22使得活板1围绕枢转轴线AA’转动。
[0086] 施加在驱动轮25上的力矩被减小到仅是克服摩擦所需的力。由于盘26施加在第一倾转器23上以将其维持在第二位置的压强，这些摩擦是不可忽略的。
[0087] 如图8所示，随着其旋转的继续进行，盘27与半圆形切割部242啮合，并将第二倾转器24锁定在第二位置。
[0088] 在此可观察到第二连杆22通过传递臂24a连接到第二倾转器24。该传递臂通过固定连接与第二倾转器连接，以使得传递臂24a被锁定为相对于第二倾转器24旋转。该装配方式是出于体积的原因并为了允许容置次旋转轴线SS’的轴而选择的。而且，如上所述，传递臂24a和第二倾转器24也可形成单一零件。
[0089] 图9示出布置在机动车辆的前保险杠4的下壁上的操控设备，该操控设备被置于展开位置，在该位置活板被移出并枢转。该设备安装在连接到车辆车架的轭(étrier)5上。轭5支承承载次旋转轴线SS’的轴和承载主轴线XX’的轴。该承载主轴线XX’的轴通过减速电机31连接到驱动发动机3，以驱动轮25向一个方向或另一个方向旋转。
[0090] 当空气动力学活板布置在车辆的其它位置时，可对如上所述的操控设备进行众多调整。
[0091] 由此可考虑，在保持其中铰接轴线形成可变形的平行四边形的这样的几何形状布置的同时，借助于两个独立的驱动轮来控制倾转器中每一个的运动，这两个驱动轮由分别的两个减速电机组致动旋转。则可以实现包括多于两个半圆形切割部并可通过使得驱动轮围绕主轴线多次转动而就具有每个极端位置之间的多个中间位置的倾转器。当例如追求在最小化使活板从一个位置转换到另一个位置的发动机能耗的同时通过设置活板的入射角来调节施加在活板上的空气动力压强时，该设置可以是特别有意义的。
[0092] 所有这些机构都允许满足构成本发明主题的作用原理，并尤其具有能耗少的优点。
[0093] 术语
[0094] 1 空气动力学活板
[0095] 10 空气动力推力中心
[0096] 2 机械装置
[0097] 21 第一连杆
[0098] 210 第一连杆的第一铰接件
[0099] 211 第一连杆的第二铰接件
[0100] 22 第二连杆
[0101] 220 第二连杆的第一铰接件
[0102] 221 第二连杆的第二铰接件
[0103] 23 第一倾转器
[0104] 230 第一倾转器的径向缝
[0105] 231和232 第一倾转器的半圆形切割部
[0106] 24 第二倾转器
[0107] 24a 连接到倾转器24的传递臂
[0108] 240 第二倾转器的径向缝
[0109] 241和242 第二倾转器的半圆形切割部
[0110] 25 驱动轮
[0111] 251和252 由驱动轮形成的盘的面
[0112] 253 布置在驱动轮的面251上的销杆
[0113] 254 布置在驱动轮的面252上的销杆
[0114] 26 布置在驱动轮的面251上的锁定盘
[0115] 260 锁定盘26的挖空部
[0116] 27 布置在驱动轮的面252上的锁定盘
[0117] 270 锁定盘27的挖空部
[0118] 3 驱动发动机
[0119] 31 减速电机
[0120] 4 车辆保险杠
[0121] 5 轭
[0122] AA’ 枢转轴线
[0123] aa’ 第一连杆的第一铰接件的轴线
[0124] bb’ 第一连杆的第二铰接件的轴线
[0125] cc’ 第二连杆的第一铰接件的轴线
[0126] dd’ 第二连杆的第二铰接件的轴线
[0127] d 第二连杆的第一铰接件的轴线与次轴线之间的距离
[0128] F 空气动力流
[0129] P 垂直于枢转轴线的虚拟平面
[0130] R 驱动轮的半径
[0131] r1 锁定盘26的半径
[0132] r2 锁定盘27的半径
[0133] r3 销杆253与主轴线的距离
[0134] r4’ 销杆254与主轴线的距离
[0135] SS’ 次旋转轴线
[0136] XX’ 主旋转轴线
