彼此不共线的叶片组之间的力传递装置的制作方法

本发明涉及机动车辆领域，更具体地，涉及这些车辆所配备的主动式空气动力学装置。

背景技术：

主动式空气动力学装置在这里应理解为是指能够调节空气流的装置，或者是能够控制进入或绕过车辆部件的空气量的装置。通常，它们由一个或多个枢转叶片组成。叶片的打开角度由布置在叶片轴末端的机械致动器来调节。致动器本身连接到中央控制单元。

为了减少施加在叶片轴上的空气动力，设计人员需要减小叶片的面积，因而要增加叶片的数量。于是空气动力学装置由一组或多组相邻的叶片组成，每组叶片均包括轴线彼此平行的多个叶片。然而，出于明显的成本原因，提供了用于避免增加致动器数量的装置。

通常，使用单个致动器可能被证明是足够的，其带动力传递装置工作，以将力从致动器传递到形成空气动力学装置的每个叶片。该单个致动器可以相对于不同的叶片组居中布置，或者为了获得空间和效率，也可以布置在一组叶片的轴向端部之一处。这种偏心安装还可以在发生碰撞时更好地保护致动器。

于是，提供机械连接以将由致动器施加的运动传递到被认为是主动叶片组的第一叶片组，再传递到与之并列设置的从动叶片组，并且因此可以将几组叶片串联布置，从动叶片组又变成用于随后一组叶片的主动叶片组。然后，力通过叶片轴线自身借助力传递构件从主动叶片组传递到从动叶片组。

然而，观察到施加在叶片上的扭矩会导致这些叶片变形，并且增大构成该传动链的各个部分之间的机械间隙。这会在所述传动链的末端引起卡顿、密封性的损失和不完整的运动。

这里将观察到，当车辆高速行驶时，致动器的力会与由气流产生的空气动力相结合。

一种解决方案在于减少相互作用的部件的数量，以便减小机械间隙并使得力的传递尽可能直接。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种补充解决方案，其能够更好地分配从一组叶片传递到另一组叶片的传递力，并且减小上述的机械间隙和叶片卷绕(vrillage)的影响。

根据本发明的主动式空气动力学装置旨在装备机动车辆。该装置包括用于支撑立柱的框架，在立柱之间铰接有在打开位置和关闭位置之间旋转的，

所述空气动力学装置的特征在于：

-至少两组叶片横向并置，一组叶片的旋转轴线彼此平行并与相邻一组叶片的轴线成对地共面，且相邻两组叶片的旋转轴线之间形成给定的非零角度，

-每个叶片至少在其侧向端部之一处包括连杆，该连杆的第一端部形成与叶片的轴线同轴的固定连接，第二端部与力传递构件形成环形线性连接以将主动叶片组的运动传递给相邻的从动叶片组，

-所述力传递构件包括引导装置，所述引导装置与布置在分隔所述两组相邻叶片的立柱上的导轨形成至少两个双向直线线性连接，所述导轨被定向为使得当叶片旋转时，力传递构件的任意点都在固定平面中移动并划出圆弧。

力传递构件的每个点在其专属的固定平面中进行平移或旋转运动，这些平面中的每一个形成传递构件的一个截面。由于在引导装置和导轨之间存在直线线性双连接，力传递构件无法围绕属于这些平面之一的任何轴线旋转，这使得可以恢复由主动叶片的轴线施加在力传递构件上的扭转力，并减小易于导致装置卡顿的间隙。

根据本发明的主动空气动力学装置可单独或组合地具有以下特征：

引导装置由两个指状件形成，所述两个指状件在两个彼此平行且形成导轨的壁之间往复运动。

引导装置由呈平行六面体形状的单个引导件形成。

引导装置由两对指状件组成，每对指状件在形成导轨的单个轨道的两侧往返运动。

所述连杆的第二端部包括球形头，该球形头插入布置在力传递构件中的空心圆柱体中，以形成所述环形线性连接。

所述导轨的高度和长度被设置为使得无论叶片的位置如何，引导装置都与导轨形成永久性连接。

在所述装置的横向端部处布置至少一个致动器，用于使得属于第一主动叶片组的至少一个叶片旋转。

所述空气动力学装置的部件，包括叶片、连杆、框架、立柱、导轨、力传递构件，由塑料模制而成。

本发明还涉及一种车辆部件，其包括根据上述特征中的任一项所述的空气动力学装置，特别是当该部件布置在车辆的前面部上时。

附图说明

通过阅读附图将更好地理解本发明，这些附图是以示例的方式提供的，而绝非限制性的，其中：

图1和图2是根据本发明的空气动力学装置分别位于打开位置和关闭位置的立体示意图。

图3和图4是该空气动力学装置在另一视角下的详细立体示意图，该空气动力学装置分别处于打开位置和闭合位置。

图5是两组并置的叶片之间的机械连接的示意图。

图6和图7是根据两个等效实施形式的力传递构件的两个细节图。

图8和9示出了引导装置的两个替代实施例。

具体实施方式

图1示出了当叶片处于打开位置时空气动力学装置1的整体。图2则显示了当叶片处于关闭位置时的同一装置。

包括通过立柱51连接的上部和下部的框架5形成了空气动力学装置1的结构。该框架5例如固定在车辆的前面部并位于冷却散热器的上游。由此，主动式空气动力学装置用于调节进入的空气量。

接下来，我们将使用相对于框架5固定的如下定义的正交坐标系oxyz：

-oz轴表示沿立柱51的纵向定向的轴。

-oy轴表示装置的横轴。

-ox轴表示垂直于oy和oz轴形成的平面的正面方向。

主动空气动力学装置1包括两个相邻的叶片组2和3。每个叶片组包括分别围绕轴线a0a'0，a1a'1，b0b'0，b1b'1旋转铰接的多个叶片20、21、30、31，以与布置在叶片的两个横向端部的立柱形成枢轴连接。同一叶片组的叶片的轴线彼此平行，即a0a'0与a1a'1平行、b0b'0与b1b'1平行。

术语“枢轴连接”在这里是指仅允许绕该连接的轴线旋转的连接。通常，在图1和2所示的例子中，叶片可以绕大致平行于oy轴的轴线旋转(ry)，而不能沿ox(tx)，oy(ty)和oz(tz)轴平移，也不能沿ox(rx)和oz(rz)轴旋转。

主动叶片组2由致动器6驱动运动，该致动器布置在装置的横向端部，在本例中，位于叶片组2的外侧端部。

在图1和图2所示的空气动力学装置中，每组叶片包括两个叶片。同样，主动组2的叶片的轴线与从动组3的轴线成对地共面，并且两组叶片的轴线共线并平行于轴线oy。如下面将看到的，该实施例不是限制性的。

在中间立柱51处，每个叶片支承与叶片的旋转轴线联结的连杆的第一端部。连杆200由叶片20承载，连杆210由叶片21承载。同样，连杆300(不可见)由叶片30承载，连杆310(不可见)由叶片31承载。

每个连杆的第二端部则与力传递构件4形成环形线性连接，该力传递构件4布置为正对立柱51并且在导轨510中滑动，导轨510与立柱51沿oy方向排齐。这些连杆与力传递构件4一起限定了可变形的平行六面体四边形。连杆的第二端部可以由例如球形头组成，该球形头插入到在力传递构件4中形成的中空圆柱体。

“环形线性连接”在这里是指这样的连接：该连接阻止两个横向的平移(在这里是tx和tz)并且允许其他自由度上的运动，在这里即沿着oy轴的平移运动(ty)和绕ox，oy和oz轴的旋转(rx，ry和rz)。环形线性连接也称为球形/圆柱连接。

主动组的运动通过力传递构件4传递到从动组。主动组2的叶片的轴经由连杆200和210将力传递给传递构件4。并且力传递构件4将该运动传递给连杆300和310(未示出)，以使从动组3的叶片旋转。

为支持本说明书的示例包括主动组和从动组。这种配置不是限制性的，完全可以设计包括几组级联的叶片的空气动力学装置，其中从动组继而变成其相邻叶片组的主动组。

图3和图4示出了属于上述装置的力传递构件的更详细的视图。为了更容易理解，而改变了透视图的视角。

导轨由彼此平行的两个隔板510a和510b形成，该隔板510a和510b从立柱51的底部沿ox方向延伸给定高度。力传递构件4包括引导装置42，在此引导装置42由两个在oy方向上间隔开给定距离d的指状件420和421(不可见)形成，这两个指状件在导轨510的两个隔板510a和510b之间沿oy方向滑动。

引导装置通过两个指状件420和421与导轨510形成两个双向直线线性连接。

“双向直线连接”在这里是指具有一组共线的接触点的连接，其法线全部是平行的。因此，其中一个部件的几条接触线与另一部件的两个固定面重合。这种连接阻止垂直于接触面的平移，此处接触面就是导轨的与指状件接触的面510a和510b，在本例中也就是沿oy方向的任何双向的平移(ty)。它允许沿ox(tx)和oz(tz)轴的平移。

围绕oy轴的旋转(ry)保持自由。围绕oz轴的旋转(rz)被导轨的两个面510a和510b上的接触线阻止。理论上，围绕ox轴的旋转(rx)保持自由。通过施加两个双向直线连接，可以阻止所有围绕ox轴的旋转(rx)。这样，施加在力传递构件4上的扭转力被传递到固定在框架5的立柱51上的导轨的壁510a和510b上。

在此将观察到，主动组2的叶片20和21的轴线a0a’0和a1a’1与从动组3的叶片30和31的轴线b0b’0和b1b’1在垂直于oz轴的平面中保持两两共面，但与它们形成非零角度α。当车辆格栅的前面部曲率较大时，此v形配置可能是必需的。其使得连杆运动所在的平面不再垂直于球形头进入的空心圆柱体的轴线。

在该构造中，连杆的第二端部与力传递构件4之间的环形线性连接允许球头在圆柱体内沿oy轴平移(ty)，并可绕ox，oy和oz轴旋转(rx，ry和rz)，而不会在连杆和力传递部件4之间造成任何阻塞。

图5利用力学中常用的功能性示意图以对所有连接进行形式化。

四个叶片20、21、22、23的轴线a0a’0，a1a’1，b0b’0，b1b’1与连杆200、210、300和310的第一端部201、211、301、311联结，并通过铰链连接203、213、303和313连接到立柱。

连杆200、210、300和310的第二端部202、212、302和312与力传递构件4的中空圆柱体400、401、402、403形成环形线性连接。

两个指状件420和421分别与导轨的壁510a和510b形成双向直线线性连接。

图6示出了力传递构件4的立体图。中空圆柱体401和402旨在容纳例如由球形头形成的连杆20和21的第二端部，并与这些第二端部一起形成环形线性连接。

引导装置在此由在ox方向上延伸的两个指状件420和421构成。

指状件的宽度d和长度d以及高度h应谨慎选择。实际上，距离d必须显着大于宽度d，以使力传递构件4可以有效地对抗由叶片围绕轴线ox施加的扭矩。同样，指状件的高度h必须足以确保指状件在力传递构件运动期间始终保持接合在导轨的壁510a和510b之间，并且指状件的侧边缘与导轨的壁之间的接触线可以有效地对抗围绕轴线oz的扭转力。

壁510a，510b的高度以及导轨的长度也将相应地进行调整，以使得无论叶片的位置和力传递构件的位置如何，引导装置42都与壁形成永久连接。

图7示出了力传递构件4的等效实施例，其中，指状件被宽度为d、长度为d、高度为h的平行六面体引导件424代替。平行六面体引导件与导轨的壁510a和510b之间的双向直线连接通过平行六面体引导件424的两个侧面建立。

图8示出了力传递构件沿a-a的截面。可以看到指状件421在两个壁510a和510b之间往复运动。

图9示出了替代实施例，其中，导轨由单个轨道510c形成，而引导装置由两对指状件422和423形成，每对指状件422和423均包括两个指状件422a、422b(未示出)和423a、423b，每个指状件分别与轨道510c的两个侧面建立一条接触线。

术语表

1空气动力学装置。

2主动叶片组。

20叶片。

200连杆。

201连杆200的第一端部。

202连杆200的第二端部。

203叶片20与立柱51之间的枢轴连接。

21叶片。

210连杆。

211连杆210的第一端部。

212连杆210的第二端部。

213叶片21与立柱51之间的枢轴连接。

3从动叶片组。

30叶片。

300连杆。

301连杆300的第一端部。

302连杆300的第二端部。

303叶片30与立柱51之间的枢轴连接。

31叶片。

310连杆。

311连杆310的第一端部。

312连杆310的第二端部。

313叶片31与立柱51之间的枢轴连接。

4力传递构件。

401、402、403、404连杆的第二端部与力传递构件之间的环形线性连接/空心圆柱体。

42引导装置。

420、421指状件。

422、422a、422b、423、423a、423b指状件对。

424平行六面体引导件。

5框架。

51立柱。

510、510a、510b、510c导轨。

6致动器。

ox、oy、oz正交坐标系的轴。

tx，ty，tz沿ox，oy和oz轴的平移自由度。

rx，ry，rz绕ox，oy和oz轴旋转的自由度。

a0a’0、a1a’1、b0b’0、b1b’1叶片的轴线。