Выдвигающийся передний спойлер для транспортного средства

Представлена конструкция выдвигающегося спойлера для транспортного средства. Конструкция спойлера содержит панель дефлектора воздушного потока, выполненную с возможностью установки вплотную к переднему бамперу, линейный исполнительный механизм приспособленный для установки в транспортном средстве, и по меньшей мере один кулисный рычаг, соединенный одним концом с линейным исполнительным механизмом, и через него - с панелью. Линейный исполнительный механизм линейно перемещает панель между убранным положением, в котором панель, по меньшей мере частично, скрыта за передним бампером, и выдвинутым положением, в котором панель, по меньшей мере частично, выступает из-под нижней части переднего бампера, уменьшая воздушный поток под автомобилем. Противовес соединен со вторым концом кулисного рычага и компенсирует вес панели. Конструкция имеет меньшие габариты и облегчает поднятие панели дефлектора при соответствующих дорожных условиях.

Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится к аэродинамическим передним спойлерам для автомобилей.

Уровень техники

Учет аэродинамических потоков воздуха является первостепенным вопросом при проектировании кузова автомобиля. Эффективное распределение воздушных потоков вокруг кузова автомобиля может иметь решающее значение для удовлетворения функциональных требований к акустике салона, эффективному расходу топлива и безопасности пассажирского транспортного средства. Аэродинамическая конструкция также улучшает управление автомобилем и его скорость. Передние спойлеры представляют собой известную конструктивную деталь, используемую для распределения воздушных потоков вокруг автомобиля, ограничения подъема передней части и создания прижимающего усилия.

Передний спойлер обычно располагается в передней части автомобиля и представляет собой продолжение нижней части бампера. Как правило, спойлер имеет жесткую конструкцию, проходит параллельно поверхности земли и прикреплен к бамперу с помощью опорных штырей, обеспечивающих его параллельность земле.

В зависимости от своего положения передний спойлер может ограничивать поток воздуха, поступающий под автомобиль, рассекая воздушный поток и направляя часть его над кузовом автомобиля. Передний спойлер может быть эффективен с точки зрения предотвращения подъема передней части, а также для создания прижимающего усилия, воздействующего на автомобиль. Уменьшение поднимающего усилия и увеличение прижимающего усилия обеспечиваются за счет ограничения спойлером воздушного потока под кузовом автомобиля.

Для понимания того, как стандартный спойлер предотвращает подъем и создает прижимающее усилие, необходимо понимать гидроаэродинамические процессы при приближении встречного воздуха к передней части автомобиля. Когда встречный поток воздуха достигает передней части автомобиля, он должен остановиться перед тем, как повернуть вверх, вниз или вбок. Таким образом, передняя часть автомобиля представляет собой область, подвергающуюся воздействию относительно высокого давления.

Относительно высокое давление на переднюю часть движущегося автомобиля создает лобовое сопротивление. Стандартный передний спойлер выходит из-под бампера близко к поверхности дороги, и воздух, проходящий под передним спойлером и автомобилем, создает некоторое подобие эффекта Вентури, основывающемся на законе Бернулли, где давление уменьшается, когда воздух продавливается через суженное пространство и ускоряется. Таким образом, участок между спойлером и дорогой представляет собой область низкого давления, что также способствует увеличению прижимающего усилия, создаваемого спойлером.

Результирующее динамическое прижимающее усилие, в общем случае, помогает водителю сохранять контроль над автомобилем при высокой скорости движения. Как правило, передний спойлер устанавливают на гоночные автомобили, однако те же самые аэродинамические принципы распространяются и на пассажирские автомобили. Тем не менее, существуют некоторые факторы, ограничивающие аэродинамическую эффективность стандартного переднего спойлера при использовании в пассажирском автомобиле. Кроме того, передние спойлеры для пассажирских автомобилей должны иметь соответствующий дорожный просвет, чтобы обеспечить движение подвески и кузова над углублениями и впадинами, что делает стандартные спойлеры эффективными с аэродинамической точки зрения.

В последнее время популярностью пользуются внедорожники и пикапы. Так как стало популярным использовать внедорожники в качестве пассажирских автомобилей, производители добавили к ним множество элементов, предназначенных улучшить расход топлива, безопасность и контроль при высоких скоростях движения.

Внедорожники часто предназначены для передвижения по пересеченной местности. Кроме того, внедорожники обычно приспособлены для перевозки грузов в багажном отделении в кузове автомобиля или же в прицепе. Для соответствия таким конструктивным требованиям у внедорожников кузов поднят над землей выше, чем у пассажирских автомобилей. Для соответствия стандартам по расходу топлива и безопасности при сохранении приподнятого багажного отделения для внедорожников требуется распределение воздушных потоков в передней части автомобиля.

В отличие от стандартных спойлеров, которые выступают из бампера и расположены близко к поверхности земли, предотвращая прохождение воздушных потоков под автомобилем, в случае с внедорожниками и пикапами для предотвращения столкновений с препятствиями в определенных дорожных условиях необходимо соблюдать минимальный дорожный просвет. По этой причине было бы необходимо обеспечить возможность выдвижения панели переднего спойлера только тогда, когда дорожные условия достаточно безопасны.

Из публикации патента США 5458391 (опубл. 17.10.1995), которая может быть выбрана в качестве ближайшего аналога, известна конструкция выдвигающегося спойлера, которая содержит панель дефлектора, установленную с возможностью поступательного перемещения относительно переднего бампера, а также линейный исполнительный механизм, функционально соединенный с панелью дефлектора и рамой транспортного средства, чтобы обеспечить перемещение панели в вертикальном направлении между убранным положением и выдвинутым положением.

Недостатком известного устройства является достаточно большой размер линейного исполнительного механизма.

Раскрытие полезной модели

Техническим результатом полезной модели является уменьшение габаритов устройства подъема панели дефлектора, а также облегчение усилия подъема панели.

Данный эффект достигается с помощью использования конструкции выдвигающегося спойлера, которая содержит панель дефлектора воздушного потока, установленную вплотную к переднему бамперу, линейный исполнительный механизм, установленный в транспортном средстве и прикрепленный одним концом к панели с возможностью обеспечивать поступательное перемещение панели, по меньшей мере один кулисный рычаг, соединенный одним концом с линейным исполнительным механизмом, а также противовес, соединенный со вторым концом по меньшей мере одного кулисного рычага и компенсирующий вес панели. Под воздействием линейного исполнительного механизма панель дефлектора может перемещаться между убранным положением, в котором панель, по меньшей мере частично, скрыта за передним бампером, и выдвинутым положением, в котором панель, по меньшей мере частично, выступает из-под нижней части переднего бампера, уменьшая воздушный поток под автомобилем.

Конструкция спойлера также может содержать поперечный поворотный вал, который может быть повернут по меньшей мере одним кулисным рычагом, когда кулисный рычаг поворачивается линейным исполнительным механизмом.

Конструкция спойлера также может содержать несколько кулисных рычагов.

Отражающая воздух поверхность панели может быть ориентирована по существу вертикально как в убранном, так и в выдвинутом положении. Панель дефлектора воздушного потока может иметь профиль, выгнутый в поперечном направлении.

Линейный исполнительный механизм может быть выполнен с возможностью прикрепления к раме транспортного средства.

Конструкция спойлера также может включать в себя датчик и контроллер, сообщающийся с линейным исполнительным механизмом и с датчиком, причем контроллер на основании сигнала от датчика может подавать линейному исполнительному механизму команду на выполнение перемещения панели дефлектора между убранным и выдвинутым положениями.

Сигнал от датчика может представлять собой навигационный сигнал, на основании которого контроллер может подавать линейному исполнительному механизму команду на втягивание панели.

Сигнал от датчика также может представлять собой сигнал скорости транспортного средства, на основании которого контроллер при увеличении скорости транспортного средства может подавать линейному исполнительному механизму команду на выдвижение панели.

Также представлено транспортное средство, содержащее выдвигающийся спойлер, описанный выше. В автомобиле имеется передний бампер, установленный на раме. Панель дефлектора воздушного потока установлена с возможностью перемещения относительно рамы автомобиля вплотную к переднему бамперу. Линейный исполнительный механизм функционально прикреплен к панели и к раме автомобиля, чтобы перемещать панель в по существу вертикальном направлении, между убранным и выдвинутым положениями. В выдвинутом положении панель выступает из-под бампера, уменьшая воздушный поток под автомобилем.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет собой вид сбоку передней части пассажирского автомобиля, включая выдвигающийся спойлер, показанный в убранном положении;

Фиг. 2 представляет собой вид сбоку передней части пассажирского автомобиля, где показан выдвигающийся спойлер в выдвинутом положении;

Фиг. 3 представляет собой внутренний вид автомобиля в перспективе, где показана часть модуля выдвигающегося спойлера;

Фиг. 4 представляет собой вид спереди в перспективе части конструкции выдвигающегося спойлера с Фиг. 3;

Фиг. 5 представляет собой вид сбоку части конструкции выдвигающегося спойлера с Фиг. 3.

Осуществление полезной модели

Далее приводится подробное описание вариантов реализации полезной модели, однако эти варианты являются только примерами, демонстрирующими принцип предложенного решения, которое может быть воплощено и в различных других формах. На чертежах может быть не соблюден масштаб, некоторые элементы могут быть увеличены или уменьшены для более подробной демонстрации.

На Фиг. 1 и 2 показан вид сбоку пассажирского автомобиля 10, содержащего панель 12 переднего спойлера. На Фиг. 1 панель 12 переднего спойлера поднята в убранное положение. На Фиг. 2 панель 12 переднего спойлера показана в выдвинутом положении, в котором спойлер опущен.

На Фиг. 1 и 2 показана передняя часть 14 автомобиля 10, который представляет собой внедорожник или пикап с кузовом 16, приподнятым относительно поверхности 18, по которой и передвигается автомобиль 10.

Передняя часть 14 автомобиля 10 имеет область, расположенную перед пассажирским салоном в продольном направлении. Как показано на Фиг. 1, передняя часть 14 содержит капот 26, определяющий границы отсека 28 для двигателя под капотом. Передняя часть также содержит передние крылья 30 на обеих сторонах автомобиля 10. Каждое крыло 30 образует переднюю колесную нишу 32, как показано на правой стороне автомобиля 10. Левое крыло, как правило, является зеркальным отображением правого. Отсек 28 для двигателя расположен поперечно между крыльями 30.

Передняя часть 14 также содержит переднюю облицовку 34. Передняя облицовка 34, как правило, расположена впереди капота 26 и крыльев 30. Передняя облицовка 34 содержит переднюю решетку 36 и бампер 38. Решетка 36 радиатора и отсек 28 для двигателя образуют отверстие для прохода воздуха в систему впуска воздуха и для охлаждения отсека 28 для двигателя. Решетка 36 радиатора может быть сконструирована таким образом, чтобы придавать автомобилю стильный внешний вид и эстетическую привлекательность, а также содержать эмблему производителя автомобиля либо содержать декоративные элементы.

Бампер 38 обеспечивает поглощение энергии в случае лобового столкновения. Как показано, бампер 38 может быть выдвинут вперед за решетку 36 радиатора. Однако в других вариантах бампер 38 может быть расположен вровень с решеткой 36 радиатора.

Как показано на Фиг. 2, в выдвинутом положении панель 12 спойлера опущена вниз в вертикальном направлении с целью предотвращения прохождения воздушного потока под автомобилем. В выдвинутом положении панель 12 переднего спойлера может быть смещена относительно переднего бампера 38 так, чтобы панель 12 спойлера не была заподлицо с бампером 38 в вертикальном направлении.

В отличие от стандартных спойлеров, которые выступают из бампера и расположены близко к поверхности земли, предотвращая прохождение воздушных потоков под автомобилем, в случае с внедорожниками и пикапами наподобие показанных на Фиг. 1 и 2 для предотвращения столкновений с препятствиями в определенных дорожных условиях необходимо соблюдать минимальный дорожный просвет. По этой причине панель 12 переднего спойлера может быть выдвинута в развернутое положение, как показано на Фиг. 12, если дорожные условия достаточно безопасны.

Конструкция 50 выдвигающегося спойлера может также включать в себя контроллер 54 спойлера для автоматического перемещения панели 12 спойлера между убранным и выдвинутым положениями. В выдвинутом положении панель 12 спойлера опущена вниз близко к поверхности дороги. В таком расположении панель 12 спойлера предотвращает прохождение части воздушного потока под автомобилем, перенаправляя этот воздушный поток в обход автомобиля. В убранном положении панель 12 спойлера расположена, как правило, выше поверхности 18 дороги и не перенаправляет воздушный поток.

Панель 12 спойлера может быть выполнена с возможностью размещения в различных положениях выдвижения, например, в зависимости от скорости автомобиля или условий окружающей среды. Контроллер 54 спойлера может контролировать положение панели 12 спойлера в зависимости от скорости или дорожных препятствий. Например, панель 12 спойлера может быть поднята в убранное положение, если автомобиль движется с небольшой скоростью, когда отсутствует большое сопротивление, или если автомобильным датчиком 56 замечено препятствие, которое может повредить панель 12 спойлера.

Автомобильный датчик 56 может представлять собой любое устройство, используемое для определения расстояния между автомобилем 10 и внешними объектами, например, радар, камеру, лидар или даже средство связи между транспортными средствами. Автомобиль 10 также может содержать датчики для обнаружения неровностей на дороге, например, датчики вибрации или датчики, связанных с системой подвески. Автомобильные датчики 56 связаны с контроллером 54 спойлера и подают контроллеру 54 информационные сигналы.

В качестве альтернативы на слишком большую неровность поверхности дороги для безопасного использования может указать навигационная система.

На Фиг. 3-6 более подробно показана конструкция 50 выдвигающегося спойлера. На Фиг. 3 показана внутренняя область передней части 14, где изображена часть конструкции 50 выдвигающегося спойлера, установленного на автомобиле 10.

Конструкцию 50 выдвигающегося спойлера устанавливают на раму 58. Рама 58 расположена внутри за передней облицовкой 34 и бампером 38. Аналогично, передняя облицовка 34 и бампер 38 могут также быть установлены на раму 58. Как показано на Фиг.3, панель 12 спойлера может примыкать к передней облицовке 34 и бамперу 38 с внутренней стороны 62. Даже в убранном положении панель 12 спойлера может не закрывать отверстия решетки 36 радиатора, не перекрывая таким образом поток воздуха, идущий к двигателю.

На Фиг. 4 конструкция 50 складного спойлера показана более подробно. Конструкция 50 выдвигающегося спойлера содержит центральный линейный исполнительный механизм 60. Однако может быть предусмотрено любое необходимое количество линейных исполнительных механизмов 60. Линейный исполнительный механизм 60 может представлять собой любой исполнительный механизм, двигающийся по существу в одной плоскости или создающий движение по прямой линии. Например, линейный исполнительный механизм 60 может представлять собой исполнительный механизм с приводом от электродвигателя, пневматический или гидравлический цилиндр, телескопический исполнительный механизм, винтовой исполнительный механизм или скользящий линейный исполнительный механизм.

Линейный исполнительный механизм 60 обладает рядом преимуществ по сравнению с другими исполнительными механизмами. Например, линейный исполнительный механизм 60 относительно недорог и имеет простую воспроизводимую и прочную конструкцию. Линейный исполнительный механизм 60 также может быстро выдвигать и втягивать панель 12 спойлера при обнаружении препятствий на дороге. Кроме того, линейный исполнительный механизм может выдвигаться на разную длину, что позволяет выбрать определенную степень выдвижения для конкретной скорости, достигая максимальной эффективности. Как показано на фигуре, конструкция выдвигающегося спойлера содержит не менее двух направляющих валов 72, соединенных с панелью 12 спойлера и поддерживаемых направляющими муфтами 73 с внутренними подшипниковыми узлами на раме 58. Направляющие валы 72 обладают достаточной легкостью и прочностью. Линейное перемещение панели 12 спойлера позволяет панели 12 занимать различные положения выдвижения, при этом отражающая воздушный поток поверхность 64 остается по существу вертикальной и перпендикулярной направлению движения, обеспечивая лучшее отклонение воздуха.

Конструкция 50 выдвигающегося спойлера также содержит кулисный рычаг 66. Кулисный рычаг поворачивается вокруг поперечного поворотного вала 68, установленного на раме 58. Поперечный вал 68 расположен на расстоянии от рамы 58 и параллелен ей. Поперечный вал 68 крепится к раме 58 с помощью кронштейнов 70. Кронштейны 70 имеют отверстия с подшипниковыми узлами чтобы поперечный вал 68 мог поворачиваться относительно кронштейнов 70.

Поперечный вал 68 проходит через центр кулисного рычага 66, однако поперечный вал 68 может быть соединен с кулисным рычагом 66 в любой точке. Кулисный рычаг 66 соединяется одним концом 74 с линейным исполнительным механизмом 60 и другим концом 78 с противовесом 76.

Противовес компенсирует вес панели 12 спойлера. Противовес 76 уменьшает усилие, требующееся для линейного исполнительного механизма 60, таким образом уменьшая размеры линейного исполнительного механизма 60. Противовес 76 также помогает линейному исполнительному механизму быстрее перемещать панель 12 спойлера из выдвинутого положения в убранное.

Как показано на фигурах, модуль 50 складного спойлера может иметь только один противовес 76, соединенный с центральным кулисным рычагом 66. Однако может быть предусмотрено любое количество кулисных рычагов 66 и противовесов 76. Конструкция 50 выдвигающегося спойлера также содержит плечо 80 рычага, соединенное одним концом 84 с направляющим валом 72 и приводимое в действие поперечным поворотным валом 68 на другом конце 82.

Конструкция 50 выдвигающегося спойлера также содержит соединитель 90, соединяющий направляющий вал 72 и панель 12 спойлера. Конструкция выдвигающегося спойлера может содержать несколько соединителей 90 для соединения каждого направляющего вала 72 с панелью 12 спойлера. Каждый из соединителей 90 может иметь различную форму или размеры, так как панель 12 может иметь выгнутый профиль, не параллельный раме 58, к которой крепится направляющий вал 72.

1. Конструкция спойлера для транспортного средства, которая содержит:

панель дефлектора воздушного потока, установленную вплотную к переднему бамперу,

линейный исполнительный механизм, установленный в транспортном средстве и прикрепленный одним концом к панели с возможностью обеспечивать поступательное перемещение панели между убранным положением, в котором панель, по меньшей мере, частично скрыта за передним бампером, и выдвинутым положением, в котором панель, по меньшей мере, частично выступает из-под нижней части переднего бампера, уменьшая воздушный поток под автомобилем;

по меньшей мере один кулисный рычаг, соединенный одним концом с линейным исполнительным механизмом; а также

противовес, соединенный со вторым концом по меньшей мере одного кулисного рычага и компенсирующий вес панели.

2. Конструкция спойлера по п.1, также содержащая поперечный поворотный вал, который может быть повернут по меньшей мере одним кулисным рычагом, когда кулисный рычаг поворачивается линейным исполнительным механизмом.

3. Конструкция спойлера по п.1, которая содержит несколько кулисных рычагов.

4. Конструкция спойлера по п.1, в которой отражающая воздух поверхность панели ориентирована, по существу, вертикально как в убранном, так и в выдвинутом положении.

5. Конструкция спойлера по п.1, в которой линейный исполнительный механизм выполнен с возможностью прикрепления к раме транспортного средства.

6. Конструкция спойлера по п.1, которая также включает в себя датчик и контроллер, сообщающийся с линейным исполнительным механизмом и с датчиком, причем контроллер на основании сигнала от датчика может подавать линейному исполнительному механизму команду на выполнение перемещения панели дефлектора между убранным и выдвинутым положениями.

7. Конструкция спойлера по п.6, в которой сигнал от датчика представляет собой навигационный сигнал, на основании которого контроллер может подавать линейному исполнительному механизму команду на втягивание панели.

8. Конструкция спойлера по п.6, в которой сигнал от датчика представляет собой сигнал скорости транспортного средства, на основании которого контроллер при увеличении скорости транспортного средства может подавать линейному исполнительному механизму команду на выдвижение панели.

9. Транспортное средство, имеющее передний бампер, установленный на раме, а также содержащее спойлер, имеющий конструкцию в соответствии с п.1.

10. Транспортное средство по п.9, которое также содержит датчик и контроллер, сообщающийся с линейным исполнительным механизмом и с датчиком, причем контроллер на основании сигнала от датчика может подавать линейному исполнительному механизму команду на выполнение перемещения панели дефлектора между убранным и выдвинутым положениями.

11. Транспортное средство по п.9, в котором панель имеет поперечный выгнутый профиль.

12. Транспортное средство по п.9, в котором отражающая воздух поверхность панели ориентирована по существу вертикально как в убранном, так и в выдвинутом положении.

13. Транспортное средство по п.9, которое также содержит поперечный поворотный вал, который может быть повернут по меньшей мере одним кулисным рычагом, когда кулисный рычаг поворачивается линейным исполнительным механизмом.

14. Транспортное средство по п.9, которое содержит несколько кулисных рычагов.