用于车辆的主动式气流裙板装置技术领域
本发明涉及用于车辆的主动式气流裙板(air skirt)装置，且更具
体地，涉及一种能够对应于车速分多步操作的主动式气流裙板。
背景技术
当车辆在空气中行驶时，其与空气分子碰撞并且受到空气阻力的
影响。作用于车辆的空气阻力的类型包括阻力和升力。
阻力是指与在空气中行驶并与空气分子碰撞的车辆的运动相反地
作用的抗力，升力是指由移动的车身的上部与下部之间的压力差引起
的举升车身的力。
因此，需要用于降低阻力和升力的装置，以便改善车辆的气动特
性和燃料效率。
作为用于改善气动特性的示例性装置，已经开发出对应于车速主
动进行操作的主动式气流裙板装置。主动式气流裙板装置是使高速行
驶时经由前保险杠流向车身下部的空气量减少，从而降低升力并因此
改善气动特性的装置。
然而，最常见的主动式气流裙板装置仅具有对应于车速选择的收
回模式和完全操作模式这两种模式，因此存在可对应于车速改善车辆
的气动特性的程度有限的缺点。
在本背景技术部分中所公开的信息仅用于增强对本发明的一般背
景的理解，而不应被认为是对该信息形成本领域技术人员已知的现有
技术的承认或任何形式的暗示。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于车辆的主动式气流裙板装置，其
能够对应于车速分多步操作，从而能够对应于车速更有效地改善车辆
的气动特性并因此提高车辆的总体质量。
根据本发明的一方面，上述和其它目的可通过提供用于车辆的主
动式气流裙板装置来实现，所述装置包括：裙板壳体，其固定至车辆
的前保险杠以便由前保险杠隐藏而不露出前保险杠的外部；第一裙板，
其安装成在容纳于裙板壳体中的收回模式与突出至裙板壳体的下方的
操作模式之间移动；第二裙板，其安装成在容纳于第一裙板中的收回
模式与突出至第一裙板的下方的操作模式之间移动；致动器，其与裙
板壳体连接并且配置成由控制器控制其操作；以及动力传输机构，用
于连接致动器和第二裙板，以便将致动器的动力传输至第二裙板。
用于车辆的主动式气流裙板装置还可包括用于引导第一裙板的竖
直移动的第一裙板导向机构，第一裙板导向机构包括：第一导向壳体，
其固定至裙板壳体并且下部形成有开口；以及第一移动杆，其插入至
第一导向壳体中沿第一导向壳体竖直地移动，并且结合至第一裙板。
用于车辆的主动式气流裙板装置还可包括用于引导第二裙板的竖
直移动的第二裙板导向机构，第二裙板导向机构包括：第二导向壳体，
其固定至第一裙板并且下部形成有开口；以及第二移动杆，其插入至
第二导向壳体中沿第二导向壳体竖直地移动，并且结合至第二裙板。
用于车辆的主动式气流裙板装置还可包括用于在第一裙板操作以
突出至裙板壳体的下方时协助第一裙板的操作的第一裙板操作机构，
第一裙板操作机构包括：第一缸，其固定至裙板壳体并且下部形成有
开口；第一缸杆，其插入至第一缸中沿第一缸竖直地移动，并且结合
至第一裙板；以及第一弹簧，其插入至第一缸中并且具有由第一缸的
封闭上部支承的一端和由第一缸杆支承的另一端，第一弹簧提供弹性
力使得第一缸杆在从第一缸突出的方向上移动。
用于车辆的主动式气流裙板装置还可包括用于在第二裙板操作以
突出至第一裙板的下方时协助第二裙板的操作的第二裙板操作机构，
第二裙板操作机构包括：第二缸，其固定至第一裙板并且下部形成有
开口；第二缸杆，其插入至第二缸中沿第二缸竖直地移动，并且结合
至第二裙板；以及第二弹簧，其插入至第二缸中并且具有由第二缸的
封闭上部支承的一端和由第二缸杆支承的另一端，第二弹簧提供弹性
力使得第二缸杆在从第二缸突出的方向上移动。
裙板壳体可位于前保险杠的内部，并可通过多个安装支架固定至
前保险杠后梁和前端模块。
裙板壳体可包括结合至安装支架的前壳体和结合至前壳体的后壳
体，使得在前壳体与后壳体之间限定出下部开口的壳体空间，第一裙
板安装成利用壳体空间竖直地移动。
第一裙板可包括第一缸杆的下端结合至的后裙板和结合至后裙板
的前裙板，使得在前裙板与后裙板之间限定出下部开口的裙板空间，
第二裙板安装成利用裙板空间竖直地移动。
控制器可配置成接收来自车速传感器的信号并且控制致动器的操
作。
致动器可以是DC电机。
动力传输机构可包括：结合至致动器的蜗杆齿轮；与蜗杆齿轮啮
合的蜗轮齿轮；与蜗轮齿轮啮合的减速齿轮；与减速齿轮啮合的输出
齿轮；结合至输出齿轮的中心的输出轴；结合至输出轴并且具有以输
出轴为中心在相反方向上延伸的叶片的旋转杆；以及多根裙板线缆，
各自具有结合至旋转杆的叶片的一端和在穿过裙板壳体和第一裙板后
结合至第二裙板的另一端。
致动器壳体可固定至裙板壳体，致动器可固定至致动器壳体，并
且可以可旋转地安装蜗杆齿轮、蜗轮齿轮、减速齿轮、输出齿轮和输
出轴。
输出轴的轴心可位于裙板壳体的横向方向的中间，并且裙板线缆
可形成为具有从结合至旋转杆的叶片的一端至结合至第二裙板的另一
端的相同长度。
结合至旋转杆的叶片中的一个叶片的裙板线缆的数目可与结合至
叶片中的剩余叶片的裙板线缆的数目相同。
附图说明
从以下结合附图进行的详细说明中，将更清楚地理解本发明的上
述和其它目的、特征和优点，其中：
图1是安装有根据本发明的气流裙板装置的车辆的前保险杠的主
视图，其中示出第二裙板操作的状态；
图2是沿图1中的线I-I截取的截面图；
图3是示出根据本发明的气流裙板装置通过安装支架结合至前保
险杠后梁和前端模块的状态的视图；
图4是根据本发明的气流裙板装置的分解透视图；
图5是示出根据本发明的第二裙板操作的状态的主视图；
图6是图5的后视图；
图7是示出致动器壳体和旋转杆相互结合的图6的一部分的放大
视图；
图8是用于说明根据本发明的致动器和动力传输机构的视图；
图9是示出位于图6中所示的输出轴左侧的部件的视图；
图10至图14是分别沿图9中的线II-II、线III-III、线IV-IV、线
V-V和线VI-VI截取的用于说明根据本发明的第一裙板导向机构、第
二裙板导向机构、第一裙板操作机构、第二裙板操作机构和裙板线缆
的结合结构的截面图；
图15和图16是分别示出第一裙板操作的状态和气流裙板装置容
纳在裙板壳体中的状态的主视图；并且
图17是示出根据本发明的气流裙板装置容纳在裙板壳体中的状态
的截面图。
具体实施方式
应该理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其
它类似术语包括一般的机动车辆，例如包括运动型多用途车(SUV)、
公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的乘用车辆、包括各种艇和船在
内的水运工具、航空器等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电
式混合动力电动车辆、氢动力车辆及其它代用燃料车辆(例如，从石
油之外的资源取得的燃料)。如本文所提及的，混合动力车辆是具有两
种或更多种动力源的车辆，例如具有汽油动力和电动力两者的车辆。
本文所使用的专有名词仅用于说明特定实施例的目的，而非意图
限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”
意图同样包括复数形式，除非上下文另外明确指明。还将理解的是，
当在本说明书中使用时，词语“包括”和/或“包含”指定所述特征、
整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它
特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其集合的存在或添加。如
本文所使用的，词语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和
全部组合。在整个说明书中，除非明确相反地说明，词语“包括”和
例如“包含”或“含有”的变型将被理解为暗示包括所述的元件，但
不排除任何其它元件。另外，在说明书中所述的术语“单元”、“器”、
“件”和“模块”表示用于处理至少一种功能和操作的单位，并可由
硬件部件或软件部件及其组合来实现。
此外，本发明的控制逻辑可被实施为包含由处理器、控制器等执
行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非临时性计算机可读介
质。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)
-ROM、磁带、软盘、闪存盘、智能卡和光学数据存储装置。计算机可
读记录介质也可分布在网络连接的计算机系统中，以便例如通过远程
信息处理服务器或控制器局域网(CAN)，以分布方式存储和执行计算
机可读介质。
现在将详细参考本发明的优选实施例，在附图中示出其示例。只
要可能，将在整个附图中使用相同的附图标记指代相同或相似的部分。
如图1至图17中所示，根据本发明的用于车辆的主动式气流裙板
装置包括：裙板壳体10，其固定至车辆的前保险杠1以便由前保险杠
1隐藏而不露出前保险杠1的外部；第一裙板20，其安装成在容纳于
裙板壳体10中的收回模式与突出至裙板壳体10的下方的操作模式之
间移动；第二裙板30，其安装成在容纳于第一裙板20中的收回模式与
突出至第一裙板20的下方的操作模式之间移动；致动器50，其安装成
与裙板壳体10连接并且配置成由控制器40控制其操作；以及动力传
输机构60，用于将致动器50与第二裙板30连接以便将致动器50的动
力传输至第二裙板30。
根据本发明的主动式气流裙板装置优选地配置成对应于车速分多
步操作第一裙板20和第二裙板30。即，当车辆处于静止状态或低速行
驶时，第一裙板20和第二裙板30两者均维持容纳在裙板壳体10中的
收回模式。当车辆中速行驶时，仅第一裙板20突出至前保险杠1的下
方，而第二裙板30保持容纳在第一裙板20中。当车辆高速行驶时，
第一裙板20和第二裙板30两者均被致动成突出至前保险杠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，特别是通过
使气动特性与车速相关联，能够进一步改善车辆的气动特性。
控制器40配置成接收来自车速传感器70的信号并控制致动器50
的操作。因此，第一裙板20和第二裙板30可相应于车速主动地操作。
优选地，致动器50实施为可实现双向旋转并且相对便宜的DC电
机，但致动器不限于DC电机。
根据本发明的主动式气流裙板装置还包括用于引导第一裙板20的
竖直移动的第一裙板导向机构80。
第一裙板导向机构80包括固定至裙板壳体10并且下部形成有开
口的第一导向壳体81，以及插入至第一导向壳体81中沿第一导向壳体
81竖直地移动并且与第一裙板20结合的第一移动杆82。
根据本发明的主动式气流裙板装置还包括用于引导第二裙板30的
竖直移动的第二裙板导向机构90。
第二裙板导向机构90包括固定至第一裙板20并且下部形成有开
口的第二导向壳体91，以及插入至第二导向壳体91中沿第二导向壳体
91竖直地移动并且与第二裙板30结合的第二移动杆92。
根据本发明的主动式气流裙板装置还包括用于在第一裙板20操作
以突出至裙板壳体10的下方时协助第一裙板20的操作的第一裙板操
作机构110。
第一裙板操作机构110包括：第一缸111，其固定至裙板壳体10
并且下部形成有开口；第一缸杆112，其插入至第一缸111中沿第一缸
111竖直移动，并且与第一裙板20结合；以及第一弹簧113，其插入
至第一缸111中并且一端由第一缸111的封闭上部支承而另一端由第一
缸杆112支承，从而提供弹性力使得第一缸杆112在从第一缸111突出
的方向上移动。
根据本发明的主动式气流裙板装置还包括用于在第二裙板30操作
以突出至第一裙板20的下方时协助第二裙板30的操作的第二裙板操
作机构120。
第二裙板操作机构120包括：第二缸121，其固定至第一裙板20
并且下部形成有开口；第二缸杆122，其插入至第二缸121中沿第二缸
121竖直移动，并且与第二裙板30结合；以及第二弹簧123，其插入
至第二缸121中并且一端由第二缸121的封闭上部支承而另一端由第
二缸杆122支承，从而提供弹性力使得第二缸杆122在从第二缸121
突出的方向上移动。
优选地，第一弹簧113和第二弹簧123实施为压缩弹簧，但不限
于压缩弹簧。
裙板壳体10具有位于前保险杠1的内部并通过多个安装支架131
和132固定至前保险杠后梁2和前端模块3的结构。
前端模块3是散热器、冷却风扇等安装至的车身结构，并且前保
险杠后梁2在车身的横向方向延伸且两端结合至前端模块3。
由于裙板壳体10通过多个安装支架131、132和133固定至前保
险杠后梁2和前端模块3，因此主动式气流裙板装置具有牢固的安装结
构。
裙板壳体10包括结合至安装支架131、132的前壳体11和结合至
前壳体11的后壳体13，使得在前壳体11与后壳体13之间限定出下部
开口的壳体空间12。第一裙板20可利用壳体空间12竖直地移动。
第一裙板20包括第一缸杆112的下端结合至的后裙板21和结合
至后裙板21的前裙板23，使得在前裙板23与后裙板21之间限定出下
部开口的裙板空间22。第二裙板30可利用裙板空间22竖直地移动。
第一导向壳体81和第一缸111结合至后壳体13的前表面(内表
面)，第一移动杆82结合至后裙板21的后表面(外表面)，第二导向
壳体91和第二缸121结合至后裙板21的前表面(内表面)，并且第一
缸杆112结合至后裙板21的下端。
第二移动杆92结合至第二裙板30的后表面，并且第二缸杆122
结合至第二裙板30的下端。
图10和图11中所示的附图标记24和31表示分别覆盖第一移动
杆82和第二移动杆92的盖支架。当第一裙板20处于突出至前保险杠
1的下方的操作模式时，盖支架24防止第一移动杆82向后方露出。当
第二裙板30处于突出至前保险杠1的下方的操作模式时，盖支架31
防止第二移动杆92向后方露出。
盖支架24具有结合至后裙板21下端的下端和贯穿后壳体13底部
的上端，以便随后裙板21竖直地移动。盖支架31具有结合至第二裙
板30下端的下端和贯穿后裙板21底部的上端，以便随第二裙板30竖
直地移动。
动力传输机构60包括：结合至致动器50的蜗杆齿轮61；与蜗杆
齿轮61啮合的蜗轮齿轮62；与蜗轮齿轮62啮合的减速齿轮63；与减
速齿轮63啮合的输出齿轮64；结合至输出齿轮64的中心的输出轴65；
结合至输出轴65并且具有以输出轴65为中心在相反方向上延伸的叶
片66a的旋转杆66；以及多根裙板线缆67，各自具有结合至旋转杆66
的叶片66a的一端和在穿过裙板壳体10和第一裙板20后结合至第二
裙板30的另一端。
致动器壳体140固定至裙板壳体10，致动器50固定至致动器壳体
140，并且可旋转地安装蜗杆齿轮61、蜗轮齿轮62、减速齿轮63、输
出齿轮64和输出轴65。
致动器50、蜗杆齿轮61、蜗轮齿轮62、减速齿轮63、输出齿轮
64和输出轴65由致动器壳体140屏蔽，以便不露出外部，并且由致动
器壳体140保护免受道路异物侵害，从而提高耐久性。
输出轴65的轴心位于裙板壳体10的横向方向的中间。所有裙板
线缆67形成为具有从结合至旋转杆66的叶片66a的一端至结合至第
二裙板30的另一端的相同长度。另外，结合至旋转杆66的一个叶片
66a的裙板线缆67的数目被设定为与结合至另一叶片66a的裙板线缆
67的数目相同。因此，当通过致动器50操作第一裙板20和第二裙板
30时，第一裙板20和第二裙板30的左侧部分和右侧部分在以输出轴
65为中心维持平衡的同时以相同的速度移动，从而提高操作稳定性。
图1、图2和图5至图7中所示的状态示出第一裙板20和第二裙
板30两者均突出至前保险杠1的下方的完全操作模式。当车辆高速行
驶时维持该完全操作模式，其中流向车身下部的空气量减少，从而改
善车辆的气动特性。
图15中所示的状态示出仅第一裙板20突出至前保险杠1的下方
并且第二裙板30容纳在第一裙板20中的中间操作模式。当车辆中速
行驶时维持该中间操作模式，其中流向车身下部的空气量也减少，从
而改善车辆的气动特性。
图16和图17中所示的状态示出第一裙板20和第二裙板30两者
均容纳在裙板壳体10中的初始模式。当车辆停车或低速行驶时，维持
该初始模式。
在图16和图17中所示的初始模式中，旋转杆66的一对叶片66a
通过致动器50的操作从图7中所示的状态旋转大致180度，使得左侧
叶片移动至右侧且右侧叶片移动至左侧。因此，位于图7中左侧的裙
板线缆67被牵拉至右侧，且位于图7中右侧的裙板线缆67被牵拉至
左侧。
如果如上所述裙板线缆67被朝向输出轴65牵拉，那么第二裙板
30被向上牵拉成容纳在第一裙板20中，并且已容纳第二裙板30的第
一裙板20也被向上牵拉成容纳在裙板壳体10中。以这种方式，根据
本发明的主动式气流裙板装置维持如图16和图17中所示的初始模式。
从上述初始模式，如果车速增加至预定的中速并且通过响应于控
制器40的控制的致动器50的操作使旋转杆66旋转，那么一对叶片66a
从图7中所示的状态旋转大致90度并直立，并且已朝向输出轴65被
完全牵拉的左侧裙板线缆67和右侧裙板线缆67以中途状态被释放。
如果如上所述释放裙板线缆67，那么以通过第一弹簧113的弹性
力使第一缸杆112从第一缸111突出并且结合至第一缸杆112的第一裙
板20突出至前保险杠1下方的方式操作第一裙板操作机构110。以这
种方式，根据本发明的主动式气流裙板装置维持如图15中所示的中间
操作模式。
在图15中所示的中间操作模式期间，第二裙板30保持容纳在第
一裙板20中。
从图15中所示的中间操作模式，如果车速增加至预定的高速并且
通过响应于控制器40的控制的致动器50的操作使旋转杆66完全旋转
以便成为图7中所示的状态，那么左侧裙板线缆67和右侧裙板线缆67
被完全释放。
如果如上所述完全释放裙板线缆67，那么以通过第二弹簧123的
弹性力使第二缸杆122从第二缸121突出并且结合至第二缸杆122的
第二裙板30也与第一裙板20一起突出至前保险杠1下方的方式操作
第二裙板操作机构120。以这种方式，根据本发明的主动式气流裙板装
置维持如图1和图2中所示的完全操作模式。
从以上说明明显可见，本发明提供了一种用于车辆的主动式气流
裙板装置，其中对应于车速分多步操作第一裙板20和第二裙板30，从
而与仅具有收回模式和完全操作模式这两种模式的常规装置相比，能
够更有效地改善与车速关联的车辆的气动特性。
此外，本发明提供了一种用于车辆的主动式气流裙板装置，其中
在配置成通过致动器50旋转的输出轴65的左右两侧，以相同数目设
置相同长度的左侧裙板线缆67和右侧裙板线缆67，因此第一裙板20
和第二裙板30的左侧部分和右侧部分在以输出轴65为中心维持平衡
的同时以相同的速度移动，从而提高气流裙板装置的操作稳定性。
虽然已为了说明的目的公开了本发明的优选实施例，但是本领域
技术人员将会理解，在不脱离如所附权利要求所公开的本发明的范围
和思想的情况下，可进行各种修改、添加和替换。