集成到自动式踏板中的主动式门槛空气动力学面板的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年6月1日提交的美国临时申请no.62/679,349的权益。上述申请的全部公开内容通过参引并入本文中。

本发明涉及结合到自动式踏板中的主动式门槛空气动力学挡板。

背景技术：

大型车辆、比如运动型多用途车辆(suv)和轻型货车难以满足工业和法规要求、比如公司平均燃油经济性(cafe)要求，而且，对于踏板比如自动式踏板的增加的重量而言更是如此。在较高的车辆上需要踏板作为台阶。具有较高离地间隙的车辆还需要空气动力学面板，以改进由于车辆下方的空气流而引起的空气动力学性能。然而，在较低的车速或其他预定条件下，由于离地间隙要求，通常不可能在车辆的槛板下方增加有效的面板以限制空气流。

已经进行尝试提供自动式踏板组件。也已经进行尝试提供自动式侧面板组件。已知系统的一个问题是这些系统通常定位在槛板区域的有限折叠(package)或空间中。安装各自具有其自身部件和复杂性的两种组件会增加复杂性和重量，或者在部件之间产生干涉，或者在其他方面将不是有效可行的。

在美国专利公开no.us2017/0137075a1中对已知可展开的空气动力学侧部面板系统进行描述和描绘，该美国专利公开的全部内容并入本文中。该系统通过使面板以较低的速度向上摆动并且离开地平面而解决离地间隙问题。作为独立系统，此概念使侧部台阶的折叠更加困难，并且需要使用专门具体用于使该系统工作的马达、连杆机构/枢轴和车辆附件。

因此，在本领域中仍然需要一种将自动式踏板和主动式空气动力学挡板结合的设计，以通过限制来自车辆的侧部的空气流而减小车辆的下侧的风阻，从而至少部分地减少踏板的重量对满足cafe要求的影响。

技术实现要素：

本发明提供一种结合到自动式踏板中的主动式门槛空气动力学挡板，所述空气动力学挡板包括至少一个空气动力学面板。本发明使用自动式踏板连杆机构作为用于空气动力学挡板(或“空气动力学面板”)的安装位置，因此，不再需要出于空气动力学效益而增加专用的马达、连杆机构/枢轴和车辆附接方案。这些可以共用自动式踏板(或“arb”)已经使用的现有部件。当踏板处于踏板的收起位置时，空气动力学挡板通常也收起在视线和空气流之外。当期望空气动力学挡板的效益时，踏板移动至展开位置，从而将空气动力学挡板定向在一定位置中以减少车辆下方的空气流的量。

空气动力学挡板在不需要时折回车辆下方的能力为预定条件下的、例如处于较低的速度例如约30mph下的车辆提供所需的离地间隙。在其他预定条件下、例如在较高的速度例如大于至少约30mph下，当需要更多的空气动力学效益时，可以展开挡板以减小车辆下方的空气阻力，从而导致燃料消耗降低。使用共用的机构、马达和附件的能力使挡板成为一种更简单并且更具成本效益的解决方案。

本发明的其他适用性领域将根据下文中所提供的详细描述而变得明显。应当理解的是，详细描述和特定示例尽管指示本发明的优选实施方式，但是仅意在用于说明的目的并非意在限制本发明的范围。

附图说明

将根据详细说明和附图更加全面地理解本发明，在附图中：

图1是根据本发明的单件式空气动力学挡板的立体图，该空气动力学挡板联接至被描绘为处于展开位置的自动式踏板的连杆的外侧；

图2是图1的俯视平面图；

图3是图1的前视图；

图4a是图1的侧视图；

图4b是被描绘为处于示例性使用环境中的组件的横截面图；

图5是根据本发明的描绘为处于收起位置的图1的组件的俯视平面图；

图6是图5的立体图；

图7是图5的前视图；

图8是图5的侧视图；

图9描绘了所述空气动力学挡板和使用环境；

图10是根据本发明的单件式空气动力学挡板的立体图，该单件式空气动力学挡板联接至被描绘为处于展开位置的自动式踏板的连杆的外侧，其中，挡板与台阶板的长度相同；

图11至图13描绘了处于展开位置的所述自动式踏板；

图14至图17描绘了处于收起位置的所述自动式踏板；

图18描绘了图10的所述空气动力学挡板和使用环境；

图19是根据本发明的多件式空气动力学挡板的立体图，该空气动力学挡板联接至被描绘为处于展开位置的自动式踏板的连杆的内边缘侧部；

图20至图22、图27和图28描绘了处于展开位置的所述自动式踏板；

图23至图25描绘了处于收起位置的所述自动式踏板；

图29描绘了图19的所述空气动力学挡板和使用环境；

图31是根据本发明的单件式空气动力学挡板的立体图，该挡板联接至被描绘为处于展开位置的自动式踏板的连杆的外侧，其中，挡板比台阶板长；

图32至图34描绘了处于展开位置的所述自动式踏板；

图35至图36描绘了处于收起位置的所述自动式踏板；

图38示出了图31的所述空气动力学挡板和使用环境；

图39是根据本发明的多件式空气动力学挡板的立体图，该空气动力学挡板联接至被描绘为处于展开位置的自动式踏板的连杆的内边缘侧部，其中，挡板比台阶板长；

图40至图42描绘了处于展开位置的所述自动式踏板；

图43至图46描绘了处于收起位置的所述自动式踏板；

图47描绘了处于展开位置和处于收起位置的所述自动式踏板；

图48描绘了图31的所述空气动力学挡板的第一面板和使用环境；以及，

图49描绘了图31的所述空气动力学挡板的第二面板和使用环境。

具体实施方式

优选实施方式的以下说明本质上仅是示例性的并且绝非意在限制本发明、本发明的应用或用途。

总体上参照附图，描绘一种包括与自动式踏板结合的空气动力学挡板的可展开系统。空气动力学挡板包括至少一个面板。

参照图1至图9，描绘一种总体上以10示出的组件，该组件包括集成到总体上以14示出的自动式踏板中的总体上以12示出的空气动力学挡板。空气动力学挡板12包括至少一个面板16。组件10向具有现有连杆机构的车辆提供安装位置。优选地，在连杆24和26上设置至少两个安装部分18a、18b或支架，以将组件10连接至车辆2、例如将组件10在槛板附近连接至车辆2，以在组件10处于收起位置时折起在门槛条下方。

自动式踏板14包括至少一个台阶板20和联接至马达22的至少一个连杆机构组件。优选地，连杆机构组件包括至少惰性连杆24、以可操作的方式连接至马达22的驱动连杆26、以及以可操作的方式连接至惰性连杆24和驱动连杆26的驱动臂28。驱动臂28的旋转致使惰性连杆24延伸。当驱动连杆26和惰性连杆24延伸时，台阶板20和空气动力学挡板16移动至展开位置(图1至图4b)。当连杆24和26缩回时，台阶板20和挡板16向上拉至位于车辆下方的收起位置(图5至图8)。

优选地，惰性连杆24和驱动连杆26根据应用分别包括多个连杆，例如，分别具有安装部分18a和18b的第一连杆、第二连杆30a和30b以及第三连杆32a和32b。

优选地，第二连杆30a、30b是内部连杆。优选地，第三连杆32a、32b是下部支座。优选地，第四连杆(图39等中的34a、34b)是外部连杆并且在组件10中使用(图1至图45)。

空气动力学挡板12是以可操作的方式连接至惰性连杆24和驱动连杆26的外侧的单件式(例如，单面板16)空气动力学挡板。

可选地，密封件封闭位于面板16与台阶板20之间和/或面板16与车辆2之间的任何间隙。

现在参照图10至图18，描绘了包括集成到自动式踏板14中的空气动力学挡板12(包括至少一个面板16)的组件10，其中，空气动力学挡板12是以可操作的方式连接至惰性连杆24和驱动连杆26的外侧的单件式(例如，单面板)空气动力学挡板，然而，空气动力学挡板12的至少一个面板16a较长。因此，图10至图18除了至少一个面板16a具有较长的长度之外与图1至图9相同，优选地，至少一个面板16a具有与台阶板20的长度大致上相同的长度。可选地，密封件封闭面板16a与台阶板20之间和/或面板16a与车辆2之间的任何间隙。

现在参照图31至图38，描绘了包括集成到自动式踏板14中的空气动力学挡板12(包括至少一个面板16)的组件10，其中，空气动力学挡板12是以可操作的方式连接至惰性连杆24和驱动连杆26的外侧的单件式(例如，单面板)空气动力学挡板，然而，空气动力学挡板12的至少一个面板16b较长。因此，图31至图38除了至少一个面板16b具有较长的长度之外与图1至图9(以及图10至图18)相同，优选地，至少一个面板16b具有比台阶板20的长度更长的长度，最优选地，至少一个面板16b具有大致上车辆的轮子之间的长度。可选地，密封件封闭面板16b与台阶板20之间和/或面板16b与车辆2之间的任何间隙。

现在参照图19至图30，描绘了包括集成到自动式踏板14中的空气动力学挡板12(包括至少一个面板16)的组件10，其中，空气动力学挡板12是以可操作的方式连接至自动式踏板14、例如连接至第二连杆30a、30b和/或第三连杆32a、32b的内侧的多件式(例如，至少两个面板)空气动力学挡板。空气动力学挡板16d以可操作的方式连接至自动式踏板14，优选地，连接至自动式踏板的连杆的内边缘。挡板16d具有至少一个第一部分17a(例如上部部段)，所述至少一个第一部分17a(例如上部部段)以可操作的方式连接至至少一个第二部分17b(例如下部部段)。因此，图19至图30除了至少一个面板16d是多件式(例如第一部分17a和第二部分17b)并且以可操作的方式连接至连杆的内侧之外与图1至图9大致相同。可选地，密封件封闭面板17a、17b之间和/或台阶板20和/或面板16d与车辆2之间的任何间隙。

现在参照图39至图49，描绘了包括集成到自动式踏板14中的空气动力学挡板12(包括至少一个面板16)的组件10，其中，空气动力学挡板12具有至少一个面板16d，优选地，空气动力学挡板12是以可操作的方式连接至自动式踏板14的、例如以可操作的方式连接至第二连杆30a、30b和/或第三连杆32a、32b的内侧的多件式(例如至少两个面板17c和17d)空气动力学挡板，然而，空气动力学挡板12的至少两个面板17c和17d较长。因此，图39至图49的若干特征除了下述方面之外与图19至图30(和图1至图9)大致上相同：第一面板17c和第二面板17d具有较长的长度，优选地，第一面板17c和第二面板17d纵向地延伸经过台阶板20的至少一个端部(例如，前端部或后端部，优选地，经过前端部)。可替代地，第一面板17c和第二面板17d延伸大致台阶板20的长度。还提供一对第四连杆34a、34b。优选地，这些第四连杆也大致上相同地结合在图1至图38的组件10的每个部件上。可选地，密封件封闭面板17a、17b和/或台阶板20和/或面板16d与车辆2之间的任何间隙。

总体上参照附图，应当理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，根据应用可以设想适合于连接至组件10的踏板20和空气动力学挡板14(例如16、16a、16b、16c、16d)的任何其他形状、几何特性、大小和尺寸。

可选地，空气动力学面板具有凹部、凹口、间隙或开口，以容纳或以其他方式为任何其他部件留出空间并且防止与任何其他部件干涉，所述任何其他部件例如为连杆、马达等。

总体上参考附图，通过使用当前的自动式踏板连杆机构作为用于面板的安装位置，不再需要出于空气动力学效益而增加专用的马达、连杆机构/枢轴和车辆附接方案。其可以共用自动式踏板已经使用的现有部件。

使用移动式连杆机构(内部连杆、外部连杆和下部支座)作为用于限制空气向车辆底部的流动的面板的附接点。当踏板处于踏板的收起位置时。面板也收起在视线和空气流之外。当期望空气动力学面板的效益时，踏板移动至展开位置，从而将空气动力学面板定向在一定位置中以减少车辆下方的空气流的量。

空气面板在不需要时折回车辆地板下方的能力为在较低速度下的车辆提供所需的离地间隙。在较高的速度下，当需要更多的空气动力学效益时，可以展开面板以减少车辆下方的空气阻力，从而导致燃油消耗降低。使用现有机构、马达和附件的能力使此成为一个更简单并且更具成本效益的解决方案。

还应当理解的是，可以在每个组件中使用一个以上的踏板和/或一个以上的空气动力学挡板。

空气动力学挡板具有至少一个空气动力学面板。至少一个空气动力学面板附接在预定位置中。空气动力学面板通常安装在驱动连杆和惰性连杆之间。可替代地，空气动力学面板通常延伸大致台阶的整个长度。可替代地，空气动力学面板比台阶更长。典型地，空气动力学面板附接在驱动连杆和惰性连杆之间，并且安装至这些连杆的外侧。可替代地，空气动力学面板安装至连杆的内边缘。可替代地，空气动力学挡板包括至少两个空气动力学面板，所述至少两个空气动力学面板安装至连杆的内边缘。在不脱离本发明的范围的情况下，可以根据应用设想任何适合的空气动力学长度、零件和附接位置。

本发明结合预定的铰链运动学，该铰链运动学适合于使板和空气动力学挡板展开。

空气动力学挡板是满足预定参数的预定适合材料。通常，空气动力学挡板是挤压部件，典型地，是粉末涂覆的铝或挤压塑料的挤压部件。空气动力学挡板材料可以是从热塑性烯烃(tpo)/santoprene成型直至波纹管类型的一系列材料。成形件可以是非常刚性的。波纹管可以是较软的材料，比如非常柔软的橡胶或者像帆布或轻型货车的车厢盖布(tonneaucover)之类的织物等。材料越软，材料在空气流中移动或波动的机会越大。在不脱离本发明范围的情况下，可以设想刚性或半刚性的加强件或框架。

通常，空气动力学挡板在车辆的面板与边梁(例如门槛(条)位置)之间具有较小的开口(例如，面板与台阶之间的约1英寸等)以及较小的开口(例如，台阶板与车身之间的间隙，约1英寸等)。可选地，为进一步解决空气动力学，设置有密封件(例如，橡胶密封件、热塑性弹性体(tpe)、乙丙二烯单体(epdm)橡胶)以密封通过开口出去的空气流。密封件设置在空气动力学密封件的顶部和/或底部上、台阶上或车辆上例如车门上。

处于展开位置的本发明适用于根据应用提供从车身的预定的展开尺寸。通过非限制性示例，从车身至台阶表面的外边缘的宽度尺寸通常地为至少150mm，典型地，至少170mm，优选地，至少约190mm，最优选地，约195mm。应当理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，可以根据应用设想任何其他尺寸。

处于展开位置的本发明适用于根据应用提供距地表面的预定的展开尺寸。通过非限制性示例，从地面到台阶表面的底侧的离地间隙尺寸通常地为至少200mm，典型地，至少250mm，优选地，至少约300mm，最优选地，约310mm。优选地，展开的台阶高度为至少约300mm。应当理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，可以根据应用设想任何其他尺寸。

在不脱离本发明的范围的情况下，本发明适应于任何车辆，特别地适应于具有较高的离地间隙(例如，至少约200mm、至少约300mm、至少约350mm、至少约400mm等)的任何车辆。

该组件适用于并且适合于在展开和收起功能期间承受作用在板上的预定力。

示例性的空气动力分析在表1中列出。该表包括作用在挡板上的压力和力。

另外，示例性的最坏情况是50mph的侧风在挡板上产生约107n的力。如果车辆空气流的全范围是未知的，则实际效果会随着挡板的背侧上的负压增大；使用设计因子2.0使得挡板遭遇214n的载荷。优选地，本发明有效地承受作用在空气动力学挡板上的至少这些压力和力，如本段中和表1中列示。

表1

可选地，组件的前端部结合预定的轮廓或减小部件的前部区域尺寸，以进一步减小迎风高压，从而减小阻力。可选地，为了减少由流动变形的尾流再循环产生的顺风低压区，该组件具有预定的轮廓以限制流分离。可选地，将踏板与车身之间的间隙减小预定量或消除以进一步减小阻力。可选地，踏板的前端部和后端部的轮廓设定成减小正面面积和尾流，从而减少阻力。

可选地，适当地结合泥浆或泥巴防护装置或其他特征，以减轻操作期间在板上堆积的泥浆或泥巴的影响。

本发明具有至少一个展开位置。在不脱离本发明的范围的情况下，可以根据应用设想额外的展开位置。本发明的板通常向下移动至展开位置。可替代地，在不脱离本发明的范围的情况下，可以根据应用设想使板向外摆动的水平摆动连杆机构结构。

在不脱离本发明的范围的情况下，可以设想对象检测和适合的可兼容致动器。

可以设想适合的电子设备用于在门半开(或开关致动时)时进行感测和通信以展开台阶，以及在门关闭(或开关致动)时进行感测和通信以将台阶缩回至收起位置。

可以设想适合的电子设备、传感器、通信装置或任何其他适合的设备，用于确定是否存在预定条件，例如偏航、车辆速度、间隙高度等，以在预定条件存在时展开或缩回台阶20/挡板16。

预定条件包括但不限于选自车辆速度、风向例如平均风向不利地偏航约5°，以及根据应用的任何其他预定条件等。通过示例，面板收起在车辆下方并且当车辆达到预定速度例如约30mph至40mph，至少约30mph等时，组件将移动至展开位置并且停留下来直到车辆下降回到预定速度以下或其他继续展开的预定条件不再满足为止。

在车辆的每个侧部上安装至少一个组件。然而，在不脱离本发明的范围的情况下，可以设想的是，每侧安装有一个以上的组件，每个组件具有相同或不同的长度。该组件提供进入驾驶室或运动型多用途车辆的前座舱和/或后座舱的台阶。可选地，至少一个部件安装至车辆以用于轻型货车的厢部的厢部台阶。

根据应用，空气动力学挡板是直的、弯曲的或相对于车辆的门槛条成角度的。通过非限制性示例，挡板在前端部或后端部处向外倾斜。通过另一非限制性示例，挡板向下倾斜或在前端部或后端部处具有更大的高度。通过非限制性示例，挡板在上端部或下端部处向外倾斜。优选地，挡板通过距车辆最远的下端部(例如，与上部内侧板边缘相邻的下端部)向外倾斜。通过非限制性示例，挡板包括沿挡板的长度的至少内弯曲部或外弯曲部。可替代地，挡板沿纵向方向和竖向方向大致上是直的。

本文中使用的术语外侧通常指远离车辆侧部的方向。本文中使用的术语内侧通常指朝向车辆的方向。

虽然描绘了示例性自动式踏板，但是应当理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以根据应用使用任何可替代性的自动式踏板，并且将本发明的主动式门槛空气动力学挡板集成到该自动式踏板中。

本发明的描述本质上仅仅是示例性的，并且因此，不背离本发明要旨的变型将在本发明的范围内。这些变型不应当被认为是对本发明的精神和范围的背离。

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