СТОЙКИЙ К НАГРУЗКАМ МЕХАНИЗМ СПОЙЛЕРА ДЛЯ АВТОМОБИЛЯ
LOADS RESISTING SPOILER MECHANISM FOR THE CAR

Область техники
Изобретение относится к механизму спойлера для автомобиля, в частности, к механизму спойлера, позволяющему переводить высоконагруженный задний спойлер в одно или несколько выдвинутых положений.
Уровень техники
Выдвижные спойлеры часто используются в автомобилях для изменения его аэродинамических характеристик во время движения. Одним из типов механизма спойлера является задний спойлер, выдвигаемый из сложенного положения, в котором спойлер выровнен с внешней панелью кузова, в по меньшей мере два выдвинутых положения, причем этот механизм является кинематически устойчивым и может выдерживать по существу вертикально действующую на спойлер нагрузку. Для выдвигания спойлера используется по меньшей мере один привод. Привод спойлера рассчитан на нагрузки, действующие на верхнюю поверхность спойлера, например, аэродинамические нагрузки или вес накопленного на спойлере снега. Как правило, такие исполнительные механизмы должны иметь тормоз или другой элемент в редукторе, который препятствовал бы обратному движению исполнительного механизма и перемещению спойлера в нежелательное положение от действия на него нагрузки.
Раскрытие изобретения
Первым объектом изобретения является механизм спойлера для автомобиля, содержащий спойлер, способный принимать сложенное положение и первое и второе выдвинутые положения; привод, выполненный с возможностью перемещения спойлера в сложенное положение и первое и второе выдвинутые положения в ответ на управляющий сигнал; и многорычажный узел, связанный шарнирами и соединенный со спойлером. При этом в первом выдвинутом положении по меньшей мере три оси шарниров расположены в одной плоскости, обеспечивая первое геометрически фиксированное положение, а второе выдвинутое положение соответствует второму геометрически фиксированному положению, в котором звено многорычажного узла упирается в другой конструктивный элемент.
Механизм спойлера может содержать установочный кронштейн, выполненный с возможностью крепления к автомобилю, при этом многорычажный узел шарнирно соединен с противоположными концами установочного кронштейна.
Предпочтительно многорычажный узел состоит из трех звеньев.
При этом первое звено может содержать установочную полку, к которой прикреплен спойлер.
Предпочтительно первое звено многорычажного узла длиннее второго и третьего звеньев, а второе звено длиннее третьего звена.
Предпочтительно первый конец первого звена соединен с установочным кронштейном первым шарниром, второй конец первого звена соединен со вторым звеном вторым шарниром, третье звено соединено со вторым звеном третьим шарниром с противоположной относительно первого звена стороны, а третье звено соединено с установочным кронштейном четвертым шарниром с противоположной относительно второго звена стороны. При этом в первом выдвинутом положении оси второго, третьего и четвертого шарниров расположены в одной плоскости.
Предпочтительно привод соединен с приводным выступом в четвертом шарнирном соединении.
Предпочтительно механизм содержит пару многорычажных узлов, расположенных на расстоянии друг от друга и поддерживающих спойлер, при этом привод является приводом вращения, а каждый многорычажный узел соединен с указанным приводом вращения посредством вала.
Предпочтительно во втором выдвинутом положении третье звено контактирует с выполненному на установочном кронштейне упором.
Первое положение является более выдвинутым, чем второе положение.
Предпочтительно спойлер выполнен с возможностью перемещения из сложенного положения во второе выдвинутое положение по пути через первое выдвинутое положение.
Предпочтительно спойлер в сложенном положении расположен вровень с окружающей панелью кузова.
Предпочтительно третье звено имеет дугообразную форму.
Другим объектом изобретения является способ развертывания механизма спойлера, содержащего многорычажный узел, связанный шарнирами и соединенный со спойлером. Способ включает в себя этапы, на которых перемещают спойлер в первое выдвинутое положение, в котором по меньшей мере три оси шарниров расположены в одной плоскости, и перемещают спойлер во второе выдвинутое положение, в котором одно из звеньев многорычажного узла контактирует с упором.
При этом первое положение спойлера является более выдвинутым, чем второе положение.
Предпочтительно указанный механизм содержит установочный кронштейн, а многорычажный узел включает в себя первое, второе и третье звенья, при этом первый конец первого звена соединен с установочным кронштейном первым шарниром, второй конец первого звена соединен со вторым звеном вторым шарниром, третье звено соединено со вторым звеном третьим шарниром с противоположной относительно первого звена стороны, а третье звено соединено с установочным кронштейном четвертым шарниром с противоположной относительно второго звена стороны, при этом в первом выдвинутом положении оси второго, третьего и четвертого шарниров расположены в одной плоскости.
Установочный кронштейн может содержать упор, с которым контактирует третье звено во втором выдвинутом положении.
Этапы перемещения спойлера осуществляют путем поворота приводного выступа в четвертом шарнире.
Приводной выступ поворачивают в ответ на управляющий сигнал, поступающий от входного устройства на привод вращения.
Предпочтительно этап перемещения спойлера в первое выдвинутое положение осуществляют между этапом перемещения спойлера из его сложенного положения и этапом его перемещения во второе выдвинутое положение.
Изобретение станет более понятным из дальнейшего подробного описания со ссылками на чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1A показан спойлер в сложенном положении, вид в перспективе;
на фиг. 1B – спойлер в первом выдвинутом положении, вид в перспективе;
на фиг. 1C – спойлер во втором выдвинутом положении, вид в перспективе;
на фиг. 2 – механизм спойлера, содержащий пару многорычажных узлов, вид в перспективе;
на фиг. 3A и 4A – механизм спойлера в сложенном положении, виды в перспективе и сбоку, соответственно;
на фиг. 3B и 4B – механизм спойлера в первом выдвинутом положении, виды в перспективе и сбоку, соответственно;
на фиг. 3C и 4C – механизм спойлера во втором выдвинутом положении, виды в перспективе и сбоку, соответственно;
на фиг. 5 – сечение по оси шарнира, имеющего приводной выступ.
Осуществление изобретения
Как схематично показано на фиг. 1A – 1C, задняя часть 12 автомобиля 10 содержит задний оконный проем 14, ограниченный внешней панелью 15 кузова. На задней части 12 автомобиля расположено заднее крыло или спойлер 16. На фиг. 1A спойлер 16 показан в сложенном положении. Механизм 13 спойлера, который включает в себя этот спойлер 16, переводится из сложенного положения в первое выдвинутое положение (фиг. 1B) и второе выдвинутое положение (фиг. 1C).
В показанном примере спойлер 16 включает в себя центральный дополнительный стоп-сигнал 17. Первое выдвинутое положение выше второго выдвинутого положения и используется на низких скоростях для обеспечения при вождении улучшенной видимости через задний оконный проем 14 под спойлером 16. При заданной скорости спойлер 16 опускается из первого выдвинутого положения во второе выдвинутое положение для улучшения аэродинамического эффекта.
Более подробно механизм 13 спойлера показан на фиг. 2. Спойлер 16 поддерживается стойками 18 на некотором расстоянии от многорычажных узлов 20. Многорычажный узел 20 приводится в действие поворотным исполнительным механизмом 22 через валы 24, связанные с приводом 22 вращения и многорычажными узлами 20 посредством первого и второго соединений 26 и 28. Следует отметить, что при необходимости можно использовать другие конструкции приводов.
С приводом 22 вращения связан контроллер 30, который по сигналу входного устройства 32 выдает команду на перемещение спойлера 16 между сложенным положением, первым и вторым выдвинутыми положениями. Входное устройство 32 может быть снабжено переключателем и/или логической схемой управления с учетом скорости автомобиля для автоматического выдвижения спойлера 16 и достижения требуемого аэродинамического эффекта.
На фиг. 3A и 4A показан левый многорычажный узел 20 в сложенном положении. Установочный кронштейн 34 прикреплен к опорной конструкции автомобиля (не показана) стороной 36. Многорычажный узел 20 включает в себя по меньшей мере три звена, например, 38, 40 и 42. В показанном варианте выполнения первое, второе и третье звенья 38, 40 и 42 последовательно шарнирно соединены друг с другом, причем концы первого и последнего звеньев шарнирно соединены с противоположными концами установочного кронштейна 34. Такая конструкция образует геометрическую конфигурацию звеньев в виде взаимосвязанной «петли» без каких-либо взаимно соединенных или соединенных поперек звеньев этой петли. В представленном варианте выполнения первое звено 38 длиннее второго звена 40 и третьего звена 42, а второе звено 40 длиннее третьего звена 42. Различие длин второго и третьего звеньев 40 и 42 можно использовать в других применениях. Первое звено 38 содержит крепежную полку 44, к которой прикреплена стойка 18.
Первое звено 38 шарнирно соединено с передним концом установочного кронштейна 34 посредством первого шарнира 46, который имеет фиксированное положение относительно автомобиля 10. Второе звено 40 шарнирно соединено с первым звеном 38 напротив установочного кронштейна 34 посредством второго шарнира 48, который может перемещаться относительно автомобиля 10. Третье звено 42 соединено со вторым звеном 40 посредством третьего шарнира 50, расположенного напротив второго шарнира 48, а с задним участком установочного кронштейна 34 – посредством четвертого шарнира 52. Третий шарнир 50 может перемещаться относительно автомобиля 10, а четвертый шарнир 52 неподвижен относительно автомобиля 10.
Как показано на фиг. 5, к третьему звену 42 прикреплен, например, посредством тугой посадки или сварки палец 54, имеющий приводной выступ 56 и втулку, которая соединена с установочным кронштейном 34, образуя четвертый шарнир 52. На приводном выступе 56 выполнен профиль, который входит в зацепление с концом вала 24, образуя второе соединение 28. При повороте приводного выступа 56 третье звено 42 перемещается по дуге окружности.
Из сложенного положения (фиг. 3A и 4A) посредством приводного выступа 56 третье звено 42 поворачивается в четвертом шарнире 52, поворачивая первое и второе звенья 38 и 40 в положение, показанное на фиг. 3B и 4B и соответствующее первому выдвинутому положению. В этой конфигурации второй 48, третий 50 и четвертый 52 шарниры по существу выровнены между собой в плоскости P, например, в пределах 10°, обеспечивая первое геометрически фиксированное положение. В такой конфигурации не требуется наличие какого-либо другого звена для «поддержания» указанной конфигурации звеньев в первом геометрически фиксированном положении. В результате действующее на первое звено 38 усилие (обозначенное контурной стрелкой) от спойлера 16 не создает момент вокруг первого шарнира 46, который бы вызывал нежелательный поворот вниз второго и третьего звеньев 40 и 42.
Привод выполнен с возможностью поворота третьего звена 42 из положения, когда он находится в первом выдвинутом положении (фиг. 3B и 4B), во второе выдвинутое положение, показанное на фиг. 3C и 4C. Спойлер 16 во втором выдвинутом положении располагается ближе к наружной поверхности автомобиля, чем в первом выдвинутом положении. Во втором выдвинутом положении вогнутая дугообразная поверхность 60 третьего звена 42 входит в контакт с упором 58, выполненным на кронштейне 34, обеспечивая второе геометрически фиксированное положение. И в этом случае для удержания этого фиксированного положения не требуются дополнительных звеньев. Благодаря геометрии многорычажного узла 20 усилие от спойлера 16 (обозначенное контурной стрелкой) будет создавать действующее на третье звено 42 усилие в направлении упора 58, препятствуя тем самым нежелательному повороту второго 40 и третьего 42 звеньев вниз.
Описанная конфигурация звеньев и расположение шарнирных соединений в требуемых выдвинутых положениях упрощают механизм спойлера, уменьшая его массу и снижая стоимость, благодаря исключению необходимости в наличии более сложных тормозов привода или устройств, препятствующих обратному движению.
Несмотря на то, что в представленном варианте выполнения описана конкретная компоновка компонентов, возможны и другие компоновки, обеспечивающие такие же преимущества. Хотя описаны конкретные последовательности этапов, следует понимать, что их можно выполнять в любом порядке, по отдельности или совместно, если не указано иное, что также будет обеспечивать преимущества изобретения.
Несмотря на то, что описан один из вариантов выполнения, специалисту в этой области техники понятно, что возможны определенные изменения в пределах объема формулы изобретения.