主动格栅百叶窗致动系统的制作方法

本文件大体涉及格栅百叶窗，并且更具体地，涉及用于车辆的主动格栅百叶窗致动系统。

背景技术：

自动控制通过格栅开口的气流的主动格栅百叶窗迅速成为汽车工业内的共同特征，这主要是由于它们提高操作效率的能力。当格栅百叶窗打开时，它们允许空气流过格栅开口和散热器并且流至发动机舱以促进冷却。然而，当不需要冷却时，格栅百叶窗被关闭以阻止气流通过格栅开口并且围绕车辆重新导引气流。这降低了减小油耗和提高车辆效率的气动阻力。

主动格栅百叶窗的利用的一个实例由现在描述的发明的受让人在第2015/0147949号美国公开专利申请中示出。其中，描述了用于基于格栅百叶窗的运动方向、格栅百叶窗的期望开度、以及车辆速度调节车辆格栅百叶窗的方法和系统。通过将期望马达位置与实际马达位置作比较，确定主动格栅百叶窗的运动方向。在此情况中，马达致动格栅百叶窗以响应控制系统。然而，马达或直接连接至格栅百叶窗或通过一系列刚性轴和齿轮间接地连接至格栅百叶窗。换言之，马达被机械连接至格栅百叶窗。

尽管这样的或相似的布置在移动格栅百叶窗中和控制通过格栅开口的气流中是有效的，但是马达需要被机械地连接至格栅百叶窗，这显著地减少了发动机舱内用于封装马达的选择。考虑到发动机舱内的有限空间，与格栅和格栅百叶窗间隔开或远离格栅和格栅百叶窗对于定位马达或对于格栅百叶窗的致动的驱动力是有利的。这样的技术将通过消除复杂机械齿轮系齿轮和连接密封件的需要进一步降低与传统的旋转致动器相关联的成本并且通过用与液压致动器一起使用的柔性软管置换刚性运动连杆来移动格栅百叶窗必然改进低速易损性性能。

更多地，关于格栅百叶窗的实时位置或正位置反馈的信息将允许更稳健的反馈，这足以满足由车载诊断系统控制的与发展环境相关的要求。诸如电位器的传感器的使用就这一点而言提供了改进的反馈并且确保主动格栅百叶窗正常运行。

技术实现要素：

根据本文中描述的目的和益处，提供一种用于车辆的格栅百叶窗致动系统。该系统可广泛地描述为包括：格栅百叶窗；由格栅百叶窗支撑的线性致动器；具有汽缸和活塞的线性致动器，其中，汽缸具有第一孔口和第二孔口，活塞连接至格栅百叶窗用于移动格栅百叶窗的至少一个叶片；用于将流体通过第一软管泵入第一孔口或通过第二软管泵入第二孔口中的一个以用于移动活塞的双向旋转泵；具有连接至泵的输出轴的双向马达；以及用于响应于输入控制输出轴的旋转方向的控制器；以及用于向控制器提供输入的控制模块，其中，取决于输出轴的旋转方向，流体被泵入第一孔口或第二孔口中的一个中以用于移动活塞和格栅百叶窗的至少一个叶片。

在另一可能的实施例中，该系统还包括与格栅百叶窗相关联的位置传感器，该位置传感器向控制模块提供关于格栅百叶窗的位置的反馈。

在又一可能的实施例中，该双向旋转泵远离线性致动器并且通过第一软管和第二软管连接至线性致动器。在另一个实施例中，双向旋转泵邻近洗涤瓶定位在车辆的发动机舱内并且通过第一软管和第二软管连接至线性致动器。

在附加可能的实施例中，格栅百叶窗致动系统还包括由格栅百叶窗支撑的第二线性致动器，第二线性致动器具有汽缸和活塞，其中，汽缸具有第一孔口和第二孔口，活塞连接至格栅百叶窗用于移动格栅百叶窗的至少一个附加叶片。

在另一可能的实施例中，双向旋转泵将流体通过第三软管泵入第二线性致动器的第一孔口或通过第四软管泵入第二线性致动器的第二孔口中的一个以用于移动第二线性致动器的活塞。

在又一可能的实施例中，双向旋转泵远离第一线性致动器和第二线性致动器并且通过第三软管和第四软管连接至第二线性致动器。在又一实施例中，该系统还包括与格栅百叶窗相关联的第二位置传感器，第二位置传感器向控制模块提供关于格栅百叶窗的至少一个附加叶片的位置的反馈。

在一个其它可能的实施例中，一种具有格栅开口的车辆包括：用于控制通过格栅开口的气流的格栅百叶窗；由格栅百叶窗支撑的线性致动器，线性致动器具有汽缸和活塞，其中，汽缸具有第一孔口和第二孔口，活塞连接至格栅百叶窗用于移动格栅百叶窗；用于将流体通过第一软管泵入第一孔口或通过第二软管泵入第二孔口中用于移动活塞的泵；具有连接至泵的输出轴的马达；以及用于向马达提供输入的控制模块，其中，取决于输出轴的旋转方向，流体被泵入第一孔口或第二孔口中的一个中以用于移动活塞和格栅百叶窗的至少一个叶片。

在另一可能的实施例中，泵远离线性致动器并且通过第一软管和第二软管连接至线性致动器。

在又一可能的实施例中，车辆还包括与格栅百叶窗相关联的位置传感器，位置传感器向控制模块提供关于格栅百叶窗的位置的反馈。

在又另一可能的实施例中，车辆的泵是双向的，并且马达是可双向旋转的并且包括用于响应于由控制模块提供的输入控制输出轴的旋转方向的控制器。

在又一个其它可能的实施例中，一种用于车辆的格栅百叶窗致动系统包括：具有多个叶片的格栅百叶窗；至少两个线性致动器，所述至少两个线性致动器中的每个具有汽缸和活塞，其中，汽缸具有第一孔口和第二孔口，活塞连接至多个叶片中的至少一个用于移动多个叶片中的至少一个；用于通过第一软管或通过第二软管将流体移动至至少两个线性致动器中的至少一个中的双向旋转泵；具有连接至泵的输出轴的双向马达；以及用于响应于输入控制输出轴的旋转方向的控制器；以及用于将输入提供给控制器的控制模块，其中，流体被泵入至少两个线性致动器中的至少一个中用于移动多个叶片中的至少一个。

在另一可能的实施例中，所述至少两个线性致动器由格栅百叶窗的框架支撑。在又一可能的实施例中，双向旋转泵和双向马达安装在发动机舱内并且与所述至少两个线性致动器相隔一定距离，并且双向旋转泵通过第一软管和第二软管连接至所述至少两个线性致动器。

在一个附加的可能实施例中，第一软管包括连接至双向旋转泵的第一部分和连接在第一软管的第一部分与所述至少两个线性致动器中的每个的第一孔口之间的第二部分，并且第二软管包括连接至双向旋转泵的第一部分和连接在第二软管的第一部分与至少两个线性致动器的每个的第二孔口之间的第二部分。

在另一可能的实施例中，基于来自控制器的至少一个的信息由控制模块确定输入，并且至少一个位置传感器与格栅百叶窗的多个叶片中的至少一个相关联。

在又一可能的实施例中，双向旋转泵和双向马达安装在发动机舱内并且与所述至少两个线性致动器相隔一定距离，并且双向旋转泵通过第一软管和第二软管连接至最少两个线性致动器。

在其它可能的实施例中，以上描述的格栅百叶窗致动系统并入车辆中。

在下面的描述中，显示和描述了用于车辆的格栅百叶窗致动系统的若干实施例。然而应该理解，该系统和相关方法能够具有其它、不同的实施例并且其若干细节能够具有在各个明显方面中的修改，所有均不背离下面权利要求中提出和描述的方法和组件。因此，本质上，附图和描述应该被认为是说明性的并且不是限制性的。

附图说明

附图包含在此处并且形成说明书的一部分，其示出了格栅百叶窗致动系统以及方法的若干方面，并且和描述一起用于说明其特定原理。在附图中：

图1是示出局部前格栅和局部格栅百叶窗的车辆的立体图；

图2是安装在框架中用于在打开位置和关闭位置之间移动的多个格栅百叶窗的后视平面图；

图3是马达、泵和线性制动器的示意图；

图4是格栅百叶窗致动系统的示意性表示；以及

图5是车辆的发动机舱的顶视图。

现在将详细地参照用于车辆的格栅百叶窗致动系统和相关方法的实施例，在附图中示出的它们的实例，其中相同的标号用于表示相同的元件。

具体实施方式

现在参照图1，图1示出了具有格栅开口12和部分覆盖车辆的多个格栅百叶窗16的格栅14的车辆10。在部分打开位置中示出了多个格栅百叶窗16。在该位置中，周围空气被允许流过格栅14、格栅百叶窗16、以及格栅开口12进入车辆10的发动机舱26中。尽管未示出，众所周知的是可通过热交换器(例如，散热器28)使用周围的气流来冷却发动机或可被用于向车辆系统提供冷却。

图2提供一个可能的主动格栅百叶窗组件18的后视图。主动格栅百叶窗组件18定位在发动机舱侧面上并且邻近格栅开口12连接。在描述的实施例中，多个格栅百叶窗16或主动格栅百叶窗组件18的叶片被分成右组格栅百叶窗20和左组格栅百叶窗22。右组20和左组22都安装在框架24内用于在完全打开位置、部分打开位置和完全关闭位置之间移动。

在描述的实施例中，右组格栅百叶窗20和左组格栅百叶窗22一起移动或致动。然而，在图2中，示出了在完全打开位置中的右组格栅百叶窗20并且示出了在完全关闭位置中的左组格栅百叶窗22，仅仅示出这两种位置。当然，右组格栅百叶窗20和左组格栅百叶窗22可都为关闭的，都是打开的，或都是部分打开的。在包括一个以上致动器的可选实施例中，右组格栅百叶窗和左组格栅百叶窗可独立地操作。在这样的实施例中，右组格栅百叶窗和左组格栅百叶窗可均是关闭的，均是打开的，均是部分打开的，均以不同的角度部分打开，或一组格栅百叶窗可是关闭的而另一组是打开的或部分地打开。更多地，在可选的实施例中，右组格栅百叶窗20和左组格栅百叶窗22还可被细分为四个或更多的子组，包括，例如，上右侧叶片、下右侧叶片、上左侧叶片和下左侧叶片。

如已知的，打开、部分打开和关闭格栅百叶窗16主要用于提高车辆效率。当格栅百叶窗16打开时，周围空气被允许流过格栅开口12并且流动到发动机舱26中以促进冷却。然而，当不需要冷却时，格栅百叶窗16被关闭，阻止气流通过格栅开口12并且围绕车辆10重新导引气流。这降低了减小油耗和提高车辆10的效率的气动阻力。

在图2中示出的描述的实施例中，致动器30和泵32安装在右组格栅百叶窗20和左组格栅百叶窗22之间的框架24的中心构件34上以用于通过机械连杆36或构件在多个位置之间移动格栅百叶窗16。如图3中所示，致动器30包括定位在其中的汽缸38和活塞40。如动作箭头44所示，活塞40的连接杆或轴42从汽缸38延伸并且取决于活塞的移动沿着基本上与致动器30的长度共线的方向线性地移动。

在描述的实施例中，泵32是通过第一软管46和第二软管48与致动器30流体连接的双向泵。更具体地，第一软管46连接至汽缸38的第一孔口50(示出在活塞的下方)，并且第二软管48连接至汽缸的第二孔口52(示出在活塞之上)。取决于泵32的旋转的顺时针或逆时针方向，泵通过第一软管46或第二软管48将加压流体排出到相关联的汽缸孔口50或52。

泵32还包括双向止回阀(未示出)，双向止回阀取决于泵的旋转方向允许流体流动到第一软管46或第二软管48中。换言之，当泵马达54以第一方向旋转时，流体通过第一软管46被泵入汽缸的第一孔口50中，导致活塞40移动并且使致动器轴42从汽缸38向外延伸(如示出向上)。同时，流体被迫从汽缸的第二孔口52离开通过第二软管48回至泵32。相似地，当泵32的旋转颠倒并且泵马达54以第二方向旋转时，流体通过第二软管48被泵入汽缸的上孔口52中，导致活塞40移动并且向内收缩致动器轴42(如示出向下)。同时，流体被迫从汽缸38的第一孔口50离开通过第一软管46回至泵32。

如图3中所示，泵32被马达54沿逆时针方向驱动。如动作箭头56所示，流体流动通过第一软管46并且进入汽缸38的第一孔口50中。这导致活塞40和致动器轴42移动(如由动作箭头44示出的向上)，迫使流体从第二汽缸孔口52中离开到第二软管48中，并且如动作箭头58示出的返回至泵32。活塞40的移动的结果是相对汽缸38移动或延伸致动器轴42。逆转马达54和泵32必然逆转流体的流动并且将致动器轴42收缩到汽缸38中。

在描述的实施例中，致动器轴42的移动通过机械连杆36传递至多个格栅百叶窗16以用于在打开位置、部分打开位置和关闭位置之间移动格栅百叶窗。在可选实施例中，格栅百叶窗本身可连接或链接以一起移动和/或致动器轴可直接地连接至一个或多个格栅百叶窗，避免机械连杆的需要。当然，机械连杆36可采取任何形状或可利用将致动器轴42的移动传递至多个格栅百叶窗16必要的构件的任何组合。

更多地，致动器30可被连接至一个或多个格栅百叶窗。例如，致动器可被连接至第一格栅百叶窗，其中第一格栅百叶窗机械链接至剩余的格栅百叶窗。在另一个实例中，致动器可连接至每个格栅百叶窗，或在可选的实施例中，连接至格栅百叶窗的组。另外，在一些实施例中，格栅百叶窗致动系统可包括用于控制一个以上的组或一个以上的单独的格栅百叶窗的一个以上的致动器。

如图4中示意性地示出，描述的实施例中的马达54包括中央处理单元(“cpu”)60或具有其本身的逻辑和控制软件的控制器。来自车辆控制模块62的输入指导马达54关于旋转方向和旋转程度，从而控制活塞40和线性致动器30的轴42的移动。例如，控制模块62可通过控制器60命令马达完全打开格栅百叶窗16(例如，打开100％)或部分打开格栅百叶窗至打开42％。

控制模块62是描述的实施例中的车辆的动力系统控制模块(“pcm”)。在描述的实施例中，pcm62与马达54直接通信，但是可通过经由例如lin总线64的控制器局域网与pcm通信的第二或第三控制模块与马达间接地通信。在描述的实施例中，pcm62通过lin总线64与其它车辆控制模块通信。更多地，控制模块62可是通过lin总线与pcm或其它处理模块通信的指定的主动格栅百叶窗控制模块或在车辆中的另一控制模块。

尽管在图2中示出了泵32和致动器30连接至框架24的中心构件34，但是第一软管46和第二软管48的柔性本质允许马达54和泵32定位在发动机舱26内的任何地方或车辆10中的任何位置。在图5中示出的一个实施例中，马达54和泵32可邻近洗涤瓶64定位在发动机舱26内。无论马达54和泵32定位在哪，当与现有技术设计利用的机械连杆比较时，第一软管46和第二软管48的柔性本质提供了显著的设计灵活性。通过改变第一软管46和第二软管48的长度，无论泵在车辆10中的位置如何，软管都能保持致动器30与泵32流体连通。更多地，通过置换刚性运动连杆，柔性软管的使用必然改善低速易损性性能。

在一个实施例中，马达32可为步进马达。这样，马达32只可在有限数量的位置移动致动器轴42。另外，马达32可具有其通过每次致动必须移动的最小量。例如，马达32可仅按6度的增量移动。在另一实例中，马达可按不同度数的增量移动。这样，在通过马达移动格栅百叶窗之后，马达可具有有限数量的马达位置并且期望的格栅百叶窗位置可不与实际得到的格栅百叶窗位置对齐。马达可将格栅百叶窗移动至最近的可用位置而不是命令的格栅百叶窗位置。

一旦从控制器62接收命令，马达32按顺时针或逆时针方向旋转其轴，导致泵32取决于轴的旋转方向将流体泵入第一软管46或第二软管48。第一软管46连接至线性致动器30的汽缸38并且引导流体至第一孔口50中，从而沿第一方向移动活塞40。相似地，第二软管48连接至线性致动器30的汽缸38并且引导流体至第二孔口52中，从而沿第二方向移动活塞40。

随着活塞40以第一方向或第二方向移动，格栅百叶窗16旋转至对应于命令的格栅百叶窗位置的位置中。在一个实例中，该命令可为从命令的格栅百叶窗位置传递的马达位置。在另一实例中，该命令可为具有对应的马达位置的命令的格栅百叶窗位置。该命令的格栅百叶窗位置可为开口率(或关闭)或开度角(例如，开度)。例如，0％打开可对应于从格栅百叶窗的竖直轴测量的0度的格栅百叶窗角度。

如上所述，命令的格栅百叶窗位置可不与精确的马达位置匹配。因此，马达32可致动格栅百叶窗16至距离命令的位置最近的位置。如图4中所示，位置传感器70可沿着格栅百叶窗系统18连接以向控制器62(诸如，pcm)提供实际格栅百叶窗位置的反馈。位置传感器70可邻近格栅百叶窗16定位。然而，在可选实施例中，位置传感器70可相对于格栅百叶窗16定位在不同的位置处或可利用一个以上的位置传感器。位置传感器70的输出可为正位置反馈或格栅百叶窗16的实时位置。

在一些情况中，格栅百叶窗16的实时位置可不同于命令位置，从而导致位置错误。如上所述，由于可用的马达增量与期望的百叶窗角度不恰好匹配，因此实际格栅百叶窗位置可不同于命令的格栅百叶窗位置。在这种情况下，可对马达位置并且因此对格栅百叶窗位置进行调节。

总之，利用被流体驱动的线性致动器30控制的主动格栅百叶窗16导致的许多益处包括马达54和格栅百叶窗之间的机械连杆的消除。这显著增加了在发动机舱26内封装马达54和泵32的选择并且提供了马达和泵相对格栅14和格栅百叶窗16的远程放置。线性制动器的使用通过消除对复杂机械齿轮系齿轮和连接密封件的需要进一步降低与传统的旋转致动器相关联的成本，并且通过用柔性软管置换刚性运动连杆改进低速易损性性能。更多地，一个或多个传感器70提供关于格栅百叶窗16的实时位置信息并且确保格栅百叶窗正常运行。这样的实时信息提供足以满足由车辆的车载诊断系统控制的发展环境相关的要求的更稳健的反馈。

上述已经被提出以出于说明和描述的目的。其本意并不是穷举或限制这些实施例为所公开的确切形式。鉴于以上教导，明显的修改和变型是可能的。例如且如上所述，一个以上的线性致动器可被用于控制两组或更多组的格栅百叶窗。在这样的实施例中，马达和泵可仍然定位在发动机舱内并且第一软管可连接至例如第一致动器和第二致动器两者中的第一孔口。相似地，第二软管可连接至第一致动器和第二致动器两者中的第二孔口。换言之，第一软管和第二软管可为具有连接至泵的第一端以及连接至第一致动器和第二致动器的第二端和第三端的y型。

在其它可选实施例中，多个致动器可连接至格栅百叶窗的组或子组，或甚至以一对一的关系连接至单个格栅百叶窗，多个致动器的每个可连接至一个或多个泵/马达以提供单独控制。当根据它们公平、合法且公正地享有的宽度，所有这些修改和变型在所附权利要求的范围内。