CN102248968B - 一种自适应可变形的赛车定风翼 - Google Patents
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Abstract
一种自适应可变形的赛车定风翼，属于汽车机电复合系统领域。本发明包括基座、多个变形控制驱动器，表面蒙皮；其中，变形控制驱动器外部覆表面蒙皮组成定风翼主体；基座安装在赛车尾部，用于支承定风翼主体；单个变形控制驱动器包括驱动关节、形状记忆合金丝、控制模块及弹性元件；变形控制驱动器为链式结构，其中相邻的驱动关节通过链接关节销活动链接在一起，相邻的驱动关节上端用形状记忆合金丝相连接，下端用弹性元件相连接，形状记忆合金丝与控制模块相连。本发明在加速和制动中产生更大下压力，以获得更快的速度；而在高速行驶中通过形状调整具有较小的阻力，以获得更高的车速。本发明利用形状记忆合金特性设计变形控制驱动器，简化了驱动机构。
Description
技术领域
本发明涉及一种自适应可变形的赛车定风翼，尤其涉及一种采用形状记忆合金作为变形控制驱动器的自适应可变形定风翼，属于汽车机电复合系统领域。
背景技术
定风翼作为赛车的空气动力学部件，其作用在于产生附加的下压力，增大轮胎对地面的附着力，改善赛车的加速、制动及操纵性能。但是在不同车速工况下，对定风翼本身也存在着不同的需求。由于定风翼的形状不同随之产生的下压力和阻力也不同。在加速和制动过程中希望定风翼有更大下压力，以获得更多的加(减)速度，而在高速行驶过程中希望定风翼有较小阻力，以获取更大的最高车速。中国实用新型专利号为93246837.3的专利公开了一种固定式定风翼，可在行驶过程中产生空气动力效应，对来流气流起导向作用。但是此定风翼无法针对高低车速产生不同的空气动力效果。中国实用新型专利号200520012568.1的专利公开了一种可升降式定风翼，一定程度上改善了低速定风翼空气动力作用不明显，且对驾驶后视视野产生的负面影响。但是从定风翼的实际作用效果来看，并未起到扩大定风翼作用区间，空气动力学效能优化的作用，在不同车速下只能拥有固定的攻角。而且此机构相对比较笨重，空间占用较多，不利于空气动力部件周围流场的优化设计。
发明内容
本发明的目的是为了解决赛车定风翼不能适应赛车在不同的行驶工况下对整车空气动力学要求的不同的问题，以及传统可调定风翼机械驱动控制系统过于复杂的问题，提供一种自适应可变形的赛车定风翼。
本发明是通过下述技术方案实现的。
一种自适应可变形的赛车定风翼，包括基座、多个变形控制驱动器，表面蒙皮；其中，所述的变形控制驱动器外部覆表面蒙皮组成定风翼主体；基座安装在赛车尾部，用于支承定风翼主体；单个变形控制驱动器包括驱动关节、形状记忆合金丝、控制模块及弹性元件；变形控制驱动器为链式结构，其中相邻的驱动关节通过链接关节销活动链接在一起，相邻的驱动关节上端用形状记忆合金丝相连接，下端用弹性元件相连接，形状记忆合金丝与控制模块相连。
所述形状记忆合金丝的材料为形状记忆合金。
驱动关节从大到小均匀排列，以满足定风翼气体动力学要求。
所述的控制模块的控制方法为：赛车启动后，控制主程序开始运行，通过控制电流大小对自适应可变形定风翼形状进行初始化设置；完成初始化后，对车速传感器采集到的车速数据进行判断：若车速大于临界车速，则启动变形控制子程序，反之则不启动该程序；启动变形控制子程序后，对加速度传感器采集到的加速度数据进行判断，如果加速度大于上临界加速度值，或者减速度小于下临界加速度值，则形状记忆合金丝通入相应电流，在电流的热效应下，形状记忆合金丝产生对应的形变，该形变使驱动器关节绕链接关节销转过一定的角度，同时下端的弹性元件在形状记忆合金丝的形变下产生了对应的拉伸形变，链式结构的累积效应使整个变形控制驱动器产生整体变形，改变翼型弦线曲率，获得更大的升力系数，以使定风翼在加速或者减速工况下产生更大的空气负升力，从而具有更大的加速度或者制动减速度；如果程序判断加速度值处于上临界加速度值和下临界加速度值之间，则通过减小通入形状记忆合金丝的电流，使定风翼变形，改变翼型弦线曲率，获得较小的升力系数，以使定风翼在高速形式工况下产生较小的阻力，从而具有更高的车速。
有益效果
1、本发明的一种自适应可变形的赛车定风翼，与传统的固定式定风翼相比，它可以根据赛车在不同行驶工况下对空气动力学性能的不同要求，进行定风翼形状的自适应调节。该定风翼可以在加速和制动中产生更大下压力，以获得更快的速度；而在高速行驶中通过形状调整而具有较小的阻力，以获得更高的车速。
2、本发明的一种自适应可变形的赛车定风翼利用形状记忆合金特性设计变形控制驱动器，该变形控制驱动器与电机、机械连杆、液压等驱动攻角改变的装置相比，极大的简化了驱动机构，减小了定风翼系统重量，节省了驱动器空间，扩大了定风翼工作范围。
附图说明
图1为本发明的一种自适应可变形的赛车定风翼的总体结构图；
图2为变形控制驱动器在定风翼中的布置图；
图3为变形控制驱动器的两关节结构图；
图4为变形控制驱动器的两关节通电后变形示意图；
图5为本发明的一种自适应可变形的赛车定风翼变形示意图；
图6为本发明的一种自适应可变形的赛车定风翼变形控制流程图。
图中，1-基座，2-变形控制驱动器，3-表面蒙皮，4-驱动关节，5-形状记忆合金丝，6-控制模块，7-链接关节销，8-弹性元件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明做详细说明。
如图1所示，本发明包括基座1、8个变形控制驱动器2，表面蒙皮3；其中，所述的变形控制驱动器2外部覆3组成定风翼主体，基座1安装在赛车尾部，用于支承定风翼主体。
所述变形控制驱动器2为链式结构，驱动关节4从大到小均匀排列，各驱动关节相互之间通过链接关节销相连，如图2所示。
所述变形控制驱动器2，关节的连接结构为：相邻驱动关节4通过链接关节销7链接在一起，相邻两驱动关节上端以形状记忆合金丝5相连接，下端以弹性元件8相连接，如图3所示。
在加速和制动工况下，形状记忆合金丝5通入电流，在电流的热效应下，形状记忆合金丝5产生对应的收缩形变，从而使驱动关节绕链接关节销7转过一定的角度，下端的弹性元件8在形状记忆合金丝5的收缩变形下产生了对应的拉伸形变，如图4所示；链式结构的累积效应使整个变形控制驱动器2产生整体变形，如图5所示，实现了赛车定风翼的自适应调节，从而可产生更大的空气下压力。
本发明的一种自适应可变形的赛车定风翼变形控制流程如图6所示，所述的用于控制形状记忆合金丝5变形的控制模块6控制方法为：赛车启动后，控制主程序开始运行，通过控制电流大小对自适应可变形定风翼形状进行初始化设置；完成初始化后，对车速传感器采集到的车速数据进行判断：若车速大于临界车速，则启动变形控制子程序，反之则不启动该程序；启动变形控制子程序后，对加速度传感器采集到的加速度数据进行判断，如果加速度大于上临界加速度值，或者减速度小于下临界加速度值，则形状记忆合金丝5通入相应电流，在电流的热效应下，形状记忆合金丝5产生对应的形变，该形变使驱动器关节绕链接关节销7转过对应的角度，同时下端的弹性元件8在形状记忆合金丝5的形变下产生了对应的拉伸形变，链式结构的累积效应使整个变形控制驱动器2产生整体变形，改变翼型弦线曲率，获得更大的升力系数，以使定风翼在加速或者减速工况下产生更大的空气负升力，从而具有更大的加速度或者制动减速度；如果程序判断加速度值处于上临界加速度值和下临界加速度值之间，则通过减小通入形状记忆合金丝5的电流，使定风翼变形，改变翼型弦线曲率，获得较小的升力系数，以使定风翼在高速形式工况下产生较小的阻力，从而具有更高的车速。如图6所示。
Claims (2)
1.一种自适应可变形的赛车定风翼，它包括；基座(1)、变形控制驱动器(2)，表面蒙皮(3)，多个变形控制驱动器(2)外部覆表面蒙皮(3)组成定风翼主体，基座(1)安装在赛车尾部，用于支承定风翼主体，其特征在于：变形控制驱动器(2)为链式结构，相邻驱动关节(4)通过链接关节销(7)活动链接在一起；单个变形控制驱动器(2)包括驱动关节(4)、形状记忆合金丝(5)、控制模块(6)及弹性元件(8)；相邻驱动关节(4)上端以形状记忆合金丝(5)相连接，下端以弹性元件(8)相连接；形状记忆合金丝(5)与控制模块(6)相连。
2.根据权利要求1所述的一种自适应可变形的赛车定风翼，其特征在于：所述的驱动关节从大到小排列。
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