CN104176021A - 提高汽车制动性能的空气动力学附加装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高汽车制动性能的空气动力学附加装置，所述尾翼与汽车前进方向垂直并沿水平方向活动设置；所述尾翼设置为在车辆正常行驶过程中保持与与车辆行李箱盖相对静止，而在收到制动信号时，根据车速和接收的制动信号，尾翼的至少一侧水平翼弦朝向远离车辆行李箱盖的方向绕水平方向翻转开启而形成攻角，在制动过程结束时该尾翼从所述攻角位置反向翻转回归到与车辆行李箱盖保持相对静止的关闭位置。在高速行驶时可以随着车速的变化而改变尾翼角度，从而利用尾翼产生的附加空气阻力和负升力来缩短制动时间和减少制动距离，从而提高汽车的主动安全性。

Description

提高汽车制动性能的空气动力学附加装置

技术领域

本发明涉及一种提高汽车制动性能的空气动力学附加装置，属于汽车空气动力学领域。

背景技术

汽车的制动性是汽车的主要性能之一。汽车的制动性能直接关系到交通安全，重大交通事故往往与制动距离过长、紧急制动时发生侧滑等情况有关，故汽车的制动性是汽车安全行驶的重要保障。改善汽车的制动性，始终是汽车设计制造和使用部门的重要任务。而汽车的空气动力学性能对汽车的安全性、经济性和舒适性有重要的影响，通过分析汽车空气动力学附加装置对汽车空气动力性能的影响，从汽车空气动力学设计的角度优化汽车造型，进而提高汽车的安全性、经济性和舒适性。但是，目前尚没有利用空气动力学性来改善制动性的研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高汽车制动性能的空气动力学附加装置， 在高速行驶时可以随着车速的变化而改变尾翼角度，从而利用尾翼产生的附加空气阻力和负升力来缩短制动时间和减少制动距离，从而提高汽车的主动安全性。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种提高汽车制动性能的空气动力学附加装置，其特征在于：沿汽车前进方向在车辆行李箱盖外后部位活动支撑的尾翼，所述尾翼与汽车前进方向垂直并沿水平方向设置；所述尾翼设置为在车辆正常行驶过程中保持与与车辆行李箱盖相对静止，而在收到制动信号时，根据车速和接收的制动信号，尾翼的至少一侧水平翼弦朝向远离车辆行李箱盖的方向绕水平方向翻转开启而形成攻角，在制动过程结束时该尾翼从所述攻角位置反向翻转回归到与车辆行李箱盖保持相对静止的关闭位置。

上述技术方案中，所述尾翼通过左右两侧各两对支撑油缸活动支撑在车辆行李箱盖上，在同一侧的两个支撑油缸上下间隔设置，支撑油缸的活塞自由端均连接在尾翼连接吊耳上，尾翼连接吊耳与尾翼相连接。

上述技术方案中，支撑油缸的缸体端均通过尾翼支座固定在尾翼机构托架上；尾翼机构托架与行李箱盖相间隔的固定在塑料块上，所述塑料块安装在行李箱盖上，使得尾翼机构托架与行李箱盖间保持能够容纳尾翼翻转的垂直距离。

上述技术方案中，所述尾翼中部为扁平板式，两端向下弯曲形成带有中空腔的弧形弯曲端。

上述技术方案中，同一侧的一对支撑油缸均各自设置一个三位四通电磁换向阀，各三位四通电磁换向阀和蓄能器、压力继电器并联在主油路上的单向阀之后，单向阀设置在液压源出口之后，在出口之后单向阀之前的支路上设置一个先导式溢流阀和一个二位二通电磁换向电磁阀，该支路末端设置油箱。

上述技术方案中，油缸工作时，三位四通电磁换向阀朝向缸底端左移电磁铁通电，缸底所在左位接入液压系统，液压油供蓄能器和液压缸左腔，推动活塞右移；活塞移动到位后，进油路压力升高，当升至压力继电器调定值时，压力继电器,发出信号使二位二通电磁换向电磁阀电磁铁通电，通过先导式溢流阀使泵卸荷，单向阀自动关闭，液压缸则由蓄能器保压；当蓄能器的压力不足时，压力继电器复位使液压泵重新工作。保压时间的长短取决于蓄能器的容量，调节压力继电器的通断区间即可调节缸中压力的最大值和最小值；

当三位四通电磁换向阀处于左位，推动活塞5右移。油液流向：（1）进油：油液从液压源流出，一部分通过单向阀，经过调速阀，到三位四通电磁换向阀的P口，再经过三位四通电磁换向阀的A口，到达液压缸左端；另一部分分别流到蓄能器和压力继电器。（2）回油：油液从液压缸右腔到三位四通电磁换向阀的B口，再经过三位四通电磁换向阀的T口，到达油箱。

当三位四通电磁换向电磁铁右位电磁铁通电，其P、B接通，A、T口接通，推动活塞左移。油液流向：（1）进油：液从液压源流出，通过单向阀，经过调速阀，到三位四通电磁换向阀的P口，再经过三位四通电磁换向阀的B口，到达液压缸右腔。（2）回油：油液从液压缸左腔到三位四通电磁换向阀的A口，再经过三位四通电磁换向阀的T口，到达油箱。

汽车制动时，监测制动状态和车速的传感器分别将信号发送给ECU，ECU接收到制动和车速信号时，通过控制单元内部进行分析处理，发出调控信号，油缸中油压上升，推动活塞上移，使尾翼开启，通过分别控制调速阀，调整两活塞上升高度，使尾翼呈一定的攻角（ECU模块中预设了车速与油压的函数关系），如此便可用尾翼产生的附加空气阻力和负升力来缩短制动时间和减少制动距离。

汽车制动停止时，ECU接收到汽车制动结束以及车速为零的信号，通过控制单元内部进行分析处理，发出调控信号，油缸中油压下降，推动活塞下移，尾翼关闭，回到后备厢原位，正常行驶时，不产生空气阻力，影响汽车的性能。

由此，本发明通过一个机械、液压、电控相结合的装置，结构紧凑合理、简单，操作简便，在高速行驶时油缸中的活塞能够上下移动，使尾翼能够自动地开启和关闭。通过调节油缸中油压的大小，能够使尾翼呈不同的攻角。该攻角可以随着车速的变化而改变角度，从而利用其产生的附加空气阻力和负升力来缩短制动时间和减少制动距离，从而提高汽车的主动安全性。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明装置的俯视图。

图2为本发明装置的左侧透视图。

图3为本发明装置尾翼控制前后两油缸原理图。

图4为本发明装置尾翼的主视图。

图5为本发明装置尾翼的侧向透视图。

图6为本发明装置尾翼的截面图。

图7为本发明装置尾翼连接吊耳的主视图。

附图标记说明：1-塑料块；2-六角头头部带槽螺栓M5；3-密封圈；4-支撑油缸；5-活塞；6-软管；7-六角头头部带槽螺栓M6；8-六角螺栓M8；9-尾翼连接吊耳；10-尾翼；11-行李箱盖；12-六角螺栓M8；13-尾翼支座；14-尾翼机构托架；15-六角螺栓M6；17-三位四通电磁换向阀；18-调速阀；19-溢流阀；20-二位二通电磁换向阀；21-油箱；22-蓄能器；23-单向阀；24-电动机及泵；25-压力继电器。

具体实施方式

根据本发明实施的提高汽车制动性能的空气动力学附加装置如图1-7所示，其特征在于：沿汽车前进方向在车辆行李箱盖11外后部位活动支撑的尾翼10，所述尾翼10与汽车前进方向垂直并沿水平方向设置；所述尾翼10设置为在车辆正常行驶过程中保持与与车辆行李箱盖11相对静止，而在收到制动信号时，根据车速和接收的制动信号，尾翼10的至少一侧水平翼弦朝向远离车辆行李箱盖11的方向翻转开启而形成攻角，在制动过程结束时该尾翼10从所述攻角位置反向翻转回归到与车辆行李箱盖11保持相对静止的关闭位置。

上述技术方案中，所述尾翼10通过左右两侧各两对支撑油缸4活动支撑在车辆行李箱盖11上，在同一侧的两个支撑油缸4上下间隔设置，支撑油缸4的活塞5自由端均连接在尾翼连接吊耳9上，尾翼连接吊耳9与尾翼10相连接。

上述技术方案中，支撑油缸4的缸体端均通过尾翼支座13固定在尾翼机构托架14上；尾翼机构托架14与行李箱盖11相间隔的固定在塑料块1上，所述塑料块1安装在行李箱盖11上，使得尾翼机构托架14与行李箱盖11间保持能够容纳尾翼10翻转的垂直距离，如图7，图1-2。

如图4-6所示，所述尾翼10中部为扁平板式，两端向下弯曲形成带有中空腔的弧形弯曲端。

上述技术方案中，同一侧的一对支撑油缸4均各自设置一个三位四通电磁换向阀17，各三位四通电磁换向阀17和蓄能器22、压力继电器25并联在主油路上的单向阀23之后，单向阀23设置在液压源24出口之后，在出口之后单向阀之前的支路上设置一个先导式溢流阀19和一个二位二通电磁换向电磁阀20，该支路末端设置油箱21。

如图1-2，通过六角螺栓15将尾翼支座13固定在尾翼机构托架14，将两个支撑油缸4的用六角螺栓12固定在尾翼支座13，活塞5用六角螺栓8固定在尾翼连接吊耳9上，再将尾翼连接吊耳9用六角头头部带槽螺栓7固定在尾翼10，将油缸4用软管6包裹起来，将尾翼机构托架14用六角头头部带槽螺栓2固定在固定螺栓塑料块1，将固定螺栓塑料块1安装在行李箱盖11。

油缸4中的活塞5能够上下移动，使尾翼10能够自动地开启和关闭。通过调节油缸4中油压的大小，能够使尾翼10呈不同的攻角。对于翼形来说，所述攻角定义为翼弦与来流速度之间的夹角，抬头为正，低头为负。

上述技术方案中，油缸4工作时，三位四通电磁换向阀17朝向缸底端左移电磁铁通电，缸底所在左位接入液压系统，液压油供蓄能器和液压缸左腔，推动活塞右移；活塞5移动到位后，进油路压力升高，当升至压力继电器25调定值时，压力继电器25,发出信号使二位二通电磁换向电磁阀20电磁铁通电，通过先导式溢流阀19使泵卸荷，单向阀23自动关闭，液压缸则由蓄能器27保压；当蓄能器的压力不足时，压力继电器25复位使泵重新工作。保压时间的长短取决于蓄能器27的容量，调节压力继电器25的通断区间即可调节缸中压力的最大值和最小值；

当三位四通电磁换向阀17处于左位，推动活塞5右移。油液流向：（1）进油：油液从液压源24流出，一部分通过单向阀23，经过调速阀18，到三位四通电磁换向阀17的P口，再经过三位四通电磁换向阀17的A口，到达液压缸左端；另一部分分别流到蓄能器22和压力继电器25。（2）回油：油液从液压缸右腔到三位四通电磁换向阀17的B口，再经过三位四通电磁换向阀17的T口，到达油箱21。

当三位四通电磁换向电磁铁17右位电磁铁通电，其P、B接通，A、T口接通，推动活塞5左移。油液流向：（1）进油：液从液压源24流出，通过单向阀23，经过调速阀18，到三位四通电磁换向阀17的P口，再经过三位四通电磁换向阀17的B口，到达液压缸右腔。（2）回油：油液从液压缸左腔到三位四通电磁换向阀17的A口，再经过三位四通电磁换向阀17的T口，到达油箱21。

汽车制动时，监测制动状态和车速的传感器分别将信号发送给ECU，ECU接收到制动和车速信号时，通过控制单元内部进行分析处理，发出调控信号，油缸中油压上升，推动活塞上移，使尾翼开启，通过分别控制调速阀18，调整两活塞5上升高度，使尾翼10呈一定的攻角（ECU模块中预设了车速与油压的函数关系），如此便可用尾翼产生的附加空气阻力和负升力来缩短制动时间和减少制动距离。

汽车制动停止时，ECU接收到汽车制动结束以及车速为零的信号，通过控制单元内部进行分析处理，发出调控信号，油缸中油压下降，推动活塞5下移，尾翼关闭，回到后备厢原位，正常行驶时，不产生空气阻力，影响汽车的性能。

由此，在高速行驶时可以随着车速的变化而改变角度，从而利用其产生的附加空气阻力和负升力来缩短制动时间和减少制动距离，从而提高汽车的主动安全性。本发明主要优点是是一种机械、液压、电控相结合的装置，结构紧凑合理、简单，操作简便。

通过CFD的计算，汽车在30m/s的时候突然地制动，即在ABS的作用下能在制动开始马上获得最大制动力的情况下，制动模型（带有尾翼）比原车模型的制动距离缩短了1.4797m。因此，利用制动尾翼的辅助制动具有可行性，确实对于制动距离有所减小，一定意义上提高了制动效能。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种提高汽车制动性能的空气动力学附加装置，其特征在于：沿汽车前进方向在车辆行李箱盖外后部位活动支撑的尾翼，所述尾翼与汽车前进方向垂直并沿水平方向设置；所述尾翼设置为在车辆正常行驶过程中保持与与车辆行李箱盖相对静止，而在收到制动信号时，根据车速和接收的制动信号，尾翼的至少一侧水平翼弦朝向远离车辆行李箱盖的方向绕水平方向翻转开启而形成攻角，在制动过程结束时该尾翼从所述攻角位置反向翻转回归到与车辆行李箱盖保持相对静止的关闭位置。

2.根据权利要求1所述的提高汽车制动性能的空气动力学附加装置，其特征在于：所述尾翼通过左右两侧各两对支撑油缸活动支撑在车辆行李箱盖上，在同一侧的两个支撑油缸上下间隔设置，支撑油缸的活塞自由端均连接在尾翼连接吊耳上，尾翼连接吊耳与尾翼相连接。

3.根据权利要求2所述的提高汽车制动性能的空气动力学附加装置，其特征在于：支撑油缸的缸体端均通过尾翼支座固定在尾翼机构托架上；尾翼机构托架与行李箱盖相间隔的固定在塑料块上，所述塑料块安装在行李箱盖上，使得尾翼机构托架与行李箱盖间保持能够容纳尾翼翻转的垂直距离。

4.根据权利要求3所述的提高汽车制动性能的空气动力学附加装置，其特征在于：所述尾翼中部为扁平板式，两端向下弯曲形成带有中空腔的弧形弯曲端。

5.根据权利要求1-4之一所述的提高汽车制动性能的空气动力学附加装置，其特征在于：同一侧的一对支撑油缸均各自设置一个三位四通电磁换向阀，各三位四通电磁换向阀和蓄能器、压力继电器并联在主油路上的单向阀之后，单向阀设置在液压源出口之后，在出口之后单向阀之前的支路上设置一个先导式溢流阀和一个二位二通电磁换向电磁阀，该支路末端设置油箱。