CN104908826A - 一种行车气流辅助调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种行车气流辅助调节装置，包括两个尾翼结构，气流通道以及液压管路，尾翼结构位于气流通道的末端，包括主翼、副翼以及驱动机构，主翼位于副翼下方，副翼的前端靠近主翼的尾端，主翼、副翼的同侧端分别设有端板，主翼与端板固定连接，副翼与端板转动连接，驱动机构包括副翼缸以及底座，底座上设有转动辅助缸，所述的液压管路包括液压泵、用于同时通断两个副翼缸的副翼管路以及用于单独通断每个转动辅助缸的转动辅助管路，所述的端板前侧在副翼上方位置设有若干平行布置的条形通孔。本发明旨在提供一种可对汽车尾部左右两侧的下压力和空气阻力进行调节从而提高汽车附着性能、降低轮胎负荷的装置。

Description

一种行车气流辅助调节装置

技术领域

本发明属于汽车领域，尤其涉及一种行车气流辅助调节装置。

背景技术

在汽车行驶过程中，由于汽车自身形状结构特点，导致汽车在行驶时会产生向上的升力，汽车与地面的附着力降低，当汽车行驶时速较高时，这一现象则更为突出。为了尽可能缓解升力对于汽车行驶稳定性的不良影响，设计师往往会从汽车形状上下手，对汽车形状进行特定优化，从而降低产生的升力。此外在高性能汽车、跑车或者赛车上，为了提高汽车过弯时对地面的附着力，还会在汽车的头部或尾部安装前翼或者尾翼，前翼、尾翼的翼片其截面形状飞机机翼截面形状类似，但是其安装方式与飞机机翼正好相反，空气流经前翼、后翼翼片的上下表面时，上、下表面的压力差将会产生向下作用的压力，帮助汽车头部或者尾部紧贴地面，提高车辆对地面的附着能力。

在实际行驶过程中，特别是过高速弯道的情况下，汽车由于离心作用会有向弯道外侧发生侧倾的趋势，位于弯道内侧的轮胎其受到的正压力降低，而弯道外侧的轮胎受到的正压力增大，汽车出现较大侧倾容易导致汽车突破弯道外侧车轮的附着极限而发生滑移的情况。然而，由于前翼、后翼对于汽车左右两侧的下压力是一致的，因此依然难以缓解这一情况。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的上述不足，提供了一种可对汽车尾部左右两侧的下压力和空气阻力进行调节从而提高汽车附着性能、降低轮胎负荷的行车气流辅助调节装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种行车气流辅助调节装置，包括在汽车车尾沿着汽车中轴线对称布置的两个尾翼结构，两个与尾翼结构相对应的气流通道以及用于驱动尾翼结构运转的液压管路，所述尾翼结构位于气流通道的末端，包括平行布置的主翼、副翼以及可带动副翼转动的驱动机构，主翼位于副翼下方，副翼的前端靠近主翼的尾端，主翼、副翼的同侧端分别设有端板，主翼与端板固定连接，副翼与端板转动连接，所述的驱动机构包括用于带动副翼转动的副翼缸以及用于定位副翼缸的底座，所述的底座上设有用于带动主翼、副翼同时相对底座转动的转动辅助缸，所述的液压管路包括液压泵、用于同时通断两个副翼缸的副翼管路以及用于单独通断每个转动辅助缸的转动辅助管路，所述的端板前侧在副翼上方位置设有若干平行布置的条形通孔,所述的汽车车尾上设有沿着汽车中轴线对称布置的两个二级保护装置，所述的二级保护装置包括一开口于车尾顶面的保护喷槽、一两端封闭的上扬直管、与控制器连接的压力传感器、与控制器连接的瞬时气体发生器，瞬时气体发生器处在保护喷槽内且气体生成后的释放方向朝上，上扬直管轴线与汽车中轴线垂直，上扬直管轴线与水平面之间成20至40度角，一个上扬直管两端中较高的一端为高位管端、较低的一端为低位管端，低位管端设有可在上扬直管内滑动的滑珠，压力传感器的感应头处在上扬直管的高位管端，当滑珠滑动到高位管端时接触压力传感器的感应头。在汽车尾部布置两个这样的尾翼结构，尾翼结构的转动角度可以通过转动辅助缸进行调节，从而产生提高风阻和下压力的作用效果，当刹车时转动辅助缸可运转至行程最大处，使得主翼、副翼与水平面的夹角最大，从而产生空气刹车的效果，对于车辆制动起到辅助效果。每个转动辅助缸通过单独控制，两个尾翼结构的转动角度可以不同，作用于车尾左右两侧的作用力也不相同，转弯时通过改变左右两边下压力的大小，产生与侧倾力矩相反的回正力矩，使得汽车左右两侧车轮的压力差距降低，抑制车身的侧倾，同时两边风阻的大小也发生改变，可以产生与转弯方向相同的辅助力矩，能够减轻汽车在高速入弯过程中的转向不足现象，大大提高了汽车的操控稳定性。

作为优选，所述的副翼缸外部设有保护壳体，保护壳体的上端与主翼下表面固定连接，保护壳体的下端与底座铰接，所述转动辅助缸作用于保护壳体后侧带动保护壳体沿前后方向转动。副翼缸活塞杆贯穿主翼，副翼缸活塞杆与副翼活动连接。这样副翼缸与转动辅助缸均布置在主翼下方，有助于降低装置整体重心位置，使得主翼和副翼在车辆高速行驶过程中稳定性更高。

作为优选，所述的端板和主翼内设有连通的旁通气道，端板在主翼和副翼之间设有与旁通气道连通的进气口以及用于开启进气口的阀门，所述主翼下表面设有与旁通气道相连通的出气口。副翼向上转动打开之后，副翼受到的空气阻力减小，副翼产生的下压力也同时减小，然而此时主翼的风阻和下压力保持不变。此时打开旁通气道，主翼上方产生的高压气流经过旁通气道而从主翼下表面的出气口流出，产生大量涡流，流过主翼下表面的气流与主翼下表面发生剥离，主翼下方气流的流速降低，主翼上下压力差缩小，这使得主翼空气阻力和下压力降低，车辆行驶的阻力减小，因此在直道上可以达到更高的加速度和最高时速。

作为优选，所述的出气口共有两个，出气口呈条形且沿着主翼长度方向布置，出气口与同侧的旁通气道连通。这样端板内的旁通气道与同侧的出气口对应，出气口呈条形使得出气气流能均匀分布在主翼下表面，起到最佳的减阻效果。

作为优选，所述条形通孔的长度从上到下逐个减小，所述条形通孔位于端板内侧的下边缘设有向端板外侧平滑过渡的弧面。在高速行驶过程中，副翼上方产生高压气流，下方和两侧产生低压气流，气流会在副翼后缘交汇后形成涡流使得副翼风阻提升，设置条形通孔并且向外侧平滑过渡可以防止副翼涡流的产生，从而降低副翼的空气阻力。

作为优选，所述的副翼为中空结构，副翼下表面设有与副翼缸活塞杆配合的条形孔，副翼缸活塞杆顶部设有导销，副翼内在条形孔上方设有与导销滑动配合的滑槽，所述的副翼前端转动至下止点时，副翼前端的下表面与主翼上表面贴合。这样当转动辅助缸推动主翼、副翼同时向前转动时，副翼前端的下表面与主翼上表面相贴合可以产生更大的空气制动力，进一步提高辅助制动效果。

作为优选，所述的阀门上设有可与副翼下表面接触的推板，推板与阀门固定连接，所述端板内设有可使阀门常开的保持弹簧，所述的副翼转动至下止点时阀门完全关闭。这样当副翼向上转动后，阀门也自动打开，因而无需人力控制旁通气道的开闭，使用过程较为便利。

作为优选，所述的副翼管路包括另一个同时控制两个副翼缸的副翼三位四通电磁阀，所述的转动辅助管路包括两个支路，支路上设有控制单侧转动辅助缸的转动辅助三位四通电磁阀，所述的副翼管路和支路上均设有单向阀和蓄能器。两侧尾翼结构中副翼的转动采用同步控制，保证两者运动情况一致，而两侧尾翼结构的转动则通过单独的管路控制，使得转动角度能够有所不同。

作为优选，还包括可收集汽车刹车信号、车速信息和侧向加速度信号的控制器，所述的控制器分别与副翼三位四通电磁阀、转动辅助三位四通电磁阀电连接。

本发明的有益效果是：（1）通过改变两个尾翼结构中主翼和副翼的转角，调节车尾左右两边的风阻和下压力，抑制车身侧倾，帮助车辆在高速行驶时顺利转弯，提高车辆过弯速度和行驶稳定性；（2）汽车制动时，两侧主翼向前转动，主翼和副翼与空气的接触面最大，提供额外的刹车制动效果：（3）直道行驶时，副翼可向上转动，同时打开旁通气道，从而降低主翼和副翼的风阻和下压力，有助于提高汽车直道的加速和极速表现。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明中尾翼结构的示意图；

图3是本发明中尾翼结构背部的示意图；

图4是本发明中尾翼结构的剖视图；

图5是本发明中尾翼结构向前转动后的剖视图；

图6是本发明中尾翼结构中副翼向上转动后的剖视图；

图7是本发明中上扬直管的结构示意图;

图8是本发明的液压原理图；

图9是本发明的模块连接图。

图中：尾翼结构1，副翼1a，端板1b，主翼1c，车尾2，气流通道201，条形通孔101, 出气口102，进气口103，导槽104，旁通气道10a，保护壳体12，底座13，转动辅助缸14，副翼缸16，副翼缸活塞杆16a，导销16b，副翼三位四通电磁阀18，左转动辅助三位四通电磁阀19a，右转动辅助三位四通电磁阀19b，转动辅助三位四通电磁阀19，泄压阀20，滤清器21，液压泵22，蓄能器23，单向阀24，按钮25，控制器26，保护喷槽30、上扬直管31、压力传感器32、瞬时气体发生器33、滑珠34、感应头35。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1至图9所示的实施例中，一种行车气流辅助调节装置，包括两个尾翼结构1、气流通道201和液压管路，其中，尾翼结构布置在汽车的车尾2，两个尾翼结构沿着汽车中轴线对称布置。气流通道位于车尾，开口朝上，左右两边各有一个，与尾翼结构相对应，流过车身上部的气流会沿着气流通道流向汽车的车尾。尾翼结构位于气流通道末端，包括主翼1c、副翼1a和驱动机构，主翼和副翼平行布置，主翼位于副翼下方，主翼、副翼的同侧端分别设有端板1b，主翼与端板固定连接，副翼的尾端与端板转动连接，端板内侧面上还设有弧形的导槽104可与副翼前端配合，使得副翼转动连接更为稳固。副翼的前端靠近主翼的尾端，副翼向下转动之后副翼的下表面可与主翼上表面相贴合。端板前侧在副翼上方位置设有若干平行布置的条形通孔101，条形通孔的长度从上到下逐个减小，条形通孔位于端板内侧的下边缘设有向端板外侧平滑过渡的弧面。汽车车尾上设有沿着汽车中轴线对称布置的两个二级保护装置，二级保护装置包括一开口于车尾2顶面的保护喷槽30、一两端封闭的上扬直管31、与控制器连接的压力传感器32、与控制器连接的瞬时气体发生器33，瞬时气体发生器处在保护喷槽内且气体生成后的释放方向朝上，上扬直管轴线与汽车中轴线垂直，上扬直管轴线与水平面之间成20至40度角，一个上扬直管两端中较高的一端为高位管端、较低的一端为低位管端，低位管端设有可在上扬直管内滑动的滑珠34，压力传感器的感应头35处在上扬直管的高位管端，当滑珠滑动到高位管端时接触压力传感器的感应头。

驱动机构包括副翼缸16和底座13，底座固定在气流通道底部，底座上设有转动连接的保护壳体12，保护壳体可向汽车前后旋转。保护壳体内设有容纳副翼缸的内部空间，副翼缸的缸体与保护壳体内部空间的底部相固定。保护壳体上部与主翼下表面中部固定连接，起到支撑主翼的作用。副翼缸活塞杆16a向上顶出贯穿主翼，从而与副翼活动连接。副翼为中空结构，副翼下表面设有与副翼缸活塞杆配合的条形孔，副翼缸活塞杆顶部设有导销16b，副翼内在条形孔上方设有与导销滑动配合的滑槽。副翼前端转动至下止点时，副翼前端的下表面与主翼上表面贴合，形成一个整体，以提高尾翼结构的稳定性。此外，底座上还设有转动辅助缸14，转动辅助缸作用于保护壳体后侧，可带动保护壳体沿前后方向转动，使得主翼、副翼能同时相对底座转动。

端板和主翼内设有连通的旁通气道10a，端板在主翼和副翼之间设有与旁通气道连通的进气口103以及用于开启进气口的阀门，主翼下表面设有与旁通气道相连通的出气口102。出气口共有两个，出气口呈条形且沿着主翼长度方向布置，出气口与同侧的旁通气道连通。阀门上设有可与副翼下表面接触的推板，推板与阀门固定连接，端板内设有可使阀门常开的保持弹簧，副翼转动至下止点时阀门完全关闭。

液压管路用于驱动尾翼结构运转，包括液压泵22、用于同时通断两个副翼缸的副翼管路以及用于单独通断每个转动辅助缸的转动辅助管路。液压泵负责将液压油从储油箱中抽出，抽取的液压油需要先通过滤清器21过滤。副翼管路和转动辅助管路并联布置。副翼管路包括副翼三位四通电磁阀18，在副翼三位四通电磁阀之前设置有一个单向阀24，在单向阀和副翼三位四通电磁阀之间设置一个蓄能器23。转动辅助管路包括两个支路，支路上分别设有一个单向阀和转动辅助三位四通电磁阀19，两个转动辅助三位四通电磁阀中一个是左转动辅助三位四通电磁阀19a，另一个是右转动辅助三位四通电磁阀19b，单向阀和对应的转动辅助三位四通电磁阀之间设置一个蓄能器。在副翼管路中，两个副翼缸也采用并联方式，通过副翼三位四通电磁阀的油路同时作用于两个副翼缸，使得两个副翼缸能同时完成操作副翼转动。而在转动辅助管路中，通过支路来分别控制转动辅助缸，左转动辅助三位四通电磁阀用于控制左侧的尾翼结构，右左转动辅助三位四通电磁阀用于控制右侧的尾翼结构，使得两个尾翼结构的转动角度可不相同。此外，还设置泄压支路，包括一个泄压阀20，泄压阀位于各单向阀之前，当管路内压力过大时，可将管路内油压安全卸除。

液压管路中的副翼三位四通电磁阀和转动辅助三位四通电磁阀通过控制器进行连接，控制器可以是汽车的ECU，也可以是单独设置的控制单元。此外控制器还用于收集汽车的车速信息、刹车信号以及侧向加速度信号，控制器电连接一个按钮25，用于手动控制副翼的打开和关闭。

在实际运行过程中，当车速较低时，如图4所示，尾翼结构处于初始状态，主翼位于气流通道中，同时副翼的前端与主翼上表面相贴合。当车速上升时，如图5所示，两个转动辅助三位四通电磁阀的左位均接入系统，此时油压推动两个转动辅助缸的活塞，使得主翼连同副翼和端板一同向前转动，主翼向前转动角与转动辅助缸活塞行程呈正相关，而且向前转动角最大为30度。

当刹车时，两个转动辅助三位四通电磁阀的左位均接入系统，同时转动辅助缸活塞行程达到最大，因此主翼和副翼向前转动角度最大，以获得最大的迎风面积，从而提供最大的风阻。

当汽车高速转弯时，离心力产生较大的侧向加速度，如汽车向左转弯时，车身受到向右的离心力作用，由于汽车质心位置高于汽车侧倾中心，产生的侧倾力矩使得汽车有向右侧倾的趋势，汽车左侧车轮对地面的压力下降，右侧车轮对地面的压力上升。此时，两个转动辅助三位四通电磁阀的左位均接入系统，然而用于控制左侧尾翼结构的左转动辅助缸的转动辅助三位四通电磁阀，其作用时间大于右转动辅助三位四通电磁阀，使得控制左侧尾翼结构中转动辅助缸活塞的升程大于控制右侧尾翼结构中转动辅助缸活塞的升程，最终使得两尾翼结构中主翼的转动角度相差10到30度，转角差的大小随着侧向加速度的增大而增大。这样，位于左侧的尾翼结构，其相比右侧的尾翼结构，产生更大的下压力，从而形成回正力矩抵消至少一部分由离心力产生的侧倾力矩，从而减小车身侧倾，提高左侧车轮的附着力，降低右侧车轮的负荷。同时，由于两侧尾翼结构的转角差，使得左侧尾翼结构的风阻大于另一侧，由两侧不同的风阻产生与车辆转向方向相同的辅助力矩，从而提供额外的转向力矩。此外，汽车高速转弯时万一出现轮胎抓地力严重不足的状况，汽车会横向大幅度滑移，这是十分危险的，此时，汽车车尾上的二级保护装置就能起保护作用，配合图8说明原理：当轮胎打滑、车身即将横向大幅度向左滑移时，轮胎抓地力严重不足、车身的横移加速度极大，此时，由于惯性，滑珠仍然有停留在原始位置（左端）的趋势，但是车身、车尾连同上扬直管出现快速左移，那么相对的，滑珠就会达到图8中上扬直管的右端（高位管端），接触压力传感器的感应头，感应信号传导至控制器（控制器可以是汽车的ECU，也可以是单独设置的控制单元），控制器发出点火信号至瞬时气体发生器，瞬时气体发生器点火起爆，瞬间产生大量气体，由于瞬时气体发生器处在保护喷槽内且气体生成后的释放方向朝上，所以会产生一个巨大的反冲下压力作用至车尾，从而，轮胎被强行压贴到地面上，摩擦力急增，从而可以防止继续打滑（阻止车身继续快速、大幅横移），从而实现安全保护。需要指出的是，这里的瞬时气体发生器可以是与汽车安全气囊系统中的气体发生器原理相同的气体发生器，只不过气体生成量相对更大而已。

再者，汽车高速转弯（或高速直线行驶）时，假如路面不平、路面有障碍物，当单侧轮胎压过障碍物时（后），可能会出现单侧轮胎离地的状况，此时，由于速度很快，可能会出现单轮胎侧离地高度过高的状况，甚至会引起车身侧翻，极为危险。所以，当车身单侧（轮胎）离地达到一定高度时，其中一个上扬直管的低位管端、高位管端相对高度会发生变化，以图8中上扬直管为例，当车身左侧上翻时，带动该上扬直管低位管端上移、高位管端下移，车身左侧上翻过程中，在某一时刻上扬直管处在水平位置，此后若车身左侧继续上翻，则该上扬直管低位管端会变得高于高位管端，从而滑珠会滑到高位管端（图8中的右端），接触压力传感器的感应头，感应信号传导至控制器，控制器发出点火信号至瞬时气体发生器，瞬时气体发生器点火起爆，产生大量气体，由于瞬时气体发生器处在保护喷槽内且气体生成后的释放方向朝上，所以会产生一个巨大的下压力作用至车尾，从而，车身被大力下压，可避免车身继续侧翻，实现有效保护。

此外还需要指出的时，控制器还可以设置为以下控制模式：任意一个压力传感器的感应头将压力信号传递给控制器后，控制器都同时控制两个瞬时气体发生器点火起爆，这样一来，车尾两侧都能受到很大的下压力，两侧轮胎与地面间摩擦力都大增，相当于让汽车来了一个“急刹车”，这种控制方式可以避免车身原地或非原地转圈（汽车一侧轮胎摩擦过强，该侧轮胎速度相对慢，另一侧轮胎相对速度快，就容易导致汽车打转）。

当汽车在直道上加速行驶时，如图6所示，驾驶者可通过手动控制按钮，将副翼三位四通电磁阀左位接入液压管路中，从而使得副翼向上转动，副翼产生的下压力和风阻降低。同时由于副翼打开之后，阀门由于保持弹簧作用而打开，主翼上方产生的高压气流经过旁通气道而从主翼下表面的出气口流出，从而降低主翼上下压力差，这使得主翼空气阻力和下压力降低，车辆行驶阻力减小，便于汽车更快的加速，在长直道上加速行驶时可以使极速相对副翼未升起时提高10到15KM/H。在此状态下，如果驾驶者踩下刹车踏板，副翼三位四通电磁阀右位以及两个转动辅助三位四通电磁阀的左位接入液压管路中，尾翼结构整体在向前转动的同时也将副翼回位，副翼回位的过程中副翼通过推板将阀门关闭，从而将旁通气道关闭。

Claims (9)

1.一种行车气流辅助调节装置，其特征是，包括在汽车车尾沿着汽车中轴线对称布置的两个尾翼结构，两个与尾翼结构相对应的气流通道以及用于驱动尾翼结构运转的液压管路，所述尾翼结构位于气流通道的末端，包括平行布置的主翼、副翼以及可带动副翼转动的驱动机构，主翼位于副翼下方，副翼的前端靠近主翼的尾端，主翼、副翼的同侧端分别设有端板，主翼与端板固定连接，副翼与端板转动连接，所述的驱动机构包括用于带动副翼转动的副翼缸以及用于定位副翼缸的底座，所述的底座上设有用于带动主翼、副翼同时相对底座转动的转动辅助缸，所述的液压管路包括液压泵、用于同时通断两个副翼缸的副翼管路以及用于单独通断每个转动辅助缸的转动辅助管路，所述的端板前侧在副翼上方位置设有若干平行布置的条形通孔,所述的汽车车尾上设有沿着汽车中轴线对称布置的两个二级保护装置，所述的二级保护装置包括一开口于车尾顶面的保护喷槽、一两端封闭的上扬直管、与控制器连接的压力传感器、与控制器连接的瞬时气体发生器，瞬时气体发生器处在保护喷槽内且气体生成后的释放方向朝上，上扬直管轴线与汽车中轴线垂直，上扬直管轴线与水平面之间成20至40度角，一个上扬直管两端中较高的一端为高位管端、较低的一端为低位管端，低位管端设有可在上扬直管内滑动的滑珠，压力传感器的感应头处在上扬直管的高位管端，当滑珠滑动到高位管端时接触压力传感器的感应头。

2.根据权利要求1所述的一种行车气流辅助调节装置，其特征是，所述的副翼缸外部设有保护壳体，保护壳体的上端与主翼下表面固定连接，保护壳体的下端与底座铰接，所述转动辅助缸作用于保护壳体后侧带动保护壳体沿前后方向转动，副翼缸活塞杆贯穿主翼，副翼缸活塞杆与副翼活动连接。

3.根据权利要求1所述的一种行车气流辅助调节装置，其特征是，所述的端板和主翼内设有连通的旁通气道，端板在主翼和副翼之间设有与旁通气道连通的进气口以及用于开启进气口的阀门，所述主翼下表面设有与旁通气道相连通的出气口。

4.根据权利要求3所述的一种行车气流辅助调节装置，其特征是，所述的出气口共有两个，出气口呈条形且沿着主翼长度方向布置，出气口与同侧的旁通气道连通。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种行车气流辅助调节装置，其特征是，所述条形通孔的长度从上到下逐个减小，所述条形通孔位于端板内侧的下边缘设有向端板外侧平滑过渡的弧面。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种行车气流辅助调节装置，其特征是，所述的副翼为中空结构，副翼下表面设有与副翼缸活塞杆配合的条形孔，副翼缸活塞杆顶部设有导销，副翼内在条形孔上方设有与导销滑动配合的滑槽，所述的副翼前端转动至下止点时，副翼前端的下表面与主翼上表面贴合。

7.根据权利要求1或3所述的一种行车气流辅助调节装置，其特征是，所述的阀门上设有可与副翼下表面接触的推板，推板与阀门固定连接，所述端板内设有可使阀门常开的保持弹簧，所述的副翼转动至下止点时阀门完全关闭。

8.根据权利要求1或2或3或4所述的一种行车气流辅助调节装置，其特征是，所述的副翼管路包括另一个同时控制两个副翼缸的副翼三位四通电磁阀，所述的转动辅助管路包括两个支路，支路上设有控制单侧转动辅助缸的转动辅助三位四通电磁阀，所述的副翼管路和支路上均设有单向阀和蓄能器。

9.根据权利要求1或2或3或4所述的一种行车气流辅助调节装置，其特征是，还包括可收集汽车刹车信号、车速信息和侧向加速度信号的控制器，所述的控制器分别与副翼三位四通电磁阀、转动辅助三位四通电磁阀电连接。