CN108297948B - 一种赛车用全可变尾翼 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种赛车用全可变尾翼，包括固定支架、尾翼组和翼片驱动系统，尾翼组包括主翼、固定连接于主翼两端的端板、与两端板转动连接的襟翼，固定支架的前端与赛车固定连接，固定支架的上部后端与主翼转动连接，翼片驱动系统包括带动主翼和襟翼转动的连杆机构和伸缩装置。此赛车用全可变尾翼，主翼与固定支架的上部后端转动连接，襟翼与两端板转动连接，通过连杆机构和伸缩装置控制主翼和襟翼的转动，从而实现对主翼和襟翼的攻角的调节，满足赛车在直线行驶和转弯时的不同需求，降低赛车的行驶阻力，使得赛车的行驶更加快速，此发明用于赛车配件领域。

Description

一种赛车用全可变尾翼

技术领域

本发明涉及赛车配件领域，特别是涉及一种赛车用全可变尾翼。

背景技术

随着赛车运动的发展，空气动力学已经成为赛车运动不可忽视的重要因素。简单地说，当赛车上的空气动力学套件产生下压力时，能提升轮胎抓地力，继而提升赛车过弯速度。然而，空气动力学套件的副作用是产生阻力，这对赛车的加速性能是不利的。进一步地讲，当赛车过弯时，空气动力学套件产生的下压力是有利的，此时伴随而来的阻力也是可以接受的；而当赛车在直线加速行驶时，下压力往往没有用处，而阻力则对加速是不利的。一般的固定空气动力学套件，只能在下压力和阻力间取舍。以尾翼为例，一般的固定式尾翼，只能尽量设计高升阻比翼型，同时再考虑赛道布局，调整尾翼攻角，以满足对下压力及阻力的取舍。然则这样的设计，往往并不理想。

针对上述问题，近年来一些可变尾翼，已经在各种赛车领域中投入使用(如F1方程式赛车、DTM、FSAE大学生方程式赛车等)。虽然它们的外观千差万别，但基本原理是一致的，即针对赛车不同的工况，调整尾翼攻角。具体而言，当赛车过弯时，尾翼处于最大下压力攻角，以满足赛车对抓地力的需求；当赛车在直线加速行驶时，尾翼处于最小阻力攻角，满足赛车的加速需求。

目前赛车用的尾翼，多采用多层翼片的布局，以进一步提升下压力。而在多层翼片中采用可变尾翼设计时，往往仅襟翼(组)的攻角可变，而主翼的攻角往往是固定的。当赛车在直线加速行驶时，不可变的主翼往往仍产生较大的阻力，不利于赛车快速行驶。

发明内容

本发明的目的在于提供一种襟翼和主翼的攻角均可调的、能有效降低空气阻力的赛车用全可变尾翼。

本发明所采取的技术方案是：

一种赛车用全可变尾翼，包括固定支架、尾翼组和翼片驱动系统；尾翼组包括主翼、固定连接于主翼两端的端板、与两端板转动连接的襟翼；固定支架的前端与赛车固定连接，固定支架的上部后端与主翼转动连接；翼片驱动系统包括带动主翼和襟翼转动的连杆机构和伸缩装置。

进一步作为本发明技术方案的改进，连杆机构包括与固定支架转动连接的摇臂、前端上部和下部分别与摇臂和主翼转动连接的第二连杆、分别与第二连杆的后端和襟翼转动连接的第三连杆，伸缩装置包括伸缩杆和与固定支架下部转动连接的固定座，伸缩杆的上部与摇臂的前端转动连接。

进一步作为本发明技术方案的改进，翼片驱动系统有两个，两翼片驱动系统对称设置，还包括与两固定支架的上部固定连接的第一横向稳定杆、与两固定支架的下部固定连接的第二横向稳定杆，两固定座与第二横向稳定杆转动连接。

进一步作为本发明技术方案的改进，固定支架的上部前端和下部前端分别与赛车车顶的末端和赛车尾门固定连接。

进一步作为本发明技术方案的改进，襟翼位于主翼的后上方，主翼的后端与襟翼的前端重叠且留有间隙。

进一步作为本发明技术方案的改进，还包括固定安装于襟翼两侧的翼端法兰，翼端法兰上设有转动轴，转动轴与端板转动连接。

进一步作为本发明技术方案的改进，还包括采用预埋形式固定安装于主翼上的第一吊耳和第二吊耳，第二连杆的下部与第一吊耳转动连接，固定支架的上部后端与第二吊耳转动连接，还包括通过粘接固定安装于襟翼上的第三吊耳，第三连杆的下部与第三吊耳转动连接。

进一步作为本发明技术方案的改进，伸缩装置为气缸，固定座为气缸缸体，伸缩杆包括气缸活塞杆和与气缸活塞杆固定连接的第一连杆，第一连杆与摇臂转动连接。

进一步作为本发明技术方案的改进，还包括控制气缸活塞杆伸长或缩短的气压管路，气压管路包括二位五通阀和提供低气压的储能罐，二位五通阀上端的两个接口分别与气缸缸体的两个进出气口连接，二位五通阀下端的一个接口与大气相通，二位五通阀下端的另外两个接口均与储能罐的一个进出气口连接，储能罐的另一个进出气口与发动机进气歧管连接。

进一步作为本发明技术方案的改进，二位五通阀与大气相通的接口连接有限流阀，限流阀连接有空气滤清器，储能罐和发动机进气歧管之间设有单向阀。

本发明的有益效果：此赛车用全可变尾翼，主翼与固定支架的上部后端转动连接，襟翼与两端板转动连接，通过连杆机构和伸缩装置控制主翼和襟翼的转动，从而实现对主翼和襟翼的攻角的调节，满足赛车在直线行驶和转弯时的不同需求，降低赛车的行驶阻力，使得赛车的行驶更加快速。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例伸缩装置处于伸长状态时的主视图；

图2是本发明实施例伸缩装置处于缩短状态时的主视图；

图3是本发明实施例的三维结构示意图；

图4是本发明实施例尾翼组的结构示意图；

图5是本发明实施例气压管路的连接示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“水平”、“竖直”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1～图5，本发明为一种赛车用全可变尾翼，包括固定支架8、尾翼组和翼片驱动系统；尾翼组包括主翼1、固定连接于主翼1两端的端板3、与两端板3转动连接的襟翼2；固定支架8的前端与赛车固定连接，固定支架8的上部后端与主翼1转动连接；翼片驱动系统包括带动主翼1和襟翼2转动的连杆机构和伸缩装置。

此赛车用全可变尾翼，主翼1与固定支架8的上部后端转动连接，襟翼2与两端板3转动连接，通过连杆机构和伸缩装置控制主翼1和襟翼2的转动，从而实现对主翼1和襟翼2的攻角的调节，满足赛车在直线行驶和转弯时的不同需求，降低赛车的行驶阻力，使得赛车的行驶更加快速。

作为本发明优选的实施方式，连杆机构包括与固定支架8转动连接的摇臂10、前端上部和下部分别与摇臂10和主翼1转动连接的第二连杆12、分别与第二连杆12的后端和襟翼2转动连接的第三连杆13，伸缩装置包括伸缩杆27和与固定支架8下部转动连接的固定座9，伸缩杆27的上部与摇臂10的前端转动连接。

如图1所示，伸缩杆27处于伸长状态，此时主翼1和襟翼2均处于最大下压力攻角，尾翼组的下压力最大，提升轮胎的抓地力，利于赛车的转弯行驶，保证转弯的稳定，防止发生侧翻。

当赛车直线行驶时，控制主翼1和襟翼2转动，使主翼1和襟翼2均处于最小阻力攻角，降低尾翼组的阻力，利于赛车的加速行驶。如图2所示，控制伸缩杆27缩短，使得摇臂10的前端向下运动，摇臂10整体向前转动；当摇臂10整体向前转动时，其后端会带动第二连杆12向上运动，第二连杆12将主翼1的前端抬升，主翼1仅能围绕与固定支架8的转动连接点向上转动，使得主翼1的运动效果为攻角向低阻力的方向减小，从而降低阻力。与此同时，第二连杆12向上运动时，会带动第三连杆13运动，第三连杆13带动襟翼2轻微向后且向上运动；此外由于第二连杆12的向上运动使主翼1向后转动，端板3随主翼1转动，使得襟翼2相对于端板3向后转动，襟翼2后端往下移动；通过合理设计第二连杆12及第三连杆13，使得襟翼2的总运动效果为攻角向低阻力的方向减小，从而降低阻力。

同时调节主翼1和襟翼2的攻角，与目前仅调节襟翼2的攻角而主翼1攻角不可变的调节方式相比，能够更有效地降低行驶阻力，利于赛车的直线加速行驶。

作为本发明优选的实施方式，如图3所示，翼片驱动系统有两个，两翼片驱动系统对称设置，还包括与两固定支架8的上部固定连接的第一横向稳定杆14、与两固定支架8的下部固定连接的第二横向稳定杆15，两固定座9与第二横向稳定杆15转动连接。对称设置的两翼片驱动系统、第一横向稳定杆14和第二横向稳定杆15能够增加主翼1和襟翼2攻角调节的稳定性和可靠性。

作为本发明优选的实施方式，固定支架8的上部前端和下部前端分别与赛车车顶28的末端和赛车尾门22固定连接，如图3所示。通过固定支架8把尾翼组和翼片驱动系统固定在赛车尾部。

作为本发明优选的实施方式，襟翼2位于主翼1的后上方，主翼1的后端与襟翼2的前端重叠且留有间隙。如图1和图2所示，襟翼2的前端位于主翼1后端的上方位置，在竖直方向上，主翼1的后端与襟翼2的前端重叠，但两者之间并不接触，留有间隙。

当伸缩杆27处于伸长状态，即主翼1和襟翼2均处于最大下压力攻角时，主翼1后端与襟翼2前端之间的小间隙，能够有效提升襟翼2前端与主翼1后端之间空间的空气流动速度，增强襟翼2下表面的气流贴附，从而进一步提升尾翼组的下压力；而当伸缩杆27处于缩短状态，即主翼1和襟翼2均处于最小阻力攻角时，襟翼2前端与主翼1后端之间的空间增大，使得该处的空气流动阻力减小，从而进一步降低尾翼组的阻力。

作为本发明优选的实施方式，还包括固定安装于襟翼2两侧的翼端法兰4，翼端法兰4上设有转动轴26，转动轴26与端板3转动连接，如图4所示。

作为本发明优选的实施方式，还包括采用预埋形式固定安装于主翼1上的第一吊耳5和第二吊耳6，第二连杆12的下部与第一吊耳5转动连接，固定支架8的上部后端与第二吊耳6转动连接，还包括通过粘接固定安装于襟翼2上的第三吊耳7，第三连杆13的下部与第三吊耳7转动连接。

主翼1通过第一吊耳5和第二吊耳6与第二连杆12和固定支架8转动连接，襟翼2通过第三吊耳7与第三连杆13转动连接。考虑到主翼1的厚度比较厚，可采用预埋的形式固定第一吊耳5和第二吊耳6，使得结构更加稳固可靠；而襟翼2的厚度比较薄，采用粘接的形式固定第三吊耳7。

此外，伸缩装置可采用液压缸结构、电动结构或气缸结构等方式。液压驱动因其系统复杂程度及加工难度高，一般仅出现在高级赛车领域中(如F1方程式赛车)；电动结构虽然已经在民用车上得到广泛使用，但因其重量及驱动速度的劣势，故不太适合在赛车领域中使用；气动驱动在设计难度、加工难度、重量、驱动速度等方面，都能很好地满足赛车领域的需求。因此，优选的，伸缩装置采用气缸结构。

作为本发明优选的实施方式，伸缩装置为气缸，固定座9为气缸缸体，伸缩杆27包括气缸活塞杆24和与气缸活塞杆24固定连接的第一连杆11，第一连杆11与摇臂10转动连接。

作为本发明优选的实施方式，还包括控制气缸活塞杆24伸长或缩短的气压管路，气压管路包括二位五通阀18和提供低气压的储能罐19，二位五通阀18上端的两个接口分别与气缸缸体的两个进出气口连接，二位五通阀18下端的一个接口与大气相通，二位五通阀18下端的另外两个接口均与储能罐19的一个进出气口连接，储能罐19的另一个进出气口与发动机进气歧管21连接，储能罐19从发动机进气歧管21获取低气压。

作为本发明优选的实施方式，二位五通阀18与大气相通的接口连接有限流阀17，限流阀17连接有空气滤清器16，储能罐19和发动机进气歧管21之间设有单向阀20。

如图5所示，赛车转弯行驶时，二位五通阀18的右位接入气压管路，此时，气缸缸体上部的进出气口与储能罐19相连，为低气压端，气缸缸体下部的进出气口与大气相连，为高气压端，因此，气缸内部，在压力差的推动下，活塞25向上运动，从而气缸活塞杆24伸长，带动第一连杆11向上运动，由此调节主翼1和襟翼2的攻角；当赛车直线行驶时，二位五通阀18的左位接入气压管路，此时，气缸缸体上部的进出气口与大气相连，为高气压端，气缸缸体下部的进出气口与储能罐19相连，为低气压端，在压力差推动下，活塞25向下运动，从而气缸活塞杆24缩短，带动第一连杆11向下运动，由此调节主翼1和襟翼2的攻角。

空气滤清器16用于过滤空气，保证气缸中进入清洁的空气，防止空气中悬浮的尘埃进入气缸而加快活塞25和气缸内部的磨损。限流阀17控制从大气流入二位五通阀18的空气流速，从而控制气缸缸体中活塞25的移动速度，有效降低冲击载荷。单向阀20保证了仅当发动机进气歧管21内的气压低于储能罐19时，如发动机进气歧管21的节气门处于关闭状态时，储能罐19才能从发动机进气歧管21获得低气压。

具体的，二位五通阀18为二位五通单作用电磁阀，考虑赛车更长时间处于弯道行驶工况，二位五通单作用电磁阀断电情况下，内部的复位弹簧将其右位接入气压管路，使主翼1和襟翼2处于最大下压力攻角状态，从而二位五通单作用电磁阀不需要长时间通电，保证其使用寿命。

通过赛车的发动机进气歧管21获得低气压或补充气源，与目前需要通过外界接入气源的方式相比，结构更加简单、轻便，且便于维护。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种赛车用全可变尾翼，其特征在于：

包括固定支架(8)、尾翼组和翼片驱动系统；

所述尾翼组包括主翼(1)、固定连接于所述主翼(1)两端的端板(3)、与两所述端板(3)转动连接的襟翼(2)；

所述固定支架(8)的前端与赛车固定连接，所述固定支架(8)的上部后端与所述主翼(1)转动连接；

所述翼片驱动系统包括带动所述主翼(1)和襟翼(2)转动的连杆机构和伸缩装置；

所述连杆机构包括与所述固定支架(8)转动连接的摇臂(10)、前端上部和下部分别与所述摇臂(10)和主翼(1)转动连接的第二连杆(12)、分别与所述第二连杆(12)的后端和襟翼(2)转动连接的第三连杆(13)。

2.根据权利要求1所述的赛车用全可变尾翼，其特征在于：所述伸缩装置包括伸缩杆(27)和与所述固定支架(8)下部转动连接的固定座(9)，所述伸缩杆(27)的上部与所述摇臂(10)的前端转动连接。

3.根据权利要求2所述的赛车用全可变尾翼，其特征在于：所述翼片驱动系统有两个，两所述翼片驱动系统对称设置，还包括与两所述固定支架(8)的上部固定连接的第一横向稳定杆(14)、与两所述固定支架(8)的下部固定连接的第二横向稳定杆(15)，两所述固定座(9)与所述第二横向稳定杆(15)转动连接。

4.根据权利要求1或2所述的赛车用全可变尾翼，其特征在于：所述固定支架(8)的上部前端和下部前端分别与赛车车顶(28)的末端和赛车尾门(22)固定连接。

5.根据权利要求1或2所述的赛车用全可变尾翼，其特征在于：所述襟翼(2)位于所述主翼(1)的后上方，所述主翼(1)的后端与襟翼(2)的前端重叠且留有间隙。

6.根据权利要求1所述的赛车用全可变尾翼，其特征在于：还包括固定安装于所述襟翼(2)两侧的翼端法兰(4)，所述翼端法兰(4)上设有转动轴(26)，所述转动轴(26)与所述端板(3)转动连接。

7.根据权利要求2所述的赛车用全可变尾翼，其特征在于：还包括采用预埋形式固定安装于所述主翼(1)上的第一吊耳(5)和第二吊耳(6)，所述第二连杆(12)的下部与所述第一吊耳(5)转动连接，所述固定支架(8)的上部后端与所述第二吊耳(6)转动连接，还包括通过粘接固定安装于所述襟翼(2)上的第三吊耳(7)，所述第三连杆(13)的下部与所述第三吊耳(7)转动连接。

8.根据权利要求2所述的赛车用全可变尾翼，其特征在于：所述伸缩装置为气缸，所述固定座(9)为气缸缸体，所述伸缩杆(27)包括气缸活塞杆(24)和与所述气缸活塞杆(24)固定连接的第一连杆(11)，所述第一连杆(11)与所述摇臂(10)转动连接。

9.根据权利要求8所述的赛车用全可变尾翼，其特征在于：还包括控制所述气缸活塞杆(24)伸长或缩短的气压管路，所述气压管路包括二位五通阀(18)和提供低气压的储能罐(19)，所述二位五通阀(18)上端的两个接口分别与气缸缸体的两个进出气口连接，所述二位五通阀(18)下端的一个接口与大气相通，所述二位五通阀(18)下端的另外两个接口均与所述储能罐(19)的一个进出气口连接，所述储能罐(19)的另一个进出气口与发动机进气歧管(21)连接。

10.根据权利要求9所述的赛车用全可变尾翼，其特征在于：所述二位五通阀(18)与大气相通的接口连接有限流阀(17)，所述限流阀(17)连接有空气滤清器(16)，所述储能罐(19)和发动机进气歧管(21)之间设有单向阀(20)。

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