CN109018036A - 一种货车车厢后部导流板角度自动调节控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种货车车厢后部导流板角度自动调节控制系统属汽车零部件技术领域，本发明的车速传感器输出端与信号传递系统输入端通信连接；信号传递系统输出端与控制系统输入端通信连接；控制系统输出端与机械组件中六个步进电机Ⅰ的输入端通信连接。本发明能快速方便地自动调节导流板的最佳角度操作，自动化程度高、简单易行、可重复性强；还能为相关试验提供快速有效的固定、调节方法，极大地节省人力物力；可实现在任何行驶速度下，导流板都可使整车气动阻力达到该工况的最低值，充分发挥货车车厢后部导流板的减阻能力；实现所需的加工工艺简单可行，且具有较高的安全性和适用性，并可根据不同车型进行修正性设计，具有很强的工程推广性。

Description

一种货车车厢后部导流板角度自动调节控制系统
技术领域
本发明属于汽车零部件技术领域，具体涉及一种货车车厢后部导流板角度自动调节控制系统。
背景技术
货车车厢后部安装合适的导流板对降低整车气动阻力有显著的效果。目前对货车车厢后部导流板的研究，仅局限于导流板的长度对整车气动阻力影响方面；但仿真结果表明，导流板的安装角度对整车减阻效果有很大的影响，当进行风洞试验来研究导流板最佳角度、以及将导流板普及到实车上时，导流板的安装、固定与角度调节成为棘手的问题。因此，需要一种操作简单、结构简化的可自动调节角度的装置，进行风洞试验以及应用到实车上，以便得到在不同速度下导流板的最佳角度，更好地减小空气阻力,提高燃油经济性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种进行风洞试验，以及应用到实车上的一种货车车厢后部导流板角度自动调节控制系统，可实现在不同速度下导流板自动转动到最佳角度，更好地减小空气阻力。
本发明由机械组件Ⅰ、控制系统Ⅱ、信号传递系统Ⅲ和车速传感器Ⅳ组成，其中车速传感器Ⅳ输出端与信号传递系统Ⅲ输入端通信连接；信号传递系统Ⅲ输出端与控制系统Ⅱ输入端通信连接；控制系统Ⅱ输出端与机械组件Ⅰ中步进电机Ⅰ15输入端、步进电机Ⅱ19输入端、步进电机Ⅲ21输入端、步进电机Ⅳ24输入端、步进电机Ⅴ29输入端和步进电机Ⅵ33输入端分别通信连接。
所述的机械组件由导流罩A、导流板组B、传动机构C及合页组D组成，其中导流罩A为由左板1、上板2和右板3组成的门形结构；导流板组B包括导流板Ⅰ4、导流板Ⅱ5和导流板Ⅲ6；合页组D包括合页Ⅰ7、合页Ⅱ8、合页Ⅲ9、合页Ⅳ10、合页Ⅴ11和合页Ⅵ12。导流板Ⅰ4经合页Ⅰ7和合页Ⅱ8与导流罩A的左板1铰接；导流板Ⅱ5经合页Ⅲ9和合页Ⅳ10与导流罩A的上板2铰接；导流板Ⅲ6经合页Ⅴ11和合页Ⅵ12与导流罩A的右板3铰接。
传动组件ⅠE的传动杆Ⅰ16固接于导流板Ⅰ4的右面；传动组件ⅡF的传动杆Ⅱ23固接于导流板Ⅱ5的下面；传动组件ⅢG的传动杆Ⅲ30固接于导流板Ⅲ6的左面；传动组件ⅠE的步进电机Ⅰ15和步进电机Ⅱ19分别固接于导流罩A中左板1近两端；传动组件ⅡF的步进电机Ⅲ21和步进电机Ⅳ24分别固接于导流罩A中上板2近两端；传动组件ⅢG的步进电机Ⅴ29、步进电机Ⅵ33分别固接于导流罩A中右板3近两端；传动组件ⅠE的主动齿轮Ⅰ14与从动齿轮Ⅰ13啮合，主动齿轮Ⅱ18与从动齿轮Ⅱ17啮合；传动组件ⅡF的主动齿轮Ⅲ20与从动齿轮Ⅲ22啮合，主动齿轮Ⅳ25与从动齿轮Ⅳ26啮合；传动组件ⅢG的主动齿轮Ⅴ28与从动齿轮Ⅴ27啮合，主动齿轮Ⅵ32与从动齿轮Ⅵ31啮合。
所述的传动机构C由传动组件ⅠE、传动组件ⅡF和传动组件ⅢG组成，其中传动组件ⅠE由传动杆Ⅰ16、步进电机Ⅰ15、步进电机Ⅱ19、主动齿轮Ⅰ14、主动齿轮Ⅱ18、从动齿轮Ⅰ13和从动齿轮Ⅱ17组成，主动齿轮Ⅰ14固接于步进电机Ⅰ15的输出轴，主动齿轮Ⅱ18固接于步进电机Ⅱ19的输出轴，传动杆Ⅰ16下端固接从动齿轮Ⅰ13，传动杆Ⅰ16上端固接从动齿轮Ⅱ17；传动组件ⅡF由传动杆Ⅱ23、步进电机Ⅲ21、步进电机Ⅳ24、主动齿轮Ⅲ20、主动齿轮Ⅳ25、从动齿轮Ⅲ20和从动齿轮Ⅳ25组成，主动齿轮Ⅲ20与步进电机Ⅲ21的输出轴固接，主动齿轮Ⅳ25与步进电机Ⅳ24的输出轴固接，传动杆Ⅱ23左端固接从动齿轮Ⅲ22，传动杆Ⅱ23右端固接从动齿轮Ⅳ26；传动组件ⅢG由传动杆Ⅲ30、步进电机Ⅴ29、步进电机Ⅵ33、主动齿轮Ⅴ28、主动齿轮Ⅵ32、从动齿轮Ⅴ27和从动齿轮Ⅵ31组成，主动齿轮Ⅴ27与步进电机Ⅴ29的输出轴固接，主动齿轮Ⅵ32与步进电机Ⅵ31的输出轴固接，传动杆Ⅲ30上端固接从动齿轮Ⅴ27，传动杆Ⅲ30下端固接从动齿轮Ⅵ31。
本发明的工作过程如下：
该装置所需控制电路由车速传感器、信号传递系统、控制系统构成，由车载电源供电。
1当进行风洞试验探究最佳角度时，首先对步进电机进行标定，找到步进电机上齿轮转动齿数与导流板旋转角度的关系，并输入电脑，试验时即可用电脑控制步进电机的旋转，通过齿轮的啮合作用来控制导流板的旋转角度。
2当进行实车导流板最佳角度自动调节时，首先对该车型不同风速下导流板的最佳角度进行标定，将标定结果输入控制系统；车辆行驶时，车速传感器根据仪表盘上的行驶速度，由信号传递系统输入给控制系统，以对步进电机进行控制，通过齿轮啮合作用，最终达到对导流板角度的自动控制，使导流板实现最好的减阻效果，提高燃油的经济性。
本发明的有益效果在于：
本发明可根据货车的不同速度、风速，快速方便地自动调节导流板的最佳角度操作，自动化程度高、简单易行、可重复性强；本发明还能为进行相关试验提供快速有效的固定、调节方法，极大地节省人力物力；可以实现在任何行驶速度下，导流板都可以使整车气动阻力达到该工况的最低值，充分发挥货车车厢后部导流板的减阻能力；实现所需的加工工艺简单可行，且具有较高的安全性和适用性，并且可以根据不同车型进行修正性设计，具有很强的工程推广性。
附图说明
图1为货车车厢后部导流板角度自动调节控制系统的结构示意图
图2为门形结构的导流罩示意图
图3为机械组件的结构示意图
图4为图3中a所指的局部放大图
图5为图3中b所指的局部放大图
图6为图3中c所指的局部放大图
图7为图3中d所指的局部放大图
图8为导流板经合页组与导流罩铰接示意图
图9为传动组件Ⅰ结构示意图
图10为传动组件Ⅱ结构示意图
图11为传动组件Ⅲ结构示意图
图12为步进电机与导流罩固定状态示意图
图13为机械组件应用于车厢后部的安装状态示意图
图14为实现该自动调节控制系统工作所需的控制电路结构框图
其中：Ⅰ.机械组件 Ⅱ.控制系统 Ⅲ.信号传递系统 Ⅳ.车速传感器 A.导流罩B.导流板组 C.传动机构 D.合页组 E.传动组件Ⅰ F.传动组件Ⅱ G.传动组件Ⅲ 1.左板 2.上板 3.右板 4.导流板Ⅰ 5.导流板Ⅱ 6.导流板Ⅲ 7.合页Ⅰ 8.合页Ⅱ 9.合页Ⅲ 10.合页Ⅳ 11.合页Ⅴ 12.合页Ⅵ 13.从动齿轮Ⅰ 14.主动齿轮Ⅰ 15.步进电机Ⅰ 16.传动杆Ⅰ 17.从动齿轮Ⅱ 18.主动齿轮Ⅱ 19.步进电机Ⅱ 20.主动齿轮Ⅲ21.步进电机Ⅲ 22.从动齿轮Ⅲ 23.传动杆Ⅱ 24.步进电机Ⅳ 25.主动齿轮Ⅳ 26.从动齿轮Ⅳ 27.从动齿轮Ⅴ 28.主动齿轮Ⅴ 29.步进电机Ⅴ 30.传动杆Ⅲ 31.从动齿轮Ⅵ32.主动齿轮Ⅵ 33.步进电机Ⅵ34.货车车厢
具体实施方式
下面结合附图对该发明装置进行详细描述：
如图1至图11所示，本发明由机械组件Ⅰ、控制系统Ⅱ、信号传递系统Ⅲ和车速传感器Ⅳ组成，其中车速传感器Ⅳ输出端与信号传递系统Ⅲ输入端通信连接；信号传递系统Ⅲ输出端与控制系统Ⅱ输入端通信连接；控制系统Ⅱ输出端与机械组件Ⅰ中步进电机Ⅰ15输入端、步进电机Ⅱ19输入端、步进电机Ⅲ21输入端、步进电机Ⅳ24输入端、步进电机Ⅴ29输入端和步进电机Ⅵ33输入端分别通信连接。
所述的机械组件由导流罩A、导流板组B、传动机构C及合页组D组成，其中导流罩A为由左板1、上板2和右板3组成的门形结构；导流板组B包括导流板Ⅰ4、导流板Ⅱ5和导流板Ⅲ6；合页组D包括合页Ⅰ7、合页Ⅱ8、合页Ⅲ9、合页Ⅳ10、合页Ⅴ11和合页Ⅵ12。导流板Ⅰ4经合页Ⅰ7和合页Ⅱ8与导流罩A的左板1铰接；导流板Ⅱ5经合页Ⅲ9和合页Ⅳ10与导流罩A的上板2铰接；导流板Ⅲ6经合页Ⅴ11和合页Ⅵ12与导流罩A的右板3铰接。
传动组件ⅠE的传动杆Ⅰ16固接于导流板Ⅰ4的右面；传动组件ⅡF的传动杆Ⅱ23固接于导流板Ⅱ5的下面；传动组件ⅢG的传动杆Ⅲ30固接于导流板Ⅲ6的左面；传动组件ⅠE的步进电机Ⅰ15和步进电机Ⅱ19分别固接于导流罩A中左板1近两端；传动组件ⅡF的步进电机Ⅲ21和步进电机Ⅳ24分别固接于导流罩A中上板2近两端；传动组件ⅢG的步进电机Ⅴ29、步进电机Ⅵ33分别固接于导流罩A中右板3近两端；传动组件ⅠE的主动齿轮Ⅰ14与从动齿轮Ⅰ13啮合，主动齿轮Ⅱ18与从动齿轮Ⅱ17啮合；传动组件ⅡF的主动齿轮Ⅲ20与从动齿轮Ⅲ22啮合，主动齿轮Ⅳ25与从动齿轮Ⅳ26啮合；传动组件ⅢG的主动齿轮Ⅴ28与从动齿轮Ⅴ27啮合，主动齿轮Ⅵ32与从动齿轮Ⅵ31啮合。
所述的传动机构C由传动组件ⅠE、传动组件ⅡF和传动组件ⅢG组成，其中传动组件ⅠE由传动杆Ⅰ16、步进电机Ⅰ15、步进电机Ⅱ19、主动齿轮Ⅰ14、主动齿轮Ⅱ18、从动齿轮Ⅰ13和从动齿轮Ⅱ17组成，主动齿轮Ⅰ14固接于步进电机Ⅰ15的输出轴，主动齿轮Ⅱ18固接于步进电机Ⅱ19的输出轴，传动杆Ⅰ16下端固接从动齿轮Ⅰ13，传动杆Ⅰ16上端固接从动齿轮Ⅱ17；传动组件ⅡF由传动杆Ⅱ23、步进电机Ⅲ21、步进电机Ⅳ24、主动齿轮Ⅲ20、主动齿轮Ⅳ25、从动齿轮Ⅲ20和从动齿轮Ⅳ25组成，主动齿轮Ⅲ20与步进电机Ⅲ21的输出轴固接，主动齿轮Ⅳ25与步进电机Ⅳ24的输出轴固接，传动杆Ⅱ23左端固接从动齿轮Ⅲ22，传动杆Ⅱ23右端固接从动齿轮Ⅳ26；传动组件ⅢG由传动杆Ⅲ30、步进电机Ⅴ29、步进电机Ⅵ33、主动齿轮Ⅴ28、主动齿轮Ⅵ32、从动齿轮Ⅴ27和从动齿轮Ⅵ31组成，主动齿轮Ⅴ27与步进电机Ⅴ29的输出轴固接，主动齿轮Ⅵ32与步进电机Ⅵ31的输出轴固接，传动杆Ⅲ30上端固接从动齿轮Ⅴ27，传动杆Ⅲ30下端固接从动齿轮Ⅵ31。
如图8所示，导流板的内面通过合页与导流罩内面进行连接，可保证导流板进行角度自动转动时一直与导流罩1紧密连接。
如图11所示，主动齿轮Ⅱ18、步进电机Ⅱ19、主动齿轮Ⅲ20及步进电机Ⅲ21固接于导流罩A左板1、上板2的状态示意图。
如图13所示，机械组件固接于货车车厢34后部，其中导流罩长度与车厢相匹配。
如图14所示为实现该自动调节控制系统工作所需的控制电路结构框图，通过车载电源进行供电，由车速传感器、信号传递系统、控制系统及步进电机构成。
其中控制系统输出端与步进电机Ⅰ15输入端、步进电机Ⅱ19输入端、步进电机Ⅲ21输入端、步进电机Ⅳ24输入端、步进电机Ⅴ29输入端及步进电机Ⅵ33输入端分别通信连接。步进电机采取并联方式。
当进行风洞试验探究最佳角度时，首先对步进电机进行标定，找到步进电机上齿轮转动齿数与导流板旋转角度的关系，并输入电脑，试验时即可用电脑控制步进电机的旋转，通过齿轮的啮合作用来控制导流板的旋转角度。
当进行实车导流板最佳角度进行自动调节时，首先对该车型不同风速下导流板的最佳角度进行标定，将标定结果输入控制系统；车辆行驶时，车速传感器根据仪表盘上的行驶速度，由信号传递系统输入给控制系统，以对步进电机进行控制，通过齿轮啮合作用，最终达到对导流板角度的自动控制，使导流板实现最好的减阻效果，提高燃油的经济性。

Claims (3)

1.一种货车车厢后部导流板角度自动调节控制系统，其特征在于：由机械组件(Ⅰ)、控制系统(Ⅱ)、信号传递系统(Ⅲ)和车速传感器(Ⅳ)组成，其中车速传感器(Ⅳ)输出端与信号传递系统(Ⅲ)输入端通信连接；信号传递系统(Ⅲ)输出端与控制系统(Ⅱ)输入端通信连接；控制系统(Ⅱ)输出端与机械组件(Ⅰ)中步进电机Ⅰ(15)输入端、步进电机Ⅱ(19)输入端、步进电机Ⅲ(21)输入端、步进电机Ⅳ(24)输入端、步进电机Ⅴ(29)输入端和步进电机Ⅵ(33)输入端分别通信连接。
2.按权利要求1所述的货车车厢后部导流板角度自动调节控制系统，其特征在于：所述的机械组件(Ⅰ)由导流罩(A)、导流板组(B)、传动机构(C)及合页组(D)组成，其中导流罩(A)为由左板(1)、上板(2)和右板(3)组成的门形结构；导流板组(B)包括导流板Ⅰ(4)、导流板Ⅱ(5)和导流板Ⅲ(6)；合页组(D)包括合页Ⅰ(7)、合页Ⅱ(8)、合页Ⅲ(9)、合页Ⅳ(10)、合页Ⅴ(11)和合页Ⅵ(12)；导流板Ⅰ(4)经合页Ⅰ(7)和合页Ⅱ(8)与导流罩(A)的左板(1)铰接；导流板Ⅱ(5)经合页Ⅲ(9)和合页Ⅳ(10)与导流罩(A)的上板(2)铰接；导流板Ⅲ(6)经合页Ⅴ(11)和合页Ⅵ(12)与导流罩(A)的右板(3)铰接；传动组件Ⅰ(E)的传动杆Ⅰ(16)固接于导流板Ⅰ(4)的右面；传动组件Ⅱ(F)的传动杆Ⅱ(23)固接于导流板Ⅱ(5)的下面；传动组件Ⅲ(G)的传动杆Ⅲ(30)固接于导流板Ⅲ(6)的左面；传动组件Ⅰ(E)的步进电机Ⅰ(15)和步进电机Ⅱ(19)分别固接于导流罩(A)中左板(1)近两端；传动组件Ⅱ(F)的步进电机Ⅲ(21)和步进电机Ⅳ(24)分别固接于导流罩(A)中上板(2)近两端；传动组件Ⅲ(G)的步进电机Ⅴ(29)、步进电机Ⅵ(33)分别固接于导流罩(A)中右板(3)近两端；传动组件Ⅰ(E)的主动齿轮Ⅰ(14)与从动齿轮Ⅰ(13)啮合，主动齿轮Ⅱ(18)与从动齿轮Ⅱ(17)啮合；传动组件Ⅱ(F)的主动齿轮Ⅲ(20)与从动齿轮Ⅲ(22)啮合，主动齿轮Ⅳ(25)与从动齿轮Ⅳ(26)啮合；传动组件Ⅲ(G)的主动齿轮Ⅴ(28)与从动齿轮Ⅴ(27)啮合，主动齿轮Ⅵ(32)与从动齿轮Ⅵ(31)啮合。
3.按权利要求2所述的货车车厢后部导流板角度自动调节控制系统，其特征在于：所述的传动机构(C)由传动组件Ⅰ(E)、传动组件Ⅱ(F)和传动组件Ⅲ(G)组成，其中传动组件Ⅰ(E)由传动杆Ⅰ(16)、步进电机Ⅰ(15)、步进电机Ⅱ(19)、主动齿轮Ⅰ(14)、主动齿轮Ⅱ(18)、从动齿轮Ⅰ(13)和从动齿轮Ⅱ(17)组成，主动齿轮Ⅰ(14)固接于步进电机Ⅰ(15)的输出轴，主动齿轮Ⅱ(18)固接于步进电机Ⅱ(19)的输出轴，传动杆Ⅰ(16)下端固接从动齿轮Ⅰ(13)，传动杆Ⅰ(16)上端固接从动齿轮Ⅱ(17)；传动组件Ⅱ(F)由传动杆Ⅱ(23)、步进电机Ⅲ(21)、步进电机Ⅳ(24)、主动齿轮Ⅲ(20)、主动齿轮Ⅳ(25)、从动齿轮Ⅲ(20)和从动齿轮Ⅳ(25)组成，主动齿轮Ⅲ(20)与步进电机Ⅲ(21)的输出轴固接，主动齿轮Ⅳ(25)与步进电机Ⅳ(24)的输出轴固接，传动杆Ⅱ(23)左端固接从动齿轮Ⅲ(22)，传动杆Ⅱ(23)右端固接从动齿轮Ⅳ(26)；传动组件Ⅲ(G)由传动杆Ⅲ(30)、步进电机Ⅴ(29)、步进电机Ⅵ(33)、主动齿轮Ⅴ(28)、主动齿轮Ⅵ(32)、从动齿轮Ⅴ(27)和从动齿轮Ⅵ(31)组成，主动齿轮Ⅴ(27)与步进电机Ⅴ(29)的输出轴固接，主动齿轮Ⅵ(32)与步进电机Ⅵ(31)的输出轴固接，传动杆Ⅲ(30)上端固接从动齿轮Ⅴ(27)，传动杆Ⅲ(30)下端固接从动齿轮Ⅵ(31)。
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