CN110481652A - 车辆减阻装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆减阻装置，包括与车辆尾端铰接的分隔板以及用以驱动分隔板摆动的第一驱动机构，所述分隔板竖向设置，并位于车辆尾端的中间位置。本发明车辆减阻装置中位于车辆尾端的分隔板沿气流流动方向竖向设置，且分隔板相对车辆位于中间位置，能够有效阻断车辆尾流区剪切层的相互作用，抑制旋涡脱落或推迟流场至下游，相应减少钝体特征的车辆尾部的压差阻力。气流流动方向发生变化时，第一驱动机构驱动分隔板相对车辆向左或向右摆动，使得分隔板的摆动角度沿气流流动方向调整，以达到较好的摆动角度。

Description

车辆减阻装置

技术领域

本发明涉及减阻装置，尤其涉及一种安装在车辆尾部的车辆减阻装置。

背景技术

现有车辆在移动时，当移动速度达到30km/h左右时，气动阻力开始上升；当移动速度达到65km/h左右时，需要克服的机械阻力与气动阻力所需功率大致相等；当移动速度达到80km/h时，气动阻力在总阻力中所占的比例大于50％；当移动速度达到100km/h时，气动阻力在总阻力中的比例达65％。车速越快，气动阻力在总阻力中的所占比例越大，减少气动阻力能够大幅度节约能源消耗。

车辆车身具有典型的钝体特征。经过实验论证，当空气流经车辆表面时，会产生表面附着层、分离气流的区域以及三元效应诱发的漩涡。得出气动阻力是由附面层大的摩擦阻力、分离气流时体现的压差阻力，以及漩涡所体现的诱导阻力组成。而在气动阻力的形成过程中，压差阻力占据了主导地位，是气动阻力的主要部分。从空气动力学的角度考虑，压差阻力大约9％来于车辆的前端，91％左右来自于车辆尾部，因此车辆尾部流场对于气动减阻具有重大的影响。

寻求合适的车辆尾部流场控制结构，对研究车身流场特性和改善汽车的经济性能具有非常重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种如何减少车辆尾部压差阻力的车辆减阻装置。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种车辆减阻装置，包括与车辆尾端铰接的分隔板以及用以驱动分隔板摆动的第一驱动机构，所述分隔板竖向设置，并位于车辆尾端的中间位置。

相较于现有技术本发明具有如下有益效果：本发明车辆减阻装置中位于车辆尾端的分隔板沿气流流动方向竖向设置，且分隔板相对车辆位于中间位置，能够有效阻断车辆尾流区剪切层的相互作用，抑制旋涡脱落或推迟流场至下游，相应减少钝体特征的车辆尾部的压差阻力。气流流动方向发生变化时，第一驱动机构驱动分隔板相对车辆向左或向右摆动，使得分隔板的摆动角度沿气流流动方向调整，以达到较好的摆动角度。

优选的，所述车辆尾端设有安装分隔板的铰接支架，所述铰接支架包括位于车辆尾端上部的第一铰接座、位于车辆尾端下部的第二铰接座、可转动地连接于第一铰接座和第二铰接座的转轴，所述分隔板与转轴固定连接，所述第一驱动机构与所述转轴连接，并控制转轴转动。

优选的，所述第一驱动机构包括第一电机、安装在第一电机的输出轴上的第一齿轮、安装在转轴上的第二齿轮以及连接第一齿轮和第二齿轮的传动带。

优选的，所述车辆上安装有风速风向传感器，所述风速风向传感器与所述第一电机信号连接。

优选的，所述分隔板包括与车辆尾端铰接的第一板体、可伸缩地连接于第一板体的第二板体、控制第二板体相对第一板体伸缩的伸缩装置。

优选的，所述伸缩装置包括由第一连杆和第二连杆铰接构成的X型连杆机构、安装在X型连杆机构一端的滑杆、安装在X型连杆机构另一端的双向丝杠以及用以驱动双向丝杠旋转的第二驱动机构，所述双向丝杠安装在第一板体上，所述滑杆安装在第二板体上。

优选的，所述第一连杆和第二连杆通过销轴铰接，所述第一连杆的一端铰接有套接于滑杆的第一滑套，第一连杆的另一端铰接有螺纹连接于双向丝杠一侧的第一丝杆螺母；所述第二连杆的一端铰接有套接于滑杆的第二滑套，第二连杆的另一端铰接有螺纹连接于双向丝杠另一侧的第二丝杆螺母。

优选的，所述第二驱动机构包括第二电机、安装在第二电机的输出轴上的第一锥齿轮、安装在双向丝杠上的第二锥齿轮，所述第二锥齿轮从动于第一锥齿轮。

优选的，所述车辆尾端安装有用以检测所述车辆与所述车辆后方车辆之间的距离的距离传感器，所述距离传感器分别与第一电机和第二电机信号连接。

优选的，所述第一板体上设有滑轨，所述第二板体上设有与滑轨配合滑动的滑块。

附图说明

图1为本发明车辆减阻装置连接于车辆尾端的连接示意图；

图2为本发明车辆减阻装置的立体示意图；

图3为本发明车辆减阻装置的侧视示意图；

图4为图1的俯视示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细的说明，而非对本发明的保护范围限制。需要理解的是在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”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。术语“第一”、“第二”仅用于简化文字描述以区别于类似的对象，而不能理解为特定的次序间的先后关系。

参阅图1，本实施例中提供了一种车辆减阻装置，包括与车辆尾端1铰接的分隔板2以及用以驱动分隔板2摆动的第一驱动机构3。现有车辆的车身具有典型的钝体特征，从空气动力学的观点来看，推迟流场分离和减小分离区的尺寸能够有效的减小压差阻力，参考钝体流场控制结构实现低风阻系数车辆的设计，主要通过被动流场控制结构实现钝体减阻。被动流场控制结构具有无需消耗外界能源、结构简单的优点。本实施例中的分隔板2作为被动流场控制技术中较为有效的控制结构。该分隔板2位于车辆尾端1，沿气流流动方向竖向设置，能够有效阻断车辆尾流区剪切层的相互作用，抑制旋涡脱落或推迟流场至下游，相应减少钝体特征的车辆尾部的压差阻力。

参阅图1至图3，本实施例中，该分隔板2为一长方形的板体。车辆尾端1设有安装分隔板2的铰接支架。分隔板2沿宽边与车辆尾端1铰接，分隔板2沿长边可相对车辆左右摆动。分隔板2的宽度为车辆后备箱的高度。铰接支架包括位于车辆尾端1上部的第一铰接座41、位于车辆尾端1下部的第二铰接座42、可转动地连接于第一铰接座41和第二铰接座42的转轴43。转轴43通过轴承安装在第一铰接座41和第二铰接座42上。分隔板2与转轴43固定连接，转轴43转动时能够带动分隔板2同步转动。其中：分隔板2在车辆停止移动的时候，分隔板2紧紧地贴合在车辆尾端1。第一驱动机构3与转轴43连接，并控制转轴43转动，相应控制分隔板2相对车辆的摆动角度，使得分隔板2沿气流流动方向摆动。气流流动方向发生变化时，第一驱动机构3驱动分隔板2相对车辆向左或向右摆动，使得分隔板2的摆动角度沿气流流动方向调整，以达到较好的摆动角度。分隔板2位于车辆尾端1的中间位置(如图4所示)，通过合理的布置分隔板2位置，能够使得减阻率达到69％，以进一步提高分隔板2的减阻高效性。

本实施例中，第一驱动机构3包括第一电机31、安装在第一电机31的输出轴上的第一齿轮32、安装在转轴43上的第二齿轮33以及连接第一齿轮32和第二齿轮33的传动带34。第一电机31安装在车辆尾端1。第二齿轮33通过传动带34从动于第一齿轮32，并带动转轴43同步转动。第一电机31采用为减速电机，能够以低转速驱动控制分隔板2的摆动角度，使得分隔板2达到较好的减阻效果。第一电机31通过车载蓄电池供电。车辆的前端安装有风速风向传感器。当然在其他实施方式中，风速风向传感器亦可以安装在车辆的其他部位。风速风向传感器能够检测气流流动的方向，并转换成电信号传送至第一电机31。风速风向传感器与第一电机31信号连接。车辆在移动时，车速小于40km/h时，分隔板2紧紧的贴合在车辆尾端1，第一电机31不会启动；当车速大于40km/h且小于等于90km/h时，第一电机31接收风速风向传感器传送的信号，并控制分隔板2摆动至较好的摆动角度。分隔板2在第一电机31的控制下能够在0°--180°的角度范围内摆动。分隔板2贴合于车辆尾端1时，能够避开第一电机31的安装位置。

本实施例中，分隔板2包括与车辆尾端1铰接的第一板体21、可伸缩地连接于第一板体21的第二板体22、控制第二板体22相对第一板体21伸缩的伸缩装置5。第一板体21和第二板体22的宽度为车辆后备箱的高度。第一板体21的长度为车辆后备箱的高度的一倍，第二板体22的长度约为第一板体21长度的一半，具体的数值由具体的车型决定。车辆尾端1安装有用以检测所述车辆与所述车辆后方车辆之间的距离的距离传感器。距离传感器分别与第一电机31和伸缩装置5信号连接。当距离传感器检测到前后相邻两车之间的距离小于20米时，伸缩装置5控制第二板体22相对第一板体21收缩，且第一电机31控制分隔板2摆动并贴合在车辆尾端1，提高了车辆行车时的安全性。其中：当上述车辆的车速大于90km/h时，距离传感器和风速风向传感器共同协作，使得第一电机31和第二电机55相互协作，使得分隔板2伸长到较佳长度以及较佳摆动角度。

本实施例中，伸缩装置5包括由第一连杆51和第二连杆52铰接构成的X型连杆机构、安装在X型连杆机构一端的滑杆53、安装在X型连杆机构另一端的双向丝杠54以及用以驱动双向丝杠54旋转的第二驱动机构。上述：X型连杆机构的一端为X型连杆机构的后端，且相对车辆为远离于车辆的一端；X型连杆机构的另一端为X型连杆机构的前端，且相对车辆为靠近于车辆的一端。X型连杆机构的后端作为伸缩装置5的顶升端。双向丝杠54安装在第一板体21上，滑杆53安装在第二板体22上。第一连杆51和第二连杆52通过销轴铰接，使得滑杆53相对双向丝杠54产生相对运动，即带动第二板体22相对第一板体21前后伸缩。

双向丝杠54为左右旋丝杠。双向丝杠54的一侧采用为左旋螺纹，另一侧采用为右旋螺纹。双向丝杠54的两侧通过丝杆支座安装在第一板体21上。第二驱动机构包括第二电机55、安装在第二电机55的输出轴上的第一锥齿轮56、安装在双向丝杠54上的第二锥齿轮57。第二电机55安装在第一板体21上。第二电机55亦通过车载蓄电池供电。伸缩装置5通过第二电机55与距离传感器信号连接。第二锥齿轮57从动于第一锥齿轮56，并改变第二电机55的传动方向。第二电机55转动时，驱动第一锥齿轮56转动，第二锥齿轮57相应转动并带动双向丝杠54旋转。

第一连杆51的前端铰接有螺纹连接于双向丝杠54一侧的第一丝杆螺母511；第二连杆52的前端铰接有螺纹连接于双向丝杠54另一侧的第二丝杆螺母521。第二电机55带动双向丝杠54旋转时，第一丝杆螺母511和第二丝杆螺母521同时向中间靠拢移动；反之，第二电机55带动双向丝杠54反向旋转时，第一丝杆螺母511和第二丝杆螺母521同时向两侧分开移动。相对移动的第一丝杆螺母511和第二丝杆螺母521能够带动第一连杆51和第二连杆52产生相应运动，并带动滑杆53前后伸缩。

第一连杆51的后端铰接有套接于滑杆53的第一滑套512。第二连杆52的后端铰接有套接于滑杆53的第二滑套522。第一滑套512和第二滑套522分别位于滑杆53的两侧，并均可相对滑杆53左右滑动。待第一丝杆螺母511和第二丝杆螺母521同时向双向丝杠54的中间靠拢移动时，第一滑套512和第二滑套522亦同时向滑杆53的中间靠拢移动，此时X型连杆机构向后伸展。待第一丝杆螺母511和第二丝杆螺母521同时向双向丝杠54的两侧分开移动时，第一滑套512和第二滑套522亦同时向滑杆53的两侧分开移动，此时X型连杆机构向前收缩。

需要说明的是：本实施例中仅列举了伸缩装置5采用电机驱动丝杠传动结合连杆机构传动的方式实现第二板体22前后伸缩，在实际产品设计中，伸缩装置5亦可以通过电动推杆、液压驱动装置或者气压驱动装置的方式实现，在此不一一列举。

本实施例中，第一板体21上设有滑轨23，第二板体22上设有与滑轨23配合滑动的滑块24。第二板体22通过滑块24沿着第一板体21的滑轨23前后伸缩，提高第二板体22的伸缩稳定性。第一板体21的侧面设有第一盖体，以盖住部分伸缩装置5；第二板体22的侧面设有第二盖体，以盖住另一部分的伸缩装置5。第一盖体和第二盖体均为平板，能够降低风阻。

本发明的分隔板2的控制流程如下：车辆停止移动时，或者距离传感器检测到前后相邻两车之间的距离小于20米时，第二电机55控制第二板体22相对第一板体21收缩，且第一电机31控制分隔板2摆动并贴合在车辆尾端1；当车辆移动时，车速小于40km/h时，第一电机31不会启动，分隔板2仍然紧紧的贴合在车辆尾端1；当车速大于40km/h且小于等于90km/h时，第一电机31接收风速风向传感器传送的信号，并控制分隔板2摆动至较好的摆动角度；当车速大于90km/h时，距离传感器和风速风向传感器共同协作，使得第一电机31和第二电机55相互协作，使得分隔板2伸长到较佳长度以及较佳摆动角度。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种车辆减阻装置，其特征在于：包括与车辆尾端铰接的分隔板以及用以驱动分隔板摆动的第一驱动机构，所述分隔板竖向设置，并位于车辆尾端的中间位置。

2.根据权利要求1所述的车辆减阻装置，其特征在于：所述车辆尾端设有安装分隔板的铰接支架，所述铰接支架包括位于车辆尾端上部的第一铰接座、位于车辆尾端下部的第二铰接座、可转动地连接于第一铰接座和第二铰接座的转轴，所述分隔板与转轴固定连接，所述第一驱动机构与所述转轴连接，并控制转轴转动。

3.根据权利要求2所述的车辆减阻装置，其特征在于：所述第一驱动机构包括第一电机、安装在第一电机的输出轴上的第一齿轮、安装在转轴上的第二齿轮以及连接第一齿轮和第二齿轮的传动带。

4.根据权利要求3所述的车辆减阻装置，其特征在于：所述车辆上安装有风速风向传感器，所述风速风向传感器与所述第一电机信号连接。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的车辆减阻装置，其特征在于：所述分隔板包括与车辆尾端铰接的第一板体、可伸缩地连接于第一板体的第二板体、控制第二板体相对第一板体伸缩的伸缩装置。

6.根据权利要求5所述的车辆减阻装置，其特征在于：所述伸缩装置包括由第一连杆和第二连杆铰接构成的X型连杆机构、安装在X型连杆机构一端的滑杆、安装在X型连杆机构另一端的双向丝杠以及用以驱动双向丝杠旋转的第二驱动机构，所述双向丝杠安装在第一板体上，所述滑杆安装在第二板体上。

7.根据权利要求6所述的车辆减阻装置，其特征在于：所述第一连杆和第二连杆通过销轴铰接，所述第一连杆的一端铰接有套接于滑杆的第一滑套，第一连杆的另一端铰接有螺纹连接于双向丝杠一侧的第一丝杆螺母；所述第二连杆的一端铰接有套接于滑杆的第二滑套，第二连杆的另一端铰接有螺纹连接于双向丝杠另一侧的第二丝杆螺母。

8.根据权利要求7所述的车辆减阻装置，其特征在于：所述第二驱动机构包括第二电机、安装在第二电机的输出轴上的第一锥齿轮、安装在双向丝杠上的第二锥齿轮，所述第二锥齿轮从动于第一锥齿轮。

9.根据权利要求8所述的车辆减阻装置，其特征在于：所述车辆尾端安装有用以检测所述车辆与所述车辆后方车辆之间的距离的距离传感器，所述距离传感器分别与第一电机和第二电机信号连接。

10.根据权利要求7所述的车辆减阻装置，其特征在于：所述第一板体上设有滑轨，所述第二板体上设有与滑轨配合滑动的滑块。