CN111634337A - 一种多自由度汽车主动空气动力学套件 - Google Patents

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周楠
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Abstract

本发明公开了一种多自由度汽车主动空气动力学套件，包括多自由度主动尾翼、主动扩散器以及主动前唇，所述的多自由度主动汽车尾翼固定在机动车后备箱上盖上，多自由度主动汽车尾翼包括尾翼底板、尾翼主板、电推杆以及滑块，所述的尾翼底板用于与机动车后备箱上盖固定连接，所述的电推杆一端与尾翼底板固定，另一端与所述的滑块铰接，所述的滑块与尾翼主板连接。与现有技术相比，通过增加多自由度的主动尾翼，该尾翼可以根据车速和驾驶模式的不同进行升降、翻转以及侧倾变换，来满足各个状态下的空气动力需要，保证了汽车行驶中的稳定性，降低了正常行驶的风阻系数，改良汽车高速行驶下的弯道表现能力。

Description

一种多自由度汽车主动空气动力学套件
技术领域
本发明涉及一套汽车主动空气动力学装置，包括主动尾翼、主动扩散器以及主动前唇三个部分，其中多自由度主动尾翼为该套件的主要特色，特别是涉及汽车尾翼的主动性和自由度方面。
背景技术
汽车在行驶过程中都会受到空气车阻力，流动的空气会在不规则的车体表面、四周流动，干扰轮胎的抓地能力，影响汽车的操控表现。所谓的“汽车空气动力套件”主要就是为了改善汽车周围的空气流向，降低车辆阻力，增强车辆轮胎与地面的抓地力。
汽车尾翼的专业名称为“汽车扰流器”。专业的叫法为扰流板，属于汽车空气动力套件中的一部分。尾翼的主要作用是为了减少车辆尾部的升力，如果车尾的升力比车头的升力大，就容易导致车辆过度转向、后轮抓地力减少以及高速稳定性变差。而近年来跑车及概念车流行的主动汽车尾翼可以根据汽车的行驶状态如减速、加速等主动改变尾翼的形态如升高，降低，翻转等操作，从而改善机动车的行驶状况。但是从目前背景上看，主动尾翼的自由度十分有限，大多只能进行一种到两种模式（方向及角度）的变化。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种多自由度汽车主动空气动力学套件。
为达到上述目的，本发明采用的方法是：一种多自由度汽车主动空气动力学套件，包括多自由度主动尾翼、主动扩散器以及主动前唇，所述的多自由度主动汽车尾翼固定在机动车后备箱上盖上，多自由度主动汽车尾翼包括尾翼底板、尾翼主板、电推杆以及滑块，所述的尾翼底板用于与机动车后备箱上盖固定连接，所述的电推杆一端与尾翼底板固定，另一端与所述的滑块铰接，所述的滑块与尾翼主板连接。
作为本发明的一种改进，所述主动前唇包括前唇主板、前唇电推杆以及固定导轨，前唇电推杆的一端固定在前唇主板上，前唇电推杆的另一端伸长部分与固定导轨相互固定，所述的固定导轨与汽车前部底盘安装在一起。
作为本发明的一种改进，所述的主动扩散器包括扩散器主板、安装板，所述的安装板与所述的机动车后部的底盘固定，安装板一端与扩散器主板铰接，在安装板于扩散器主板之间还设置有电动调节机构，用于调节安装板与扩散器主板之间的角度。
作为本发明的一种改进，所述的电动调节机构包括步进电机、丝杆、滑块以及安装座，所述的电动调节机构通过安装座与安装板固定，步进电机与丝杆以及滑块之间构成丝杆滑块机构，所述的滑块通过连杆与扩散器主板连接，连杆与滑块以及扩散器主板之间为铰接。
作为本发明的一种改进，所述的电推杆与机动车电瓶连接。
作为本发明的一种改进，所述的前唇电推杆与机动车电瓶连接。
作为本发明的一种改进，所述的步进电机与机动车电瓶连接。
作为本发明的一种改进，所述的电推杆设置有3个，分别设置在尾翼底板的左、中、右的位置，且3个电推杆均可以单独控制。
为了更好的描述本发明的多自由度问题，我们将车辆放在一个三维坐标系下令汽车的正面为x轴方向，地面到车顶为z轴，汽车垂直侧面方向设定为Y轴，目前涉及到的主动汽车尾翼主要解决的问题X轴中的空气阻力，Z轴的汽车行驶过程中由于车辆形状等因素产生的垂直于地面的空气稳定力。而本发明设计到了有关Y轴空气转向力的设想，所谓空气转向力就是在汽车高速转弯时利用空气动力帮助车辆转向，增加汽车弯道的速度和稳定性。所以本发明涉及到了X、Y、Z轴三个方向的自由度。
有益效果：
与现有技术相比，通过增加多自由度的主动尾翼，该尾翼可以根据车速和驾驶模式的不同进行升降、翻转以及侧倾变换，来满足各个状态下的空气动力需要，保证了汽车行驶中的稳定性，降低了正常行驶的风阻系数，改良汽车高速行驶下的弯道表现能力。
采用主动扩散器主板的设置，更大程度的加快气流从汽车底部的抽出，更好的保证汽车高速行驶的稳定性。
通过可调节的前唇设置，可以做好整车整流，缩短经过车底的气流，提高汽车稳定性，以及美观性。
附图说明
图1是多自由度主动汽车尾翼发明结构示意图
图2是主动前唇发明结构示意图
图3是扩散器丝杠导轨装置示意图
图4为各部件安装示意图。
图中有：1-尾翼主板、2-电推杆、3-尾翼底板、4-滑块、5-前唇电推杆、6-固定导轨、7-前唇主板、8-步进电机、9-丝杆、10-扩散器主板、11-安装板、12-安装座、13-连杆、14-滑块。
具体实施方式
下面结合实施实例和说明书附图对本发明作进一步的说明。
如图1到图3所述的一种多自由度汽车主动空气动力学套件，包括多自由度主动尾翼、主动扩散器以及主动前唇，所述的多自由度主动汽车尾翼固定在机动车后备箱上盖上，多自由度主动汽车尾翼包括尾翼底板3、尾翼主板1、电推杆2以及滑块4，所述的尾翼底板3用于与机动车后备箱上盖固定连接，所述的电推杆2一端与尾翼底板3固定，另一端与所述的滑块4铰接，所述的滑块4与尾翼主板1连接。所述的电推杆2与机动车电瓶连接，电推杆2通过有线或者无线连接到汽车中控台。所述的电推杆2设置有3个，分别设置在尾翼底板3的左、中、右的位置，且3个电推杆2均可以单独控制。尾翼主板1在电推杆2的作用下，可以进行升降、角度翻转、倾斜。
所述主动前唇包括前唇主板7、前唇电推杆5以及固定导轨6，前唇电推杆5的一端固定在前唇主板7上，前唇电推杆5的另一端伸长部分与固定导轨6相互固定，所述的固定导轨6与汽车前部底盘安装在一起。前唇电推杆5与机动车电瓶连接，通过有线或者无线连接到汽车中控台。前唇电推杆5运动时，固定导轨6不动，而带动前唇主板平动7。
所述的主动扩散器包括扩散器主板10、安装板11，所述的安装板11与所述的机动车后部的底盘固定，安装板11一端与扩散器主板10铰接，在安装板11于扩散器主板10之间还设置有电动调节机构，用于调节安装板11与扩散器主板10之间的角度。所述的电动调节机构包括步进电机8、丝杆9、滑块以及安装座12，所述的电动调节机构通过安装座12与安装板11固定，步进电机8与丝杆9以及滑块之间构成丝杆滑块机构，所述的滑块通过连杆13与扩散器主板10连接，连杆13与滑块以及扩散器主板10之间为铰接。步进电机8与机动车电瓶连接，并通过有线或者无线连接到汽车中控台。步进电机8转动，驱动滑块14移动，从而驱动扩散器主板10转动，实现其角度的改变。
本发明具体的主动方式如下：当车辆以120km/h以内速度行驶时，尾翼不需要操作，隐藏在后备箱中，主动扩散器以及主动前唇保持初始位置；当车辆速度大于120km/h时，三个电推杆向上运动使尾翼伸出，且车速越快，尾翼升高部分越高，主动前唇伸出10%左右，主动扩散器张开20度；当汽车急速减速行驶时，尾翼两侧的电推杆不动，中间的电推杆向上运动升高，推动滑块运动，使得尾翼不再与地面平行，而形成一定角度，主动前唇以及主动扩散器回到初始位置起到空气刹车的作用，帮助减速；当汽车以高于90km/h速度弯道行驶时，三个电推杆升高长度各不相同，其中转弯方向的电推杆升高最高，与转弯方向相反一侧的电推杆最低，使得滑块滑动，尾翼向转弯方向倾斜，使得车辆获得空气转向力，帮助车辆转弯。
本发明主要解决了汽车主动空气动力学装置汽车空气阻力以及转向自由度的问题。
上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种多自由度汽车主动空气动力学套件，包括多自由度主动尾翼、主动扩散器以及主动前唇，其特征在于：所述的多自由度主动汽车尾翼固定在机动车后备箱上盖上，多自由度主动汽车尾翼包括尾翼底板（3）、尾翼主板（1）、电推杆（2）以及滑块（4），所述的尾翼底板（3）用于与机动车后备箱上盖固定连接，所述的电推杆（2）一端与尾翼底板（3）固定，另一端与所述的滑块（4）铰接，所述的滑块（4）与尾翼主板（1）连接。
2.根据权利要求1所述的一种多自由度汽车主动空气动力学套件，其特征在于：所述主动前唇包括前唇主板（7）、前唇电推杆（5）以及固定导轨（6），前唇电推杆（5）的一端固定在前唇主板（7）上，前唇电推杆（5）的另一端伸长部分与固定导轨（6）相互固定，所述的固定导轨（6）与汽车前部底盘安装在一起。
3.根据权利要求1或2所述的一种多自由度汽车主动空气动力学套件，其特征在于：所述的主动扩散器包括扩散器主板（10）、安装板（11），所述的安装板（11）与所述的机动车后部的底盘固定，安装板（11）一端与扩散器主板（10）铰接，在安装板（11）于扩散器主板（10）之间还设置有电动调节机构，用于调节安装板（11）与扩散器主板（10）之间的角度。
4.根据权利要求3所述的一种多自由度汽车主动空气动力学套件，其特征在于：所述的电动调节机构包括步进电机（8）、丝杆（9）、滑块以及安装座（12），所述的电动调节机构通过安装座（12）与安装板（11）固定，步进电机（8）与丝杆（9）以及滑块之间构成丝杆滑块机构，所述的滑块通过连杆（13）与扩散器主板（10）连接，连杆与滑块以及扩散器主板（10）之间为铰接。
5.根据权利要求1所述的一种多自由度汽车主动空气动力学套件，其特征在于：所述的电推杆（2）与机动车电瓶连接。
6.根据权利要求2所述的一种多自由度汽车主动空气动力学套件，其特征在于：所述的前唇电推杆（5）与机动车电瓶连接。
7.根据权利要求2所述的一种多自由度汽车主动空气动力学套件，其特征在于：所述的步进电机（8）与机动车电瓶连接。
8.根据权利要求1所述的一种多自由度汽车主动空气动力学套件，其特征在于：所述的电推杆（2）设置有3个，分别设置在尾翼底板（3）的左、中、右的位置，且3个电推杆（2）均可以单独控制。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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