CN113998015A - 一种汽车隐藏式后保侧边空气动力学扰流板及其调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车隐藏式后保侧边空气动力学扰流板及其调节方法，一种汽车隐藏式后保侧边空气动力学扰流板，包括电缸、斜槽导杆、竖直导杆、伺服电机、丝杆、扰流板、第一导向杆、支架和第二导向杆，一种汽车隐藏式后保侧边空气动力学扰流板的调节方法，包括车辆控制器接收车速传感器传输的车速信号，调节扰流板水平方向收缩或伸出、车辆控制器接收转角传感器传输的方向盘偏转角度，调节扰流板角度等步骤，本发明增加一个可自动伸缩的后保侧扰流板，可依据车速自动调整后保侧扰流板的位置及角度状态，达到降低风阻系数的目的，从而降低车辆在高速行驶的油耗，增加纯电动车型的续驶里程，提高车辆高速行驶的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及整车空气动力学领域，具体是一种汽车隐藏式后保侧边空气动力学扰流板及其调节方法。
背景技术
现阶段由于油耗的限制以及各大厂商对纯电车型续驶里程的高需求，对于降低整车风阻的需求越来越高，挑战也越来越大。当前各大厂商主要是通过CFD及风洞试验的手段，通过优化车辆造型以及优化底盘组件来实现整车风阻的降低。优化车辆造型主要是针对车辆的前保、格栅、后视镜、A柱、前挡风玻璃、尾翼、C/D柱、后保、前后大灯、hood等造型特征做出空气动力学的优化设计；优化底盘组件主要是针对前底部导流板、发动机下护板、前轮阻风板、轮罩衬板以及轮毂等组件进行空气动力学的优化设计。现阶段针对上述两项的优化设计基本达到了设计极限，例如轿车的最低风阻在0.2，MPV的最低风阻在0.3，而在这基础上很难通过上述两种手段来实现风阻的进一步降低。
专利号为201810757972.3公开了一种汽车主动调节尾翼，公开专利中，通过运动机构及连杆，依据车速主动调节尾翼的高度和倾斜角度，进而实现汽车的燃油经济性和稳定性的下降问题，实现车辆空气动力学性能的改变，从而影响燃油经济性和车辆高速稳定性，公开专利的技术方案中，局限于汽车尾翼这个部件的主动调节，没有考虑到汽车后保侧边增加主动调节组件来提升车辆的空气动力学性能。所以人们需要一种汽车隐藏式后保侧边空气动力学扰流板及其调节方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车隐藏式后保侧边空气动力学扰流板及其调节方法，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种汽车隐藏式后保侧边空气动力学扰流板，包括电缸、斜槽导杆、竖直导杆、伺服电机、丝杆、扰流板、第一导向杆、支架、第二导向杆、车速传感器、转角传感器和车辆控制器，
所述电缸与斜槽导杆固定连接，
所述斜槽导杆与竖直导杆滑动连接，
所述竖直导杆与扰流板滑动连接，
所述丝杆与扰流板滑动连接，
所述伺服电机通过丝杆与扰流板传动连接，
所述伺服电机与支架固定连接，
所述支架与车身固定连接，
所述电缸和伺服电机与车辆控制器电性连接，
所述车辆控制器与车速传感器和转角传感器电性连接，
所述第一导向杆和第二导向杆与扰流板固定连接，
所述第一导向杆和第二导向杆与支架滑动连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述斜槽导杆包括斜槽，所述竖直导杆一端与斜槽滑动连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述竖直导杆一侧设有导向槽，所述导向槽内设置有支撑杆，所述支撑杆与导向槽滑动连接，支撑杆与车身固定连接，可以稳定和引导竖直导杆沿垂直方向运动。
作为上述技术方案的进一步改进，所述扰流板内设置有关于丝杆对称的两条导槽，所述竖直导杆另一端为圆球形，所述竖直导杆与导槽滑动连接，所述导槽用于支撑和引导竖直导杆下防的圆球形杆体在导槽内滑动。
作为上述技术方案的进一步改进，所述丝杆连接有齿轮，所述伺服电机通过驱动齿轮和齿轮与丝杆传动连接。
作为上述技术方案的更进一步改进，所述支架内设置有第四滑槽，所述第一导向杆和第二导向杆通过第四滑槽与支架滑动连接，伺服电机通过丝杆带动扰流板水平运动，第一导向杆和第二导向杆一端连接扰流板，另一端与支架滑动连接，可以使扰流板平稳运动。
一种汽车隐藏式后保侧边空气动力学扰流板的调节方法，包括以下步骤：
S1：车速传感器对车速进行监测，根据监测结果，车辆控制器依据接收的车速信号来控制伺服电机，通过驱动齿轮的旋转带动齿轮旋转，齿轮带动丝杆沿着水平方向收缩或伸出；
S2：转角传感器对方向盘偏转角度进行监测，根据监测结果，并结合当前车速，车辆控制器依据接收的角度值信号来控制电缸，从而调整扰流板的角度。
作为上述技术方案的进一步改进，步骤S1中，还包括以下步骤：
S1.1：当车速传感器监测得到的车速＜80KPH时，车辆控制器依据接收的车速信号来控制伺服电机,通过驱动齿轮的旋转带动齿轮旋转，齿轮带动丝杆沿着水平方向收缩至收缩状态；
S1.2：当车速传感器监测得到的车速80KPH≤V100＜KPH时，车辆控制器依据接收的车速信号来控制伺服电机通过驱动齿轮的旋转带动齿轮旋转，齿轮带动丝杆沿着水平方向伸出至伸出状态1；
S1.3：当车速传感器监测得到的车速V≥100KPH时，车辆控制器依据接收的车速信号来控制伺服电机通过驱动齿轮的旋转带动齿轮旋转，齿轮带动丝杆沿着水平方向伸出至伸出状态2。
作为上述技术方案的更进一步改进，步骤S2中，还包括以下步骤：
S2.1：当车速传感器监测得到的车速V＜80KPH时，扰流板处于收缩状态，同时维持水平状态。
S2.2：当车速传感器监测得到的车速V≥80KPH，扰流板处于伸出状态或伸出状态时，且方向盘转角传感器监测得到的方向盘偏转角度α≥10°时，车辆控制器VCU依据接收的角度值信号来控制电缸，扰流板维持水平状态。
S2.3：当车速传感器监测得到的车速V≥80KPH，扰流板处于伸出状态或伸出状态时，且方向盘转角传感器监测得到的方向盘偏转角度°5≤α＜10°时，车辆控制器VCU依据接收的角度值信号来控制电缸，推动斜槽导杆向左运动，并带动竖直导杆向下运动，从而实现扰流板绕转轴偏转至角度状态1。
S2.4：当车速传感器监测得到的车速V≥80KPH，扰流板处于伸出状态或伸出状态时，且方向盘转角传感器监测得到的方向盘偏转角度α＜5°时，车辆控制器VCU依据接收的角度值信号来控制电缸，推动斜槽导杆向左运动，并带动竖直导杆向下运动，从而实现扰流板绕转轴偏转至角度状态2。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明在停车或低速情况下，扰流板可缩在后保内部，保证车辆的造型美观性和气动组件的安全稳定性。在高速行驶情况下，扰流板可依据车速控制伺服电机来调节扰流板的伸缩，从而降低整车风阻系数，达到节能减排的目的或提升电动车型的高速续驶里程；在高速转弯的情况下，通过方向盘的转角控制电缸来调节扰流板的角度，实现车辆高速行驶的稳定性及安全性；
2、本发明区别于传统空气动力学降低整车风阻的方法，通过增加一个可自动伸缩的后保侧扰流板，达成车辆高速行驶过程中的降阻效果。本发明可以实现车辆在高速行驶的过程中，通过依据车速自动调整后保侧扰流板的位置及角度状态，达到降低风阻系数的目的，从而降低车辆在高速行驶的油耗或增加纯电动车型的续驶里程。此发明可以应用于燃油型汽车、电动型汽车以及燃料电池型汽车等。
附图说明
图1为本发明一种汽车隐藏式后保侧边空气动力学扰流板的整体结构示意图；
图2为本发明一种汽车隐藏式后保侧边空气动力学扰流板的伸出状态1结构示意图；
图3为本发明一种汽车隐藏式后保侧边空气动力学扰流板的伸出状态2结构示意图；
图4为本发明一种汽车隐藏式后保侧边空气动力学扰流板的角度状态1结构示意图；
图5为本发明一种汽车隐藏式后保侧边空气动力学扰流板的整体结构俯视图。
图中：1、电缸，2、斜槽导杆，3、斜槽，4、竖直导杆，5、导向槽，6、支撑杆，7、驱动齿轮，8、伺服电机，9、齿轮，10、丝杆，11、导槽，12、转轴，13、扰流板，14、第一导向杆，15、支架，16、第二导向杆，17、车速传感器，18、转角传感器，19、车辆控制器，20、第一滑槽，21、第二滑槽，22、第三滑槽。
具体实施方式
下为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例：如图1所示，一种汽车隐藏式后保侧边空气动力学扰流板，包括电缸1、斜槽导杆2、竖直导杆4、伺服电机8、丝杆10、转轴12、扰流板13、第一导向杆14、支架15、第二导向杆16、车速传感器17、转角传感器18和车辆控制器19，
电缸1与斜槽导杆2固定连接，
电缸1带动斜槽导杆2沿水平方向运动，
斜槽导杆2与竖直导杆4滑动连接，
斜槽导杆2水平方向的运动带动竖直导杆5沿垂直方向运动，
竖直导杆4与扰流板13滑动连接，
扰流板13与丝杆接触端设置有第一滑槽20，
丝杆10通过第一滑槽20与扰流板13滑动连接，
转轴12设置于扰流板13两侧，转轴12与车身转动连接，
扰流板13与转轴12滑动连接，
伺服电机8通过丝杆10与扰流板13传动连接，
伺服电机8与支架15固定连接，
电缸1和伺服电机8与车辆控制器19电性连接，
车辆控制器19与车速传感器17和转角传感器18电性连接，
伺服电机8通过驱动齿轮7的旋转带动丝杆10的水平伸缩运动，从而带动扰流板13的水平伸缩，
第一导向杆14和第二导向杆16与扰流板13固定连接，
第一导向杆14和第二导向杆16与支架15滑动连接，
第一导向杆14和第二导向杆16一端连接扰流板13，另一端与支架15滑动连接，可以进一步稳定扰流板13的水平运动。
斜槽导杆2包括斜槽3，竖直导杆4一端与斜槽3滑动连接。
竖直导杆4一侧设有导向槽5，导向槽内设置有支撑杆6，支撑杆6与导向槽5滑动连接，支撑杆6与车身固定连接，可以稳定和引导竖直导杆4的垂直方向运动。
扰流板13内设置有关于丝杆10对称的两条导槽11，竖直导杆4另一端为圆球形，竖直导杆4与导槽11滑动连接。
伺服电机8包括驱动齿轮7，丝杆10连接有齿轮9，伺服电机8通过驱动齿轮7和齿轮9与丝杆10传动连接。
第一导向杆14和第二导向杆16通过支架15内设置的第四滑槽与支架15滑动连接，
如图5所示，扰流板13内还设置有第二滑槽21和第三滑槽22，
第一导向杆14与第二滑槽22滑动连接，
第二导向杆16与第三滑槽21滑动连接，
当竖直导杆4上下移动时，导流板13可绕着转轴12旋转一定的角度，丝杆10、第一导向杆14和第二导向杆16可在滑槽内滑动，以适应导流板偏转角度的变化；
其中，图中斜槽导杆2及伺服电机8上侧的曲线隔离的标号17、18、19表示为汽车电控部分，图中电缸1右侧以及扰流板13下侧的虚线表示为汽车车身。
一种汽车隐藏式后保侧边空气动力学扰流板的调节方法，包括以下步骤：
S1：车速传感器17对车速进行监测，根据监测结果，车辆控制器19依据接收的车速信号来控制伺服电机8，通过驱动齿轮7的旋转带动齿轮9旋转，齿轮9带动丝杆10沿着水平方向收缩或伸出；
S2：转角传感器18对方向盘偏转角度进行监测，根据监测结果，并结合当前车速，车辆控制器19依据接收的角度值信号来控制电缸1，从而调整扰流板13的角度。
步骤S1中，还包括以下步骤：
S1.1：当车速传感器17监测得到的车速＜80KPH时，车辆控制器19依据接收的车速信号来控制伺服电机8,通过驱动齿轮7的旋转带动齿轮9旋转，齿轮9带动丝杆10沿着水平方向收缩或保持收缩状态；
S1.2：当车速传感器17监测得到的车速80KPH≤V＜100KPH时，车辆控制器19依据接收的车速信号来控制伺服电机8通过驱动齿轮7的旋转带动齿轮9旋转，如图2所示，齿轮9带动丝杆10沿着水平方向伸出至伸出状态1，扰流板13相对收缩状态位移60mm；
S1.3：当车速传感器17监测得到的车速V≥100KPH时，车辆控制器19依据接收的车速信号来控制伺服电机8通过驱动齿轮7的旋转带动齿轮9旋转，如图3所示，齿轮9带动丝杆10沿着水平方向伸出至伸出状态2，扰流板13相对收缩状态位移120mm。
车速传感器选用型号为：BENTLY 74712，转角传感器选用型号为：ZCT245RD-LAQ-75，车辆控制器选用型号为：RapidECU-U2，同时计算出不同工况下的油耗：
无扰流板时：某车型油耗＝7.2L/100km；
收缩状态：某车型油耗＝7.2L/100km；
伸出状态1：某车型油耗＝7.1L/100km；
伸出状态2：某车型油耗＝7.0L/100km；
百公里油耗越小，燃油经济性越高，由以上数据得出，当扰流板处于伸出状态2时，即扰流板13相对收缩状态位移120mm，燃油经济性越高。
步骤S2中，还包括以下步骤：
S2.1：当车速传感器17监测得到的车速V＜80KPH时，扰流板13处于收缩状态，同时维持水平状态。
S2.2：当车速传感器17监测得到的车速V≥80KPH，扰流板处于伸出状态1或伸出状态2时，且方向盘转角传感器监测得到的方向盘偏转角度α≥10°时，车辆控制器VCU19依据接收的角度值信号来控制电缸1，扰流板13维持水平状态。
S2.3：当车速传感器17监测得到的车速V≥80KPH，扰流板处于伸出状态1或伸出状态2时，且方向盘转角传感器监测得到的方向盘偏转角度5°≤α＜10°时，车辆控制器VCU19依据接收的角度值信号来控制电缸1，推动斜槽导杆2向左运动，并带动竖直导杆4向下运动，如图4所示，实现扰流板13绕转轴12偏转至角度状态1，扰流板13相对水平状态偏转1.5°。
S2.4：当车速传感器17监测得到的车速V≥80KPH，扰流板处于伸出状态1或伸出状态2时，且方向盘转角传感器监测得到的方向盘偏转角度α＜5°时，车辆控制器VCU19依据接收的角度值信号来控制电缸1，推动斜槽导杆2向左运动，并带动竖直导杆4向下运动，从而实现扰流板13绕转轴12偏转至角度状态2，扰流板13相对水平状态偏转3°。
无扰流板时：某车型横摆角速度0.92°/s；
水平状态：某车型横摆角速度0.92°/s；
角度状态1：某车型横摆角速度0.91°/s；
角度状态2：某车型横摆角速度0.90°/s；
车辆的横摆角速度越小，车辆的高速稳定性越高，由以上数据得出，当扰流板处于角度状态2时，即扰流板相对水平偏转3°时，车辆的高速稳定性越高。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种汽车隐藏式后保侧边空气动力学扰流板，其特征在于，包括电缸(1)、斜槽导杆(2)、竖直导杆(4)、伺服电机(8)、丝杆(10)、扰流板(13)、第一导向杆(14)、支架(15)、第二导向杆(16)、车速传感器(17)、转角传感器(18)和车辆控制器(19)，
所述电缸(1)与斜槽导杆(2)固定连接，
所述斜槽导杆(2)与竖直导杆(4)滑动连接，
所述竖直导杆(4)与扰流板(13)滑动连接，
所述丝杆(10)与扰流板(13)滑动连接，
所述伺服电机(8)通过丝杆(10)与扰流板(13)传动连接，
所述伺服电机(8)与支架(15)固定连接，
所述电缸(1)和伺服电机(8)与车辆控制器(19)电性连接，
所述车辆控制器(19)与车速传感器(17)和转角传感器(18)电性连接，
所述第一导向杆(14)和第二导向杆(16)与扰流板(13)固定连接，
所述第一导向杆(14)和第二导向杆(16)与支架(15)滑动连接。
2.根据权利要求1所述的一种汽车隐藏式后保侧边空气动力学扰流板，其特征在于，所述斜槽导杆(2)包括斜槽(3)，所述竖直导杆(4)一端与斜槽(3)滑动连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种汽车隐藏式后保侧边空气动力学扰流板，其特征在于，所述竖直导杆(4)一侧设有导向槽(5)，所述导向槽内设置有支撑杆(6)，所述支撑杆(6)与导向槽(5)滑动连接。
4.根据权利要求1所述的一种汽车隐藏式后保侧边空气动力学扰流板，其特征在于，所述扰流板(13)内设置有关于丝杆(10)对称的两条导槽(11)，所述竖直导杆(4)另一端为圆球形，所述竖直导杆(4)与导槽(11)滑动连接。
5.根据权利要求1所述的一种汽车隐藏式后保侧边空气动力学扰流板，其特征在于，所述伺服电机(8)包括驱动齿轮(7)，所述丝杆(10)连接有齿轮(9)，所述伺服电机(8)通过驱动齿轮(7)和齿轮(9)与丝杆(10)传动连接。
6.根据权利要求1所述的一种汽车隐藏式后保侧边空气动力学扰流板，其特征在于，所述支架(15)内设置有第四滑槽，所述第一导向杆(14)和第二导向杆(16)通过第四滑槽与支架(15)滑动连接。
7.一种汽车隐藏式后保侧边空气动力学扰流板的调节方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：车速传感器17对车速进行监测，根据监测结果，车辆控制器19依据接收的车速信号来控制伺服电机8，通过驱动齿轮7的旋转带动齿轮9旋转，齿轮9带动丝杆10沿着水平方向收缩或伸出；
S2：转角传感器18对方向盘偏转角度进行监测，根据监测结果，并结合当前车速，车辆控制器19依据接收的角度值信号来控制电缸1，从而调整扰流板13的角度。
8.根据权利要求7所述的一种汽车隐藏式后保侧边空气动力学扰流板的调节方法，其特征在于，步骤S1中，还包括以下步骤：
S1.1：当车速传感器17监测得到的车速＜80KPH时，车辆控制器19依据接收的车速信号来控制伺服电机8,通过驱动齿轮7的旋转带动齿轮9旋转，齿轮9带动丝杆10沿着水平方向收缩至收缩状态；
S1.2：当车速传感器17监测得到的车速80KPH≤V＜100KPH时，车辆控制器19依据接收的车速信号来控制伺服电机8通过驱动齿轮7的旋转带动齿轮9旋转，齿轮9带动丝杆10沿着水平方向伸出至伸出状态1；
S1.3：当车速传感器17监测得到的车速V≥100KPH时，车辆控制器19依据接收的车速信号来控制伺服电机8通过驱动齿轮7的旋转带动齿轮9旋转，齿轮9带动丝杆10沿着水平方向伸出至伸出状态2。
9.根据权利要求7所述的一种汽车隐藏式后保侧边空气动力学扰流板的调节方法，其特征在于，步骤S2中，还包括以下步骤：
S2.1：当车速传感器17监测得到的车速V＜80KPH时，扰流板13处于收缩状态，同时维持水平状态。
S2.2：当车速传感器17监测得到的车速V≥80KPH，扰流板处于伸出状态1或伸出状态2时，且方向盘转角传感器监测得到的方向盘偏转角度α≥10°时，车辆控制器VCU19依据接收的角度值信号来控制电缸1，扰流板13维持水平状态。
S2.3：当车速传感器17监测得到的车速V≥80KPH，扰流板处于伸出状态1或伸出状态2时，且方向盘转角传感器监测得到的方向盘偏转角度5°≤α＜10°时，车辆控制器VCU19依据接收的角度值信号来控制电缸1，推动斜槽导杆2向左运动，并带动竖直导杆4向下运动，从而实现扰流板13绕转轴12偏转至角度状态1。
S2.4：当车速传感器17监测得到的车速V≥80KPH，扰流板处于伸出状态1或伸出状态2时，且方向盘转角传感器监测得到的方向盘偏转角度α＜5°时，车辆控制器VCU19依据接收的角度值信号来控制电缸1，推动斜槽导杆2向左运动，并带动竖直导杆4向下运动，从而实现扰流板13绕转轴12偏转至角度状态2。
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