CN204605974U - 一种车尾空气动力学辅助装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车尾空气动力学辅助装置，包括两个尾翼结构以及驱动机构，两个尾翼结构在车尾左右两侧对称布置，尾翼结构包括上翼片、下翼片、底板和端板，下翼片的前端和上翼片的后端分别与端板转动连接，底板的两端分别与端板固定连接，驱动机构包括用于推动尾翼结构上下升降的第一液压缸，推动尾翼结构前后转动的第二液压缸以及调节上翼片和下翼片之间相对开合角度的第三液压缸，还包括液压泵、作用于两个第一液压缸的第一管路、作用于两个第二液压缸的第二管路以及作用于两个第三液压缸的第三管路。本实用新型旨在提供一种可对汽车尾部左右两侧的下压力和空气阻力进行调节从而提高汽车附着性能、降低轮胎负荷的车尾空气动力学辅助装置。

Description

一种车尾空气动力学辅助装置

技术领域

本实用新型属于汽车领域，尤其涉及一种汽车辅助转向空气动力学套件。

背景技术

在汽车行驶过程中，由于汽车自身形状结构特点，导致汽车在行驶时会产生向上的升力，汽车与地面的附着力降低，当汽车行驶时速较高时，这一现象则更为突出。为了尽可能缓解升力对于汽车行驶稳定性的不良影响，设计师往往会从汽车形状上下手，对汽车形状进行特定优化，从而降低产生的升力。此外在高性能汽车、跑车或者赛车上，为了提高汽车过弯时对地面的附着力，还会在汽车的头部或尾部安装前翼或者尾翼，尾翼的翼片其截面形状飞机机翼截面形状类似，但是其安装方式与飞机机翼正好相反，空气流经尾翼翼片的上下表面时，上、下表面的压力差将会产生向下作用的压力，帮助汽车头部或者尾部紧贴地面，提高车辆对地面的附着能力。

在实际行驶过程中，特别是过高速弯道的情况下，汽车由于离心作用会有向弯道外侧发生侧倾的趋势，位于弯道内侧的轮胎其受到的正压力降低，而弯道外侧的轮胎受到的正压力增大，汽车出现较大侧倾容易导致汽车突破弯道外侧车轮的附着极限而发生滑移的情况。然而，由于尾翼对于汽车左右两侧的下压力是一致的，因此依然难以缓解这一情况。

发明内容

本实用新型是为了克服现有技术中的上述不足，提供了一种可对汽车尾部左右两侧的下压力和空气阻力进行调节从而提高汽车附着性能、降低轮胎负荷的车尾空气动力学辅助装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种车尾空气动力学辅助装置，包括两个尾翼结构以及带动尾翼结构运转的驱动机构，两个尾翼结构在车尾左右两侧对称布置，所述的尾翼结构包括从上到下平行布置的上翼片、下翼片、底板以及用于分别定位上翼片和下翼片两侧的端板，下翼片的前端和上翼片的后端分别与端板转动连接，底板的两端分别与端板固定连接，所述的驱动机构包括用于推动尾翼结构上下升降的第一液压缸，用于推动尾翼结构前后转动的第二液压缸以及用于调节上翼片和下翼片之间相对开合角度的第三液压缸，所述的驱动机构还包括液压泵、用于同时通断两个第一液压缸的第一管路、用于单独通断每个第二液压缸的第二管路以及用于同时通断两个第三液压缸的第三管路。在汽车尾部布置两个这样的尾翼结构，尾翼结构中的高度可以通过第一液压缸进行调节，在低速情况下，尾翼结构位置较低，风阻和下压力较小，对车辆加速的影响较小；速度达到预设值之后，尾翼结构升起，从而产生较高的风阻和下压力，提高汽车的稳定性；尾翼结构的转动角度可以通过第二液压缸进行调节，可以进一步提高风阻和下压力的作用效果，当刹车时第二液压缸可运转至行程最大处，使得上翼片、下翼片与水平面的夹角最大，从而产生空气刹车的效果，对于车辆制动起到辅助效果。每个第二液压缸通过单独控制，两个尾翼结构的转动角度可以不同，作用于车尾左右两侧的作用力也不相同，转弯时通过改变左右两边下压力的大小，产生与侧倾力矩相反的回正力矩，使得汽车左右两侧车轮的压力差距降低，抑制车身的侧倾，同时两边风阻的大小也发生改变，可以产生与转弯方向相同的辅助力矩，能够减轻汽车在高速入弯过程中的转向不足现象，大大提高了汽车的操控稳定性。

作为优选，所述的端板内设有旁通气道，端板在上翼片和下翼片之间设有与旁通气道连通的进气口，所述下翼片下表面设有与旁通气道相连通的出气口。上、下翼片相对转动打开之后，上、下翼片与水平面夹角变小，因而受到的空气阻力减小。同时打开旁通气道，下翼片上方产生的高压气流经过旁通气道而从下翼片下表面的出气口流出，产生大量涡流，流过下翼片下表面的气流与下翼片下表面发生剥离，下翼片下方气流的流速降低，下翼片上下压力差缩小，这使得下翼片空气阻力和下压力进一步降低，车辆行驶的阻力减小，因此在直道上可以达到更高的加速度和最高时速。

作为优选，所述端板的内侧面设有内腔的凸起部，凸起部内设有转板以及用于定位转板的定位板，转板的一端与上翼片前端活动连接，转板的另一端与下翼片后端活动连接，定位板与转板中部转动连接，定位板与凸起部内腔底部固定，凸起部的边缘与端板侧面平滑过渡。设置转板可以用于承载气流对于上、下翼片的作用力，从而降低对于第三液压缸的负荷。凸起部将转板等包裹在内有利于减小风阻，也有利于气流顺利从端板侧面流入到进气口中。

作为优选，所述的转板与上翼片前端的连接端设有可覆盖进气口的盖板部，所述上翼片和下翼片转动至相对开合角度最大时，盖板部相对进气口完全打开。当上翼片向上转动与下翼片相对打开时，盖板部从进气口上移开，气流能顺利进入到旁通气道中；而当上翼片转动至与下翼片关闭时，盖板部也同时将进气口覆盖住，气流无法流入到旁通气道中。这样端板内的旁通气道与同侧的出气口对应，出气口呈条形使得出气气流能均匀分布在下翼片的下表面，起到最佳的减阻效果。

作为优选，所述的出气口共有两个，出气口呈条形且沿着下翼片长度方向布置，出气口与同侧的旁通气道连通。这样端板内的旁通气道与同侧的出气口对应，出气口呈条形使得出气气流能均匀分布在下翼片下表面，起到最佳的减阻效果。

作为优选，所述的底板下表面固定有定位座，第一液压缸与第二液压缸位于尾翼结构下方，两者平行布置，定位座与第一液压缸缸体转动连接，第一液压缸缸体与第二液压缸缸体固定连接，第二液压缸活塞杆与定位座后部活动连接。

作为优选，所述端板在上翼片的前方设有若干平行布置的条形通孔，条形通孔的长度从上到下逐个减小，所述条形通孔位于端板内侧的下边缘设有向端板外侧平滑过渡的弧面。在高速行驶过程中，上翼片上方产生高压气流，下方和两侧产生低压气流，气流会在上翼片后缘交汇后形成涡流使得上翼片风阻提升，设置条形通孔并且向外侧平滑过渡可以防止上翼片涡流的产生，从而降低上翼片的空气阻力。

作为优选，还包括底座和导向套，所述的导向套竖直位于底座上方且与底座固定连接，导向套内设有可与第一液压缸与第二液压缸滑动配合的导向通道，第一液压缸活塞杆顶部定位于导向套底部。导向套可以对第一液压缸与第二液压缸起到保护作用。

作为优选，所述的第一管路包括同时控制两个第一液压缸的一号三位四通电磁阀，所述的第三管路包括一个同时控制两个第三液压缸的三号三位四通电磁阀，所述的第二管路包括两个支路，支路上设有控制单侧第二液压缸的二号三位四通电磁阀，所述的第一管路、第三管路和支路上均设有单向阀和蓄能器。两侧尾翼结构中升降以及上、下翼片的相对转动均采用同步控制，保证两者运动情况一致，而两侧尾翼结构的转动则通过单独的管路控制，使得转动角度能够有所不同。

作为优选，还包括可收集汽车刹车信号、车速信息和侧向加速度信号的控制器，所述的控制器分别与一号三位四通电磁阀、二号三位四通电磁阀、三号三位四通电磁阀电连接。

本实用新型的有益效果是：（1）通过改变两个尾翼结构的转角，调节车尾左右两边的风阻和下压力，抑制车身侧倾，帮助车辆在高速行驶时顺利转弯，提高车辆过弯速度和行驶稳定性；（2）汽车制动时，两侧尾翼结构向前转动，上翼片和下翼片与空气的接触面最大，提供额外的刹车制动效果：（3）直道行驶时，上翼片可向上转动，同时打开旁通气道，从而降低上翼片和下翼片的风阻和下压力，有助于提高汽车直道的加速和极速表现。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图；

图2是本实用新型中尾翼结构升起后的结构示意图；

图3是本实用新型中尾翼结构背部的结构示意图；

图4是本实用新型中尾翼结构未升起时的剖视图；

图5是本实用新型中尾翼结构升起后的剖视图；

图6是本实用新型中尾翼结构向前转动后的剖视图；

图7是本实用新型中尾翼结构中上、下翼片相对转动后的剖视图；

图8是本实用新型中尾翼结构中上、下翼片未转动打开时与转板的相对位置示意图；

图9是本实用新型中尾翼结构中上、下翼片转动打开后与转板的相对位置示意图；

图10是本实用新型的液压原理图；

图11是本实用新型的模块连接图。

图中：尾翼结构1，上翼片101，端板102，下翼片103，底板104，定位座105，凸起部1a，条形通孔1b，出气口1c，旁通气道1d，进气口1f，开口1e，车尾2，导向套3，底座4，第一液压缸5，第二液压缸6，第三液压缸7，转板8，盖板部8a，蓄能器9，定位板10，一号三位四通电磁阀11，三号三位四通电磁阀12，左二号三位四通电磁阀13a，右二号三位四通电磁阀13b，二号三位四通电磁阀13，单向阀14，滤清器15，液压泵16，控制器17，按钮18，泄压阀19。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1至图11所示的实施例中，一种车尾空气动力学辅助装置，包括两个尾翼结构1以及带动尾翼结构运转的驱动机构。两个尾翼结构布置在车尾2，两者在左右两侧对称布置。车尾还设置升降通道，以便于尾翼结构布置其内，升降通道的大小与尾翼结构相适配。尾翼结构包括上翼片101、下翼片103、底板104以及两边的端板102，其中上翼片、下翼片、底板三者从上到下平行布置，底板的两端分别固定端板，下翼片的前端和上翼片的后端分别与端板转动连接，上翼片的前端靠近下翼片的尾端，上翼片向下转动之后上翼片的下表面可与下翼片上表面相贴合。此外，端板在上翼片的前方设有若干平行布置的条形通孔1b，条形通孔的长度从上到下逐个减小，条形通孔位于端板内侧的下边缘设有向端板外侧平滑过渡的弧面。

端板的内侧面设有内腔的凸起部1a，凸起部的边缘与端板侧面平滑过渡。凸起部内设有转板8和定位板10。其中定位板与凸起部内腔底部固定，定位板与转板中部转动连接。转板一端较长，另一端较短，较长端与上翼片前端活动连接，较短端与下翼片后端活动连接。

两侧的端板内均设有旁通气道1d，端板在上翼片和下翼片之间设有与旁通气道连通的进气口1f，下翼片内为空腔结构，旁通气道的另一端开口1e与下翼片内腔连通，该开口的上下边缘在下翼片转动时均在下翼片空腔的覆盖范围内，以保证气流不会漏出。下翼片的下表面设有出气口1c，出气口共有两个，出气口呈条形且沿着下翼片长度方向布置，出气口与同侧的旁通气道连通。转板与上翼片前端的连接端向进气口方向延伸出可覆盖进气口的盖板部8a，上翼片和下翼片转动至相对开合角度最大时，盖板部相对进气口完全打开，而在上翼片和下翼片转动至闭合状态时，盖板部将进气口覆盖，气流将无法进入到旁通气道中。

驱动机构包括液压泵16、滤清器15、一个第一液压缸5、两个第二液压缸6和一个第三液压缸7以及第一管路、第二管路、第三管路。底板下表面固定有定位座105，第一液压缸与第二液压缸位于尾翼结构下方，两者平行布置，定位座与第一液压缸缸体转动连接，第二液压缸活塞杆与定位座后部活动连接，这样当第二液压缸活塞杆顶出时，上方的尾翼结构可相对第一液压缸缸体转动。第一液压缸与第二液压缸平行布置，两者缸体固定连接，两者缸体的外部设有导向套3，导向套内设有可与第一液压缸与第二液压缸滑动配合的导向通道，导向套与这两个缸体滑动连接，第一液压缸活塞杆顶部定位于导向套底部。导向套下方设有底座4，导向套与底座固定连接，导向套竖直固定，这样当第一液压缸活塞杆向下顶出时，反作用力推动第一液压缸缸体以及尾翼结构向上升起。第三液压缸设置在尾翼机构中部，作用于上翼片和下翼片之间，可推动上、下翼片之间相对转动。

第一管路、第二管路和第三管路并联布置。第一管路包括同时控制两个第一液压缸的一号三位四通电磁阀11，在一号三位四通电磁阀之前设置有一个单向阀14，在单向阀和一号三位四通电磁阀之间设置一个蓄能器9。第三管路包括三号三位四通电磁阀12，在三号三位四通电磁阀之前设置有另一个单向阀，在单向阀和三号三位四通电磁阀之间设置一个蓄能器。第二管路包括两个支路，支路上设有控制单侧第二液压缸的二号三位四通电磁阀13，两个二号三位四通电磁阀中一个是左二号三位四通电磁阀13a，另一个是右二号三位四通电磁阀13b，单向阀和对应的二号三位四通电磁阀之间设置一个蓄能器。在第一管路中，两个第一液压缸采用并联方式，通过一号三位四通电磁阀的油路同时作用于两个第一液压缸，使得两个第一液压缸能同时完成升降。在第三管路中，两个第三液压缸也采用并联方式，通过三号三位四通电磁阀的油路同时作用于两个第三液压缸，使得两个第三液压缸能同时完成操作上、下翼片的相对转动。而在第二管路中，通过支路来分别控制第二液压缸，左二号三位四通电磁阀用于控制左侧的尾翼结构，右二号三位四通电磁阀用于控制右侧的尾翼结构，使得两个尾翼结构的转动角度可不相同。此外，还设置泄压支路，包括一个泄压阀19，泄压阀位于各单向阀之前，当管路内压力过大时，可将管路内油压安全卸除。

液压管路中的一号三位四通电磁阀、二号三位四通电磁阀、三号三位四通电磁阀分别与控制器17连接。控制器可以是汽车的ECU，也可以是单独设置的控制单元。此外控制器还用于收集汽车的车速信息、刹车信号以及侧向加速度信号，控制器电连接一个按钮18，用于手动控制上、下翼片的打开和关闭。

在实际运行过程中，当车速较低时，如图4所示，尾翼结构处于初始状态，下翼片位于升降通道中，同时上翼片的前端与下翼片上表面相贴合。当车速提升至100KM/H以上时，如图5所示，一号三位四通电磁阀的左位接入系统，油压推动两个第一液压缸的活塞，使得第一液压缸活塞杆顶出，将尾翼结构一同向上推出，上翼片和下翼片翼的上下均有空气流经，上下表面产生压力差，进而对车尾产生下压力；而当车速下降至低于90KM/H时，一号三位四通电磁阀的右位接入系统，使得上、下翼片下降至升降通道中。

当车速的进一步上升时，如图6所示，两个二号三位四通电磁阀的左位均接入系统，此时油压推动两个第二液压缸的活塞，使得下翼片连同上翼片和端板一同向前转动，下翼片向前转动角与第二液压缸活塞行程呈正相关，而且向前转动角小于15度。

当刹车时，两个二号三位四通电磁阀的左位均接入系统，同时第二液压缸活塞行程达到最大，因此上翼片、下翼片向前转动角度达到45度，为转动最大角度，以获得最大的迎风面积，从而提供最大的风阻。

当汽车高速转弯时，离心力产生较大的侧向加速度，如汽车向左转弯时，车身受到向右的离心力作用，由于汽车质心位置高于汽车侧倾中心，产生的侧倾力矩使得汽车有向右侧倾的趋势，汽车左侧车轮对地面的压力下降，右侧车轮对地面的压力上升。此时，两个二号三位四通电磁阀的左位均接入系统，然而用于控制左侧尾翼结构的第二液压缸的左二号三位四通电磁阀，其作用时间大于右二号三位四通电磁阀，使得控制左侧尾翼结构中第二液压缸活塞的升程大于控制右侧尾翼结构中第二液压缸活塞的升程，最终使得两尾翼结构中下翼片的转动角度相差10到30度，转角差的大小随着侧向加速度的增大而增大。这样，位于左侧的尾翼结构，其相比右侧的尾翼结构，产生更大的下压力，从而形成回正力矩抵消至少一部分由离心力产生的侧倾力矩，从而减小车身侧倾，提高左侧车轮的附着力，降低右侧车轮的负荷。同时，由于两侧尾翼结构的转角差，使得左侧尾翼结构的风阻大于另一侧，由两侧不同的风阻产生与车辆转向方向相同的辅助力矩，从而提供额外的转向力矩。

当汽车在直道上加速行驶时，如图7所示，驾驶者可通过手动控制按钮，将三号三位四通电磁阀左位接入液压管路中，从而使得上翼片和下翼片之间发生相对转动，上、下翼片产生的下压力和风阻降低。同时也带动转板转动，转板上的盖板部将进风口打开，下翼片上方产生的高压气流经过旁通气道而从下翼片下表面的出气口流出，从而降低下翼片上下压力差，这使得下翼片空气阻力和下压力进一步降低，车辆行驶阻力减小，便于汽车更快的加速，在长直道上加速行驶时可以使极速相对上、下翼片不打开时提高15到20KM/H。在此状态下，如果驾驶者踩下刹车踏板，三号三位四通电磁阀右位以及两个二号三位四通电磁阀的左位接入液压管路中，尾翼结构整体在向前转动的同时也将上、下翼片回位，回位的过程中转板也同时将进气口关闭，从而将旁通气道关闭。

Claims (10)

1.一种车尾空气动力学辅助装置，其特征是，包括两个尾翼结构以及带动尾翼结构运转的驱动机构，两个尾翼结构在车尾左右两侧对称布置，所述的尾翼结构包括从上到下平行布置的上翼片、下翼片、底板以及用于分别定位上翼片和下翼片两侧的端板，下翼片的前端和上翼片的后端分别与端板转动连接，底板的两端分别与端板固定连接，所述的驱动机构包括用于推动尾翼结构上下升降的第一液压缸，用于推动尾翼结构前后转动的第二液压缸以及用于调节上翼片和下翼片之间相对开合角度的第三液压缸，所述的驱动机构还包括液压泵、用于同时通断两个第一液压缸的第一管路、用于单独通断每个第二液压缸的第二管路以及用于同时通断两个第三液压缸的第三管路。

2.根据权利要求1所述的一种车尾空气动力学辅助装置，其特征是，所述的端板内设有旁通气道，端板在上翼片和下翼片之间设有与旁通气道连通的进气口，所述下翼片下表面设有与旁通气道相连通的出气口。

3.根据权利要求2所述的一种车尾空气动力学辅助装置，其特征是，所述端板的内侧面设有内腔的凸起部，凸起部内设有转板以及用于定位转板的定位板，转板的一端与上翼片前端活动连接，转板的另一端与下翼片后端活动连接，定位板与转板中部转动连接，定位板与凸起部内腔底部固定，凸起部的边缘与端板侧面平滑过渡。

4.根据权利要求3所述的一种车尾空气动力学辅助装置，其特征是，所述的转板与上翼片前端的连接端设有可覆盖进气口的盖板部，所述上翼片和下翼片转动至相对开合角度最大时，盖板部相对进气口完全打开。

5.根据权利要求2或3或4所述的一种车尾空气动力学辅助装置，其特征是，所述的出气口共有两个，出气口呈条形且沿着下翼片长度方向布置，出气口与同侧的旁通气道连通。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种车尾空气动力学辅助装置，其特征是，所述的底板下表面固定有定位座，第一液压缸与第二液压缸位于尾翼结构下方，两者平行布置，定位座的前部与第一液压缸缸体转动连接，第一液压缸缸体与第二液压缸缸体固定连接，第二液压缸活塞杆与定位座后部活动连接。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的一种车尾空气动力学辅助装置，其特征是，所述端板在上翼片的前方设有若干平行布置的条形通孔，条形通孔的长度从上到下逐个减小，所述条形通孔位于端板内侧的下边缘设有向端板外侧平滑过渡的弧面。

8.根据权利要求1或2或3或4所述的一种车尾空气动力学辅助装置，其特征是，还包括底座和导向套，所述的导向套竖直位于底座上方且与底座固定连接，导向套内设有可与第一液压缸与第二液压缸滑动配合的导向通道，第一液压缸活塞杆顶部定位于导向套底部。

9.根据权利要求1或2或3或4所述的一种车尾空气动力学辅助装置，其特征是，所述的第一管路包括同时控制两个第一液压缸的一号三位四通电磁阀，所述的第三管路包括一个同时控制两个第三液压缸的三号三位四通电磁阀，所述的第二管路包括两个支路，支路上设有控制单侧第二液压缸的二号三位四通电磁阀，所述的第一管路、第三管路和支路上均设有单向阀和蓄能器。

10.根据权利要求9所述的一种车尾空气动力学辅助装置，其特征是，还包括可收集汽车刹车信号、车速信息和侧向加速度信号的控制器，所述的控制器分别与一号三位四通电磁阀、二号三位四通电磁阀、三号三位四通电磁阀电连接。