CN207790899U - 一种方程式赛车可调尾翼系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种方程式赛车可调尾翼系统，所述尾翼系统的尾翼主翼的两端端面分别与左端板、右端板连接，尾翼主翼分别和左支撑架、右支撑架连接，尾翼主翼的后上方，左端板、右端板之间的位置设置第一襟翼、第二襟翼；通过实时调节第一襟翼、第二襟翼的攻角从而使得赛车稳定快速过弯；第一襟翼舵机、第二襟翼舵机安装在第一襟翼、第二襟翼内部，具有良好的隐蔽性，不影响尾翼空气动力学性能；小主动齿扇和小从动齿扇都可以在第一花瓣状通孔内部运动；大主动齿扇和大从动齿扇都可以在第二花瓣状通孔内部运动；从而相比于常见的可调尾翼传动更加美观、并且减小了扰流。
Description
技术领域
本实用新型专利属于赛车设计领域，具体涉及一种方程式赛车可调尾翼系统。
背景技术
在FSAE赛事中赛车车速相对较高，如何在最短的时间跑完规定的路程是对赛车性能的一大考验，空气动力学套件最初并不被看好，然而渐渐的人们认识到到其重要性后逐渐被重视起来，慢慢的演变为一项重要的设计元素。而后为满足不同工况下汽车的气动效果出现了可调尾翼，然而可调尾翼技术的发展和应用还处在初级阶段，仅仅只有一些相对高级的超级跑车或赛车才装备可调尾翼系统，以适应汽车不同的行驶路况，增加汽车行驶时的操纵稳定性和行驶安全性。在国内FSAE赛事中，一些学校如大连理工大学和重庆大学等都应用了可调尾翼系统，但无一例外都采用了四连杆机构，此种机构对舵机扭矩要求虽不高但不能很好的满足尾翼的气动效果，据了解所述学校在使用过程中存在高速下不稳定的现象。
发明内容
本实用新型的目的在于解决目前的FSAE赛事中现有技术的不足，提供一种气动效果好的方程式赛车可调尾翼系统。
为解决上述问题，本实用新型所采用的方案为：一种方程式赛车可调尾翼系统，所述的尾翼系统包括水平放置的、截面为机翼状的主翼，主翼设置在汽车尾部，主翼的两端端面分别与左端板、右端板的内侧面通过螺栓固定连接，主翼的下底面分别与开有机翼状开口的左支撑架和右支撑架通过碳纤维布和预浸料粘接，左支撑架和右支撑架分别安装在主翼沿其长度方向的三分之一、三分之二处，左支撑架和右支撑架的底端分别和车架上的固定支耳通过螺栓连接；主翼的后上方，左端板、右端板之间的位置设置第一襟翼、第二襟翼；
第一襟翼的两端分别安装一块第一襟翼端板，所述第一襟翼端板的内侧面通过螺栓和L形铁片与第一襟翼固定连接；所述第一襟翼端板一端的外侧面上设有圆筒形的第一襟翼端板凸台，第一襟翼端板凸台中设置圆形通孔，圆形通孔中穿过第一襟翼舵机转轴，第一襟翼舵机转轴的轴线与主翼的长度方向平行设置；第一襟翼舵机的壳体固定在第一襟翼端板的内侧面上；第一襟翼端板的另一端设置的圆形通孔内穿过第一襟翼旋转轴，第一襟翼旋转轴的一端穿过第一襟翼端板，并穿入第一襟翼中，使第一襟翼旋转轴与第一襟翼端板、第一襟翼形成固定连接，所述第一襟翼旋转轴的另一端通过轴承和左端板或右端板构成可旋转连接；
所述左端板、右端板是由内层、外层构成，左端板、右端板的内层上设置第一圆弧形贯通槽，第一襟翼端板凸台插入第一圆弧形贯通滑槽内，使第一襟翼端板凸台可在第一圆弧形贯通滑槽内运动；所述左端板、右端板的外层开有第一花瓣状通孔，第一襟翼舵机转轴穿出圆弧形贯通滑槽的部分套设小主动齿扇，小主动齿扇上设有弧形减重槽，所述小主动齿扇和小从动齿扇啮合，所述小从动齿扇上开有弧形减重槽，小从动齿扇与第一襟翼旋转轴通过焊接固定连接；小主动齿扇和小从动齿扇都可以在左端板、右端板的外层开设的第一花瓣状通孔中运动；
所述第二襟翼的两端分别安装一块第二襟翼端板，所述第二襟翼端板的内侧面通过螺栓和L形铁片与第二襟翼固定连接；所述第二襟翼端板一端的外侧面上设有圆筒形的第二襟翼端板凸台，第二襟翼端板凸台中设置圆形通孔，圆形通孔中穿过第二襟翼舵机转轴，所述第二襟翼舵机转轴的轴线与主翼的长度方向平行设置；第二襟翼舵机的壳体固定在第二襟翼端板的内侧面上；所述第二襟翼端板的另一端设置的圆形通孔内穿过第二襟翼旋转轴，第二襟翼旋转轴的一端穿过第二襟翼端板，并穿入第二襟翼中，使第二襟翼旋转轴与第二襟翼端板、第二襟翼形成固定连接，所述第二襟翼旋转轴的另一端通过轴承和左端板或右端板构成可旋转连接；
所述左端板、右端板分为两层，所述左端板、右端板内层上设置第二圆弧形贯通槽，第二襟翼端板凸台插入第二圆弧形贯通滑槽内，使第二襟翼端板凸台可在第二圆弧形贯通滑槽内运动；所述左端板、右端板的外层开有第二花瓣状通孔，第二襟翼舵机转轴穿出第二圆弧形贯通滑槽的部分套设大主动齿扇，大主动齿扇上设有弧形减重槽，所述大主动齿扇和大从动齿扇啮合，所述大从动齿扇上开有弧形减重槽，大从动齿扇与第二襟翼旋转轴通过焊接固定连接；大主动齿扇和大从动齿扇都可以在第二花瓣状通孔内部运动。
本实用新型的有益效果为：可以实时调节第一襟翼、第二襟翼的攻角从而使得赛车稳定快速过弯；第一襟翼舵机、第二襟翼舵机安装在左端板和右端板内，具有良好的隐蔽性，空气动力学性能良好；小主动齿扇和小从动齿扇都可以在第二花瓣状通孔内部运动；大主动齿扇和大从动齿扇都可以在第二花瓣状通孔内部运动；从而相比于常见的可调尾翼传动更加美观、并且减小了扰流。
附图说明
图1为可调尾翼系统的轴测图；
图2为第一襟翼2和第二襟翼3的结构示意图；
图3为第一襟翼2的俯视图；
图4为第二襟翼3的俯视图；
图5为右端板正视图。
附图标记：
具体实施方式
如图1-图5所示的一种方程式赛车可调尾翼系统，包括水平放置的、截面为机翼状的主翼1，主翼1设置在汽车尾部，主翼1的两端端面分别与左端板4、右端板5的内侧面通过螺栓固定连接，主翼1的下底面分别与开有机翼状开口的左支撑架10和右支撑架9通过碳纤维布和预浸料粘接，左支撑架10和右支撑架9分别安装在主翼1沿其长度方向的三分之一、三分之二处，左支撑架10和右支撑架9的底端分别和车架上的固定支耳通过螺栓连接；主翼1的后上方，左端板4、右端板5之间的位置设置第一襟翼2、第二襟翼3；
第一襟翼2的两端分别安装一块第一襟翼端板12，所述第一襟翼端板12的内侧面通过螺栓和L形铁片与第一襟翼2固定连接；所述第一襟翼端板12一端的外侧面上设有圆筒形的第一襟翼端板凸台16，第一襟翼端板凸台16中设置圆形通孔，圆形通孔中穿过第一襟翼舵机转轴20，第一襟翼舵机转轴20的轴线与主翼1的长度方向平行设置；第一襟翼舵机11的壳体固定在第一襟翼端板12的内侧面上；第一襟翼端板12的另一端设置的圆形通孔内穿过第一襟翼旋转轴21，第一襟翼旋转轴21的一端穿过第一襟翼端板12，并穿入第一襟翼2中，使第一襟翼旋转轴21与第一襟翼端板12、第一襟翼2形成固定连接，所述第一襟翼旋转轴21的另一端通过轴承和左端板4或右端板5构成可旋转连接；
所述左端板4、右端板5是由内层、外层构成，左端板4、右端板5的内层上设置第一圆弧形贯通槽，第一襟翼端板凸台16插入第一圆弧形贯通滑槽内，使第一襟翼端板凸台16可在第一圆弧形贯通滑槽内运动；所述左端板4、右端板5的外层开有第一花瓣状通孔，第一襟翼舵机转轴20穿出圆弧形贯通滑槽的部分套设小主动齿扇13，小主动齿扇13上设有弧形减重槽，所述小主动齿扇13和小从动齿扇6啮合，所述小从动齿扇6上开有弧形减重槽，小从动齿扇6与第一襟翼旋转轴21通过焊接固定连接；小主动齿扇13和小从动齿扇6都可以在左端板4、右端板5的外层开设的第一花瓣状通孔中运动；
所述第二襟翼3的两端分别安装一块第二襟翼端板15，所述第二襟翼端板15的内侧面通过螺栓和L形铁片与第二襟翼3固定连接；所述第二襟翼端板15一端的外侧面上设有圆筒形的第二襟翼端板凸台18，第二襟翼端板凸台18中设置圆形通孔，圆形通孔中穿过第二襟翼舵机转轴17，所述第二襟翼舵机转轴17的轴线与主翼1的长度方向平行设置；第二襟翼舵机8的壳体固定在第二襟翼端板15的内侧面上；所述第二襟翼端板15的另一端设置的圆形通孔内穿过第二襟翼旋转轴19，第二襟翼旋转轴19的一端穿过第二襟翼端板15，并穿入第二襟翼3中，使第二襟翼旋转轴19与第二襟翼端板15、第二襟翼3形成固定连接，所述第二襟翼旋转轴19的另一端通过轴承和左端板4或右端板5构成可旋转连接；
所述左端板4、右端板5分为两层，所述左端板4、右端板5内层上设置第二圆弧形贯通槽，第二襟翼端板凸台18插入第二圆弧形贯通滑槽内，使第二襟翼端板凸台18可在第二圆弧形贯通滑槽内运动；所述左端板4、右端板5的外层开有第二花瓣状通孔，第二襟翼舵机转轴19穿出第二圆弧形贯通滑槽的部分套设大主动齿扇14，大主动齿扇14上设有弧形减重槽，所述大主动齿扇14和大从动齿扇7啮合，所述大从动齿扇7上开有弧形减重槽，大从动齿扇7与第二襟翼旋转轴21通过焊接固定连接；大主动齿扇14和大从动齿扇7都可以在第二花瓣状通孔内部运动。
本可调尾翼系统的电控装置包括：四个轮速传感器、一个转向角度传感器、两个制动行程传感器、主控芯片为飞思卡尔MC9S128的整车控制器、一个12V低压电池、一个TTLinker模块；所述电控装置连接为：四个轮速传感器、一个角度传感器、两个制动行程传感器连接在控制板的AD采集端口上，整车控制器引脚TXOTX1、RXORX1连接在专用的TTLinker模块上，该模块将两根信号线合并为一根信号线，TTLinker模块的一根信号线串联两个第一襟翼舵机11、两个第二襟翼舵机8。电源分出两个正极和两个负极，其中一个正极和第一襟翼舵机11的正极连接，另一个正极和第二襟翼舵机8的正极连接，电源的负极搭铁。
所述的尾翼系统的使用方法为：两个第一襟翼舵机11旋转方向相反，可使第一襟翼2旋转一定角度，两个第二襟翼舵机8旋转方向相反，可使第二襟翼3旋转一定角度；
主翼1水平设置，第一襟翼2初始角度是与主翼1平行设置，第一襟翼2的最大旋转角度是第一襟翼2朝下旋转且与主翼1呈30°锐角夹角；第二襟翼3初始角度是与主翼1平行设置，第二襟翼3的最大旋转角度是第二襟翼3朝下旋转且与主翼1呈60°锐角夹角；
所述第一襟翼端板凸台16与第一圆弧形贯通槽之间有一定间隙，所述间隙小于小主动齿扇上的齿高；该间隙可以防止小主动齿扇和小从动齿扇之间的滑齿，同样第二襟翼端板凸台18与第二圆弧形贯通槽之间有一定间隙。
所述尾翼系统的工作过程为：通过轮速传感器、方向盘角度传感器、制动行程传感器采集数据到ECU，经过ECU处理数据根据判断对应不同工况得到适应的第一襟翼2、第二襟翼3各自的攻角；ECU通过串口通信将对应攻角信息传送给TTLinker，TTLinker将通过广播的形式信号传送给第一襟翼舵机11、第二襟翼舵机8；
第一襟翼舵机11接收到转动指令，两个第一襟翼舵机11转速相同方向相反，则第一襟翼舵机11转动转轴输出扭矩，第一襟翼舵机转轴20带动小主动齿扇13运动，小主动齿扇13在小从动齿扇6上滚动，因此第一襟翼2在反作用力作用下，绕第一襟翼旋转轴21转动，从而达到改变攻角的目的。第二襟翼舵机8接收到转动指令，所述两个第二襟翼舵机8转速相同方向相反，则第二襟翼舵机8转动转轴输出扭矩，第二襟翼舵机转轴17带动大主动齿扇14，大主动齿扇14在大从动齿扇7上滚动，因此第二襟翼3在反作用力作用下，绕第二襟翼旋转轴19转动，从而达到改变攻角的目的。
此外，第一襟翼舵机11、第二襟翼舵机8执行指令后会返回应答包，ECU可以通过应答包得到角度信息。
所述主翼1、第一襟翼2、第二襟翼3、左端板4、右端板5、左支撑架10、右支撑架9、第一襟翼端板12、第二襟翼端板15均采用碳纤维材料制作；所述轴承为深沟球轴承；所述第一襟翼舵机11第二襟翼舵机8为飞特SCS35型舵机。
第一襟翼舵机11、第二襟翼舵机8分别安装在左端板4和右端板5内，具有良好的隐蔽性，空气动力学性能良好；小主动齿扇13和小从动齿扇6都可以在第一花瓣状通孔内部运动；大主动齿扇14和大从动齿扇7都可以在第二花瓣状通孔内部运动；从而相比于常见的可调尾翼传动更加美观、并且减小了扰流。
Claims (1)
1.一种方程式赛车可调尾翼系统，其特征在于：所述的尾翼系统包括水平放置的、截面为机翼状的主翼(1)，主翼(1)设置在赛车尾部，主翼(1)的两端端面分别与左端板(4)、右端板(5)的内侧面通过螺栓固定连接，主翼(1)的下底面分别与开有机翼状开口的左支撑架(10)和右支撑架(9)通过碳纤维布和预浸料粘接，左支撑架(10)和右支撑架(9)分别安装在主翼(1)沿其长度方向的三分之一、三分之二处，左支撑架(10)和右支撑架(9)的底端分别和车架上的固定支耳通过螺栓连接；主翼(1)的后上方，左端板(4)、右端板(5)之间的位置设置第一襟翼(2)、第二襟翼(3)；
第一襟翼(2)的两端分别安装一块第一襟翼端板(12)，所述第一襟翼端板(12)的内侧面通过螺栓和L形铁片与第一襟翼(2)固定连接；所述第一襟翼端板(12)一端的外侧面上设有圆筒形的第一襟翼端板凸台(16)，第一襟翼端板凸台(16)中设置圆形通孔，圆形通孔中穿过第一襟翼舵机转轴(20)，第一襟翼舵机转轴(20)的轴线与主翼(1)的长度方向平行设置；第一襟翼舵机(11)的壳体固定在第一襟翼端板(12)的内侧面上；第一襟翼端板(12)的另一端设置的圆形通孔内穿过第一襟翼旋转轴(21)，第一襟翼旋转轴(21)的一端穿过第一襟翼端板(12)，并穿入第一襟翼(2)中，使第一襟翼旋转轴(21)与第一襟翼端板(12)、第一襟翼(2)形成固定连接，所述第一襟翼旋转轴(21)的另一端通过轴承和左端板(4)或右端板(5)构成可旋转连接；
所述左端板(4)、右端板(5)是由内层、外层构成，所述左端板(4)、右端板(5)的内层上设置第一圆弧形贯通槽，第一襟翼端板凸台(16)插入第一圆弧形贯通滑槽内，使第一襟翼端板凸台(16)可在第一圆弧形贯通滑槽内运动；所述左端板(4)、右端板(5)的外层开有第一花瓣状通孔，第一襟翼舵机转轴(20)穿出圆弧形贯通滑槽的部分套设小主动齿扇(13)，小主动齿扇(13)上设有弧形减重槽，所述小主动齿扇(13)和小从动齿扇(6)啮合，所述小从动齿扇(6)上开有弧形减重槽，小从动齿扇(6)与第一襟翼旋转轴(21)通过焊接固定连接；小主动齿扇(13)和小从动齿扇(6)都可以在左端板(4)、右端板(5)的外层开设的第一花瓣状通孔中运动；
所述第二襟翼(3)的两端分别安装一块第二襟翼端板(15)，所述第二襟翼端板(15)的内侧面通过螺栓和L形铁片与第二襟翼(3)固定连接；所述第二襟翼端板(15)一端的外侧面上设有圆筒形的第二襟翼端板凸台(18)，第二襟翼端板凸台(18)中设置圆形通孔，圆形通孔中穿过第二襟翼舵机转轴(17)，所述第二襟翼舵机转轴(17)的轴线与主翼(1)的长度方向平行设置；第二襟翼舵机(8)的壳体固定在第二襟翼端板(15)的内侧面上；所述第二襟翼端板(15)的另一端设置的圆形通孔内穿过第二襟翼旋转轴(19)，第二襟翼旋转轴(19)的一端穿过第二襟翼端板(15)，并穿入第二襟翼(3)中，使第二襟翼旋转轴(19)与第二襟翼端板(15)、第二襟翼(3)形成固定连接，所述第二襟翼旋转轴(19)的另一端通过轴承和左端板(4)或右端板(5)构成可旋转连接；
所述左端板(4)、右端板(5)分为两层，所述左端板(4)、右端板(5)内层上设置第二圆弧形贯通槽，第二襟翼端板凸台(18)插入第二圆弧形贯通滑槽内，使第二襟翼端板凸台(18)可在第二圆弧形贯通滑槽内运动；所述左端板(4)、右端板(5)的外层开有第二花瓣状通孔，第二襟翼舵机转轴(19)穿出第二圆弧形贯通滑槽的部分套设大主动齿扇(14)，大主动齿扇(14)上设有弧形减重槽，所述大主动齿扇(14)和大从动齿扇(7)啮合，所述大从动齿扇(7)上开有弧形减重槽，大从动齿扇(7)与第二襟翼旋转轴(21)通过焊接固定连接；大主动齿扇(14)和大从动齿扇(7)都可以在第二花瓣状通孔内部运动。
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| CN109733490A (zh) * | 2019-01-14 | 2019-05-10 | 江苏大学 | 一种fsae赛车空气动力学套件连接结构 |
| CN112124446A (zh) * | 2020-10-16 | 2020-12-25 | 湖北汽车工业学院 | 一种整流兼辅助制动型尾翼 |
| WO2024125414A1 (zh) * | 2022-12-16 | 2024-06-20 | 武汉路特斯汽车有限公司 | 车辆空气动力学套件控制系统及车辆 |
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