车顶扰流器及使用该车顶扰流器的车辆的制作方法与工艺

本发明涉及车顶扰流器及使用该车顶扰流器的车辆。

背景技术：
随着汽车保有量的不断提高和环境的持续恶化，人们对汽车的节能减排越来越重视。汽车匀速行驶时的阻力主要包括气动阻力和滚动阻力，滚动阻力随车速增加变化很小，而气动阻力与车速平方成正比，会随车速增加急剧增大。一般来说当车速高于70km/h时，气动阻力会对油耗产生明显影响。特别是商用车，目前商用车尾部多近似于长方体，这就使得其尾部气流的湍流强度大，负压低，形成了较大的气动阻力。减小汽车行驶时的气动阻力是降低排放的有效途径之一，目前，为了减小气动阻力，已经有多种装置，如扰流板、涡流发生器等，它们可以通过引导气流，或是使气流提前分离来降低尾部气流的湍流强度，达到提升尾部气流压力，降低汽车行驶阻力的目的。另外，受汽车尾气、工程施工等因素的影响，现在空气中的粉尘显著增加，也使得汽车表面的尘土污染问题日益突出；而现有商用车行驶时尾部的纵对称面处大多会形成一对分离涡，行驶过程中，下方的漩涡会将地面的污物卷起，上方的漩涡又会将卷起的污物带到后窗玻璃，形成整个后背的污染；并且，车辆在雨天行驶时，泥水常会溅落到车尾，影响美观，增大了维护费用。申请号为201320302724.2、授权公告号为CN203268172U的中国专利公开了一种汽车尾翼，即扰流板，包括翼板和支架，支架包括底座和用于将翼板安装到底座上的撑杆，撑杆通过角度调整机构连接在底座上，翼板的顶面与撑杆的夹角为75-85°，翼板的底面呈向上凸起的弧形，使用时，翼板上方的气压将大于翼板下方的气压，增大了后轮的抓地力，提升了汽车行驶时的稳定性和安全性；同时，翼板下方的气流被翼板的弧形底面引导至车尾处，在车尾处因负压形成涡流，从而在雨天行驶时，有效的通过气流对车尾进行冲刷，避免了汽车尾部沾满雨水和污泥的问题。但是，现有技术中的上述扰流板支撑设置在车尾顶部，并且翼板与来流方向存在一定角度，流过后车窗玻璃的气流会直接冲击汽车尾翼，从而导致车辆的风阻系数增大，且该扰流板不具备伸缩功能，高速行驶时必将导致汽车油耗的增加。除此之外，若扰流板形状不合适或安装位置不恰当，附加的扰流板还可能使得后轴的负压力过大而导致车头抬起，影响到行驶的稳定性。

技术实现要素：
本发明的目的是提供一种具有清洁功能并能够减小高速行驶时气动阻力增加的车顶扰流器，同时，本发明还提供了一种使用该车顶扰流器的车辆。本发明中车顶扰流器采用的技术方案是：车顶扰流器，包括用于固定到车尾顶部的导流座和对应所述导流座设置的扰流板，所述导流座和扰流板均具有用于沿车辆的宽度方向延伸的横向，所述导流座具有用于朝向车辆头部的前部；所述扰流板具有用于沿垂直于横向的方向扣合到所述导流座上的扣合位并且在运动到扣合位时与导流座共同形成顶部为平滑弧形凸起的导流体；扰流板还具有用于运动到扰流板顶部的斜后方并伸出车尾的展开位并且具有用于在运动到展开位时将气流朝向车尾后方引流的弧形下表面；所述车顶扰流器还包括与所述扰流板传动连接以带动扰流板在扣合位和展开位之间运动的传动机构。所述导流座为壳状，其最高位置处与导流座底面的后边缘之间具有朝后的供所述扰流板扣合的开口。在前后方向上，导流座最高位置之前的尺寸小于导流座最高位置之后的尺寸。所述扰流板为壁厚均匀的弧形板。所述传动机构包括至少一根传动杆，所述导流座上设有供传动杆穿过的避让空间，所述传动杆的一端是与扰流板固定连接的固定端，另一端是穿过所述导流座并与相应的伸缩装置传动连接的传动端。本发明中一种车辆采用的技术方案是：一种车辆，包括车体和车顶扰流器，所述车顶扰流器包括固定在车尾顶部的导流座和对应所述导流座设置的扰流板，所述导流座和扰流板均具有沿车辆的宽度方向延伸的横向，所述导流座具有朝向车辆头部的前部；所述扰流板具有用于沿垂直于横向的方向扣合到所述导流座上的扣合位并且在运动到扣合位时与导流座共同形成顶部为平滑弧形凸起的导流体；扰流板还具有用于运动到扰流板顶部的斜后方并伸出车尾的展开位并且具有用于在运动到展开位时将气流朝向车尾后方引流的弧形下表面；所述车顶扰流器还包括与所述扰流板传动连接以带动扰流板在扣合位和展开位之间运动的传动机构。所述导流座为壳状，其最高位置处与导流座底面的后边缘之间具有朝后的供所述扰流板扣合的开口。在前后方向上，导流座最高位置之前的尺寸小于导流座最高位置之后的尺寸。所述扰流板为壁厚均匀的弧形板。所述传动机构包括至少一根传动杆，所述导流座上设有供传动杆穿过的避让空间，所述传动杆的一端是与扰流板固定连接的固定端，另一端是穿过所述导流座并与相应的伸缩装置传动连接的传动端。本发明采用上述技术方案，导流座和扰流板均具有用于沿车辆的宽度方向延伸的横向，扰流板在传动机构作用下运动至扣合到导流座上的扣合位时，能够与导流座共同形成顶部为平滑弧形凸起的导流体，从而形成流线形整体，使得该状态下的扰流器尽可能少地引起局部压差阻力增加，并且能够扰动车顶尾部的气流，使尾部气流提前分离，减小尾部气流的湍流强度，提升尾部压力，减小车辆行驶时的气动阻力；而扰流板在传动机构作用下运动至展开位时，其将伸出车背，依靠弧形下表面将气流朝向车尾后方引流，抑制车底部气流上卷带起的尘土、泥水等污物；同时，扰流板采用活动设置，在汽车高速行驶时保持合拢状态，降低整车风阻系数，从而达到降低高速行驶时的气动阻力的目的；扰流板展开时虽然同样会导致风阻系数的增加，但是如果这时汽车行驶速度较慢，则气动阻力不会成为影响整车油耗的关键因素，也就不会明显增加油耗，同时又能达到清洁后背的目的，兼顾高速时减阻，低速时清洁后背这两个优点。附图说明图1是本发明中一种车辆的一个实施例中扰流板处于展开位时的结构示意图；图2是图1的主视图；图3是图1中扰流板处于扣合位时的结构示意图；图4是图1中车顶扰流器的立体结构示意图，同时也是本发明中车顶扰流器的一个实施例的结构示意图；图5是图4的另一角度的结构示意图。图中各附图标记对应的名称为：10车体，20车顶扰流器，21导流座，211开口，22扰流板，221弧形下表面，23传动杆，30伸缩装置。具体实施方式本发明中一种车辆的一个实施例如图1~图5所示，是一种商用车，包括车体10和设置在车尾的车顶扰流器20。其中车顶扰流器20包括用于固定到车尾顶部的导流座21和、对应导流座21设置的扰流板22和与扰流板22传动连接的传动杆23，导流座21和扰流板22均具有用于沿车辆的宽度方向延伸的横向。导流座21为壳状，具有用于朝向车辆头部的前部；扰流板22为壁厚均匀的弧形板，具有用于沿垂直于横向的方向扣合到导流座21上的扣合位，并且在运动到扣合位时与导流座21共同形成顶部为平滑弧形凸起的导流体。导流座21的最高位置处与导流座21底面的后边缘之间具有朝后的供扰流板22扣合的开口211，扰流板22运动到扣合位时，能够与导流座21紧密结合，形成一个流线形整体，在前后方向上，导流座21最高位置之前的尺寸小于导流座21最高位置之后的尺寸，即未设置开口211侧的尺寸小于设有开口211侧的尺寸，符合流体力学原理，能够获得最佳的减阻效果。扰流板22还具有用于运动到扰流板22顶部的斜后方并伸出车尾的展开位，并且具有用于在运动到展开位时将气流朝向车尾后方引流的弧形下表面221，以使流经车体10顶部的气流在扰流板22的引导下吹向车尾背部。车顶扰流器20还包括与扰流板22传动连接以带动扰流板22在扣合位和展开位之间运动的传动机构。传动机构包括用于设置在车尾内部的伸缩装置30和一根传动杆23，传动杆23的一端是与扰流板22横向的中间位置固定连接的固定端，另一端是穿过导流座21并与伸缩装置30传动连接的传动端，导流座21上对应地设有供传动杆23穿过的避让空间。伸缩装置30可以采用多种形式，例如气压缸、液压缸、电动推杆等，只要能够与传动杆23传动连接以带动扰流板22在扣合位和展开位运动即可。伸缩装置30可以采用手动控制，也可以采用电气控制，例如设置按钮，依靠按钮实现对扰流板22的驱动，具体控制方式和结构此处不再详细说明。上述车顶扰流器20中的导流座21可以通过焊接、螺纹连接、铆接等现有手段固定到车体10尾部，导流座21和扰流板22的具体形状、安装位置、传动杆23的长度和安装角度需结合车体10的自身造型，采用现有的计算流体力学分析方法得到，以获得最佳的效果，这是本领域技术人员不需付出创造性劳动即可实现的。扰流板22和传动杆23采用高强度材料制成，保证汽车高速行驶时，运动到展开位的扰流板22不会发生变形。一般情况下，扰流板22处于扣合位，导流座21能与扰流板22紧密结合，并形成一个流线型的整体，使得该状态下具有清洁功能的车顶扰流器20引起的局部压差阻力增加尽可能少；同时，又能扰动车顶尾部的气流，减小尾部气流的湍流强度以降低商用车行驶时的气动阻力。当商用车行驶在灰尘较多路面，或雨天行驶在泥泞路面，驾驶员通过手动控制或仪表盘按钮控制传动机构驱动传动杆23动作，使扰流板22处于展开位，扰流板22会移动到商用车车尾之后，并略高于商用车的顶部，与车体10之间形成供气流流过的间隔。此时，流经商用车上表面的气流会在扰流板22的引导下吹向商用车的后背，从而抑制商用车尾部下方气流卷起地面的污物，防止商用车后背被污染。当商用车驶离污物较多的路段后，驾驶员再次按下按钮收起扰流板22，实现了清洁功能，并能够减小自身导致的气动阻力增加，结构简单，操作方便。一般来说，车辆在高速公路行驶较快，路面也较干净，可以合拢扰流器，而在城市路面或路况较差时通常路面也较脏，行驶速度也较低，此时可以打开扰流器清洁后背，从而兼顾了高速时减阻，低速时清洁后背这两个优点。本发明中车顶扰流器的一个实施例即上述一种车辆的实施例中的车顶扰流器20，此处不再赘述。在上述实施例中，导流座21上供扰流板22扣合的开口211设置在导流座21最高位置处与导流座21底面的后边缘之间，扰流板22为壁厚均匀的弧形板，而传动机构采用伸缩装置30和一根传动杆23。在本发明的其它实施例中，导流座21上供扰流板22扣合的开口211也可以设置成其它形式，例如在导流座21最高位置后方一段距离处与导流座21底面的后边缘之间设置开口211，只要能够保证扰流板22形成将气流朝向车尾后方引流的弧形下表面221，都能够起到清洁作用。另外，扰流板22的形状也可以根据顶面流线形结构和底面引流结构的需求，设计成壁厚不均匀的弧形板。再者，在其它实施例中，传动机构也可以替换成其它形式，只要能够驱动扰流板22在扣合位和展开位之间运动即可；而上述实施例中传动杆23的数量也可以是两根以上，例如对应扰流板22的横向两端分别设置一根传动杆23。