可变空气动力学装置和车辆的制作方法

1.本公开涉及空气动力学装置技术领域，尤其涉及一种可变空气动力学装置和车辆。


背景技术：

2.可变空气动力学装置，通过自身角度的调整，以提高或减小空气阻力，以车辆的尾翼为例，在紧急制动时，可将尾翼调整至制动位置，提供额外的制动阻力和下压力，减少制动距离；在经过山区、跨海大桥时，可收起尾翼，减少侧向力，避免车辆横向摆动，提高驾驶的安全性和舒适性。
3.相关技术中，可变空气动力学装置通过驱动机构打开或关闭，但由于自身传动效率低的特点，无法在短时间内快速展开，在尾翼打开过程中，车辆经过机械制动后车速已经大幅度降低，即便此时尾翼到达高风阻位置，由于车速已经显著降低而无法提供较大的空气刹车效能。


技术实现要素：

4.为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种可变空气动力学装置和车辆。
5.根据本公开实施例的第一方面，提供一种可变空气动力学装置，包括：扰流板；驱动组件，用于驱动所述扰流板运动；以及传动组件，设置在所述驱动组件和所述扰流板之间，所述传动组件包括与所述驱动组件的动力输出轴传动连接的传动轴，其中，所述传动轴上设置有弹性件，所述动力输出轴上设置有可通断的开闭件，所述可变空气动力学装置具有：第一工作模式，所述开闭件接合，所述驱动组件通过所述传动组件带动所述扰流板在多个展开位置和收起位置之间运动；以及第二工作模式，所述开闭件断开，所述弹性件驱动所述扰流板运动至极限展开位置。
6.可选地，所述驱动组件包括传动连接的驱动电机和涡轮蜗杆减速机，所述涡轮蜗杆减速机的齿轮箱输出轴和所述动力输出轴通过所述开闭件可通断连接。
7.可选地，所述开闭件为电磁离合器，所述可变空气动力学装置包括与所述电磁离合器和所述驱动电机电连接的控制器。
8.可选地，所述动力输出轴上设置有第一齿轮，所述传动轴上设置有第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮相啮合。
9.可选地，所述传动组件包括连接在所述传动轴的端部，并与所述扰流板相连接的多连杆机构。
10.可选地，所述传动轴的两端分别设置有所述多连杆机构。
11.可选地，所述可变空气动力学装置还包括固定在所述扰流板上的基座，所述多连杆机构设置在所述基座的容纳腔中，所述基座上形成有连接柱，所述弹性件套设在所述传动轴上且一端固定，另一端固定至所述连接柱。
12.可选地，所述传动轴与所述扰流板平行布置，且所述传动轴的两侧分别设置有所
述弹性件。
13.根据本公开的第二个方面，还提供一种车辆，包括上述的可变空气动力学装置。
14.可选地，所述扰流板为所述车辆的尾翼，所述尾翼在所述极限展开位置和收取位置之间运动，在所述收起位置，所述尾翼与车身相平齐。
15.本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：在第一工作模式下，动力输出轴和传动轴之间没有相对转动，驱动组件通过传动组件带动扰流板运动，扰流板可定位在多个展开位置和收起位置之间的任意位置，弹性件的设置可保证在多个位置之间的切换更加平稳；在第二工作模式下，扰流板起始状态下可位于任意展开位置或收起位置，当收到紧急制动信号时，控制开闭件断开，动力输出轴和传动轴之间的连接断开，在弹性件的作用下，扰流板瞬间快速运动至高风阻的极限展开位置，通过扰流板与周围流场的作用，扰流板可用于提供额外的制动阻力和下压力，减少制动距离；当紧急制动结束或需要重新调整扰流板的位置时，通过接合开闭件，驱动组件通过传动组件重新驱动扰流板运动。
16.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
17.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
18.图1是根据一示例性实施例示出的可变空气动力学装置的结构示意图；
19.图2是根据一示例性实施例示出的可变空气动力学装置的侧视图；
20.图3是根据一示例性实施例示出的可变空气动力学装置的变化过程图；
21.图4是根据一示例性实施例示出的可变空气动力学装置的示意图(第二工作模式)；
22.图5是根据一示例性实施例示出的可变空气动力学装置的示意图(第一工作模式)。
23.附图标记说明
24.1-扰流板，11-基座，2-驱动组件，21-动力输出轴，22-驱动电机，23-涡轮蜗杆减速机，231-齿轮箱输出轴，3-传动组件，31-传动轴，32-多连杆机构，4-弹性件，5-开闭件，61-第一齿轮，62-第二齿轮，7-控制器。
具体实施方式
25.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
26.需要说明的是，本技术中所有获取信号、信息或数据的动作都是在遵照所在地国家相应的数据保护法规政策的前提下，并获得由相应装置所有者给予授权的情况下进行的。
27.在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”、“下”、通常是指在
本公开提供的扰流板正常安装的情况下定义的，具体可参考图3所示的图面方向，“前”、“后”是针对车辆的行驶方式而言的，“内”、“外”是指相应部件轮廓的内和外。此外，本公开中使用的术语“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。
28.如图1至图3所示，在本公开的相关实施例中，以车辆的尾翼为例，作为一种可变空气动力学装置，使用电机作为动力源通过传动机构带动多连杆机构转动，从而使尾翼抬升并旋转至特定位置，以调节空气阻力。由于传动机构和多连杆机构自身传动效率的特点限制了尾翼的运动速度，导致尾翼打开至最大角度位置(例如40
°
)需要至少2秒的时间，但车辆经过2秒机械制动后车速已经大幅降低，此时，即使尾翼达到高风阻位置也无法提供较大的空气刹车性能。
29.因此，针对现有技术中，无法实现快速展开至极限位置的问题，如图4和图5所示，本公开提供一种可变空气动力学装置，该可变空气动力学装置可以为车辆的尾翼、飞机的机翼、以及车辆的主动进气格栅等任何适当的需要快速开启和关闭的中小型运动机构，具体下文中将以车辆的尾翼为例进行详细介绍。本公开提供的可变空气动力学装置包括扰流板1、用于驱动扰流板1运动的驱动组件2以及传动组件3，如图3所示，驱动组件2可以驱动扰流板1的第二边缘相对于第一边缘向上或向下翻转，并且在翻转过程中，整体还存在向上的抬升和向后的移动，能够引导周围的气流流动，提高或减小空气阻力，在本公开中，对扰流板1的运动方式不做限定，例如还可以驱动扰流板1为侧向倾斜，任何能够改变周围空气流动的运动方式均属于本公开的保护范围。传动组件3设置在驱动组件2和扰流板1之间，传动组件3包括与驱动组件2的动力输出轴21传动连接的传动轴31，其中，传动轴31上设置有弹性件4，动力输出轴21上设置有可通断的开闭件5，可变空气动力学装置具有：第一工作模式(非弹射模式)，开闭件5接合，驱动组件2通过传动组件3带动扰流板1在多个展开位置和收起位置之间运动；以及第二工作模式(弹射模式)，开闭件5断开，弹性件4驱动扰流板1运动至极限展开位置。这里，驱动组件可以为电机，传动组件可以为齿轮、齿轮齿条等，相对于车辆的尾翼而言，第二边缘可以为后边缘，第一边缘可以为靠近车头的前边缘，驱动组件2用于驱动扰流板1运动，这里，任何能够驱动扰流板1运动的驱动方式和传动方式均属于本公开的保护范围。这里的展开位置可以有多个，且具有向上的极限展开位置(风阻最高，可以称为制动位置)，收起位置为尾翼与车身相平齐的位置(风阻最低，稳定位置)。
30.通过上述技术方案，在第一工作模式下，动力输出轴21和传动轴31之间没有相对转动，驱动组件2通过传动组件3带动扰流板1运动，扰流板1可定位在多个展开位置和收起位置之间的任意位置，弹性件4的设置可保证在多个位置之间的切换更加平稳；在第二工作模式下，扰流板1起始状态可位于任意展开位置或收起位置，当收到紧急制动信号时，控制开闭件5断开，动力输出轴21和传动轴31之间的连接断开，在弹性件4的作用下，扰流板1瞬间快速运动至高风阻的极限展开位置，通过扰流板1与周围流场的作用，扰流板1可用于提供额外的制动阻力和下压力，减少制动距离；当紧急制动结束或需要重新调整扰流板1的位置时，通过接合开闭件5，驱动组件2通过传动组件3继续驱动扰流板1运动。本公开提供的可变空气动力学装置能够在极短时间内运动至极限展开位置且不会影响扰流板的展开、收起、定位等功能，不会增加空气动力学装置的重量和体积，同时不会影响相邻零部件的布置
和安装。
31.在本公开中，如图4和图5所示，驱动组件2包括传动连接的驱动电机22和涡轮蜗杆减速机23，涡轮蜗杆减速机23的齿轮箱输出轴231和动力输出轴21通过开闭件5可通断连接。由于扰流板1向上或向下运动的行程有限，且需要定位在任意位置，驱动电机22和动力输出轴21之间需设置涡轮蜗杆减速机23，以确保传递至动力输出轴21的扭矩不至于过大，输出合适的扭矩至动力输出轴21，同时还能够自锁定位在适当位置。
32.在本实施例中，开闭件5可以为电磁离合器，本公开提供的可变空气动力学装置包括与电磁离合器和驱动电机22电连接的控制器7。当车辆需要紧急制动时，控制器7发送信号至电磁离合器，松开齿轮箱输出轴231和动力输出轴21，断开两者的连接；当紧急制动结束后或需要重新调整扰流板1的位置时，控制器7发送信号至电磁离合器，抱死齿轮箱输出轴231和动力输出轴21，重新实现两者的连接。
33.为实现动力输出轴21和传动轴31之间的动力传递，在本公开中，如图4和图5所示，动力输出轴21上设置有第一齿轮61，传动轴31上设置有第二齿轮62，第一齿轮61与第二齿轮62相啮合，能够将动力输出轴21的扭矩传递至传动轴31，同时由于动力输出轴21和传动轴31在水平面内平行布置，可节约在竖向上的布置空间。
34.驱动组件2传递至传动轴31的运动为周向转动，需要转化成扰流板1的上下运动，在本公开中，传动组件3包括连接在传动轴31的端部，并与扰流板1相连接的多连杆机构32。例如，多连杆机构32可以为四连杆机构，在其他实施方式中，可根据运动方向和布置空间等方面的需求，选取适当结构的多连杆机构32，关于多连杆机构32的具体布置，本公开对此不做具体限定，在其他实施方式中，还可以为齿轮齿条机构、直线模组、气缸等，均属于本公开的保护范围。
35.如图1所示，传动轴31可以沿车辆的宽度方向布置，为保证对扰流板1的两端同时进行驱动，在本公开中，传动轴31的两端分别设置有多连杆机构32，传动轴31的扭矩同时驱动两端的多连杆机构32运动，实现扰流板1两端同步上升或下降。在其他实施方式中，可以沿传动轴31的轴向方向间隔布置多组多连杆机构32，以保证对扰流板1的驱动作用。
36.如图1所示，本公开提供的可变动力学装置还包括固定在扰流板1上的基座11，多连杆机构32可以设置在基座11的容纳腔中，基座11上形成有连接柱(图中未示出)，弹性件4可以为套设在传动轴31上的扭簧，扭簧的一端固定，另一端固定至连接柱，在开闭件5未断开时，蓄积弹性能，在开闭件5断开时，将蓄积的能量瞬间释放，实现扰流板1的快速展开。
37.与相关技术中采用直线电机驱动的方式相比，在本公开中，如图4和图5所示，传动轴31与扰流板1平行布置，无需占用后备箱空间，能够减少侵占尾门的内部空间，并且在成本上有所控制，适合批量化生产。另外，在传动轴31的两侧分别设置有弹性件4，可保证扰流板1的两端同时被瞬间弹起至极限展开位置。
38.根据本公开的第二个方面，提供一种车辆，该车辆包括上文中介绍的可变空气动力学装置。该车辆具有上述可变空气动力学装置的所有有益效果，此处不做过多赘述。
39.在本公开提供的车辆中，扰流板1为车辆的尾翼，尾翼能够在极限展开位置和收起位置之间运动，可以定位在中间的任意位置，其中，在收起位置，尾翼与车身相平齐，即，处于关闭状态，此时风阻最小。这样，车辆在紧急制动时，根据接收到的制动信号，瞬间将尾翼调整到具有最高风阻的制动位置(极限展开位置)；此时，通过尾翼与车辆周围流场的作用，
尾翼可以为车辆提供额外的制动阻力和下压力，减少制动距离；当车辆经过山区、跨海大桥时，根据接收到的横风信号，瞬间将尾翼调整到侧风稳定位置(收起位置)；此时，尾翼可以为车辆减少侧向力，减少车辆的横向摆动，提高乘员的舒适性。
40.本领域技术人员在考虑说明书及实践本公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
41.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。