一种尾翼及车辆

技术领域

本发明属于车辆尾翼技术领域，具体涉及一种尾翼及车辆。

背景技术

汽车尾翼，也叫做汽车后导流板，一般存在于汽车尾部位置，在实现造型效果的同时，起到扰流的作用，改善风阻，从而降低车辆的能耗。目前市面上汽车尾翼的结构形式主要有两种，第一种尾翼是固定不动的，只能通过优化造型来降低风阻；第二种为升降式尾翼，此种类型尾翼多用于三厢跑车(例如保时捷帕拉梅拉)或掀背门的轿车(例如长安UNI-V)。

上述两种类型的尾翼降低风阻的效果有限，仍具有优化空间。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种尾翼及车辆，该尾翼的长度和倾角均可调节，以匹配车辆的不同行驶速率，以降低风阻，从而降低能耗；同时尾翼的长度可调还可以提高尾翼的通用性。

本发明的技术方案为：

一方面，本发明提供了一种尾翼，包括：

安装壳，设有带开口的导向腔，所述导向腔沿高度方向的腔壁上设有至少一组扰动结构，所述扰动结构包括在高度方向位置相对应、且型面相匹配的导向凸面和导向凹面，所述导向腔的沿伸缩方向的各处在高度方向上的尺寸相同；

伸缩翼，设有通过所述开口伸入于所述导向腔中的导向段和位于所述安装壳外的扰流段，所述导向段的沿高度方向的两侧均设有导向块；

驱动机构，设于所述安装壳内部，用于驱动所述伸缩翼的导向段在所述导向腔中沿伸缩方向移动，在所述驱动机构驱动所述导向块移动至与所述扰动结构接触时，所述伸缩翼相对于所述安装壳上摆或下摆。

在一些实施例中，所述扰动结构的数量为两组以上，两组以上所述扰动结构沿所述伸缩方向间隔分布。

在一些实施例中，两组以上所述扰动结构沿所述伸缩方向等间距分布，所述导向块设有两个，两个所述导向块的间距D设置为D≠nd，其中d为相邻两个所述扰动结构的间距，n≥1。

在一些实施例中，所述导向凸面和所述导向凹面的型面均为弧面；或者，所述导向凸面、所述导向凹面和所述导向块的型面均为弧面。

在一些实施例中，所述导向段包括本体和凸出于所述本体的所述导向块，所述本体与所述导向腔间隙配合，所述导向块位于所述本体的沿高度方向的两个侧面。

在一些实施例中，所述导向段设有导向球和/或水平设置的圆柱，所述导向球和/或圆柱与所述本体转动连接，所述导向球和/或圆柱局部凸出于所述本体沿高度方向的两个侧面，以形成所述导向块。

在一些实施例中，所述导向凸面和所述导向凹面的型面均为弧形柱面。

在一些实施例中，所述驱动机构包括动力机构及所述动力机构驱动的连杆组件，所述动力机构位于所述安装壳内，所述连杆组件的执行端连接于所述导向段。

在一些实施例中，所述尾翼还包括：

控制器，与所述动力机构电连接；

压力传感器，与所述控制器电连接，用于检测所述扰流段的风压。

在一些实施例中，所述导向段和所述安装壳中的其中一个设有锁孔，另一个设有锁紧件，当所述导向段移动至所述导向腔的设定位置时，所述锁紧件伸入至所述锁孔中。

在一些实施例中，所述安装壳设有用于排液的贯通设置的过液孔，所述过液孔的高度低于所述驱动机构。

另一方面，本申请还提供了一种车辆，包括：

车身；

前述的尾翼，所述安装壳连接于所述车身。

本发明的有益效果至少包括：

本发明所提供的一种尾翼包括安装壳、伸缩翼以及驱动机构，安装壳设有带开口的导向腔，导向腔沿高度方向的腔壁上设有至少一组扰动结构，扰动结构包括在高度方向位置相对应的导向凸面和导向凹面；伸缩翼设有连接的扰流段以及导向段，导向段可移动地通过开口伸入于导向腔中，导向段的沿高度方向的两侧均设有导向块，扰流段位于安装壳外；驱动机构设于安装壳内部，驱动机构的可动部分作用于导向段，以驱动导向段在导向腔中沿伸缩方向移动；其中，导向凸面和导向凹面的型面相匹配，以使导向腔的沿伸缩方向的各处在高度方向上的尺寸相同，且在驱动机构驱动导向块移动至与扰动结构接触时，导向段相对于安装壳上摆或下摆。在车辆行进过程中，导向段可以沿着伸缩方向在导向腔内移动，从而实现扰流段的沿伸缩方向的位置变化，实现尾翼的长度变化；当导向段的导向块与扰动结构接触时，导向段可以相对于安装孔上摆或者下摆，从而带动伸缩翼上摆或者下摆，实现伸缩翼与水平方向的倾角的调节；因此，本申请中尾翼的长度和倾角的调节实现了最优的尾翼长度、倾角与车辆的行驶速率匹配，保证伸缩翼的风压最小，实现降低能耗的目的。而尾翼的长度可调匹配了不同车型例如两厢车或者三厢车的造型需求，提高尾翼的通用性。

附图说明

图1示出了相关技术中尾翼的结构示意图。

图2示出了实施例一的尾翼结构示意图。

图3示出了图2的尾翼的导向腔和导向段的局部放大图。

图4示出了图2的伸缩翼在导向腔内两个位置的结构示意图。

图5示出了图4的局部放大图。

图6示出了驱动机构与安装壳以及伸缩翼的装配图。

图7示出了锁紧件与安装壳以及伸缩翼在解锁状态下的装配图。

图8示出了锁紧件、安装壳以及伸缩翼在锁紧状态下的装配图。

附图标记说明：

100-尾翼；110-安装壳，111-导向腔，112-开口，113-扰动结构，113a-导向凸面，113b-导向凹面，114-安装腔；120-伸缩翼，121-扰流段，122-导向段，123-本体，124-导向块，125-导向球；130-驱动机构，131-动力机构，132-第一连杆，133-第二连杆；140-锁紧件；200-车身。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

汽车在行进过程中，汽车的周围流体是空气，汽车与空气之间产生的相对运动，此时空气的雷诺数远大于临界雷诺数，因此行进的汽车外的空气流动按照湍流处理。流体在圆管内流动时，将雷诺数定义为Re＝ud/v。式中u是流体流速，v是运动粘度，d是圆管直径。当Re＜2300时，圆管内的管流为层流；当Re≥8000时，圆管内的管流为湍流；复杂的湍流可以用非稳态连续方程进行描述。笛卡尔坐标中的速度矢量

其中，ρ——流体密度，Kg/m

——速度矢量，m/s

p——流体微元体上的压力，Pa。

以此为基础，带入标准k-ε湍流模型，可得到：

式中，

G

G

Y

σ

S

μ

总结：由上述公式可知，G

表1

表2

对上述的方案通过CFD仿真分析，获得如表2的风阻系数，风阻系数越小，表示该方案下的尾翼风阻最小。由表2中的数据可以得到在倾角为5°，尾翼在车身长度方向的尺寸A＝240时，风阻系数最小；在不同的尾翼长度时，风阻系数最小的倾角并不相同，例如，在尾翼长度为200时，倾角为5°或者7°，风阻系数较小；在尾翼长度为220时，倾角为1°、3°、5°或者9°，风阻系数较小。

另外，汽车在不同的行进速度下，尾翼的最优长度和最优倾角，也就是风阻系数最小时的尾翼长度和尾翼倾角也不相同。

因此，尾翼沿车身方向的长度以及尾翼与水平方向的夹角是影响风压也就是车辆行进过程中风阻值的最根本因素。为了实现不同的车型在不同的行进速率下有最优长度和最优倾角的尾翼，本申请提供了一种尾翼和车辆，该尾翼用于安装于车身，具体地，尾翼可以安装三厢车，也可以安装于两厢车，尾翼可伸缩设置，且可以上摆和下摆，实现尾翼长度以及倾角的调整，可以保证车辆在不同的行进速度下采用最优的尾翼长度和尾翼倾角，使得车辆的风阻系数最小，降低能耗；并且尾翼的可伸缩设置使得尾翼沿车身的长度方向尺寸可调，满足不同车型的造型需求，提高了尾翼的通用性。

实施例一

本申请实施例提供了一种尾翼，该尾翼用于安装于车身的后部，用于在车辆行进过程中扰流，以降低汽车的风阻，从而降低能耗；该尾翼可沿车身的长度方向伸缩设置，满足两厢车和三厢车等不同车型的造型需求，提高了尾翼的通用性；同时尾翼可以实现上摆和下摆，与伸缩调整长度相互配合，使得车辆在不同行进速度下均可以处于最小风阻。

请参阅图2、图3以及图6，本申请实施例提供的尾翼100包括安装壳110、伸缩翼120以及驱动机构130，安装壳110设有带开口112的导向腔111，导向腔111沿高度方向的腔壁上设有至少一组扰动结构113，扰动结构113包括在高度方向位置相对应的导向凸面113a和导向凹面113b；伸缩翼120设有连接的扰流段121以及导向段122，导向段122可移动地通过开口112伸入于导向腔111中，导向段122的沿高度方向的两侧均设有导向块124，扰流段121位于安装壳110外；驱动机构130设于安装壳110内部，驱动机构130的可动部分作用于导向段122，以驱动导向段122在导向腔111中沿伸缩方向移动；其中，导向凸面113a和导向凹面113b的型面相匹配，以使导向腔111的沿伸缩方向的各处在高度方向上的尺寸相同，且在驱动机构130驱动导向块124移动至与扰动结构113接触时，伸缩翼120相对于安装壳110上摆或下摆。

安装壳110作为安装结构用于将尾翼100安装于车身200，安装壳110的材质可以采用塑料，通过空腔吹塑制得，也可以通过注塑成型，具体不作限制；安装壳110的导向腔111可以由安装壳110的外壁合围形成，也可以在安装壳110的内壁合围形成。导向腔111可以沿着车身200的长度方向延伸，导向腔111的延伸方向也可以与车身200的长度方向具有一定夹角，导向腔111的延伸方向可以根据造型需求和空间调整。导向腔111的形状可以为规则的长方体形、正方体形或者水平设置的圆柱形，也可以是不规则的形状；安装壳110设有与导向腔111连通的开口112，扰流段121通过开口112可移动地伸入至导向腔111中。扰流段121和导向段122可以为一体式结构，也可以为分体式结构；在扰流段121和导向段122为一体式结构时，伸缩翼120可以整体采用空腔吹塑或者注塑成型获得，在扰流段121和导向段122为分体式结构时，可以分别空腔吹塑或者注塑成型获得，再通过可拆卸连接，例如螺栓连接或者卡接等手段将扰流段121与导向段122连接。导向段122在导向腔111内的伸缩方向可以沿车身200的长度方向，当然，伸缩方向也可以与车身200的长度方向具有一定的夹角。扰动结构113包括沿高度方向位置相对应的导向凸面113a和导向凹面113b，具体地，导向凸面113a可以位于导向腔111高度方向的上腔壁，导向凹面113b位于导向腔111高度方向的下腔壁，当然，还可以反过来，即导向凸面113a位于导向腔111高度方向的下腔壁，导向凹面113b位于导向腔111高度方向的下腔壁。在车辆行进过程中，导向段122可以沿着伸缩方向在导向腔111内移动，从而实现扰流段121沿伸缩方向的位置变化，实现尾翼100的长度变化；当导向段122的导向块124与扰动结构113接触时，导向段122可以相对于安装孔上摆或者下摆，从而带动伸缩翼120上摆或者下摆，实现伸缩翼120与水平方向的夹角的调节；因此，本申请中尾翼100的长度和倾角的调节可以实现最优的尾翼100长度、倾角与车辆的行驶速率匹配，保证伸缩翼120的风压最小，实现降低能耗的目的。而尾翼100的长度可调匹配了不同车型例如两厢车或者三厢车的造型需求，提高尾翼100的通用性。

请参阅图3，在一些实施例中，扰动结构113的数量为两组以上，两组以上扰动结构113沿伸缩方向间隔分布。两组以上的扰动结构113实现了伸缩翼在不同伸缩长度时均可实现角度可调，扰动结构113的数量决定了扰流段121可上摆的次数，也就是说扰动结构113的数量越多伸缩翼120的调整效果与车辆速率的匹配程度越高，调整后的扰流段121的风阻系数越接近最小值。例如，导向段122的伸缩量程是固定的，例如伸缩量程为10cm，在这段确定的伸缩量程下设置两组扰动结构113，两组扰动结构113之间的距离为5cm，那么在导向块124从出现第一次摆动到下一次摆动需要移动5cm；如果在这段确定的伸缩量程下设置五组扰动结构113，两组扰动结构113之间的距离为1.5cm，那么导向块124从第一摆动后每移动1.5cm便可以出现一次上摆或者下摆。

请继续参阅图3至图5，在一些实施例中，两组以上扰动结构113沿伸缩方向等间距分布，导向块124设有两个，两个导向块124的间距D设置为D≠nd，其中d为相邻两个扰动结构113的间距，n≥1，n为正整数。导向块124设置两个，导向段122在导向腔111内移动过程中，伸缩翼120更加稳定。两个导向块124的间距是指两个导向块124的中心点之间的距离，相邻两个扰动结构113之间的间距是指相邻的两个扰动结构113的中心点之间的距离。在伸缩翼120相对于安装壳110上摆或者下摆时，其中一个导向块124是支点，另一个导向块124随着导向凸面113a或者导向凹面113b的形状起伏，从而实现扰流段121与水平方向夹角的调整。例如，两个导向块124的间距小于相邻的两个扰动结构113的间距，在导向段122沿着伸缩方向向安装壳110外移动时，远离扰流段121的导向块124未运动至扰动结构113，靠近扰流段121的导向块124先与扰动结构113接触，此时远离扰流段121的导向块124就会作为支点，靠近扰流段121的导向块124在扰动结构113的作用下出现了导向段122的上下摆动，而扰流段121与导向段122连接，导向段122的上下摆动带动扰流段121上下摆动，从而实现伸缩翼120的上下摆动；再比如，远离扰流段121的导向块124运动至扰动结构113时，靠近扰流段121的导向块124作为支点，远离扰流段121的导向块124出现了上下摆动，对应的导向段122带动扰流段121出现了下上摆动。

在一些实施例中，导向凸面113a和导向凹面113b均为弧面，或者导向凸面113a、导向凹面113b和导向块124的型面均为弧面。导向凸面113a和导向凹面113b均为弧面，可以提高导向段122与导向腔111的滑动顺畅度；在其他实施例中，导向凸面113a、导向凹面113b和导向块124的型面均为弧面可以进一步地保证导向段122在导向腔111内顺畅滑动，并且型面设置为弧面可以实现扰流段121的摆动角度连续可变。导向凸面113a、导向凹面113b以及导向块124的曲率可以根据角度调整需求调整，在此不作赘述。

请继续参阅图3，在一些实施例中，导向段122包括本体123和凸出于本体123的导向块124，本体123与导向腔111间隙配合，导向块124位于本体123的沿高度方向的两个侧面。本体123与导向腔111间隙配合才能实现上述的摆动，本体123的形状可与导向腔111的形状适配。

在一些实施例中，导向段122设有导向球125和/或水平设置的圆柱，导向球125和/或圆柱与本体123转动连接，导向球125和/或圆柱局部凸出于本体123沿高度方向的两个侧面，以形成导向块124，也就是导向球125和/或圆柱凸出于本体123沿高度方向的两个侧面的部分形成导向块124。在前述的导向块124有两个的基础上，导向段122设有导向球125和/或水平设置的圆柱，可以理解为导向段122设有两个导向球125，或者导向段122设有两个水平设置的圆柱，或者导向段122设有一个导向球125以及一个圆柱；水平设置的圆柱是指圆柱的轴向沿水平方向延伸，圆柱的轴向与导向段122的伸缩方向垂直。在导向段122在导向腔111内沿伸缩方向移动时，导向球125和/或导向柱与导向腔111的腔壁之间为转动接触，使得导向段122在导向腔111内的移动更加顺畅。在其他实施例中，导向块124还可以与导向腔111的腔壁之间也可以通过滑动接触来实现伸缩移动。

在一些实施例中，导向凸面113a和导向凹面113b的型面均为弧形柱面，在导向段122设有导向球125或者圆柱的基础上，沿车身200宽度方向延伸可以保证即使导向球125产生位置偏差时仍能与扰动结构113作用，提高了尾翼100在伸缩、上摆以及下摆过程中的稳定性。

在其他的实施例中，扰动结构113的数量为两组以上，两组以上的扰动结构113沿垂直于伸缩方向依次间隔设置，导向段122沿高度方向的两侧的导向块124的数量均与扰动结构113相同，且各导向块124与各扰动结构113一一对应，进一步提高伸缩翼120伸缩过程中的稳定性。在其他实施例中，扰动结构113的数量以及导向块124的数量可以根据实际需要来调整，在此不作限定。

请参阅图6，在一些实施例中，驱动机构130包括动力机构131及动力机构131驱动的连杆组件，动力机构131位于安装壳110内，连杆组件的执行端连接于导向段122。该动力机构131可以为电机，连杆组件包括第一连杆132和第二连杆133，第一连杆132和电机的输出轴连接，第一连杆132与电机的输出轴相互垂直，第一连杆132与第二连杆133铰接，第二连杆133与导向段122铰接，第二连杆133远离第一连杆132的一端形成执行端。上述的驱动机构130仅是列举，在其他实施例中，驱动机构130还可以采用其他的曲柄滑块机构实现，在此不作赘述。具体地，导向段122沿高度方向的两侧分别设有两个导向块124，两个导向块124沿垂直于伸缩方向，即沿车身200的宽度方向间隔设置，驱动机构130位于两个导向块124之间。在其他实施例中，驱动机构130可以设有两个，两个驱动机构130位于导向块124的两侧。

在一些实施例中，尾翼100还包括控制器和压力传感器，控制器与动力机构131电连接；压力传感器用于检测扰流段121的风压，压力传感器与控制器电连接。动力机构131为电机，控制器与动力机构131电连接可以控制动力机构131的正转、反转、转动的开启和停止，控制器与动力机构131电连接属于现有技术，可以通过连接于电机的编码器传感器等实现控制器对动力机构131的控制，在此不作赘述；压力传感器实时检测扰流段121的风压可以在线测得扰流段121上摆或者下摆过程中的风压数据，在经过控制器对风压数据比较后确定风压最小的角度，并控制动力机构131动作，驱动导向段122移动至最佳位置，然后动力机构131停止动作，以将导向段122锁定至最佳位置，而此时扰流段121的倾角为风压最低时的倾角。另外，控制器内还收集了根据数值模拟或者物理模拟收集的车辆在不同行驶速度下，尾翼100的最佳长度和倾角信息，对尾翼100的伸缩长度提供参考。

请参阅图7以及图8，在一些实施例中，导向段122和安装壳110中的其中一个设有锁孔，另一个设有锁紧件140，当导向段122移动至导向腔111的设定位置时，锁紧件140伸入至锁孔中。设定位置可以根据需要来确定，例如设定位置可以是导向段122伸入至导向腔111的最底部，设定位置还可以是导向段122位于导向腔111内的其它任意位置。锁紧件140包括底座、弹片和锁紧球，底座连接于安装孔110，底座设有开口朝向导向段122的锁紧腔，弹片位于锁紧腔内，弹片的一端连接于锁紧腔的底壁，弹片的另一端连接于锁紧球，锁紧腔的开口直径小于锁紧球的直径，锁紧球间隙设于锁紧腔内，锁紧球远离弹片的一侧伸出于开口或者压入锁紧腔内，在导向段的锁孔与锁紧球远离弹片的一侧对中时，锁紧球远离弹片的一侧伸入至锁孔中以将伸缩翼120与安装壳110锁定，另外，锁紧件140还可以采用锁紧轴与气缸来实现，锁紧件140为现有技术，具体内容可参考现有技术公开，锁紧件140的更多内容不作赘述。

在一些实施例中，安装壳110设有用于排液的贯通设置的过液孔，过液孔的高度低于驱动机构130。在尾翼100长度变化过程中，可能会有雨水或者外界的水源进入至安装壳110内，过液孔的设置可以将安装壳110内的雨水或者水源排出，以保护驱动机构130。具体地，过液孔的轴向可沿竖直方向，也可以与竖直方向具有夹角，过液孔的角度可以根据安装壳110的形状调整，具体不作限制。在某些实施例中，安装壳110设有空腔，安装壳110的外侧具有凹陷形成了导向腔111，安装壳110沿车身200宽度方向的中部设有与导向腔111连通的安装腔114，安装腔114位于导向腔111下方，驱动机构130位于安装腔114内，过液孔位于安装腔114下方，过液孔连通于安装腔114与外界；扰动结构113设有两组时，两组扰动结构113位于安装腔114沿车身200宽度方向的两侧。

本申请实施例提供的尾翼100的工作过程如下：

在车辆开启后，控制器控制锁紧件140打开，使得导向段122可以在导向腔111内伸缩，在车辆行驶过程中，车辆的行驶速率数据收集至控制器，控制器根据行驶速率数据获得与速率匹配的最佳尾翼100长度，控制动力机构131动作，从而驱动导向段122在导向腔111内往复运动，直至尾翼100沿车身200方向的长度达到最佳尾翼100长度，也就是尾翼100的长度与当前的速率匹配，然后控制器控制动力机构131动作，使得导向段122寻找最近的扰动结构113，导向块124与扰动结构113接触下，扰流段121先上摆后下摆(也可能先下摆后上摆)，压力传感器将上摆以及下摆过程的风压数据传递给控制器，控制器判断在伸缩翼120上摆和下摆的过程中的风压最小值对应的位置，控制器控制动力机构131，使得导向段122运动至风压最小值对应的位置，控制器控制动力机构131停止动作，驱动机构130将伸缩翼120锁定在风压最小值对应的位置；当车辆的行驶速率发生变化时，比如由80km/h提速至100km/h，重复上述的步骤，直至尾翼100调整至与该行驶速率匹配的长度与倾角。

本申请实施例提供的尾翼100可以根据车辆的行驶速率来控制尾翼100的长度以及倾角，保证车辆的风阻系数最小，降低能耗；由于尾翼100的伸缩设置，所以尾翼100可以与两厢车、三厢车等不同的车型进行匹配，以满足造型的需求，提高了尾翼100的通用性。

实施例二

基于与实施例一相同的技术构思，本申请实施例提供了一种车辆，该车辆具有长度和倾角均可调的尾翼100，在行驶过程中通过调整尾翼100的长度和角度可以减小风阻，从而降低能耗。

本申请实施例提供的车辆包括车身200以及实施例一的尾翼100，尾翼100的安装壳110连接于车身200。具体地，对于三厢车，该尾翼100可以安装于车身200后部的下侧，由于尾翼100自身为伸缩结构，在尾翼100缩回后结构紧凑，占用空间小，所以可以满足三厢车的造型需求；同时该尾翼100还可以安装于两厢车的车身200。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。