CN109664705A - 一种方程式赛车的独立悬架系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种方程式赛车的独立悬架系统，包括前轮边总成、后轮边总成、减震器和推杆，前轮边总成和后轮边总成均通过推杆与减震器连接，推杆与减震器连接处设有摇臂。摇臂为三角形结构，摇臂的一个顶点与推杆连接，摇臂的一个顶点与减震器连接，摇臂的另一个顶点连接在车身上。摇臂与车身的连接点为固定点相当于支点，摇臂相当于杠杆，通过对摇臂三个顶点位置的优化可以确定最佳杠杆比优化受力。后轮芯的中心为三球销球笼结构，三球销球笼结构与传动系统的三球销连接，三球销球笼结构为三球销的运动留出足够运动空间。三球销球笼结构为传动系统的万向节提供安装空间，将万向节内置于后轮芯中，节省了安装空间，优化了赛车的空间结构。

Description

一种方程式赛车的独立悬架系统

技术领域

本发明属于悬架系统技术领域，具体涉及一种方程式赛车的独立悬架系统。

背景技术

中国大学生方程式汽车大赛是一项由高等院校汽车工程或汽车相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛。各参赛车队按照赛事规则和赛车制造标准，在一年的时间内自行设计和制造出一辆在加速、制动、操控性等方面具有优异表现的小型单人座休闲赛车，能够成功完成全部或部分赛事环节的比赛。

悬架系统是方程式赛车中重要的组成部分，支撑、连接着赛车各系统总成，使其保持相对正确的位置。同时，悬架也承受着来自赛车内部的载荷和轮传来的冲击，因此悬架必须具有足够的强度和刚度。在满足使用要求的同时，吸收振动、轻量化也是悬架设计的重要部分。现有技术中方程式赛车的悬架系统制造成本高、悬架定位参数设定复杂，响应速度缓慢、振动问题大，横向安装空间大的技术缺陷。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种方程式赛车的独立悬架系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种方程式赛车的独立悬架系统，包括前轮边总成、后轮边总成、减震器和推杆，所述前轮边总成和后轮边总成均通过推杆与减震器连接，推杆与减震器连接处设有摇臂。

进一步的，所述摇臂为三角形结构，摇臂的一个顶点与推杆连接，摇臂的一个顶点与减震器连接，摇臂的另一个顶点连接在车身上。

进一步的，所述后轮边总成包括后立柱、后轮芯和叉臂，后轮芯通过轴承连接在后立柱上，叉臂通过主销接头与后立柱连接。

进一步的，所述后轮芯的中心为三球销球笼结构，三球销球笼结构与传动系统的三球销连接。

进一步的，所述后轮边总成还包括横向稳定杆，横向稳定杆通过吊耳连接在后立柱上，横向稳定杆的两端均设有杆端轴承，横向稳定杆的一端通过杆端轴承连接在吊耳上，横向稳定杆的另一端通过杆端轴承与车架上的钢套连接。

进一步的，所述前轮边总成包括前立柱、前轮芯和叉臂，前轮芯通过轴承连接在前立柱上，叉臂通过主销接头与前立柱连接。

进一步的，所述主销接头通过吊耳连接在前立柱或后立柱上，主销接头的一端设有鱼眼关节轴承与吊耳连接，主销接头另一端与叉臂连接。

进一步的，所述主销接头包括主销接头Ⅰ和主销接头Ⅱ，主销接头Ⅱ上设有耳片，推杆的一端与摇臂连接，推杆的另一端连接在耳片上。

进一步的，所述推杆的两端均设有杆端轴承，叉臂远离主销接头的一端设有杆端轴承，推杆和叉臂均为管状结构且在设有杆端轴承端部设有焊接套，杆端轴承与焊接套之间为螺纹连接。

进一步的，所述前立柱、后立柱和摇臂均为镂空结构。

采用本发明技术方案的优点为：

1、本发明摇臂与推杆之间为活动连接，摇臂与减震器之间为活动连接，摇臂与车身的连接点为固定点相当于支点，摇臂相当于杠杆，通过对摇臂三个顶点位置的优化可以确定最佳杠杆比优化受力；当赛车上下振动时，轮胎和车身的振动力可通过摇臂传递到减震器上，摇臂与推杆之间和摇臂与减震器之间均为活动连接，可更好地吸收轮胎和车身的振动；且摇臂为一体式三角形镂空结构，既方便安装定位，又能在减轻质量的同时确保一定的机械强度，增加使用寿命。

2、本发明摇臂、前立柱、后立柱的镂空结构和推杆、横向稳定杆、叉臂的管状结构都减轻了赛车的重量，实现了赛车的轻量化设计。

3、本发明三球销球笼结构为三球销的运动留出足够运动空间，三球销球笼结构为传动系统的万向节提供安装空间，将万向节内置于后轮芯中，节省了安装空间，优化了赛车的空间结构。

4、本发明中所有采用鱼眼关节轴承及杆端轴承连接的位置均使用锥形垫片，既用于紧固连接又确保了垫片不会对轴承产生运动干涉。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明方程式赛车的独立悬架系统整体结构示意图。

图2为本发明前轮边总成的局部放大示意图。

图3为本发明后轮边总成的局部放大示意图。

图4为本发明前立柱的整体结构示意图。

图5为本发明后立柱的整体结构示意图。

图6为本发明前轮芯的整体结构示意图。

图7为本发明后轮芯的整体结构示意图。

图8为本发明摇臂的整体结构示意图。

图9为本发明杆端轴承的整体结构示意图。

图10为本发明主销接头的结构示意图。

上述图中的标记分别为：1、前轮边总成；2、后轮边总成；3、减震器；4、推杆；5、摇臂。

具体实施方式

在本发明中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“平面方向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1至图10所示，一种方程式赛车的独立悬架系统，包括前轮边总成1、后轮边总成2、减震器3和推杆4，前轮边总成1和后轮边总成2均通过推杆4与减震器3连接，推杆4与减震器3连接处设有摇臂5。摇臂5为三角形结构，摇臂5的一个顶点与推杆4连接，摇臂5的一个顶点与减震器3连接，摇臂5的另一个顶点通过铰接连接在车身上，摇臂5绕该顶点转动。摇臂5与推杆4之间为活动连接，摇臂5与减震器3之间为活动连接，摇臂5与车身的连接点为固定点相当于支点，摇臂5相当于杠杆，通过对摇臂5三个顶点位置的优化可以确定最佳杠杆比优化受力；当赛车上下振动时，轮胎和车身的振动力可通过摇臂5传递到减震器3上，摇臂5与推杆4之间和摇臂5与减震器3之间均为活动连接，可更好地吸收轮胎和车身的振动。且摇臂5为一体式三角形镂空结构，既方便安装定位，又能在减轻质量的同时确保一定的机械强度，增加使用寿命。推杆4为管状结构，一般采用无缝钢管，推杆4的两端设有杆端轴承8和焊接套，焊接套焊接在推杆4的两端，焊接套上设有内螺纹，杆端轴承8通过螺纹连接在焊接套上。摇臂5的镂空结构和推杆4的管状结构都减轻了赛车的重量，实现了赛车的轻量化设计。

后轮边总成2包括后立柱21、后轮芯22和叉臂7，后轮芯22通过轴承连接在后立柱21上，叉臂7通过主销接头6与后立柱21连接。后轮芯22通过轮毂螺栓与轮辋连接，制动盘铆接在后轮芯22上，使用深沟球轴承与后立柱21过盈配合。后轮芯22的中心为三球销球笼结构，三球销球笼结构与传动系统的三球销连接，三球销球笼结构为三球销的运动留出足够运动空间。三球销球笼结构为传动系统的万向节提供安装空间，将万向节内置于后轮芯22中，节省了安装空间，优化了赛车的空间结构。由于本发明的后轮芯22为铝制件，所以在后轮芯22中嵌入一层钢制内套，增加球笼结构的耐磨性及使用寿命。

后轮边总成2还包括横向稳定杆23，横向稳定杆23通过吊耳连接在后立柱21上，横向稳定杆23的两端均设有杆端轴承8，横向稳定杆23的一端通过杆端轴承8连接在吊耳上，横向稳定杆23的另一端通过杆端轴承8与车身上的钢套9连接。横向稳定杆23也为管状结构，一般采用无缝钢管，横向稳定杆23的两端设有杆端轴承8和焊接套，焊接套焊接在横向稳定杆23的两端，焊接套上设有内螺纹，杆端轴承8通过螺纹连接在焊接套上。

前轮边总成1包括前立柱11、前轮芯12和叉臂7，前轮芯12通过轴承连接在前立柱11上，叉臂7通过主销接头6与前立柱11连接。前轮芯12通过轮毂螺栓与轮辋连接，制动盘铆接在前轮芯12上，使用深沟球轴承与前立柱11过盈配合。

主销接头6通过吊耳连接在前立柱11或后立柱21上，主销接头6的一端设有鱼眼关节轴承60与吊耳连接，主销接头6另一端与叉臂7连接，连接在主销接头6上的叉臂7呈V字型。在主销接头6与叉臂7连接处设计成先通过两个定位销进行精确定位，确定叉臂7的位置，再通过焊接将叉臂7固定连接在主销接头6上。叉臂7远离主销接头6的一端设有杆端轴承8，叉臂7也为管状结构且在设有杆端轴承8端部设有焊接套，杆端轴承8与焊接套之间为螺纹连接，叉臂7上的杆端轴承8通过螺栓与车架上的钢套9连接，叉臂7用于支撑车架，将车架与轮胎连接。主销接头6包括主销接头Ⅰ61和主销接头Ⅱ62，主销接头Ⅰ61位于前立柱11或后立柱21的上部，主销接头Ⅱ62位于前立柱11或后立柱21的下部，主销接头Ⅱ62上设有耳片，推杆4的一端通过杆端轴承8与摇臂5连接，推杆4的另一端通过杆端轴承8连接在耳片上。

在本发明中所有采用鱼眼关节轴承及杆端轴承连接的位置均使用锥形垫片，既用于紧固连接又确保了垫片不会对轴承产生运动干涉。若此处使用普通垫片则会对鱼眼关节轴承及杆端轴承的运动产生干涉。

前立柱11、后立柱21和摇臂5均为镂空结构，镂空结构可以减轻赛车的重量，实现轻量化设计。

在本发明中主销接头内嵌m8鱼眼轴承钢管，上下叉臂通过m8螺栓分别固定在图前立柱和后立柱的上下主销接头；减震器下端由m8塞打螺栓固定在车架上，上端也用m8塞打螺栓与摇臂连接，摇臂采用m8塞打螺栓固定在钢管桁架结构及悬架推杆上；焊接套焊接在内径为m10的钢管内，连接m8杆端轴承，通过螺栓固定在耳片上；制动盘通过铆钉分别固定在前后轮芯上，前后轮芯又采用m12轮毂螺栓与轮毂连接在一起；轮芯采用深沟球轴承与前后立柱过盈配合；其它连接件均采用m8螺栓连接。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种方程式赛车的独立悬架系统，其特征在于：包括前轮边总成(1)、后轮边总成(2)、减震器(3)和推杆(4)，所述前轮边总成(1)和后轮边总成(2)均通过推杆(4)与减震器(3)连接，推杆(4)与减震器(3)连接处设有摇臂(5)。

2.如权利要求1所述的一种方程式赛车的独立悬架系统，其特征在于：所述摇臂(5)为三角形结构，摇臂(5)的一个顶点与推杆(4)连接，摇臂(5)的一个顶点与减震器(3)连接，摇臂(5)的另一个顶点连接在车身上。

3.如权利要求2所述的一种方程式赛车的独立悬架系统，其特征在于：所述后轮边总成(2)包括后立柱(21)、后轮芯(22)和叉臂(7)，后轮芯(22)通过轴承连接在后立柱(21)上，叉臂(7)通过主销接头(6)与后立柱(21)连接。

4.如权利要求3所述的一种方程式赛车的独立悬架系统，其特征在于：所述后轮芯(22)的中心为三球销球笼结构，三球销球笼结构与传动系统的三球销连接。

5.如权利要求4所述的一种方程式赛车的独立悬架系统，其特征在于：所述后轮边总成(2)还包括横向稳定杆(23)，横向稳定杆(23)通过吊耳连接在后立柱(21)上，横向稳定杆(23)的两端均设有杆端轴承(8)，横向稳定杆(23)的一端通过杆端轴承(8)连接在吊耳上，横向稳定杆(23)的另一端通过杆端轴承(8)与车架上的钢套(9)连接。

6.如权利要求3至5任意一项所述的一种方程式赛车的独立悬架系统，其特征在于：所述前轮边总成(1)包括前立柱(11)、前轮芯(12)和叉臂(7)，前轮芯(12)通过轴承连接在前立柱(11)上，叉臂(7)通过主销接头(6)与前立柱(11)连接。

7.如权利要求6所述的一种方程式赛车的独立悬架系统，其特征在于：所述主销接头(6)通过吊耳连接在前立柱(11)或后立柱(21)上，主销接头(6)的一端设有鱼眼关节轴承(60)与吊耳连接，主销接头(6)另一端与叉臂(7)连接。

8.如权利要求7所述的一种方程式赛车的独立悬架系统，其特征在于：所述主销接头(6)包括主销接头Ⅰ(61)和主销接头Ⅱ(62)，主销接头Ⅱ(62)上设有耳片，推杆(4)的一端与摇臂(5)连接，推杆(4)的另一端连接在耳片上。

9.如权利要求8所述的一种方程式赛车的独立悬架系统，其特征在于：所述推杆(4)的两端均设有杆端轴承(8)，叉臂(7)远离主销接头(6)的一端设有杆端轴承(8)，推杆(4)和叉臂(7)均为管状结构且在设有杆端轴承(8)端部设有焊接套，杆端轴承(8)与焊接套之间为螺纹连接。

10.如权利要求9所述的一种方程式赛车的独立悬架系统，其特征在于：所述前立柱(11)、后立柱(21)和摇臂(5)均为镂空结构。