CN110949085B - 一种实现fsae方程式赛车无级调节刚度的横向稳定杆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种实现FSAE方程式赛车无级调节刚度的横向稳定杆，作为赛车的后悬架系统中的横向稳定杆。所述横向稳定杆位于后桥上方，容易维修和调校。所述横向稳定杆通过使弯杆在螺纹配合中转动进行刚度调节，可以实现设计范围内刚度的无级调节。
Description
技术领域
本发明涉及方程式赛车机构，尤其涉及一种应用在fsae方程式赛车上的可调刚度式横向稳定杆系统及其调节方法。
背景技术
中国大学生方程式汽车大赛(简称“中国FSC”)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。
现有FSAE赛车的后悬横向稳定杆多为U型横向稳定杆，该种横向稳定杆的扭杆部分多位于赛车下端，维护和调校都不甚方便。同时，现有U型横向稳定杆为了实现刚度可调，大多在调节片上加工出若干个通孔，通过改变拉杆在调节片上的安装位置，来实现刚度调节。这种调节方式比较费时，同时由于调节孔是预设的，在实际调校过程中，只能实现数个档位的调节，调节范围受到局限。本发明通过一种新型的无级调节式防倾杆结构，有效解决了上述问题，同时使赛车的布置更加紧凑，有效地缩小了防倾杆结构的布置所需空间。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题是提供一种横向稳定杆，实现FSAE方程式赛车的刚度无级调节刚度。
该发明是提供了一种实现无级调节的方程式赛车横向稳定杆系统。所述横向稳定杆位于车辆后部，利用一系列连杆机构与悬架系统的左右摇臂1连接，从而提供侧倾刚度。
本发明的技术方案是提供了一种实现FSAE方程式赛车无级调节刚度的横向稳定杆，包括：拉杆与悬架摇臂连接部分，弯杆部分，拉杆部分；
所述拉杆与悬架摇臂连接部分包括：悬架摇臂，塞打螺栓，铝垫块，锁紧螺母；所述铝垫块分别位于两片式的设计的悬架摇臂之间和悬架摇臂外侧；所述塞打螺栓穿过两片式的悬架摇臂和铝垫块后，通过锁紧螺母与拉杆部分的杆端轴承安装；
所述拉杆部分还包括锁止螺母、焊接套、钢管；其中，焊接套和钢管之间焊接连接，焊接套上打有螺纹孔，所述杆端轴承旋入螺纹孔，并通过锁止螺母锁紧；
所述弯杆部分包括：弯杆安装座，弯杆底座，轴承，弯杆，锥形垫片，固定螺栓，固定螺母，焊接耳片；所述弯杆底座通过固定螺栓和锁紧螺母与在车架上预先焊接好的耳片连接；所述弯杆底座上有两个轴承孔，弯杆安装座上设计有与两轴承孔对应的阶梯轴，所述阶梯轴用于将轴承压入所述轴承孔中，并将弯杆安装座压入轴承内孔中与弯杆底座形成过盈配合；所述轴承与弯杆底座、弯杆安装座与轴承间均为过盈配合；所述弯杆安装座上有内螺纹通孔，弯杆上有相配合的外螺纹；所述弯杆的两端分别为光杆和螺纹，与拉杆一体的杆端轴承装入弯杆的光杆部分，并通过弯杆上的螺纹锁紧固定螺母；
所述弯杆使用弹簧钢制成，其横截面为可变截面矩；装配完成后通过弯杆在弯杆安装座中的旋转，使弯杆以不同的截面矩对应拉杆处传递而来的力，以改变弯杆的抗弯刚度。
在一较佳实施例中：所述塞打螺栓和杆端轴承之间为间隙配合，且锁紧螺母的外径小于杆端轴承的外圆内径，使得杆端轴承在塞打螺栓上有转动自由度
相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
本发明把FSAE赛车的横向稳定杆的结构由赛车的下部转移到赛车的上部，大大方便了赛车的维护和调校，另外，由于使用旋转弯杆的调节方式来调节刚度，可以实现侧倾刚度的无级调节。
附图说明
图1为所述方程式赛车横向稳定杆整体示意图；
图2为拉杆与悬架摇臂连接部分示意图；
图3为拉杆部分组成零件示意图；
图4为弯杆部分示意图；
图5为弯杆截面结构示意图；
图6、7、8为横向稳定杆的工作原理示意图；
具体实施方式
以下结合附图1对本发明的技术方案进行详细说明。
该实施例提供了一种实现无级调节的方程式赛车横向稳定杆，作为赛车的后悬架系统中的横向稳定杆。如图7所述，所述横向稳定杆位于后桥上方，容易维修和调校。所述横向稳定杆通过使弯杆在螺纹配合中转动进行刚度调节，理论上可以实现设计范围内刚度的无级调节。
如图1所述，该方程式赛车横向稳定杆，包括：拉杆与悬架摇臂连接部分，弯杆部分，拉杆部分；
如图2所述，拉杆与悬架摇臂连接部分包括：悬架摇臂1，塞打螺栓2，铝垫块3，锁紧螺母4。所标注的杆端轴承23属于拉杆部分；
铝垫块3分别位于两片摇臂1之间和摇臂外侧。装配时，将塞打螺栓2穿过摇臂1和铝垫块3，同时塞打螺栓会伸出一截安装余量，供拉杆部分的杆端轴承23安装，当杆端轴承23安装完后，将锁紧螺母4锁紧，然后再施加一定的预紧力矩，即可完成装配。
塞打螺栓2和杆端轴承23之间为间隙配合，同时锁紧螺母外径小于杆端轴承23外圆内径，使得杆端轴承23能在塞打螺栓2上有转动自由度；
如图3所述，拉杆部分包括：杆端轴承23，锁止螺母24，焊接套25；4130钢管26；
其中，焊接套25和4130钢管26之间为焊接，焊接套25上打有螺纹孔，杆端轴承23旋入螺纹孔后，利用锁止螺母24进行锁紧。
如图4所述，弯杆部分包括：弯杆安装座6，弯杆底座7，轴承8，弯杆9，锥形垫片10，固定螺栓11，固定螺母12，焊接耳片13；
弯杆底座7通过固定螺栓11与车架上预先焊接好的耳片13连接，通过固定螺母12施加一定的预紧力矩锁紧；
弯杆底座7上设计有两个轴承孔，弯杆安装座6上设计有与两轴承对应的阶梯轴，将相对应规格的轴承压入弯杆底座7上的轴承孔中，再将弯杆安装座6压入轴承内孔中。轴承与弯杆底座7，弯杆安装座6与轴承间均为过盈配合，这样做使得弯杆底座7和弯杆安装座6之间可相对固定；
弯杆安装座6上设计有内螺纹通孔，弯杆9上有相配合的外螺纹，将弯杆9通过螺纹配合旋入弯杆安装座6，并使两端伸出距离大致相等。弯杆9两端有设计好的光杆和螺纹，此时将将锥形垫片10装入，再将与拉杆一体的杆端轴承23装入弯杆9伸出的光杆部分，随后锁紧固定螺母12，即可将弯杆9固定。固定螺母12为防松螺母。
如图5所述，弯杆9的横截面为可变截面矩设计，装配完成后通过其在弯杆安装座6中的旋转，可以改变弯杆9的截面矩以改变抗弯刚度，从而为悬架系统提供设计范围内的刚度无级调节。
本发明还提供了大学生方程式赛车横向稳定杆系统的操作方法，其具体包括以下步骤：
工况1：当赛车处于转向工况时
如图6所述，假设赛车右转(左右以车手视角为基准)，则左侧轮胎上跳，右侧轮胎下跳，车身发生侧倾。左侧轮胎的上跳。经过悬架推杆、悬架摇臂1、塞打螺栓2、横向稳定杆拉杆的运动传递，使横向稳定杆弯杆9的一端受到推力；左侧轮胎的下跳也经过悬架推杆、悬架摇臂1、塞打螺栓2、横向稳定杆拉杆的运动传递，使横向稳定杆弯杆9的另一端受到拉力。
由于横向稳定杆弯杆9通过弯杆安装座6和弯杆底座7固定在车架上，只有一个转动自由度，而没有移动自由度。因此，在赛车右转时，横向稳定杆弯杆9会受力变形，从而提供一个抵抗左侧轮胎上跳，右侧轮胎下跳的力，抑制了车身侧倾。这个作用和现有横向稳定杆的作用一致。
工况2：当赛车处于加速工况时
如图7所述，由于载荷转移，赛车后悬左右侧轮胎同时上跳，经过悬架推杆、悬架摇臂1、塞打螺栓2、横向稳定杆拉杆的运动传递，使横向稳定杆弯杆9的两端都受到推力。由于横向稳定杆弯杆9固定在车架上，有转动自由度，因此横向稳定杆弯杆9会带动弯杆安装座6在轴承的作用下转动，没有产生抵抗弯曲的抗力，因此横向稳定杆弯杆9在加速工况没有提供侧倾刚度。
工况3：当赛车处于制动工况时
如图8所述，由于载荷转移，赛车后悬左右侧轮胎同时下跳。经过悬架推杆、悬架摇臂1、塞打螺栓2、横向稳定杆拉杆的运动传递，使横向稳定杆弯杆9的两端都受到拉力。由于横向稳定杆弯杆9通过弯杆安装座6固定在车架上，有转动自由度，因此横向稳定杆弯杆9会带动弯杆安装座6在轴承的作用下转动，没有产生抵抗弯曲的抗力，因此横向稳定杆在加速工况没有提供侧倾刚度。
虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释，并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本发明保护范围之内。
Claims (2)
1.一种实现FSAE方程式赛车无级调节刚度的横向稳定杆，其特征在于包括：拉杆与悬架摇臂连接部分、弯杆部分和拉杆部分；
所述拉杆与悬架摇臂连接部分包括：悬架摇臂、塞打螺栓、铝垫块和锁紧螺母；所述铝垫块分别位于两片式的悬架摇臂之间和悬架摇臂外侧；所述塞打螺栓穿过两片式的悬架摇臂和铝垫块后，通过锁紧螺母与拉杆部分的杆端轴承安装；
所述拉杆部分还包括锁止螺母、焊接套和钢管；其中，焊接套和钢管之间焊接连接，焊接套上打有螺纹孔，所述杆端轴承旋入螺纹孔，并通过锁止螺母锁紧；
所述弯杆部分包括：弯杆安装座、弯杆底座、轴承、弯杆、锥形垫片、固定螺栓、固定螺母和焊接耳片；所述弯杆底座通过固定螺栓和固定螺母与在车架上预先焊接好的焊接耳片连接；所述弯杆底座上有两个轴承孔，弯杆安装座上设计有与两轴承孔对应的阶梯轴，所述阶梯轴用于将轴承压入所述轴承孔中，并将弯杆安装座压入轴承内孔中与弯杆底座形成过盈配合；所述轴承与弯杆底座、弯杆安装座与轴承间均为过盈配合；所述弯杆安装座上有内螺纹通孔，弯杆上有相配合的外螺纹；所述弯杆的两端均具有光杆和螺纹，所述弯杆的两端先装入锥形垫片，与拉杆部分一体的杆端轴承装入弯杆的光杆，并通过弯杆上的螺纹锁紧固定螺母；
所述弯杆使用弹簧钢制成，其横截面为可变截面矩；装配完成后通过弯杆在弯杆安装座中的旋转，使弯杆以不同的截面矩对应拉杆部分处传递而来的力，以改变弯杆的抗弯刚度。
2.根据权利要求1所述的一种实现FSAE方程式赛车无级调节刚度的横向稳定杆，其特征在于：所述塞打螺栓和杆端轴承之间为间隙配合，且锁紧螺母的外径小于杆端轴承的外圆内径，使得杆端轴承在塞打螺栓上有转动自由度。
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