CN111038204B - 方程式赛车用变刚度液压机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种方程式赛车用变刚度液压机构，包括车体主架，车体主架前部两侧设有前独立悬架总成，所述车体主架的前部设有前减振悬架，前减振悬架包括分别铰接在车体主架两侧的转动块，转动块与前独立悬架总成上的后立柱之间设有推杆，每个转动块与车体主架之间均设有弹簧减振器，且两个转动块之间经连杆连接有连接架，所述车体主架与连接架之间设有变刚度液压机构，变刚度液压机构的一端与车体主架铰接，变刚度液压机构的另一端与连接架铰接。本发明可在不同程度的冲击作用下，产生不同的阻尼大小，具有较好的减振效果；此外还对加速后仰和急刹车前俯起到了很好的抑制作用。

Description

方程式赛车用变刚度液压机构
技术领域
本发明涉及赛车技术领域，特别涉及一种方程式赛车用变刚度液压机构。
背景技术
方程式赛车作为一种具有挑战性的运动，对车辆的性能要求不同于普通的车辆。方程式赛车中双横臂式独立悬架充当一个重要的角色，一般悬架系统是由弹簧和减振器共同组成的，减振器并不是用来支持车身的重量，而是用来抑制弹簧吸振后反弹时的振荡和吸收路面冲击的能量。弹簧起缓和冲击的作用，将“大能量一次冲击”变为“小能量多次冲击”，而减振器就是逐步将“小能量多次冲击”减少。同时一般方程式赛车普遍只有两个减振悬架，且采用的弹簧多是单刚度弹簧进行抵抗侧倾，但不能产生的不同大小的阻尼，减振效果较差；而且振幅较大容易发生加速后仰和急刹车抗前俯现象，将直接影响到赛车的性能和车手的操纵稳定性以及人身安全。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种方程式赛车用变刚度液压机构。本发明通过将液压阻尼减振和多级刚度弹簧减振相结合，使得可对不同路面引起的弹簧压缩的行程不同而提供不同的变刚度，进而可以提供不同大小的阻尼，具有较好的减震效果，并且有效地降低了赛车受冲击时对变刚度液压机构的瞬间冲击，从而延长了变刚度液压机构的使用寿命；此外还对加速后仰和急刹车前俯起到了很好的抑制作用。
本发明的技术方案：方程式赛车用变刚度液压机构，包括车体主架，车体主架前部两侧设有前独立悬架总成，所述车体主架的前部设有前减振悬架，前减振悬架包括分别铰接在车体主架两侧的转动块，转动块与前独立悬架总成上的后立柱之间设有推杆，每个转动块与车体主架之间均设有弹簧减振器，且两个转动块之间经连杆连接有连接架，所述车体主架与连接架之间设有变刚度液压机构，变刚度液压机构的一端与车体主架铰接，变刚度液压机构的另一端与连接架铰接；所述变刚度液压机构包括与车体主架铰接的定位杆和与连接架铰接的伸缩杆，定位杆的顶端设有带有空腔的液压缸，液压缸内设有带有活塞腔的液压筒，液压筒内注入有液压油；所述活塞腔内设有活塞块，活塞块与液压筒底侧之间设有第一刚度弹簧，所述液压缸的顶部设有供伸缩杆端部穿过的通孔，所述伸缩杆伸入到液压缸内的杆体上设有与通孔配合的限位块，限位块与活塞块之间设有第二刚度弹簧，第二刚度弹簧设置在伸缩杆的端部外围，所述液压筒的侧壁上从上到下等距设有多个与活塞腔连通的阻尼孔，定位杆上设有下弹簧座，所述伸缩杆上设有上弹簧座，所述上弹簧座和下弹簧座之间设有第三刚度弹簧，第三刚度弹簧设置在液压缸和伸缩杆的外围。
上述的方程式赛车用变刚度液压机构中，所述活塞块的下表面中部设有第一定位柱，所述第一刚度弹簧设置在第一定位柱的外围。
前述的方程式赛车用变刚度液压机构中，所述活塞块的上表面中部设有与伸缩杆对应的的第二定位柱，所述第二刚度弹簧设置在第二定位柱的外围。
前述的方程式赛车用变刚度液压机构中，所述定位杆的末端设有定位座，定位座上设有第一通孔。
前述的方程式赛车用变刚度液压机构中，所述伸缩杆的顶端设有安装耳，安装耳上设有第二通孔，所述安装耳经定位栓与连接架铰接。
前述的方程式赛车用变刚度液压机构中，所述上弹簧座上设有定位块，定位块上设有空腔。
前述的方程式赛车用变刚度液压机构中，所述上弹簧座上设有与伸缩杆对应的且延展至上弹簧座中部的安装槽口；所述伸缩杆的顶端设有卡块，所述安装槽口上设有与卡块对应的卡槽。
前述的方程式赛车用变刚度液压机构中，所述第三刚度弹簧的弹簧刚度小于第二刚度弹簧的弹簧刚度，所述第二刚度弹簧的弹簧刚度小于第一刚度弹簧的弹簧刚度。
前述的方程式赛车用变刚度液压机构中，所述伸缩杆和液压缸之间设有密封圈。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明在车体主架的前部设有前减振悬架，利用前减振悬架来对前独立悬架总成进行减振，主要是通过连接架将与两个前独立悬架总成连接的转动块进行联合形成一个整体，然后通过在车体主架与连接架设置变刚度液压机构，并在变刚度液压机构的两侧设有与连接块连接的弹簧减振器，利用变刚度液压机构和弹簧减振器进行减振；具有较好的减振效果，其中变刚度液压机构包括由液压缸、液压筒和活塞块，组成液压阻尼器，并配合由第一刚度弹簧、第二刚度弹簧和第三刚度弹簧组成的三弹簧结构进行多级减振，其中第三刚度弹簧围绕在液压阻尼器外围，在赛车行驶或启动过程中受冲击载荷作用下变刚度液压机构被压缩，则第三刚度弹簧收缩，使得伸缩杆沿着液压缸推进收缩，向内收缩的伸缩杆则压缩第二刚度弹簧收缩，当第二刚度弹簧收缩到一定程度时，则推动活塞块沿着液压筒向推进，来对液压筒内的液压油进行压缩，则液压油经阻尼孔从活塞腔流入到液压缸内时，油液与阻尼孔摩擦产生阻尼力，耗散受冲击载荷的冲击能量，具有良好的缓冲减振的效果；然后在第一刚度弹簧、第二刚度弹簧和第二刚度弹簧的复位后，活塞块沿活塞腔向上运动，此时液压缸内的液压油则经阻尼孔回流到活塞腔内进行复位，而便于进行下一次减振动作。本发明通过将液压阻尼减振和多级刚度弹簧减振相结合，使得可对不同路面引起的弹簧压缩的行程不同而提供不同的变刚度，进而可以提供不同大小的阻尼，具有较好的减震效果，使得具有较强的适用性，并且有效地降低了赛车受冲击时对变刚度液压机构的瞬间冲击，从而延长了变刚度液压机构的使用寿命。
2、本发明通过在第一刚度弹簧、第二刚度弹簧以及第三刚度弹簧的弹性形变作用下，使得可对不同路面引起的弹簧压缩的行程不同而提供不同的弹簧刚度，进而可以提供不同大小的阻尼，同时配合由液压缸、液压筒和活塞块，组成液压阻尼器使用，具有较好的减振效果，使得具有较强的适用性。此外采用第一刚度弹簧、第二刚度弹簧以及第三刚度弹簧的三弹簧设计，进行多级弹性减振，使得减振效果较佳，使得减振过程中，减振的移动行程较短，降低了减振过程中上下摆动的幅度，从而对加速后仰和急刹车前俯起到了很好的抑制作用。
3、本发明中第三刚度弹簧的弹簧刚度小于第二刚度弹簧的弹簧刚度，所述第二刚度弹簧的弹簧刚度小于第一刚度弹簧的弹簧刚度，使得第一刚度弹簧、第二刚度弹簧以及第三刚度弹簧具有先后提供形变的能力，在减振过程中，第一刚度弹簧、第二刚度弹簧以及第三刚度弹簧进行先后有序的弹性形变，起到了缓冲作用，使得第一刚度弹簧、第二刚度弹簧以及第三刚度弹簧不会迅速的进行压缩形变，从而有效地降低了减振时上下摆动的幅度以及频率，具有较好的吸振减振的作用。
4、本发明中上弹簧座上设有与伸缩杆对应的且延展至上弹簧座中部的安装槽口；所述伸缩杆的顶端设有卡块，所述安装槽口上设有与卡块对应的卡槽，便于对上弹簧座进行安装和拆卸，其中卡块对上弹簧座起到限位的作用，防止其向上运动。
附图说明
图1是本发明的安装示意图；
图2是本发明的局部结构示意图；
图3是变刚度液压机构的结构示意图；
图4是变刚度液压机构的局部结构示意图；
图5是第一刚度弹簧和第二刚度弹簧的安装示意图；
图6是液压缸的结构示意图；
图7是上弹簧座的结构示意图。
1、车体主架；2、前独立悬架总成；3、前减振悬架；4、转动块；5、推杆；6、弹簧减振器；7、连杆；8、连接架；9、变刚度液压机构；10、定位杆；11、伸缩杆；12、液压缸；13、活塞腔；14、液压筒；15、活塞块；16、第一刚度弹簧；17、通孔；18、限位块；19、第二刚度弹簧；20、阻尼孔；21、下弹簧座；22、上弹簧座；23、第三刚度弹簧；24、第一定位柱；25、第二定位柱；26、定位座；27、第一通孔；28、安装耳；29、第二通孔；30、定位块；31、空腔；32、安装槽口；33、卡块；34、卡槽；35、密封圈。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例：方程式赛车用变刚度液压机构，如图1-7所示，包括车体主架1，车体主架1前部两侧设有前独立悬架总成2，所述车体主架1的前部设有前减振悬架3，前减振悬架3包括分别铰接在车体主架1两侧的转动块4，转动块4与前独立悬架总成2上的后立柱之间设有推杆5，每个转动块4与车体主架1之间均设有弹簧减振器6，且两个转动块4之间经连杆7连接有连接架8，所述车体主架1与连接架8之间设有变刚度液压机构9，变刚度液压机构9的一端与车体主架1铰接，变刚度液压机构9的另一端与连接架8铰接；所述变刚度液压机构9包括与车体主架1铰接的定位杆10和与连接架8铰接的伸缩杆11，定位杆10的顶端设有带有空腔的液压缸12，液压缸12内设有带有活塞腔13的液压筒14，液压筒14内注入有液压油；所述活塞腔13内设有活塞块15，活塞块15与液压筒14底侧之间设有第一刚度弹簧16，所述液压缸12的顶部设有供伸缩杆11端部穿过的通孔17，所述伸缩杆11伸入到液压缸12内的杆体上设有与通孔17配合的限位块18，限位块18与活塞块15之间设有第二刚度弹簧19，第二刚度弹簧19设置在伸缩杆11的端部外围，所述液压筒14的侧壁上从上到下等距设有多个与活塞腔13连通的阻尼孔20，定位杆10上设有下弹簧座21，所述伸缩杆11上设有上弹簧座22，所述上弹簧座22和下弹簧座21之间设有第三刚度弹簧23，第三刚度弹簧23设置在液压缸12和伸缩杆11的外围。本发明在车体主架1的前部设有前减振悬架，利用前减振悬架来对前独立悬架总成2进行减振，主要是通过连接架8将与两个前独立悬架总成2连接的转动块4进行联合形成一个整体，然后通过在车体主架1与连接架8设置变刚度液压机构9，并在变刚度液压机构9的两侧设有与连接块连接的弹簧减振器6，利用变刚度液压机构9和弹簧减振器6进行减振；具有较好的减振效果，其中变刚度液压机构9包括由液压缸12、液压筒14和活塞块15，组成液压阻尼器，并配合由第一刚度弹簧16、第二刚度弹簧和第三刚度弹簧23组成的三弹簧结构进行多级减振，其中第三刚度弹簧23围绕在液压阻尼器外围，在赛车行驶或启动过程中受冲击载荷作用下变刚度液压机构9被压缩，则第三刚度弹簧23收缩，使得伸缩杆11沿着液压缸12推进收缩，向内收缩的伸缩杆11则压缩第二刚度弹簧收缩，当第二刚度弹簧收缩到一定程度时，则推动活塞块15沿着液压筒14向推进，来对液压筒14内的液压油进行压缩，则液压油经阻尼孔20从活塞腔13流入到液压缸12内时，油液与阻尼孔20摩擦产生阻尼力，耗散受冲击载荷的冲击能量，具有良好的缓冲减振的效果；然后在第一刚度弹簧16、第二刚度弹簧和第二刚度弹簧的复位后，活塞块15沿活塞腔13向上运动，此时液压缸12内的液压油则经阻尼孔20回流到活塞腔13内进行复位，而便于进行下一次减振动作。本命将液压阻尼减振和多级刚度弹簧减振相结合，使得可对不同路面引起的弹簧压缩的行程不同而提供不同的变刚度，进而可以提供不同大小的阻尼，具有较好的减震效果，使得具有较强的适用性，并且有效地降低了赛车受冲击时对变刚度液压机构9的瞬间冲击，从而延长了变刚度液压机构9的使用寿命。
如图4所示，所述活塞块15的下表面中部设有第一定位柱24，所述第一刚度弹簧16设置在第一定位柱24的外围，便于第一刚度弹簧16与活塞块15的底部进行对接。
所述活塞块15的上表面中部设有与伸缩杆11对应的的第二定位柱25，所述第二刚度弹簧19设置在第二定位柱25的外围，便于第二刚度弹簧19与活塞块15的顶部进行对接。
所述定位杆10的末端设有定位座26，定位座26上设有第一通孔27，其中定位座26与车体主架1进行铰接。
所述伸缩杆11的顶端设有安装耳28，安装耳28上设有第二通孔29，所述安装耳28经定位栓与连接架8铰接。
所述上弹簧座22上设有定位块30，定位块30上设有空腔31。
如图7所示所述上弹簧座22上设有与伸缩杆11对应的且延展至上弹簧座22中部的安装槽口32，便于对上弹簧座22进行安装和拆卸；所述伸缩杆11的顶端设有卡块33，所述安装槽口32上设有与卡块33对应的卡槽34，起到了限位的作用，放置上弹簧座22向上运动。
所述第三刚度弹簧23的弹簧刚度小于第二刚度弹簧19的弹簧刚度，所述第二刚度弹簧19的弹簧刚度小于第一刚度弹簧16的弹簧刚度。使得第一刚度弹簧16、第二刚度弹簧以及第三刚度弹簧23具有先后提供形变的能力，在减振过程中，第一刚度弹簧16、第二刚度弹簧19以及第三刚度弹簧23进行先后有序的弹性形变，起到了缓冲作用，使得第一刚度弹簧16、第二刚度弹簧19以及第三刚度弹簧23不会迅速的进行压缩形变，从而有效地降低了减振时上下摆动的幅度以及频率，具有较好的吸振减振的作用。
所述伸缩杆11和液压缸12之间设有密封圈35，起到了密封的作用。
本发明在车体主架1的前部设有前减振悬架，利用前减振悬架来对前独立悬架总成2进行减振，主要是通过连接架8将与两个前独立悬架总成2连接的转动块4进行联合形成一个整体，然后通过在车体主架1与连接架8设置变刚度液压机构9，并在变刚度液压机构9的两侧设有与连接块连接的弹簧减振器6，利用变刚度液压机构9和弹簧减振器6进行减振；具有较好的减振效果，其中变刚度液压机构9包括由液压缸12、液压筒14和活塞块15，组成液压阻尼器，并配合由第一刚度弹簧16、第二刚度弹簧和第三刚度弹簧23组成的三弹簧结构进行多级减振，其中第三刚度弹簧23围绕在液压阻尼器外围，在赛车行驶或启动过程中受冲击载荷作用下变刚度液压机构9被压缩，则第三刚度弹簧23收缩，使得伸缩杆11沿着液压缸12推进收缩，向内收缩的伸缩杆11则压缩第二刚度弹簧收缩，当第二刚度弹簧收缩到一定程度时，则推动活塞块15沿着液压筒14向推进，来对液压筒14内的液压油进行压缩，则液压油经阻尼孔20从活塞腔13流入到液压缸12内时，油液与阻尼孔20摩擦产生阻尼力，耗散受冲击载荷的冲击能量，具有良好的缓冲减振的效果；然后在第一刚度弹簧16、第二刚度弹簧和第二刚度弹簧的复位后，活塞块15沿活塞腔13向上运动，此时液压缸12内的液压油则经阻尼孔20回流到活塞腔13内进行复位，而便于进行下一次减振动作。本发明将液压阻尼减振和多级刚度弹簧减振相结合，使得可对不同路面引起的弹簧压缩的行程不同而提供不同的变刚度，进而可以提供不同大小的阻尼，具有较好的减震效果，使得具有较强的适用性，并且有效地降低了赛车受冲击时对变刚度液压机构9的瞬间冲击，从而延长了变刚度液压机构9的使用寿命。

Claims (6)

1.方程式赛车用变刚度液压机构，包括车体主架(1)，车体主架(1)前部两侧设有前独立悬架总成(2)，所述车体主架(1)的前部设有前减振悬架(3)，前减振悬架(3)包括分别铰接在车体主架(1)两侧的转动块(4)，转动块(4)与前独立悬架总成(2)上的后立柱之间设有推杆(5)，每个转动块(4)与车体主架(1)之间均设有弹簧减振器(6)，且两个转动块(4)之间经连杆(7)连接有连接架(8)，其特征在于：所述车体主架(1)与连接架(8)之间设有变刚度液压机构(9)，变刚度液压机构(9)的一端与车体主架(1)铰接，变刚度液压机构(9)的另一端与连接架(8)铰接；所述变刚度液压机构(9)包括与车体主架(1)铰接的定位杆(10)和与连接架(8)铰接的伸缩杆(11)，定位杆(10)的顶端设有带有空腔的液压缸(12)，液压缸(12)内设有带有活塞腔(13)的液压筒(14)，液压筒(14)内注入有液压油；所述活塞腔(13)内设有活塞块(15)，活塞块(15)与液压筒(14)底侧之间设有第一刚度弹簧(16)，所述液压缸(12)的顶部设有供伸缩杆(11)端部穿过的通孔(17)，所述伸缩杆(11)伸入到液压缸(12)内的杆体上设有与通孔(17)配合的限位块(18)，限位块(18)与活塞块(15)之间设有第二刚度弹簧(19)，第二刚度弹簧(19)设置在伸缩杆(11)的端部外围，所述液压筒(14)的侧壁上从上到下等距设有多个与活塞腔(13)连通的阻尼孔(20)，定位杆(10)上设有下弹簧座(21)，所述伸缩杆(11)上设有上弹簧座(22)，所述上弹簧座(22)和下弹簧座(21)之间设有第三刚度弹簧(23)，第三刚度弹簧(23)设置在液压缸(12)和伸缩杆(11)的外围；所述第三刚度弹簧(23)的弹簧刚度小于第二刚度弹簧(19)的弹簧刚度，所述第二刚度弹簧(19)的弹簧刚度小于第一刚度弹簧(16)的弹簧刚度；所述活塞块(15)的下表面中部设有第一定位柱(24)，所述第一刚度弹簧(16)设置在第一定位柱(24)的外围；所述活塞块(15)的上表面中部设有与伸缩杆(11)对应的的第二定位柱(25)，所述第二刚度弹簧(19)设置在第二定位柱(25)的外围。
2.根据权利要求1所述的方程式赛车用变刚度液压机构，其特征在于：所述定位杆(10)的末端设有定位座(26)，定位座(26)上设有第一通孔(27)。
3.根据权利要求1所述的方程式赛车用变刚度液压机构，其特征在于：所述伸缩杆(11)的顶端设有安装耳(28)，安装耳(28)上设有第二通孔(29)，所述安装耳(28)经定位栓与连接架(8)铰接。
4.根据权利要求1所述的方程式赛车用变刚度液压机构，其特征在于：所述上弹簧座(22)上设有定位块(30)，定位块(30)上设有空腔(31)。
5.根据权利要求1所述的方程式赛车用变刚度液压机构，其特征在于：所述上弹簧座(22)上设有与伸缩杆(11)对应的且延展至上弹簧座(22)中部的安装槽口(32)；所述伸缩杆(11)的顶端设有卡块(33)，所述安装槽口(32)上设有与卡块(33)对应的卡槽(34)。
6.根据权利要求1所述的方程式赛车用变刚度液压机构，其特征在于：所述伸缩杆(11)和液压缸(12)之间设有密封圈(35)。
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