CN114083982B - 一种方程式赛车的差速器支撑装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种方程式赛车的差速器支撑装置，涉及车辆技术领域；所述差速器支撑装置包括：支撑架和支撑盘，差速器的连接轴穿过所述支撑盘，所述支撑盘为圆盘状，所述连接轴相对所述支撑盘偏心设置，所述支撑盘置于所述支撑架开设的通孔中，在所述支撑盘的外圆弧面以及所述通孔的内圆弧面分别设置相互配合的花键连接结构，所述花键连接结构用于阻止所述支撑盘相对所述通孔转动；所述支撑盘适于沿着所述连接轴的轴向与所述支撑架分离。因此花键连接结构的定位键(或者说齿数)越多，则大小链轮之间的中心距的调节级数越大，使得方程式赛车的动力与整车相适配的动力性更强，从而满足方程式赛车动力性的需要。
Description
技术领域
涉及车辆技术领域，特别涉及方程式赛车的差速器支撑装置。
背景技术
随着我国汽车行业的迅速发展和人民生活品质的提高，各式各样的赛车运动相继产生。2010年，中国举办了首届大学生方程式(FSAE)赛车比赛，随后很多高校相继展开了对于方程式赛车比赛中的小型单人赛车的研究设计。
FSAE赛车传动系统结构协同优化设计是一个复杂、系统的多参数和多约束优化设计问题,必须满足部件的各项结构性能。而对差速器支撑总成结构进行优化设计是获得合理结构方案、提高赛车整体性能的条件之一。因此差速器支撑总成对于提高赛车整体性能至关重要。
但是现有的差速器支撑总成存在着变速箱输出轴与差速器连接轴之间的中心距调节范围小而导致动力性差，支撑可靠性差，重量过大而不利于轻量化，甚至不能达到参赛要求的重量等多重问题。
发明内容
本发明的一个目的是要提供一种方程式赛车的差速器支撑装置，以解决方程式赛车的差速器支撑总成的中心距调节级数小而导致动力性差的问题。
特别地，本发明提供了一种方程式赛车的差速器支撑装置，包括：支撑架和支撑盘，
方程式赛车差速器的连接轴穿过所述支撑盘，所述支撑盘为圆盘状，所述连接轴相对所述支撑盘偏心设置，
所述支撑盘置于所述支撑架开设的通孔中，在所述支撑盘的外圆弧面以及所述通孔的内圆弧面分别设置相互配合的花键连接结构，所述花键连接结构用于阻止所述支撑盘相对所述通孔转动；
所述支撑盘适于沿着所述连接轴的轴向与所述支撑架分离；
所述支撑架与所述方程式赛车的车体连接。
进一步地，所述花键连接结构为渐开线花键。
进一步地，所述支撑架和支撑盘均为两个并一一对应设置，两个所述支撑架分别设置在所述差速器的两侧。
进一步地，所述支撑架和所述支撑盘为碳纤维复合材料制成。
进一步地，所述支撑架和所述支撑盘均为铝制结构。
进一步地，所述支撑架包括圆盘结构和两个支撑臂，所述通孔开设于所述圆盘结构的中央处，所述支撑臂呈V字形，所述支撑臂的开口处的两端分别与所述圆盘结构连接，所述支撑臂的弯折处与所述方程式赛车的车体可拆卸连接，两个所述支撑臂相邻设置。
进一步地，还包括第一固定件和第二固定件，所述第一固定件开设有第一槽体，所述第一槽体将所述第一固定件贯穿，所述圆盘结构的外圆弧面分别设置有第一连接耳和第二连接耳，所述第一连接耳与所述第一固定件铰接，所述圆盘结构与所述支撑盘均置于所述第一槽体中；
所述第二固定件为长方体结构，所述第二固定件的一个长边处设置有凸出部，所述凸出部靠近所述第二固定件的一端设置，所述第二固定件开设有第二槽体，所述第二槽体沿着所述第二固定件的长边延伸，所述第二槽体沿着所述第二固定件的宽边将所述第二固定件的一端和所述凸出部贯穿，所述第二槽体内固定有限位杆，所述限位杆位于所述凸出部处，所述限位杆与所述第二槽体的两相对侧壁连接，所述第二固定件的另一端与所述第二连接耳铰接，所述限位杆设置在所述支撑臂与所述圆盘结构围成的区域内，所述圆盘结构与所述支撑盘均置于所述第二槽体中。
进一步地，所述连接轴与方程式赛车的变速箱的输出轴通过链传动机构传动连接。
进一步地，所述花键的齿数为60至100。
进一步地，所述花键的模数选择范围为0.5至1.5。
使用本发明的差速器支撑装置调节大小链轮之间的中心距调节的级数过程中，可以在方程式赛车处于停止状态下，使支撑盘沿着所述连接轴的轴向与所述支撑架分离，然后使支撑盘围绕其圆心转动，利用连接轴相对所述支撑盘偏心设置的特点，从而改变连接轴相对变速箱输出轴的距离，然后再将支撑盘安装到通孔中，并利用所述支撑盘的外圆弧面以及所述通孔的内圆弧面分别设置相互配合的花键连接结构的特点，使得支撑盘安装到通孔后仍然可以保持围绕其圆心转动后的位置，从而调节大小链轮之间的中心距的级数。
由于花键连接结构具有多个定位键(或者说多个齿)排布在圆周上，因此使得支撑盘可以相对通孔转动并保持在任意指定位置处，从而使相对支撑盘偏心设置的连接轴与变速箱输出轴之间的距离可以任意调节，从而使大小链轮之间的中心距可以在100级以上的范围内进行调节，因此花键连接结构的定位键(或者说齿数)越多，则大小链轮之间的中心距的调节级数越大，使得方程式赛车的动力与整车相适配的动力性更强，从而满足方程式赛车动力性的需要。
另外，碳纤维复合材料具有重量轻的巨大优势，从而保证车体重量不会过大而超过方程式赛车的参赛要求。
同时利用复合材料的可设计性，可以在前期设计过程中，通过计算机模拟分析，找到支撑架和支撑盘结构强度弱的位置，并通过改变该处的复合材料的配比，从而提高该处的结构强度，从而利用符合材料制备出支撑性能稳定优良的支撑架和支撑盘。
另外，由于连接轴通常为左右两根轴并通过差速器连接在一起，因此将所述支撑架和支撑盘均为两个，并分别设置在所述差速器的两侧，可以保证对连接轴的支撑稳固，保证对连接轴的支撑效果。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是本发明的所述的方程式赛车的差速器的传动系统示意性布局图；
图2是本发明的所述支撑架和支撑盘装配在一起的一个示意性主视图；
图3是本发明的所述支撑盘的示意性主视图；
图4是本发明的所述支撑架和支撑盘装配在一起的另一个示意性主视图；
图5是本发明的所述第二固定件的示意性剖视主视图；
图6是本发明的所述第一固定件的示意性剖视主视图。
具体实施方式
参见图1至图6，本实施方式提供了一种方程式赛车的差速器100支撑装置，包括：支撑架200和支撑盘300，
方程式赛车差速器100的连接轴110穿过所述支撑盘300，所述支撑盘300为圆盘状，所述连接轴110相对所述支撑盘300偏心设置，
所述支撑盘300置于所述支撑架200开设的通孔中，在所述支撑盘300的外圆弧面以及所述通孔的内圆弧面分别设置相互配合的花键连接结构400，所述花键连接结构400用于阻止所述支撑盘300相对所述通孔转动；
所述支撑盘300适于沿着所述连接轴110的轴向与所述支撑架200分离；
所述支撑架200与所述方程式赛车的车体连接。
需要说明的是，所述连接轴110与方程式赛车的变速箱120的输出轴通过链传动机构130传动连接，因此变速箱120的输出轴与差速器100连接轴110之间的距离便是大小链轮之间的中心距调节的级数。
使用本实施方式的差速器100支撑装置调节大小链轮之间的中心距调节的级数过程中，可以在方程式赛车处于停止状态下，使支撑盘300沿着所述连接轴110的轴向与所述支撑架200分离，然后使支撑盘300围绕其圆心转动，利用连接轴110相对所述支撑盘300偏心设置的特点，从而改变连接轴110相对变速箱120输出轴的距离，然后再将支撑盘300安装到通孔中，并利用所述支撑盘300的外圆弧面以及所述通孔的内圆弧面分别设置相互配合的花键连接结构400的特点，使得支撑盘300安装到通孔后仍然可以保持围绕其圆心转动后的位置，从而调节大小链轮之间的中心距的级数。
由于花键连接结构400具有多个定位键(或者说多个齿)排布在圆周上，因此使得支撑盘300可以相对通孔转动并保持在任意指定位置处，从而使相对支撑盘300偏心设置的连接轴110与变速箱120输出轴之间的距离可以任意调节，从而使大小链轮之间的中心距可以在100级以上的范围内进行调节，因此花键连接结构400的定位键(或者说齿数)越多，则大小链轮之间的中心距的调节级数越大，使得方程式赛车的动力与整车相适配的动力性更强，从而满足方程式赛车动力性的需要。
例如，大小链轮之间的中心距调节量为12mm，换算为连接轴110相对支撑盘300的偏心距为6mm，因此只需要将支撑盘300从通孔中拆下并调节到使连接轴110相对支撑盘300的偏心距为6mm的位置处，即可达到中心距调节量为12mm的级数。
参见图1至图6，进一步地，所述花键连接结构400为渐开线花键，从而使多个轮齿沿着支撑盘300的外圆弧面排布，这里充分利用渐开线花键的结构特点，使得支撑盘300外圆弧可以设置更多的轮齿，从而扩大相应的中心距调节级数，并同时利用渐开线花键的轮齿相互之间啮合稳固的特点，使得支撑盘300在齿数较多的情况下，仍然能够与支撑架200保持稳固的固定状态，阻止所述支撑盘300相对所述通孔转动。
进一步地，所述花键的齿数为60至100，压力角可以选择20°至40°。
进一步地，所述花键的模数选择范围为0.5至1.5。
参见图1至图6，进一步地，所述支撑架200和支撑盘300均为两个并一一对应设置，两个所述支撑架200分别设置在所述差速器100的两侧。
由于连接轴110通常为左右两根轴并通过差速器100连接在一起，因此将所述支撑架200和支撑盘300均为两个，并分别设置在所述差速器100的两侧，可以保证对连接轴110的支撑稳固，保证对连接轴110的支撑效果。
进一步地，所述支撑架200和所述支撑盘300为碳纤维复合材料制成。
碳纤维复合材料具有重量轻的巨大优势，从而保证车体重量不会过大而超过方程式赛车的参赛要求。
同时利用复合材料的可设计性，可以在前期设计过程中，通过计算机模拟分析，找到支撑架200和支撑盘300结构强度弱的位置，并通过改变该处的复合材料的配比，从而提高该处的结构强度，从而利用符合材料制备出支撑性能稳定优良的支撑架200和支撑盘300。
进一步地，所述支撑架200和所述支撑盘300均为铝制结构。
尤其是采用密度小的铝材制造支撑架200和支撑盘300，既能够保证轻量化，又满足相应的支撑结构强度。
参见图1至图6，进一步地，所述支撑架200包括圆盘结构210和两个支撑臂220，所述通孔开设于所述圆盘结构210的中央处，所述支撑臂220呈V字形，所述支撑臂220的开口处的两端分别与所述圆盘结构210连接，所述支撑臂220的弯折处与所述方程式赛车的车体可拆卸连接，两个所述支撑臂220相邻设置。
利用支撑臂220呈V字形，并且支撑臂220的弯折处与所述方程式赛车的车体可拆卸连接，从而使两个相邻设置的支撑臂220既保证对圆盘结构210的支撑强度，由利用镂空设计降低整体重量，达到参赛的车重要求。
参见图1至图6，进一步地，方程式赛车的差速器100支撑装置还包括第一固定件510和第二固定件520，所述第一固定件510开设有第一槽体511，所述第一槽体511将所述第一固定件510贯穿，所述圆盘结构210的外圆弧面设置有第一连接耳230和第二连接耳240，所述第一连接耳230与所述第一固定件510铰接，所述圆盘结构210与所述支撑盘300均置于所述第一槽体511中；
所述第二固定件520为长方体结构，所述第二固定件520的一个长边处设置有凸出部522，所述凸出部522靠近所述第二固定件520的一端设置，所述第二固定件520开设有第二槽体521，所述第二槽体521沿着所述第二固定件520的长边延伸，所述第二槽体521沿着所述第二固定件520的宽边将所述第二固定件520的一端和所述凸出部522贯穿，所述第二槽体521内固定有限位杆523，所述限位杆523位于所述凸出部522处，所述限位杆523与所述第二槽体521的两相对侧壁连接，所述第二固定件520的另一端与所述第二连接耳240铰接，所述限位杆523设置在所述支撑臂220与所述圆盘结构210围成的区域内，所述圆盘结构210与所述支撑盘300均置于所述第二槽体521中。
利用圆盘结构210与所述支撑盘300均置于所述第一槽体511中，从而限制支撑盘300沿着连接轴110的轴向移动范围，防止支撑盘300与通孔脱离；同时利用第一固定件510与第一连接耳230铰接，第一连接耳230设置在圆盘结构210的外圆弧面，使得第一固定件510可以相对第一连接耳230转动到圆盘结构210的外侧，从而方便支撑盘300与通孔分离。
同理，利用圆盘结构210与所述支撑盘300均置于所述第二槽体521中，从而限制支撑盘300沿着连接轴110的轴向移动范围，防止支撑盘300与通孔脱离；同时利用第二固定件520与第二连接耳240铰接，第二连接耳240设置在圆盘结构210的外圆弧面，使得第二固定件520可以相对第一连接耳230转动到圆盘结构210的外侧，从而方便支撑盘300与通孔分离；并且，由于第二固定件520长度过长，为了防止第二固定件520在车体运行振动过程中发生转动，从而使支撑盘300与通孔脱离，在第二固定件520的一端设置凸出部522，并且与凸出部522连接的限位杆523设置在所述支撑臂220与所述圆盘结构210围成的区域内，从而限制第二固定件520的一端只能在很小的范围内摆动，从而避免圆盘结构210和所述支撑盘300从所述第二槽体521中脱离。
参见图1至图6，进一步地，所述连接轴110与方程式赛车的变速箱120的输出轴通过链传动机构130传动连接。以满足方程式赛车的传动需要。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (7)
1.一种方程式赛车的差速器支撑装置，其特征在于，包括：支撑架和支撑盘，方程式赛车差速器的连接轴穿过所述支撑盘，所述支撑盘为圆盘状，所述连接轴相对所述支撑盘偏心设置，
所述支撑盘置于所述支撑架开设的通孔中，在所述支撑盘的外圆弧面以及所述通孔的内圆弧面分别设置相互配合的花键连接结构，所述花键连接结构用于阻止所述支撑盘相对所述通孔转动；
所述支撑盘适于沿着所述连接轴的轴向与所述支撑架分离；
所述支撑架与所述方程式赛车的车体连接；
所述支撑架和支撑盘均为两个并一一对应设置，两个所述支撑架分别设置在所述差速器的两侧；
所述支撑架包括圆盘结构和两个支撑臂，所述通孔开设于所述圆盘结构的中央处，所述支撑臂呈V字形，所述支撑臂的开口处的两端分别与所述圆盘结构连接，所述支撑臂的弯折处与所述方程式赛车的车体可拆卸连接，两个所述支撑臂相邻设置；
还包括第一固定件和第二固定件，所述第一固定件开设有第一槽体，所述第一槽体将所述第一固定件贯穿，所述圆盘结构的外圆弧面分别设置有第一连接耳和第二连接耳，所述第一连接耳与所述第一固定件铰接，所述圆盘结构与所述支撑盘均置于所述第一槽体中；
所述第二固定件为长方体结构，所述第二固定件的一个长边处设置有凸出部，所述凸出部靠近所述第二固定件的一端设置，所述第二固定件开设有第二槽体，所述第二槽体沿着所述第二固定件的长边延伸，所述第二槽体沿着所述第二固定件的宽边将所述第二固定件的一端和所述凸出部贯穿，所述第二槽体内固定有限位杆，所述限位杆位于所述凸出部处，所述限位杆与所述第二槽体的两相对侧壁连接，所述第二固定件的另一端与所述第二连接耳铰接，所述限位杆设置在所述支撑臂与所述圆盘结构围成的区域内，所述圆盘结构与所述支撑盘均置于所述第二槽体中。
2.根据权利要求1所述的方程式赛车的差速器支撑装置，其特征在于，所述花键连接结构为渐开线花键。
3.根据权利要求1所述的方程式赛车的差速器支撑装置，其特征在于，所述支撑架和所述支撑盘为碳纤维复合材料制成。
4.根据权利要求1所述的方程式赛车的差速器支撑装置，其特征在于，所述支撑架和所述支撑盘均为铝制结构。
5.根据权利要求1所述的方程式赛车的差速器支撑装置，其特征在于，所述连接轴与方程式赛车的变速箱的输出轴通过链传动机构传动连接。
6.根据权利要求2所述的方程式赛车的差速器支撑装置，其特征在于，所述花键的齿数为60至100。
7.根据权利要求2所述的方程式赛车的差速器支撑装置，其特征在于，所述花键的模数选择范围为0.5至1.5。
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