CN218577443U - 一种变截面式刚度无级调节的fsae瓦特横向稳定杆结构 - Google Patents

Abstract

实用新型提供一种变截面式刚度无级调节的FSAE瓦特横向稳定杆结构。该结构包括弯杆部分、连接限位部分和拉杆部分。弯杆部分包括弯杆、弯杆套上片、弯杆套下片、弯杆套轴肩螺丝、弯杆套连接螺母、弯杆套连接垫片、弯杆套下片固定螺母、横稳杆耳座、固连耳坐螺栓、固连耳坐螺母和固连耳坐垫片。连接限位部分包括弯杆轴肩螺丝、鱼眼关节轴承垫片Ⅰ、鱼眼关节轴承垫片Ⅱ、鱼眼关节轴承和限位螺母。拉杆部分包括碳纤维管和铝质粘接套。该结构通过改变截面形状的方式调节刚度，可以实现侧倾刚度的无级调节，且刚度的调节范围较大。

Description

一种变截面式刚度无级调节的FSAE瓦特横向稳定杆结构

技术领域

本实用新型涉及汽车悬架技术领域，特别涉及一种变截面式刚度无级调节的FSAE瓦特横向稳定杆结构。

背景技术

横向稳定杆是汽车悬架中的一种辅助弹性元件。它的作用是防止车身在转弯时发生过大的横向侧倾。目的是防止汽车横向倾翻和改善平顺性。当车身只作垂直运动时，两侧悬架变形相同，横向稳定杆不起作用。当车身侧倾时，两侧悬架跳动不一致，横向稳定杆发生扭转，杆身的弹力成为继续侧倾的阻力，起到横向稳定的作用。

参见图1，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，维护和调校都极为不便。在赛车的下端，由于扩散器和半轴的存在，现有U型横向稳定杆容易产生运动干涉，同时也限制了扩散器和半轴的结构设计空间.同时，现有U型横向稳定杆为了实现刚度可调，大多在力臂上打若干个孔，通过拉杆在力臂上的安装位置，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，并且不利于轻量化设计。

参见图2，部分FSAE赛车的后悬横向稳定杆多传统瓦特横向稳定杆，其弯杆直接与车体连接固定，只能提供一定的，不可改变的侧倾刚度，不可调节，不能为不同的车手提供不同的侧倾刚度的变化。由于受到径向载荷较大，传统瓦特横向稳定杆与车架固定不稳，容易脱落。同时由于刚度不可调，其轻量化和柔性化设计也比较困难。

因此，开发一种变截面式刚度无级调节的FSAE瓦特横向稳定杆结构具有重大意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种变截面式刚度无级调节的FSAE瓦特横向稳定杆结构，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本实用新型目的而采用的技术方案是这样的，一种变截面式刚度无级调节的FSAE瓦特横向稳定杆结构，包括弯杆单元和两个拉杆单元。

所述弯杆单元包括弯杆、弯杆套和横稳杆耳座。所述弯杆采用弹簧钢制得。所述弯杆杆身的横截面为可变截面矩。所述弯杆的杆身中部设置有圆环形安装槽。所述弯杆套包括弯杆套上片、弯杆套下片、弯杆套轴肩螺丝和弯杆套连接螺母。所述弯杆套上片包括外包板Ⅰ和耳板Ⅰ。所述外包板Ⅰ为一块下凹圆弧板。所述外包板Ⅰ沿圆弧周向的两侧板端处分别水平延伸出耳板Ⅰ。所述耳板Ⅰ的板面上设置有螺纹孔。所述弯杆套下片包括外包板Ⅱ、耳板Ⅱ和连接螺纹杆。所述外包板Ⅱ为一块上凹圆弧板。所述外包板Ⅱ沿圆弧周向的两侧板端处分别水平延伸出耳板Ⅱ。所述耳板Ⅱ的板面上设置有螺纹孔。所述连接螺纹杆设置在外包板Ⅱ的下表面。所述弯杆套上片和弯杆套下片拼合后，所述外包板Ⅰ和外包板Ⅱ嵌入圆环形安装槽中。所述弯杆套轴肩螺丝依次穿过耳板Ⅰ和耳板Ⅱ后旋入弯杆套连接螺母中。所述横稳杆耳座包括腹板以及一体固连于腹板两相对侧的两块翼缘板。所述横稳杆耳座整体呈∩形。所述腹板上开始有供连接螺纹杆穿过的通过。所述连接螺纹杆穿过腹板后旋入弯杆套下片固定螺母。所述翼缘板上开设有供固连耳坐螺栓穿过的孔洞。所述弯杆单元通过横稳杆耳座与车架固定连接。所述固连耳坐螺栓穿过横稳杆耳座和车架耳坐后旋入、固连耳坐螺母。

所述弯杆两端各与一个拉杆单元转动连接。所述拉杆单元另一端与车辆摇臂转动连接。所述两个拉杆单元与弯杆单元共同组成Z形扭杆弹簧。

工作时，通过弯杆在弯杆套中的旋转，使弯杆以不同的截面矩对应拉杆单元传递的力以改变弯杆的抗弯刚度，使弯杆与拉杆单元轴向方向形成不同的角度以改变弯杆的侧倾刚度，实现侧倾刚度的无级调节。当车辆处于侧倾工况时，两个拉杆单元把弯杆掰弯，抑制车辆侧倾。当车辆处于俯仰工况时，弯杆绕弯杆套转动，不起任何作用。

进一步，所述弯杆套上片和弯杆套下片拼合后，弯杆套上片和弯杆套下片之间具有间隙。

进一步，所述横稳杆耳座两块翼缘板之间的间接由上至下逐渐缩小。

进一步，每个拉杆单元包括碳纤维管、和两个铝质粘接套。两个铝质粘接套通过胶水固定连接在碳纤维管的两端。

进一步，所述拉杆单元通过连接限位单元与弯杆以及车辆摇臂转动连接。所述连接限位单元包括弯杆轴肩螺丝、鱼眼关节轴承垫片Ⅰ、鱼眼关节轴承垫片Ⅱ，鱼眼关节轴承和限位螺母。所述鱼眼关节轴承垫片Ⅰ、鱼眼关节轴承垫片Ⅱ铝质粘接套与连接限位单元鱼眼关节轴承连接，并有限位螺母起限位作用。铝质粘接套与车辆摇臂通过摇臂轴肩螺丝连接。装在弯杆轴肩螺丝上。

本实用新型还提供一种FSAE赛车悬架系统，包括后轮边总成、减震器和推杆。所述后轮边总成通过推杆与减震器连接，推杆与减震器连接处设有摇臂。所述摇臂为三角形结构。所述摇臂的三个顶点分别与推杆、减震器和车身连接。所述后轮边总成包括立柱和轮胎。所述轮胎通过轴承连接在立柱上。

如上述的任意一种变截面式刚度无级调节的FSAE瓦特横向稳定杆结构横置在FSAE赛车的后端。所述弯杆单元通过横稳杆耳座与车架连接。所述拉杆单元通过鱼眼关节轴承与悬架固定连接。

本实用新型还提供一种FSAE赛车，包括上述的FSAE赛车悬架系统。

本实用新型的技术效果是毋庸置疑的：

A.将横向稳定杆的结构从下部移至上部，大大方便了使车辆的维护和调教，同时节省了发动机和传动系统的布置空间；

B.通过改变弯杆的角度的方式来调节刚度，可以实现侧倾刚度的无级调节，且刚度调节范围较大；调节刚度时不会产生弯杆两端不对称的现象，稳定性较好；

C.弯杆采用对称切削，工艺性好，制造成本低；

D.同时简化后悬架布置，大幅度降低横向稳定杆的重量，实现轻量化；

E.弹性弯杆变形较小，不易产生运动干涉。

附图说明

图1为现有大学生方程式赛车U型横向稳定杆结构示意图；

图2为现有大学生方程式赛车Z型横向稳定杆结构示意图；

图3为横向稳定杆结构示意图；

图4为横向稳定杆爆炸示意图；

图5为弯杆单元爆炸示意图；

图6为连接限位单元的放大示意图；

图7为拉杆单元爆炸示意图；

图8为横向稳定杆工作原理示意图；

图9为横向稳定杆装配图。

图中：弯杆1、弯杆套上片2、弯杆套下片3、弯杆套轴肩螺丝4、弯杆套连接螺母5、弯杆套连接垫片6、弯杆套下片固定螺母7、横稳杆耳座8、固连耳坐螺栓9、固连耳坐螺母10、固连耳坐垫片11、弯杆轴肩螺丝12、鱼眼关节轴承垫片Ⅰ13、鱼眼关节轴承垫片Ⅱ14、鱼眼关节轴承15、碳纤维管16、铝质粘接套Ⅰ17、铝质粘接套Ⅱ18、摇臂19、摇臂轴肩螺丝20、立柱21、推杆22、轮胎23、车架耳坐24、减震器25。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步说明，但不应该理解为本实用新型上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本实用新型上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本实用新型的保护范围内。

实施例1：

参见图3～图7，本实施例提供一种变截面式刚度无级调节的FSAE瓦特横向稳定杆结构，包括弯杆单元和两个拉杆单元。

所述弯杆单元包括弯杆1、弯杆套和横稳杆耳座8。所述弯杆1采用弹簧钢制得。所述弯杆1杆身的横截面为可变截面矩。所述弯杆1的杆身中部设置有圆环形安装槽。所述弯杆套包括弯杆套上片2、弯杆套下片3、弯杆套轴肩螺丝4和弯杆套连接螺母5。所述弯杆套上片2包括外包板Ⅰ和耳板Ⅰ。所述外包板Ⅰ为一块下凹圆弧板。所述外包板Ⅰ沿圆弧周向的两侧板端处分别水平延伸出耳板Ⅰ。所述耳板Ⅰ的板面上设置有螺纹孔。所述弯杆套下片3包括外包板Ⅱ、耳板Ⅱ和连接螺纹杆。所述外包板Ⅱ为一块上凹圆弧板。所述外包板Ⅱ沿圆弧周向的两侧板端处分别水平延伸出耳板Ⅱ。所述耳板Ⅱ的板面上设置有螺纹孔。所述连接螺纹杆设置在外包板Ⅱ的下表面。所述弯杆套上片2和弯杆套下片3拼合后，所述外包板Ⅰ和外包板Ⅱ嵌入圆环形安装槽中。所述弯杆套轴肩螺丝4依次穿过耳板Ⅰ和耳板Ⅱ后旋入弯杆套连接螺母5中。所述横稳杆耳座8包括腹板以及一体固连于腹板两相对侧的两块翼缘板。所述横稳杆耳座8整体呈∩形。所述腹板上开始有供连接螺纹杆穿过的通过。所述连接螺纹杆穿过腹板后旋入弯杆套下片固定螺母7。所述翼缘板上开设有供固连耳坐螺栓9穿过的孔洞。所述弯杆单元通过横稳杆耳座8与车架固定连接。所述固连耳坐螺栓9穿过横稳杆耳座8和车架耳坐24后旋入、固连耳坐螺母10。

所述弯杆1两端各与一个拉杆单元转动连接。所述拉杆单元另一端与车辆摇臂19转动连接。所述两个拉杆单元与弯杆单元共同组成Z形扭杆弹簧。

每个拉杆单元包括碳纤维管17、和两个铝质粘接套18。两个铝质粘接套18通过胶水固定连接在碳纤维管17的两端。

所述拉杆单元通过连接限位单元与弯杆1以及车辆摇臂19转动连接。所述连接限位单元包括弯杆轴肩螺丝12、鱼眼关节轴承垫片Ⅰ13、鱼眼关节轴承垫片Ⅱ14，鱼眼关节轴承15和限位螺母16。所述鱼眼关节轴承垫片Ⅰ13、鱼眼关节轴承垫片Ⅱ铝质粘接套18与连接限位单元鱼眼关节轴承15连接，并有限位螺母16起限位作用。铝质粘接套18与车辆摇臂19通过摇臂轴肩螺丝20连接。14装在弯杆轴肩螺丝12上。

当车辆需要改变侧倾刚度时，按照理论计算得到的角度与刚度的关系，通过弯杆1在弯杆套中的旋转，使弯杆1以不同的截面矩对应拉杆单元传递的力以改变弯杆1的抗弯刚度，使弯杆1与拉杆单元轴向方向形成不同的角度以改变弯杆1的侧倾刚度，实现侧倾刚度的无级调节。

弯杆1、弯杆套上片2和弯杆套下片3的配合方式可以防止弯杆1轴向滑脱，且存在预紧力防止弯杆1绕轴转动，各部件之间的磨损较小。当弯杆1损坏需要更换时，拧松弯杆套连接螺母5，再拧松弯杆轴肩螺丝12，即可完成更换。

本实施例结构简单，加工成本低，具有轻量化优势。受力情况稳定，有效防止轴向滑脱以及径向转动。刚度调节方便，且刚度调节是不会改变弯杆1关于横稳杆耳座8的中心对称性。受到赛车行进过程振动小，不会出现轴承滑出的情况。

值得说明的是，当弯杆受力呈中心对称特性，车辆处于正常行驶时，中间弯杆不会因为行驶过程中路面激励引起的振动发生松动或者疲劳损伤。当弯杆受力呈中心对称特性，车辆处于侧倾状态时，能保证弯杆始终处于弯杆套中心，从而不会因为径向力发生滑脱；当弯杆受力呈中心对称特性，车辆处于俯仰状态时，，能确保弯杆转动时不会向一侧滑出，同时防止运动部件因弯杆不对称而发生干涉。

当车辆处于侧倾工况时，两个拉杆单元把弯杆1掰弯，抑制车辆侧倾。当车辆处于俯仰工况时，弯杆1绕横稳杆耳坐8转动，不起任何作用。

实施例2：

本实施例主要结构同实施例1，其中，所述弯杆套上片2和弯杆套下片3拼合后，弯杆套上片2和弯杆套下片3之间具有间隙。

实施例3：

本实施例主要结构同实施例1，其中，所述横稳杆耳座8两块翼缘板之间的间接由上至下逐渐缩小。

实施例4：

参见图9，本实施例提供一种FSAE赛车悬架系统，包括后轮边总成、减震器25和推杆22。所述后轮边总成通过推杆22与减震器25连接，推杆22与减震器25连接处设有摇臂19。所述摇臂19为三角形结构。所述摇臂19的三个顶点分别与推杆22、减震器25和车身连接。所述后轮边总成包括立柱21和轮胎23。所述轮胎23通过轴承连接在立柱21上。

如实施例1～3所述的任意一种变截面式刚度无级调节的FSAE瓦特横向稳定杆结构横置在FSAE赛车的后端。所述弯杆单元通过横稳杆耳座8与车架连接。所述拉杆单元通过鱼眼关节轴承15与摇臂19固定连接。

A)当赛车处于转向工况时：

在赛车右转时，横向稳定杆弯杆1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，从而抑制车身侧倾。

在赛车左转时，横向稳定杆弯杆1会受力变形，从而提供一个抵抗右侧轮胎上跳，左侧轮胎下跳的力，从而抑制车身侧倾。

B)当赛车处于加速工况时：

由于载荷转移，赛车后悬左、右侧轮胎23同时上跳，即左右立柱21同时上跳，经过悬架推杆22、摇臂19、碳纤维管17、横向稳定杆弯杆1的运动传递，使横向稳横向稳定杆弯杆1的两端都受到推力，此时，横向稳定杆弯杆1会绕横稳杆耳座8转动，没有产生抵抗弯曲的抗力，因此横向稳定杆弯杆1在加速工况未提供侧倾刚度。

C)当赛车处于制动工况时：

由于载荷转移，赛车后悬左、右侧轮胎23同时下跳，即左右立柱21同时下跳。经过悬架推杆22、摇臂19、碳纤维管17、横向稳定杆弯杆1的运动传递，使横向稳横向稳定杆弯杆1的两端都受到推力，此时，横向稳定杆弯杆1会绕横稳杆耳座8转动，没有产生抵抗弯曲的抗力，因此横向稳定杆弯杆1在加速工况未提供侧倾刚度。

实施例5：

本实施例提供一种FSAE赛车，包括实施例4中所述的FSAE赛车悬架系统。

Claims (7)

1.一种变截面式刚度无级调节的FSAE瓦特横向稳定杆结构，其特征在于：包括弯杆单元和两个拉杆单元；

所述弯杆单元包括弯杆(1)、弯杆套和横稳杆耳座(8)；所述弯杆(1)采用弹簧钢制得；所述弯杆(1)杆身的横截面为可变截面矩；所述弯杆(1)的杆身中部设置有圆环形安装槽；所述弯杆套包括弯杆套上片(2)、弯杆套下片(3)、弯杆套轴肩螺丝(4)和弯杆套连接螺母(5)；所述弯杆套上片(2)包括外包板Ⅰ和耳板Ⅰ；所述外包板Ⅰ为一块下凹圆弧板；所述外包板Ⅰ沿圆弧周向的两侧板端处分别水平延伸出耳板Ⅰ；所述耳板Ⅰ的板面上设置有螺纹孔；所述弯杆套下片(3)包括外包板Ⅱ、耳板Ⅱ和连接螺纹杆；所述外包板Ⅱ为一块上凹圆弧板；所述外包板Ⅱ沿圆弧周向的两侧板端处分别水平延伸出耳板Ⅱ；所述耳板Ⅱ的板面上设置有螺纹孔；所述连接螺纹杆设置在外包板Ⅱ的下表面；所述弯杆套上片(2)和弯杆套下片(3)拼合后，所述外包板Ⅰ和外包板Ⅱ嵌入圆环形安装槽中；所述弯杆套轴肩螺丝(4)依次穿过耳板Ⅰ和耳板Ⅱ后旋入弯杆套连接螺母(5)中；所述横稳杆耳座(8)包括腹板以及一体固连于腹板两相对侧的两块翼缘板；所述腹板上开始有供连接螺纹杆穿过的通过；所述连接螺纹杆穿过腹板后旋入弯杆套下片固定螺母(7)；所述翼缘板上开设有供固连耳坐螺栓(9)穿过的孔洞；所述弯杆单元通过横稳杆耳座(8)与车架固定连接；所述固连耳坐螺栓(9)穿过横稳杆耳座(8)和车架耳坐(24)后旋入、固连耳坐螺母(10)；

所述弯杆(1)两端各与一个拉杆单元转动连接；所述拉杆单元另一端与车辆摇臂(19)转动连接；所述两个拉杆单元与弯杆单元共同组成Z形扭杆弹簧。

2.根据权利要求1所述的一种变截面式刚度无级调节的FSAE瓦特横向稳定杆结构，其特征在于：所述弯杆套上片(2)和弯杆套下片(3)拼合后，弯杆套上片(2)和弯杆套下片(3)之间具有间隙。

3.根据权利要求1所述的一种变截面式刚度无级调节的FSAE瓦特横向稳定杆结构，其特征在于：所述横稳杆耳座(8)两块翼缘板之间的间接由上至下逐渐缩小。

4.根据权利要求1所述的一种变截面式刚度无级调节的FSAE瓦特横向稳定杆结构，其特征在于：每个拉杆单元包括碳纤维管(17)、和两个铝质粘接套(18)；两个铝质粘接套(18)通过胶水固定连接在碳纤维管(17)的两端。

5.根据权利要求1所述的一种变截面式刚度无级调节的FSAE瓦特横向稳定杆结构，其特征在于：所述拉杆单元通过连接限位单元与弯杆(1)以及车辆摇臂(19)转动连接；所述连接限位单元包括弯杆轴肩螺丝(12)、鱼眼关节轴承垫片Ⅰ(13)、鱼眼关节轴承垫片Ⅱ(14)，鱼眼关节轴承(15)和限位螺母(16)；所述鱼眼关节轴承垫片Ⅰ(13)、鱼眼关节轴承垫片Ⅱ铝质粘接套(18)与连接限位单元鱼眼关节轴承(15)连接，并有限位螺母(16)起限位作用；铝质粘接套(18)与车辆摇臂(19)通过摇臂轴肩螺丝(20)连接；(14)装在弯杆轴肩螺丝(12)上。

6.一种FSAE赛车悬架系统，其特征在于：包括后轮边总成、减震器(25)和推杆(22)；所述后轮边总成通过推杆(22)与减震器(25)连接，推杆(22)与减震器(25)连接处设有摇臂(19)；所述摇臂(19)为三角形结构；所述摇臂(19)的三个顶点分别与推杆(22)、减震器(25)和车身连接；所述后轮边总成包括立柱(21)和轮胎(23)；所述轮胎(23)通过轴承连接在立柱(21)上；

如权利要求1～5所述的任意一种变截面式刚度无级调节的FSAE瓦特横向稳定杆结构横置在FSAE赛车的后端；所述弯杆单元通过横稳杆耳座(8)与车架连接；所述拉杆单元通过鱼眼关节轴承(15)与悬架固定连接。

7.一种FSAE赛车，其特征在于：包括权利要求6中所述的FSAE赛车悬架系统。

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