方程式赛车的双横臂独立前悬架及其线刚度的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种方程式赛车的双横臂独立前悬架及其线刚度的控制方法，包括设置在车架(25)上的防侧倾杆(1)，防侧倾杆(1)的两端通过长杆(3)与连接块(4)相连，连接块(4)上连接前悬推杆(20)，前悬推杆(20)与前立柱(19)相连，前立柱(19)与前悬轮边(21)相互配合连接，以此实现两个独立前悬架的连接。两个连接块(4)中间设置三弹簧连杆(5)，在三弹簧连杆(5)中部设置带减振弹簧(7)的第三弹簧(6)，第三弹簧(6)固定在车架(25)上。本发明专利技术设计带有第三弹簧的互联机构来实现悬架线刚度和侧倾刚度相对独立调校，在轮跳时车身更加平稳，能提高整车到操纵稳定性。

Control Method of Double-wishbone Independent Front Suspension and Its Linear Stiffness in Formula Racing

The invention discloses a double-wishbone independent front suspension of a formula racing car and a method for controlling its linear stiffness, including an anti-roll rod (1) mounted on the frame (25), two ends of the anti-roll rod (1) are connected with a connecting block (4), a connecting block (4) is connected with a front suspension push rod (20), a front suspension push rod (20) is connected with a front column (19), and a front suspension wheel side (21) is connected with each other. This realizes the connection of two independent front suspensions. A three-spring connecting rod (5) is arranged in the middle of the two connecting blocks (4), a third spring (6) with a shock absorber spring (7) is arranged in the middle of the three-spring connecting rod (5), and a third spring (6) is fixed on the frame (25). The invention designs an interconnected mechanism with a third spring to realize relatively independent adjustment of suspension line stiffness and roll stiffness, which makes the body more stable when the wheel jumps and improves the handling stability of the whole vehicle.

【技术实现步骤摘要】
方程式赛车的双横臂独立前悬架及其线刚度的控制方法
本专利技术涉及一种双横臂独立悬架，特别是方程式赛车的双横臂独立前悬架及其线刚度的控制方法。
技术介绍
方程式赛车行驶的速度随着车辆制造技术的发展不断提高，方程式赛车的行驶操纵稳定性及行驶安全性越来越受到人们的重视，同时现在人们对驾乘的舒适性要求也在日益提升，非独立悬架商用车已不能满足行驶平顺性及操纵稳定性等方面提出的要求。双横臂独立悬架由于其较好的操纵稳定性和舒适性，已广泛应用于方程式赛车上，并且市场上还存在少量互联双横臂独立悬架，但是互联双横臂独立悬架的两个独立悬架通过刚性连接，较难实现悬架线刚度和侧倾刚度的相对独立调校，并且在轮跳时操纵的稳定性较差，对驾驶方程式赛车的舒适性和安全性造成一定的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种方程式赛车的双横臂独立前悬架及其线刚度的控制方法。本专利技术在赛车同向轮跳时可以有效提高前悬架的线刚度，从而提高整车的操纵稳定性。本专利技术的技术方案：方程式赛车的双横臂独立前悬架，包括对称设置在车架前部两侧的独立悬架总成，所述的独立悬架总成包括与前悬推杆连接的连接块，连接块上连接有独立弹簧，独立弹簧的另一端与车架的前臂杆相连；其特征在于：两侧的连接块分别铰接有一个短轴，两个短轴之间铰接有三弹簧连杆，三弹簧连杆的中部设有第三弹簧，第三弹簧的端部铰接有三角吊耳，三角吊耳固定在车架的前臂杆上；所述的第三弹簧包括设置在三弹簧连杆中部的活塞底座，活塞底座的前部设有活塞前杆，活塞前杆的末端设有圆台，所述活塞底座上设有第一限制台沿，圆台上设有第二限制台沿，第一限制台沿与第二限制台沿之间设有减振弹簧；两侧连接块的中部分别铰接有一个长杆，两个长杆的端部均铰接有一组连接板，两组连接板之间设有防侧倾杆，防侧倾杆上设有防侧倾杆吊耳，防侧倾杆吊耳固定在车架上。前述的方程式赛车的双横臂独立前悬架中，所述的独立悬架总成包括固定在前悬轮边上的前立柱，前立柱的上部设有上分离吊耳，上分离吊耳上经球销连接有前悬上三角块，前悬上三角块的两个底角分别设有前悬上横臂前管和前悬上横臂后管，前悬上横臂前管的端部经球销与车架相连，前悬上横臂后管的端部经球销与车架相连；所述的前立柱的下部设有下分离吊耳，下分离吊耳上经球销连接有前悬下三角块，前悬下三角块的两个底角分别设有前悬下横臂前管和前悬下横臂后管，前悬下横臂前管的端部经球销与车架相连，前悬下横臂后管的端部经球销与车架相连；所述的前悬下三角块上还设有前悬推杆吊耳，前悬推杆吊耳与前悬推杆相铰接。前述的方程式赛车的双横臂独立前悬架中，所述的连接板上设有多个通孔，所述长杆的末端设有与通孔相配合的调节螺栓。前述的方程式赛车的双横臂独立前悬架中，所述的三弹簧连杆上设有减重通孔。前述的方程式赛车的双横臂独立前悬架中，提供一种前悬架线刚度的控制方法，即通过控制第三弹簧的刚度改变车身的侧倾增益和悬架的偏频，在车身的侧倾增益和悬架的偏颇最小时计算前悬架的线刚度，以此得到最佳的前悬架线刚度。前述的方程式赛车的双横臂独立前悬架的线刚度的控制方法，其特征在于：所述前悬架线刚度的计算公式为：其中KFr为前悬架线刚度，KF为前悬线刚度，MRr为第三弹簧同向轮跳时传动比，MR为前悬单侧传动比，KWFl为前悬左轮线刚度，KWFr为前悬右轮线刚度，Mfsm为前悬架的簧载质量，Kfs为第三弹簧刚度；所述KWF的计算公式为：其中KWF为前悬单侧车轮的线刚度，KT为轮胎的刚度，KRF为前悬(含轮胎)单侧乘适刚度；所述KRF的计算公式为：KRF＝4π2fF2msmrf(3)其中KRF为前悬(含轮胎)单侧乘适刚度，fF为前悬架的偏频，msmrf为前悬架右侧轮胎的簧载质量；由公式(1)、(2)和(3)可得：其中fW为装有第三弹簧且不考虑轮胎刚度影响的前悬固有频率，mfsm为前悬架的簧载质量。与现有技术相比，本专利技术的两个连接块分别连接一个长杆，两个长杆之间设置防侧倾杆，连接块上连接前悬推杆，前悬推杆与前立柱相连，前立柱与前悬轮边相互配合连接，以此实现两个独立前悬架的连接。两个连接块中间设置三弹簧连杆，在三弹簧连杆中部设置带减振弹簧的第三弹簧，第三弹簧固定在车架上，这种互联结构一方面使得前悬架在两侧同向轮跳的运动中第三弹簧会发生压缩或拉伸，从而有效提高前悬架的线刚度，另一方面在前悬架反向轮跳或侧倾运动中，对两侧悬架影响甚微，从而提高整车的操纵稳定性。此外，通过仿真分析还可以得出本专利技术通过改变第三弹簧的刚度就可以灵活调整车辆制动点头的效果，且保持其它车身状态变化基本不变，对侧倾的影响不明显，同时几乎不影响轮胎的受力。本专利技术的连接板上设有多个通孔，所述长杆的末端设有与通孔相配合的调节螺栓，方便调节连接块的位置，以实现第三弹簧的角度调节。本专利技术的三弹簧连杆上设有减重通孔，能减小三弹簧连杆的自身重量，对车身重量的要求起到一定的辅助作用。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是互联双横臂独立前悬架的安装结构示意图；图3是第三弹簧的局部放大结构示意图；图4是独立悬架总成的局部放大结构示意图；图5是同向轮跳对弹簧压缩量的关系示意图；图6是反向轮跳与弹簧压缩位移示意图；图7是反向轮跳第三弹簧位移细微变化曲线示意图；图8是阶跃转向仿真下第三弹簧刚度对侧倾角的影响示意图；图9是第三弹簧不同刚度的制动点头角度变化示意图；图10是第三弹簧不同刚度下制动车身点头角度对比示意图；图11是第三弹簧不同刚度下Fish-Hook仿真中车身侧倾角的变化示意图。附图标记：1-防侧倾杆，2-连接板，3-长杆，4-连接块，5-三弹簧连杆，6-第三弹簧，7-第三弹簧，8-活塞底座，9-活塞前杆，10-三角吊耳，11-短轴，12-独立弹簧，13-减重通孔，14-通孔，15-调节螺栓，16-前悬上横臂后管，17-前悬上三角块，18-前悬上横臂前管，19-前立柱，20-前悬推杆，21-前悬轮边，22-前悬下三角块，23-前悬下横臂前管，24-前悬下横臂后管，25-车架，26-圆台，27-第一限制台沿，28-第二限制台沿，29-防侧倾杆吊耳，30-前臂杆，32-上分离吊耳，33-下分离吊耳，34-前悬推杆吊耳。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但并不作为对本专利技术限制的依据。实施例1：方程式赛车的双横臂独立前悬架，构成如图1-4所示，包括对称设置在车架25前部两侧的独立悬架总成，所述的独立悬架总成包括与前悬推杆20连接的连接块4，连接块4上连接有独立弹簧12，独立弹簧12的另一端与车架25的前臂杆30相连。两侧的连接块4分别铰接有一个短轴11，两个短轴11之间铰接有三弹簧连杆5，三弹簧连杆5上设有减重通孔13，能减小三弹簧连杆5的自身重量，对车身重量的要求起到一定的辅助作用。三弹簧连杆5的中部设有第三弹簧6，第三弹簧6的端部铰接有三角吊耳10，三角吊耳10固定在车架25的前臂杆30上。所述的第三弹簧6包括设置在三弹簧连杆5中部的活塞底座8，活塞底座8的前部设有活塞前杆9，活塞前杆9的末端设有圆台26，所述活塞底座8上设有第一限制台沿27，圆台26上设有第二限制台沿28，第一限制台沿27与第二限制台沿28之间设有减振弹簧7。两侧连接块4的中部分别铰接有一个长杆3，两个长杆3的端部均铰接有一组连接板2，两组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.方程式赛车的双横臂独立前悬架，包括对称设置在车架(25)前部两侧的独立悬架总成，所述的独立悬架总成包括与前悬推杆(20)连接的连接块(4)，连接块(4)上连接有独立弹簧(12)，独立弹簧(12)的另一端与车架(25)的前臂杆(30)相连；其特征在于：两侧的连接块(4)分别铰接有一个短轴(11)，两个短轴(11)之间铰接有三弹簧连杆(5)，三弹簧连杆(5)的中部设有第三弹簧(6)，第三弹簧(6)的端部铰接有三角吊耳(10)，三角吊耳(10)固定在车架(25)的前臂杆(30)上；所述的第三弹簧(6)包括设置在三弹簧连杆(5)中部的活塞底座(8)，活塞底座(8)的前部设有活塞前杆(9)，活塞前杆(9)的末端设有圆台(26)，所述活塞底座(8)上设有第一限制台沿(27)，圆台(26)上设有第二限制台沿(28)，第一限制台沿(27)与第二限制台沿(28)之间设有减振弹簧(7)；两侧连接块(4)的中部分别铰接有一个长杆(3)，两个长杆(3)的端部均铰接有一组连接板(2)，两组连接板(2)之间设有防侧倾杆(1)，防侧倾杆(1)上设有防侧倾杆吊耳(29)，防侧倾杆吊耳(29)固定在车架(25)上。

【技术特征摘要】
1.方程式赛车的双横臂独立前悬架，包括对称设置在车架(25)前部两侧的独立悬架总成，所述的独立悬架总成包括与前悬推杆(20)连接的连接块(4)，连接块(4)上连接有独立弹簧(12)，独立弹簧(12)的另一端与车架(25)的前臂杆(30)相连；其特征在于：两侧的连接块(4)分别铰接有一个短轴(11)，两个短轴(11)之间铰接有三弹簧连杆(5)，三弹簧连杆(5)的中部设有第三弹簧(6)，第三弹簧(6)的端部铰接有三角吊耳(10)，三角吊耳(10)固定在车架(25)的前臂杆(30)上；所述的第三弹簧(6)包括设置在三弹簧连杆(5)中部的活塞底座(8)，活塞底座(8)的前部设有活塞前杆(9)，活塞前杆(9)的末端设有圆台(26)，所述活塞底座(8)上设有第一限制台沿(27)，圆台(26)上设有第二限制台沿(28)，第一限制台沿(27)与第二限制台沿(28)之间设有减振弹簧(7)；两侧连接块(4)的中部分别铰接有一个长杆(3)，两个长杆(3)的端部均铰接有一组连接板(2)，两组连接板(2)之间设有防侧倾杆(1)，防侧倾杆(1)上设有防侧倾杆吊耳(29)，防侧倾杆吊耳(29)固定在车架(25)上。2.根据权利要求1所述的方程式赛车的双横臂独立前悬架，其特征在于：所述的独立悬架总成包括固定在前悬轮边(21)上的前立柱(19)，前立柱(19)的上部设有上分离吊耳(32)，上分离吊耳(32)上经球销连接有前悬上三角块(17)，前悬上三角块(17)的两个底角分别设有前悬上横臂前管(18)和前悬上横臂后管(16)，前悬上横臂前管(18)的端部经球销与车架(25)相连，前悬上横臂后管(16)的端部...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵璐，李强，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33