CN102896992B

CN102896992B - 自动侧倾悬架

Info

Publication number: CN102896992B
Application number: CN201210419962.1A
Authority: CN
Inventors: 张航耀; 陈蜀乔
Original assignee: Kunming University of Science and Technology
Current assignee: Kunming University Of Science And Technology Driving Training Co ltd
Priority date: 2012-10-29
Filing date: 2012-10-29
Publication date: 2016-11-02
Anticipated expiration: 2032-10-29
Also published as: CN102896992A

Abstract

本发明提供一种自动侧倾悬架，属于汽车总成部件技术领域。包括车轮系统、减震器和自动侧倾系统，自动侧倾系统包括齿轮箱、齿带和车架，车架内部设置两块相对应的电磁铁，齿轮箱固定在车架上部齿轮箱内部有通过轴承固定的轴，轴上固定有齿轮和摇臂，摇臂的下端装有永磁体，摇臂深入车架中并将永磁体置于两块电磁铁中间；齿带与齿轮啮合，齿轮箱体有通过齿带的出口，齿带的两端与悬架两侧铰链连接；车架上部固定压力传感装置，作为开关和电流控制器分别与电源、两块电磁铁串联。本发明自动侧倾悬架具有部件少，结构简单，重量轻等优点，完全可以应用于各类轻型汽车。

Description

自动侧倾悬架

技术领域

本发明是适用于轻型车辆的悬架，属于汽车总成部件技术领域。

背景技术

目前汽车的悬架分为独立悬架和非独立悬架两种。而用在汽车前轮的悬架多为独立悬架，独立悬架的结构可分有烛式、麦弗逊式、连杆式等多种，其中烛式和麦克弗逊式形状相似，两者都是将螺旋弹簧与减振器组合在一起，但因结构不同又有重大区别。烛式采用车轮沿主销轴方向移动的悬架形式，形状似烛形而得名。特点是主销位置和前轮定位角不随车轮的上下跳动而变化，有利于汽车的操纵性和稳定性。麦克弗逊式是绞结式滑柱与下横臂组成的悬架形式，减振器可兼做转向主销，转向节可以绕着它转动。特点是主销位置和前轮定位角随车轮的上下跳动而变化，这点与烛式悬架正好相反。这种悬架构造简单，布置紧凑，前轮定位变化小，具有良好的行驶稳定性。所以，目前轿车使用最多的独立悬架是麦弗逊式悬架。这种独立悬架在汽车转向时，由于车身受到离心力的作用，往往会使外侧悬架承受更多的力，导致车身整体向外倾斜，增大了汽车侧翻的可能性。并且这种向外侧倾的特性也使得汽车乘员的舒适性大大降低。

发明内容

本发明是为了解决目前传统悬架的外倾，转向时左右悬架受力不均，乘员舒适性不高等问题，提供了一种自动侧倾悬架。此设计采用传统独立悬架的基本框架，在其框架基础之上进行了一定技术改造，使之成为在转向时，能够使车身向着转向圆弧的圆心方向发生侧倾，以此提高汽车在转向时的稳定性，减小左右悬架的受力差，同时提高了汽车乘员的舒适性。

本发明的自动侧倾悬架的结构为：包括车轮系统、减震器和自动侧倾系统，自动侧倾系统包括齿轮箱3、齿带7和车架29，车架29内部设置两块相对应的电磁铁5，齿轮箱3固定在车架29上部（保持与各悬架臂与车架的连接绞链相对位置不发生变化的地方），齿轮箱3内部有通过轴承31固定的轴32，轴32上固定有齿轮34和摇臂37，摇臂37的下端装有永磁体6，摇臂37深入车架29中并将永磁体6置于两块电磁铁中间；车轮系统通过悬架与自动侧倾系统铰链连接，悬架两侧是对称结构，减震器与悬架两侧铰链连接；齿带7与齿轮啮合，齿轮箱体有通过齿带7的出口，齿带7的两端与悬架两侧铰链连接；车架上部固定压力传感装置24，压力传感装置24内部有压力传感器A38和压力传感器B39，压力传感器A38和压力传感器B39作为开关和电流控制器分别与电源、两块电磁铁串联。（压力传感器受压强度的大小决定电流的大小）

所述车轮系统由轮胎4、轮轴转子总成和轮轴定子总成组成，与现有技术当中的汽车车轮结构相同。轮轴定子总成：轮轴定子48由高强度铝合金制成，其一侧有一根圆锥形轮轴55，轴的小端有一段螺纹。另外一侧有安装主销的两个主销孔，主销孔A43内部装有径向轴承149，轴承A的下端与孔内的圆台接触，上端面与上臂主销11的圆台接触，上臂主销11穿过主销孔A43，主销下端用开口销螺母固定；主销孔B44内部装有径向轴承B50，主销孔B的安装方法与上述主销孔A的安装方法相同。安装在轮轴定子48上的制动钳42通过2颗固定螺栓45固定。轮轴定子48的一端装有一个转向球头拉杆47。轮轴转子总成：轮轴转子56是高强度铝合金制成。4颗夹紧螺栓53和夹盘54的螺纹咬合来夹紧制动盘10，轮毂螺栓46的头部通过花键与轮轴转子啮合。轮轴转子的锥形孔内装有一对推力轴承52，轴承内圈与定子的锥形轴55装在一起，外圈与转子的锥形孔接触。这对轴承的间隙通过螺母51来调节。

所述悬架两侧由四个悬架臂组成，两个悬架上摆臂1和两个悬架下摆臂2分别分布在车架29两边，对称分布。

所述悬架下摆臂2的一端还通过阻尼弹簧与车架29连接、另一端通过铰链与车轮系统连接。

所述减震器为现有装置，由多个弹簧组成，减震器的两端通过与上摆臂焊接的铰链臂22分别与两个悬架上摆臂1铰链连接。

所述齿带7为钢质。

所述齿带7经过齿轮箱体3的上端与齿带7贴合的位置固定有张紧装置36，张紧装置36与齿带7贴合的位置为弹簧片。

所述压力传感装置24由壳体41、钢球40、压力传感器A38和压力传感器B39组成，钢球40处在一个由壳体41构成的空腔内，压力传感器A38和压力传感器B39分布在钢球两边。

所述电源为蓄电池，固定在车架的任意部位。

本发明工作原理：

当汽车直线行驶在水平路面时，车架体29上的压力传感装置24是处于水平状态，此时该装置壳体41内的钢球40处于两压力传感器的中间，并且不对压力传感器有力的作用。此时电路图中的开关处于断开的状态，两个电磁铁5中没有电流，不会产生磁性。处于两个电磁铁5中间的永磁体6不受力，摇臂37处在竖直状态。安装在悬架下臂2和车架29之间的两个阻尼弹簧20可以保证车架29整体在水平位置，不会随意侧倾。

当汽车向一侧转向时，由于受到离心力的作用，车架29会向另一侧倾斜。此时与车架29固定在一起的压力传感装置24内的钢球40也同样受到离心力作用而向另一侧滚动，向同一侧的压力传感器施加压力。当压力传感器接收到压力信号时，会接通电路图中的开关1或开关2，使两个电磁铁5同时通电产生相同磁性，使永磁体6受力。由于永磁体6左右两侧磁极相异，处在电磁铁5中间位置的永磁体6会同时受到来自于两个电磁铁5的“推力”和“拉力”的作用产生移动。与永磁体6安装在一起的摇臂37就会围绕齿轮箱3内的轴32发生一定角度的转动。因为摇臂37与齿轮34都固定在轴32上，摇臂37的摆动会带动齿轮34的转动。此时与齿轮34啮合的钢质齿带7就会拉动与齿带7铰接的悬架下臂2，使悬架下臂2围绕绞链13产生转动。由于悬架的悬架下摆臂2，悬架上摆臂1，轮轴定子48，和车架29的连接方式都是绞链连接，所以这四个部件构成的平行四边形会产生连杆机构的联动。即悬架上摆臂1也会围绕绞链转动并保持与悬架下摆臂2平行。这时整个转向内侧的悬架系统与车轮会有一个相对地面的“抬升”动作，而另外一侧（转向外侧）的悬架系统，会受到另一侧悬架上臂上安装的减震器8的推力，使外侧悬架产生一个相对地面的“下沉”动作。在地球表面的万物都收到地心引力和地面支持这一对平衡的相对作用力。故以上的“抬升”或者“下沉”并不会出现，而是以车身和车轮向着转向方向的侧倾表现出来。而侧倾角度的大小，就取决于压力传感装置24内的钢球40施加给压力传感器的压力信号大小。当转向角度较小或者车速较慢时，钢球40所受的离心力较小，压力传感器的信号会控制电路中的电流控制器供给电磁铁5较小的电流，产生较小的磁性，使摇臂37转动较小的角度。从而使车身侧倾较小角度。

转向过程中，车身整体受到的离心力与电磁铁5作用于摇臂37的应该是一对大小相等，方向相反的力，这样才能使车身在侧倾时各处的力平衡。保证这个侧倾过程的稳定性。

左右两个悬架采用同一个减震器8的连接方式，可以保证在汽车经过颠簸路面时，弹簧始终保证齿带7的张紧状态。即使在车轮4突然遭遇颠簸时，减震器8被压缩，此时齿带7在减震器8被压缩的瞬间会处于松弛状态。此时安装在齿轮箱的齿带口的弹簧片36会起到一定的张紧钢质齿带7的作用。防止脱齿，在如此双保险的情况下，脱齿就很容易被避免。

本发明的优点和积极效果：自动侧倾悬架具有部件少，结构简单，重量轻等优点。此外，各个部件连接方式简单，制造方便，成本低廉，而且具有较强的可拓展性，完全可以应用于各类轻型汽车。

附图说明

图1为本发明装置主视示意图；

图2为本发明装置的工作效果示意图；

图3为本发明装置侧视示意图；

图4为本发明齿轮箱主视示意图；

图5为本发明齿轮箱侧视示意图；

图6为本发明压力传感装置示意图；

图7为本发明轮胎示意图；

图8为本发明轮胎侧视示意图；

图9为本发明图7中A-A剖面示意图；

图10为本发明工作电路图。

图中各标号为：1-悬架上摆臂，2-悬架下摆臂，3-齿轮箱，4-轮胎，5-电磁铁装置，6-永磁体，7-钢质齿带， 8-减震器弹簧总成，9-轮，10-制动盘，11-上摆臂主销，12-下摆臂主销，13-下摆臂与车架连接绞链，14、下摆臂与主销连接绞链，15-上摆臂与主销连接绞链，16-上摆臂与车架连接绞链，17-上摆臂与减震器连接绞链，18-下摆臂与齿带连结绞链，19-阻尼弹簧与车架连接绞链，20-阻尼弹簧，21-阻尼弹簧与下摆臂连接绞链，22-与上摆臂焊接的绞链臂，23-与下摆臂焊接的绞链臂，24-压力传感装置，25-齿轮箱连结螺栓，26-齿轮箱固定螺栓，27-齿轮箱上壳体，28-齿轮箱下壳体，29-车架，30-轴承盖，31-轴承，32-轴，33-键A，34-齿轮，35-键B，36-弹簧片，37-摇臂，38-压力传感器A，39-压力传感器B，40-钢球，41-壳体，42-制动器，43-主销孔A，44-主销孔B，45-制动器螺栓，46-轮毂螺栓，47-转向球头拉杆，48-轮轴总成，49-推力轴承1，50-推力轴承2，51-轴承调整螺，52-轮轴轴承，53-制动盘螺栓，54-压紧盘，55-轮轴定子，56-轮轴转子。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但本发明不限于以下所述范围。

实施例1：本实施例的自动侧倾悬架的结构为：如图1～3所示，包括车轮系统、减震器和自动侧倾系统，自动侧倾系统包括齿轮箱3、齿带7和车架29，车架29内部设置两块相对应的电磁铁5，齿轮箱3固定在车架29上部（保持与各悬架臂与车架的连接绞链相对位置不发生变化的地方），（如图4和5所示）齿轮箱3内部有通过轴承31固定的轴32，轴32上固定有齿轮34和摇臂37，摇臂37的下端装有永磁体6，摇臂37深入车架29中并将永磁体6置于两块电磁铁中间；车轮系统通过悬架与自动侧倾系统铰链连接，悬架两侧是对称结构，减震器与悬架两侧铰链连接；齿带7与齿轮啮合，齿轮箱体有通过齿带7的出口，齿带7的两端与悬架两侧铰链连接；如图6和10所示，车架上部固定压力传感装置24，压力传感装置24内部有压力传感器A38和压力传感器B39，压力传感器A38和压力传感器B39作为开关和电流控制器分别与电源、两块电磁铁串联。（压力传感器受压强度的大小决定电流的大小）车轮系统由轮胎4、轮轴转子总成和轮轴定子总成组成，与现有技术当中的汽车车轮结构相同。轮轴定子总成：轮轴定子48由高强度铝合金制成，其一侧有一根圆锥形轮轴55，轴的小端有一段螺纹。另外一侧有安装主销的两个主销孔，主销孔A43内部装有径向轴承149，轴承A的下端与孔内的圆台接触，上端面与上臂主销11的圆台接触，上臂主销11穿过主销孔A43，主销下端用开口销螺母固定；主销孔B44内部装有径向轴承B50，主销孔B的安装方法与上述主销孔A的安装方法相同。安装在轮轴定子48上的制动钳42通过2颗固定螺栓45固定。轮轴定子48的一端装有一个转向球头拉杆47。如图7～9所示，轮轴转子总成：轮轴转子56是高强度铝合金制成。4颗夹紧螺栓53和夹盘54的螺纹咬合来夹紧制动盘10，轮毂螺栓46的头部通过花键与轮轴转子啮合。轮轴转子的锥形孔内装有一对推力轴承52，轴承内圈与定子的锥形轴55装在一起，外圈与转子的锥形孔接触。这对轴承的间隙通过螺母51来调节。悬架两侧由四个悬架臂组成，两个悬架上摆臂1和两个悬架下摆臂2分别分布在车架29两边，对称分布。悬架下摆臂2的一端还通过阻尼弹簧与车架29连接、另一端通过铰链与车轮系统连接。减震器为现有装置，由多个弹簧组成，减震器的两端通过与上摆臂焊接的铰链臂22分别与两个悬架上摆臂1铰链连接。齿带7经过齿轮箱体3的上端与齿带7贴合的位置固定有张紧装置36，张紧装置36与齿带7贴合的位置为弹簧片。压力传感装置24由壳体41、钢球40、压力传感器A38和压力传感器B39组成，钢球40处在一个由壳体41构成的空腔内，压力传感器A38和压力传感器B39分布在钢球两边。电源为蓄电池，固定在车架的任意部位。

实施例2：本实施例的自动侧倾悬架的结构为：如图1和2所示，包括车轮系统、减震器和自动侧倾系统，自动侧倾系统包括齿轮箱3、齿带7和车架29，车架29内部设置两块相对应的电磁铁5，齿轮箱3固定在车架29上部（保持与各悬架臂与车架的连接绞链相对位置不发生变化的地方），齿轮箱3内部有通过轴承31固定的轴32，轴32上固定有齿轮34和摇臂37，摇臂37的下端装有永磁体6，摇臂37深入车架29中并将永磁体6置于两块电磁铁中间；车轮系统通过悬架与自动侧倾系统铰链连接，悬架两侧是对称结构，减震器与悬架两侧铰链连接；齿带7与齿轮啮合，齿轮箱体有通过齿带7的出口，齿带7的两端与悬架两侧铰链连接；车架上部固定压力传感装置24，压力传感装置24内部有压力传感器A38和压力传感器B39，压力传感器A38和压力传感器B39作为开关和电流控制器分别与电源、两块电磁铁串联。（压力传感器受压强度的大小决定电流的大小）车轮系统由轮胎4、轮轴转子总成和轮轴定子总成组成，与现有技术当中的汽车车轮结构相同。轮轴定子总成：轮轴定子48由高强度铝合金制成，其一侧有一根圆锥形轮轴55，轴的小端有一段螺纹。另外一侧有安装主销的两个主销孔，主销孔A43内部装有径向轴承149，轴承A的下端与孔内的圆台接触，上端面与上臂主销11的圆台接触，上臂主销11穿过主销孔A43，主销下端用开口销螺母固定；主销孔B44内部装有径向轴承B50，主销孔B的安装方法与上述主销孔A的安装方法相同。安装在轮轴定子48上的制动钳42通过2颗固定螺栓45固定。轮轴定子48的一端装有一个转向球头拉杆47。轮轴转子总成：轮轴转子56是高强度铝合金制成。4颗夹紧螺栓53和夹盘54的螺纹咬合来夹紧制动盘10，轮毂9上的轮毂螺栓46的头部通过花键与轮轴转子啮合。轮轴转子的锥形孔内装有一对推力轴承52，轴承内圈与定子的锥形轴55装在一起，外圈与转子的锥形孔接触。这对轴承的间隙通过螺母51来调节。悬架两侧由四个悬架臂组成，两个悬架上摆臂1和两个悬架下摆臂2分别分布在车架29两边，对称分布。悬架上摆臂1的一端通过绞链16与车架29连接，另一端通过上摆臂与主销连接绞链15与上摆臂主销11铰接，悬架上摆臂1与上摆臂焊接的绞链臂22焊接，上摆臂与减震器连接绞链17与减震器8铰接，减震器8另一端与另一侧悬架上臂以相同方式铰接。各铰接处可以围绕绞链自由旋转，悬架两侧是对称结构。悬架下摆臂2一端通过下摆臂与车架连接绞链13与车架29铰接，另一端通过下摆臂与主销连接绞链14与下摆臂主销12铰接，悬架下摆臂2与下摆臂焊接的绞链臂23焊接，阻尼弹簧与下摆臂连接绞链21将阻尼弹簧20与绞链臂23铰接，阻尼弹簧20的另一端与车架29通过阻尼弹簧与车架连接绞链19连接。减震器为现有装置，由多个弹簧组成，通过与上摆臂焊接的铰链臂22悬架上摆臂1铰链连接齿带7经过齿轮箱体3的上端与齿带7贴合的位置固定有张紧装置36，张紧装置36与齿带7贴合的位置为弹簧片。钢质齿带7与齿轮34啮合，齿带从壳体上装有张紧装置36的两个开口处伸出，并分别与悬架的下摆臂2上焊接的绞链18铰接。以上叙述中的各绞链处可以自由旋转。齿轮箱内的轴32通过键A35和键B33分别与齿轮34和摇臂37连接。摇臂装有永磁体6的一端从下壳体28与车架29安装一端的开口伸出，永磁体6处在两个电磁铁5的中间位置，两个电磁铁5通过螺栓安装在车架29上。压力传感装置24由壳体41、钢球40、压力传感器A38和压力传感器B39组成，钢球40处在一个由壳体41构成的空腔内，压力传感器A38和压力传感器B39分布在钢球两边。电源为蓄电池，固定在车架的任意部位。

Claims

1.一种自动侧倾悬架，包括车轮系统、减震器和自动侧倾系统，其特征在于：自动侧倾系统包括齿轮箱（3）、齿带（7）和车架（29），车架（29）内部设置两块相对应的电磁铁（5），齿轮箱（3）固定在车架（29）上部，齿轮箱（3）内部有通过轴承（31）固定的轴（32），轴（32）上固定有齿轮（34）和摇臂（37），摇臂（37）的下端装有永磁体（6），摇臂（37）深入车架（29）中并将永磁体（6）置于两块电磁铁中间；车轮系统通过悬架与自动侧倾系统铰链连接，悬架两侧是对称结构，减震器与悬架两侧铰链连接；齿带（7）与齿轮啮合，齿轮箱体有通过齿带（7）的出口，齿带（7）的两端与悬架两侧铰链连接；车架上部固定压力传感装置（24），压力传感装置（24）内部有压力传感器A（38）和压力传感器B（39），压力传感器A（38）和压力传感器B（39）作为开关，开关、电流控制器、电源、两块电磁铁串联连接；

所述齿带（7）经过齿轮箱体（3）的上端与齿带（7）贴合的位置固定有张紧装置（36），张紧装置（36）与齿带（7）贴合的位置为弹簧片；

所述压力传感装置（24）由壳体（41）、钢球（40）、压力传感器A（38）和压力传感器B（39）组成，钢球（40）处在一个由壳体（41）构成的空腔内，压力传感器A（38）和压力传感器B（39）分布在钢球两边。

2.根据权利要求1所述的自动侧倾悬架，其特征在于：所述悬架两侧由四个悬架臂组成，两个悬架上摆臂（1）和两个悬架下摆臂（2）分别分布在车架（29）两边，对称分布。

3.根据权利要求2所述的自动侧倾悬架，其特征在于：所述悬架下摆臂（2）的一端还通过阻尼弹簧与车架（29）连接、另一端通过铰链与车轮系统连接。

4.根据权利要求1或2所述的自动侧倾悬架，其特征在于：所述减震器的两端通过与上摆臂焊接的铰链臂（22）分别与两个悬架上摆臂（1）铰链连接。