CN103738135A - 悬架弹簧机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种悬架弹簧机构，涉及车辆配件技术，解决了现有技术中悬架系统的悬架刚度无法随路况和工况的改变而改变，导致汽车操作稳定性和驾驶舒适性较低的问题。本发明实施例中，所述悬架弹簧机构，包括弹簧本体，所述弹簧本体沿自身螺旋路径设有内腔；所述内腔中填充有液体；所述弹簧本体上固定连接有导管，所述导管一端与所述内腔连通、另一端连通可调容器的腔室；所述可调容器能够将所述内腔中的液体吸出和向所述内腔中注入所述液体。本发明主要用在汽车悬架系统中。

Description

悬架弹簧机构

技术领域

本发明涉及车辆配件技术，尤其涉及一种悬架弹簧机构。

背景技术

随着汽车研发技术和人们生活水平的不断提高，人们对汽车的乘坐舒适性和操控稳定性要求也越来越高，而兼顾二者的平衡成为汽车悬架刚度调校的重要方向。

汽车在行驶过程中，路况和工况经常发生复杂变化，例如颠簸、突然转向、刹车和平直高速行驶，在该些路况和工况下，轮胎传递给悬架的振动或侧倾（汽车转向时）过大，从而会引起车身振动和倾斜，造成驾驶员的难操作性及乘坐人员的不舒适性。在现有技术中，大多汽车是采用被动悬架系统，为了缓解上述路况和工况对乘坐人员造成的不舒适性同时提高车辆的操作稳定性，通常对悬架参数采用折中优化设计，即综合车辆在不同路况和工况下对悬架系统的要求，确定一个较佳的悬架参数。具体地，经过多次改变悬架参数，同时记录、评估在不同悬架参数、相同路况和工况下，汽车的操作稳定性及驾驶舒适性，从而得到一个适用范围较广的悬架参数，从而优选使用所确定的悬架参数的悬架系统，能适用在大多数路况和工况下。其中，上述悬架参数主要指悬架的刚度。

然而，采用折中优化设计的悬架系统，其悬架刚度一旦设计成型，则无法再调节，仅能在某些路况和某些工况组合时达到优化，当路况和/或工况发生变化时，该悬架系统的悬架刚度无法做出适应性的调节，导致汽车的操作稳定性和驾驶舒适性较低，引起乘坐人员严重的不舒适。

发明内容

本发明的实施例提供一种悬架弹簧机构，解决了现有技术中悬架系统的悬架刚度无法随路况和工况的改变而改变，导致汽车操作稳定性和驾驶舒适性较低的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种悬架弹簧机构，包括弹簧本体，所述弹簧本体沿自身螺旋路径设有内腔；所述内腔中填充有液体；所述弹簧本体上固定连接有导管，所述导管一端与所述内腔连通、另一端连通可调容器的腔室；所述可调容器能够将所述内腔中的液体吸出和向所述内腔中注入所述液体。

具体地，所述可调容器包括敞口柱状壳体及用于密封所述壳体的密封板，所述密封板能够沿所述壳体内壁运动；所述密封板与所述壳体构成所述可调容器的腔室；所述密封板固定连接有推杆。

优选地，所述推杆连接有电机，所述电机连接有控制装置，所述控制装置能够控制所述电机的旋转转动方向；所述控制装置还连接有振动传感器。

具体可以为，所述壳体的敞口端设有固定板，所述固定板外端固定连接有两个相互平行的柱状块，两个所述柱状块上均设有轨道；所述推杆与所述电机的壳体相连；所述电机的转轴两端固定连接有运动块，所述运动块分别位于两个所述柱状块的轨道中。

其中，所述运动块与所述轨道之间为齿轮传动配合。

为了提高推杆的运动平稳性，所述推杆为圆柱状，所述固定板内端设有环状限位块，所述推杆穿设在所述限位块中。

优选地，所述柱状块通过螺栓固定在所述固定板上。

优选地，所述密封板与所述壳体内壁之间设有橡胶密封垫。

其中，所述液体为油液。

本发明实施例提供的悬架弹簧机构中，弹簧本体沿其螺旋路径设有内腔，内腔中填充有液体，且该弹簧本体还固定连接有导管，导管一端与内腔连通、另一端与可调容器的腔室连通。由此分析可知，通过调节控制可调容器，能够实现将弹簧本体内腔中的液体吸出和向内腔中注入液体，从而能够改变弹簧本体内腔中液体的含量，进而改变弹簧本体的刚度，即改变了悬架的刚度。具体地，当根据路况判断需要减小悬架刚度时，例如颠簸路况，则调节可调容器，使其将内腔中的液体吸出以降低内腔中的压力，减小弹簧本体的刚度，从而降低悬架刚度，缓解汽车振动幅度；当根据路况判断需要增大悬架刚度时，例如汽车突然转向，则调节可调容器，使其向内腔中注入液体来增大内腔中的压力，以增大弹簧本体的刚度，从而提高了悬架刚度，减少汽车倾斜。因此可知，本实施例中弹簧本体的刚度可调，从而使悬架刚度可调，进而根据不同路况下汽车对悬架刚度的要求，来适时改变悬架的刚度，提高了汽车的操作稳定性和驾驶舒适性，实用性高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的悬架弹簧机构的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的悬架弹簧机构中弹簧本体的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例悬架弹簧机构进行详细描述。

本发明实施例提供一种悬架弹簧机构，如图1所示，包括弹簧本体11，弹簧本体11沿自身螺旋路径设有内腔12；内腔12中填充有液体；弹簧本体11上固定连接有导管13，导管13一端与内腔12连通、另一端连通可调容器的腔室；可调容器能够将内腔12中的液体吸出和向内腔12中注入液体。

本发明实施例提供的悬架弹簧机构中，弹簧本体沿其螺旋路径设有内腔，内腔中填充有液体，且该弹簧本体还固定连接有导管，导管一端与内腔连通、另一端与可调容器的腔室连通。由此分析可知，通过调节控制可调容器，能够实现将弹簧本体内腔中的液体吸出和向内腔中注入液体，从而能够改变弹簧本体内腔中液体的含量，进而改变弹簧本体的刚度，即改变了悬架的刚度。具体地，当根据路况判断需要减小悬架刚度时，例如颠簸路况，则调节可调容器，使其将内腔中的液体吸出以降低内腔中的压力，减小弹簧本体的刚度，从而降低悬架刚度，缓解汽车振动幅度；当根据路况判断需要增大悬架刚度时，例如汽车突然转向，则调节可调容器，使其向内腔中注入液体来增大内腔中的压力，以增大弹簧本体的刚度，从而提高了悬架刚度，减少汽车倾斜。因此可知，本实施例中弹簧本体的刚度可调，从而使悬架刚度可调，进而根据不同路况下汽车对悬架刚度的要求，来适时改变悬架的刚度，提高了汽车的操作稳定性和驾驶舒适性，实用性高。

此处需要说明的是，为了保证弹簧本体11的刚度调节的可靠性，通常弹簧本体11的内腔12中的液体含量与可调容器的腔室中的液体含量处于平衡的状态，即调节控制可调容器时，腔室中的液体增加多少，相应的内腔12中的液体则减少多少，反之亦然。具体地，腔室与内腔12中的总液体含量可以为整个腔室12的大小，此时能够获得弹簧本体11刚度调节的最大范围，即介于内腔12中的液体为零（弹簧本体11刚度最小）和内腔12中充满液体时（弹簧本体11刚度最大）两者之间（导管13中始终充满液体，不计做腔室与内腔12中的总液体含量），此时导管13与弹簧本体11的固定连接的位置，位于弹簧本体11的底端（弹簧本体11在使用时，处于竖直设置的状态），从而弹簧本体11的内腔12利用率最大。当然，腔室与内腔12中的总液体含量可以远远大于整个内腔12的容积，此时需要保证腔室中一直充满液体，从而便于内腔12中液体的调节控制。其中，导管13与弹簧本体11的固定连接的位置可以根据需要而设定，通常为了提高其应用范围，需要获得较大的弹簧本体11刚度调节范围，因此优选地将其固定在弹簧本体11底端。

图1中，可调容器可以包括敞口柱状壳体14，通常为了便于固定，优选将其设为长方体结构，当然也可以为圆柱体或楔形体等。同时，该可调容器的腔室大小可调且需要密封，因此在图1中，可调容器还包括用于密封壳体14的密封板15，且密封板15能够沿壳体14内壁运动，从而使密封板15与壳体14构成的腔室大小可调，此时，为了避免密封板15在运动的过程中发生偏移，可以沿密封板15运动方向，在壳体14内壁上设置限位槽或限位凸块，相应的密封板15的边缘端设置限位凸块或限位槽。

密封板15的运动状况具体如图1所示，当密封板15沿图1中X方向运动时，可调容器的腔室容积变大，同时由于密封，则能够将内腔12中的液体吸出至腔室中；当密封板15沿图1中与X方向相反的方向运动时，可调容器的腔室容积变小，同样由于密封，能够将腔室中的液体注入到内腔12中。图1中，腔室中充满了液体，将其标示为10。

需要强调，导管13与弹簧本体11、导管13与可调容器的连接，均采用密封性的连接方式。同样，为了保证腔室的密封性，可以在密封板15与壳体14内壁之间设置橡胶密封垫151，该橡胶密封垫151固定在密封板15上，并随密封板15一起运动。

具体在使密封板15运动时，可以在密封板15的外端设置推杆16，并通过设计该推杆16的结构，使其能够通过驾驶员或相关人员的手动操作完成控制，即当驾驶员根据路况判断需要增大悬架刚度时，通过手动拨动推杆，使密封板15沿图1中与X方向相反的方向运动，从而将腔室10中的液体注入内腔12中，从而内腔12中的液体含量增大，压力变大，弹簧本体11的刚度则增大，从而提高了悬架刚度；当驾驶员根据路况判断需要减小悬架刚度时，通过手动拨动推杆，使密封板15沿图1中X方向运动，从而将内腔12中的液体吸入腔室10中，使内腔12中的液体含量减小，压力降低，弹簧本体11的刚度则降低，降低了悬架刚度。然而，由于上述密封板15的运动均通过驾驶员人工操作完成，浪费人力；而且，驾驶员对于路况的判断仅根据个人驾驶经验，对于较复杂的路况变化，易出现判断失准，进而影响悬架刚度的调节，且对于驾驶经验不足的驾驶员，实现更加困难；另外，对于汽车来说，在不同路况下，四个车轮对悬架刚度的要求不同，例如在突然转向时，内侧的悬架刚度需要降低，外侧的悬架刚度需要提高，外侧前轮相比外侧后轮所需要的刚度较大，因此四个车轮对应的弹簧本体11的刚度需要单独控制调节，对于人工操作处理难度较大，且对于汽车整体结构布局带来不便。

因此，可以如图1所示，将推杆16与电机17相连接，从而电机17转动时，能够带动推杆16运动，具体实现时，电机17上可以设置第一齿轮，在推杆16上设置与第一齿轮啮合的齿轮导轨，从而电机17转动时，能够带动推杆16运动，此时为了实现推杆16能够沿X方向和与X方向相反的方向运动，即实现液体的吸出和注入操作，可以通过控制电机17的转向（例如使用三相电机等），鉴于此，电机17可以连接控制装置（图1中未示出），通过控制装置来控制电机17的转动方向，从而驾驶员仅仅通过控制控制装置（例如通过按钮来触发等），可以实现密封板15的运动控制，简单快捷。

进一步地，为了简化驾驶员的操作，避免因判断失准而带来的不舒适性，控制装置可以连接有振动传感器（图1中未示出），振动传感器通常固定在汽车轮胎上，从而分别感应不同轮胎的振动情况，来判断路况和工况，从而控制装置能够根据不同路况和工况信息，进行自动控制。例如当汽车行驶在颠簸的路况时，由于地面凹凸不平，轮胎受到的瞬时冲力变化较大，则振动传感器通过感应每个轮胎的振动情况，并将信息传递给控制装置，从而控制装置判断该路况下需要降低汽车的悬架刚度，从而减小汽车的振动，进而控制电机17正向转动，并带动推杆16沿X方向运动即可，节约人力，且通过振动传感器识别路况和工况，准确率高。其中，对于汽车中的四个弹簧本体11，通过设计能够实现分别控制，应用性较广。需要补充的是，将电机17转动带动推杆16沿X方向运动时的转动方向定位电机17的正向转动方向。

其中，控制装置不仅能够控制电机17的转动方向，还能够控制电机17的转速，例如当路面的颠簸程度较大时，需要快速降低汽车的悬架刚度，此时控制装置能够根据振动传感器传递的信息，提高电机17的转速，以快速降低弹簧本体11的刚度。

在通过电机17控制推杆16的运动时，其控制方式有多种，为了提高推杆的受力均匀性，可以采用如图1所示的结构，在图1中，壳体14的敞口端面设有固定板141，该固定板141的外端通过螺栓固定连接有两个相互平行的柱状块142，且两个柱状块142上均设有轨道，优选地柱状块142为长方体结构，在电机17的转轴两端固定连接运动块171，且该两个运动块171分别位于两个柱状块142的轨道中。由此可知，当电机17转动带动两个运动块171在轨道中运动时，能够带动电机17本身一起运动，因此通过将推杆16与电机17的壳体固定连接，当电机17运动时，带动推杆16运动。

具体地，运动块171与轨道之间可以为齿轮传动配合，即运动块171为齿轮结构，而轨道为齿状轨道。当然，也可以通过设置使运动块171在轨道中滑动等。在实际操作时通过将电机17两端的输出轴设定为等长，从而保证推杆16固定在电机17壳体上后，保持对称，从而受力均匀。其中，推杆16可以为圆柱状结构或长方体结构。

由于推杆16具有一定的长度，因此为了提高其运动时的平稳性，可以在固定板141的内端设置环状限位块18，此时推杆16为圆柱状结构，该环状限位块18可以为轴承，用于保证推杆16运动时不发生上下晃动等。

本实施例描述的悬架弹簧机构中，上述腔室和内腔12中的液体可以为油液，油液不易挥发，不易结冰，应用方便。当然，也可以为其它合理液体。其中，本实施例描述的悬架弹簧机构结构简单，属于主动悬架控制领域，可应用于轿车、商务车及SUV等多种车型。

需要说明，图1中的弹簧本体11为半剖图，图2中则为整个弹簧本体11的完整结构示意图。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种悬架弹簧机构，包括弹簧本体，其特征在于，所述弹簧本体沿自身螺旋路径设有内腔；所述内腔中填充有液体；

所述弹簧本体上固定连接有导管，所述导管一端与所述内腔连通、另一端连通可调容器的腔室；所述可调容器能够将所述内腔中的液体吸出和向所述内腔中注入所述液体。

2.根据权利要求1所述的悬架弹簧机构，其特征在于，所述可调容器包括敞口柱状壳体及用于密封所述壳体的密封板，所述密封板能够沿所述壳体内壁运动；所述密封板与所述壳体构成所述可调容器的腔室；

所述密封板固定连接有推杆。

3.根据权利要求2所述的悬架弹簧机构，其特征在于，所述推杆连接有电机，所述电机连接有控制装置，所述控制装置能够控制所述电机的旋转转动方向；

所述控制装置还连接有振动传感器。

4.根据权利要求3所述的悬架弹簧机构，其特征在于，所述壳体的敞口端设有固定板，所述固定板外端固定连接有两个相互平行的柱状块，两个所述柱状块上均设有轨道；

所述推杆与所述电机的壳体相连；所述电机的转轴两端固定连接有运动块，所述运动块分别位于两个所述柱状块的轨道中。

5.根据权利要求4所述的悬架弹簧机构，其特征在于，所述运动块与所述轨道之间为齿轮传动配合。

6.根据权利要求4所述的悬架弹簧机构，其特征在于，所述推杆为圆柱状，所述固定板内端设有环状限位块，所述推杆穿设在所述限位块中。

7.根据权利要求4或6所述的悬架弹簧机构，其特征在于，所述柱状块通过螺栓固定在所述固定板上。

8.根据权利要求2所述的悬架弹簧机构，其特征在于，所述密封板与所述壳体内壁之间设有橡胶密封垫。

9.根据权利要求2所述的悬架弹簧机构，其特征在于，所述液体为油液。

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