CN104118290A - 车辆悬架刚度可变的弹簧组件 - Google Patents

Abstract

一种车辆悬架刚度可变的弹簧组件，包括：车身、车轴、弹簧、摆臂，摆臂的固定铰接点与车身连接，摆臂的活动铰接点和弹簧的活动连接点连接、摆臂的活动铰接端与车轴连接，弹簧的固定连接点在车轴的右侧与车身连接，构成一个车辆悬架刚度可变的弹簧组件，一改弹簧垂直作用于摆臂的结构，弹簧以一定的角度作用于摆臂活动铰接点，当车轴上下移动时，弹簧作用于摆臂活动铰接点的作用角度随着车轴上下移动而变动，从而使车辆的悬架刚度随着车轴上下移动而变动。本车辆悬架刚度可变的弹簧组件，其车辆悬架刚度变化连续、变化大，结构简单，安全可靠，安装、制造、维修、保养成本低，车辆悬架刚度随着车辆的载荷变化而变化，提高了车辆的行驶平顺性和乘员的乘坐舒适性。

Description

车辆悬架刚度可变的弹簧组件

所属技术领域

本发明涉及一种刚度可变的车辆悬架，特别是一种车辆悬架刚度可变的弹簧组件。

背景技术

为了提高车辆的行驶平顺性和乘员的乘坐舒适性，要求车辆悬架刚度能够随着车辆的载荷变化而变化，目前改变车辆悬架刚度的方法主要有：采用安装主、副钢板弹簧的方法，其不足之处是车辆悬架刚度变化不连续；采用安装变截面钢板弹簧的方法和采用安装不等螺距的螺旋弹簧以及不等直径的锥形、鼓形螺旋弹簧的方法，其不足之处是车辆悬架刚度变化小；采用安装油气弹簧的方法，其不足之处是安装、制造、维修、保养成本较高。

发明内容

为了克服现有车辆悬架刚度变化不连续、车辆悬架刚度变化小和安装、制造、维修、保养成本较高的不足，本发明提供一种车辆悬架刚度可变的弹簧组件，该车辆悬架刚度可变的弹簧组件可使车辆悬架刚度随着车辆的载荷变化而变化。提高车辆的行驶平顺性和乘员的乘坐舒适性。该车辆悬架刚度可变的弹簧组件结构简单，安全可靠，安装、制造、维修、保养成本低。

本发明解决其技术问题所采用的第一技术方案是：由车身、车轴、弹簧、摆臂构成，摆臂的固定铰接点与车身连接，摆臂的活动铰接点和弹簧的活动连接点连接、摆臂的活动铰接端与车轴连接，弹簧的固定连接点在车轴右侧与车身连接，构成一个车辆悬架刚度可变的弹簧组件，一改弹簧垂直作用于车轴的结构，弹簧以一定的角度作用于摆臂活动铰接点，当车轴上下移动时，弹簧作用于摆臂活动铰接点的作用线与摆臂的夹角和摆臂与水平线的夹角随着车轴上下移动而变动，从而使车辆的悬架刚度随着车轴上下移动而变动。

本发明解决其技术问题所采用的第二技术方案是：由车身、车轴、弹簧、摆臂构成，摆臂的固定铰接点与车身连接，摆臂的活动铰接点和弹簧的活动连接点连接、摆臂的活动铰接端与车轴连接，弹簧的固定连接点在车轴左侧与车身连接，构成一个车辆悬架刚度可变的弹簧组件，一改弹簧垂直作用于车轴的结构，弹簧以一定的角度作用于摆臂活动铰接点，当车轴上下移动时，弹簧作用于摆臂活动铰接点的作用线与摆臂的夹角和摆臂与水平线的夹角随着车轴上下移动而变动，从而使车辆的悬架刚度随着车轴上下移动而变动。

本发明解决其技术问题所采用的第三技术方案是：两个参数相同的弹簧的活动连接点与车轴连接，两个参数相同的弹簧的固定连接点分别在车轴的左、右两侧与车身连接，当车轴上下移动时，两个参数相同的弹簧作用于车轴的作用线的夹角随着车轴上下移动而变动，从而使车辆的悬架刚度随着车轴上下移动而变动。

本发明解决其技术问题所采用的第四技术方案是：四个参数相同的杆件相互铰接为一个菱形，其中菱形对角的两个铰接点分别与车身和车轴连接，菱形另一对角的两个铰接点与拉力弹簧的两端连接，当车轴上下移动时，与车身和车轴连接的菱形对角的角度随着车轴上下移动而变动，从而使车辆的悬架刚度随着车轴上下移动而变动。

本发明解决其技术问题所采用的第五技术方案是：四个参数相同的杆件相互铰接为一个菱形，其中菱形对角的两个铰接点分别与车身和车轴连接，菱形另一对角的两个铰接点与由弹簧套在T形杆上再封装入套筒内构成的拉力弹簧的两端连接，当车轴上下移动时，与车身和车轴连接的菱形对角的角度随着车轴上下移动而变动，从而使车辆的悬架刚度随着车轴上下移动而变动，由于使用弹簧替代拉力弹簧，克服了拉力弹簧断裂后，车辆悬架失效的危险，提高了车辆悬架的安全可靠性。

本实发明的有益效果是：车辆悬架刚度变化连续、车辆悬架刚度变化大，结构简单，安全可靠，安装、制造、维修、保养成本低，车辆悬架刚度随着车辆的载荷变化而变化，提高了车辆的行驶平顺性和乘员的乘坐舒适性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例1的示意图。

图2是本发明实施例2的示意图。

图3是本发明实施例3的示意图。

图4是本发明实施例4的示意图。

图5是本发明实施例5的示意图。

具体实施方式

参照图1本发明实施例1包括：车身(1)、摆臂(2)、车轴(3)、弹簧(4)，摆臂(2)的固定铰接点与车身(1)连接，摆臂(2)的活动铰接点和弹簧(4)的活动连接点连接，摆臂(2)的活动铰接端与车轴(3)连接，弹簧(4)的固定连接点在车轴(3)右侧与车身(1)连接，构成一个车辆悬架刚度可变的弹簧组件，当车轴(3)上下移动时，弹簧(4)作用于摆臂(2)活动铰接点的作用线与摆臂(2)的夹角α和摆臂(2)与水平线的夹角β随着车轴(3)上下移动而变动，从而使车辆的悬架刚度随着车轴(3)上下移动而变动。

地面对车轴(3)的作用力N与弹簧(4)的压缩量(l₀-l)关系式为

式中：l₀-弹簧(4)的原始长度

      l-弹簧(4)装车后的瞬时长度

      k-弹簧(4)的弹性系数

由此得出车辆的悬架刚度

由图1可看出，当车轴(3)向上移动时，弹簧(4)作用于摆臂(2)活动铰接点的作用线与摆臂(2)的夹角α增加，sin(180°-α)值减小，车辆的悬架刚度C减小；当车轴(3)向上移动时，摆臂(2)与水平线的夹角β减小，cosβ值增加，车辆的悬架刚度C减小；综合效果是：在车轴(3)向上移动时，车辆的悬架刚度C减小，在车轴(3)向下移动时，车辆的悬架刚度C增大。

参照图2本发明实施例2包括：车身(1)、摆臂(2)、车轴(3)、弹簧(4)，摆臂(2)的固定铰接点与车身(1)连接，摆臂(2)的活动铰接点和弹簧(4)的活动连接点连接，摆臂(2)的活动铰接端与车轴(3)连接，弹簧(4)的固定连接点在车轴(3)左侧与车身(1)连接，构成一个车辆悬架刚度可变的弹簧组件，当车轴(3)上下移动时，弹簧(4)作用于摆臂(2)活动铰接点的作用线与摆臂(2)的夹角α和摆臂(2)与水平线的夹角β随着车轴(3)上下移动而变动，从而使车辆的悬架刚度随着车轴(3)上下移动而变动。

地面对车轴(3)的作用力N与弹簧(4)的压缩量(l₀-l)关系式为

$N=\frac{\sin \mathrm{\α}}{\cos \mathrm{\β}}k(l_0-l)$

式中：l₀-弹簧(4)的原始长度

l-弹簧(4)装车后的瞬时长度

k-弹簧(4)的弹性系数

由此得出车辆的悬架刚度

由图2可看出，当车轴(3)向上移动时，弹簧(4)作用于摆臂(2)活动铰接点的作用线与摆臂(2)的夹角α增大，sinα值增大，车辆的悬架刚度C增大；当车轴(3)向上移动时，摆臂(2)与水平线的夹角β增大，cosβ值减小，车辆的悬架刚度C增大；综合效果是：在车轴(3)向上移动时，车辆的悬架刚度C增大，在车轴(3)向下移动时，车辆的悬架刚度C减小。

参照图3本发明实施例3包括：车身(1)、两个参数相同的弹簧(2)、车轴(3)，两个参数相同的弹簧(2)的活动连接点与车轴(3)连接，两个参数相同的弹簧(2)的固定连接点分别在车轴(3)的左、右两侧与车身(1)连接，当车轴(3)上下移动时，两个参数相同的弹簧(2)作用于车轴(3)的作用线夹角α随着车轴(3)上下移动而变动，从而使车辆的悬架刚度随着车轴(3)上下移动而变动。

地面对车轴(3)的作用力N与弹簧(2)的压缩量(l₀-l)关系式为

$N=2k(l_0-l)\cos \frac{\mathrm{\α}}{2}$

式中：l₀-弹簧(2)的原始长度

      l-弹簧(2)装车后的瞬时长度

      k-弹簧(2)的弹性系数

由此得出车辆的悬架刚度

由图3可看出，当车轴(3)向上移动时，两个参数相同的弹簧(2)作用于车轴(3)的作用线的夹角α增大，值减小，车辆的悬架刚度C减小；当车轴(3)向下移动时，两个参数相同的弹簧(2)作用于车轴(3)的作用线的夹角α减小，值增大，车辆的悬架刚度C增大。

参照图4本发明实施例4包括：车身(1)、四个参数相同的杆件(2)、车轴(3)、拉力弹簧(4)，四个参数相同的杆件(2)相互铰接为一个菱形，其中菱形对角的两个铰接点分别与车身(1)和车轴(3)连接，菱形另一对角的两个铰接点与拉力弹簧(4)的两端连接，当车轴(3)上下移动时，与车身(1)和车轴(3)连接的菱形对角的角度α随着车轴(3)上下移动而变动。

地面对车轴(3)的作用力N与拉力弹簧(4)的拉伸量(l-l₀)的关系式为：

$N=k(l-l_0)\mathrm{ctg}\frac{\mathrm{\α}}{2}$

式中：N-地面对车轴(3)的作用力

      k-拉力弹簧(4)的弹性系数

      l₀-拉力弹簧(4)的原始长度

      l-拉力弹簧(4)装车后的瞬时长度

由此得出车辆的悬架刚度

由图4可看出，当车轴(3)向上移动时，与车身(1)和车轴(3)连接的菱形对角的角度α增加，值减小，车辆的悬架刚度C减小。当车轴(3)向下移动时，与车身(1)和车轴(3)连接的菱形对角的角度α减小，值增大，车辆的悬架刚度C增大。

参照图5本发明实施例5包括本发明实施例4中的车身、四个参数相同的杆件、车轴其中的拉力弹簧由弹簧(2)套在T形杆(1)上再封装入套筒(3)内构成，T形杆(1)和套筒(3)向两侧拉动时，弹簧(2)被压缩，克服了拉力弹簧断裂后，车辆悬架失效的危险，提高了车辆悬架的安全性。

四个杆件相互铰接为一个菱形，其中菱形对角的两个铰接点分别与车身和车轴连接，菱形另一对角的两个铰接点与由弹簧(2)套在T形杆(1)上再封装入套筒(3)内构成的拉力弹簧的两端连接，当车轴上下移动时，与车身和车轴连接的菱形对角的角度随着车轴上下移动而变动，从而使车辆的悬架刚度随着车轴上下移动而变动。

Claims (5)

1.一种车辆悬架刚度可变的弹簧组件，包括：车身、车轴、弹簧、摆臂，其特征是：摆臂的固定铰接点与车身连接，摆臂的活动铰接点和弹簧的活动连接点连接、摆臂的活动铰接端与车轴连接，弹簧的固定连接点在车轴右侧与车身连接，构成一个车辆悬架刚度可变的弹簧组件，当车轴上下移动时，弹簧作用于摆臂活动铰接点的作用线与摆臂的夹角α和摆臂与水平线的夹角β随着车轴上下移动而变动，从而使车辆的悬架刚度随着车轴上下移动而变动，悬架刚度

2.根据权利要求1所述的车辆悬架刚度可变的弹簧组件，其特征是：摆臂的固定铰接点与车身连接，摆臂的活动铰接点和弹簧的活动连接点连接、摆臂的活动铰接端与车轴连接，弹簧的固定连接点在车轴左侧与车身连接，构成一个车辆悬架刚度可变的弹簧组件，当车轴上下移动时，弹簧作用于摆臂活动铰接点的作用线与摆臂的夹角α和摆臂与水平线的夹角β随着车轴上下移动而变动，从而使车辆的悬架刚度随着车轴上下移动而变动，悬架刚度

3.根据权利要求1所述的车辆悬架刚度可变的弹簧组件，其特征是：两个参数相同的弹簧的活动连接点与车轴连接，两个参数相同的弹簧的固定连接点分别在车轴的左、右两侧与车身连接，当车轴上下移动时，两个参数相同的弹簧作用于车轴的作用线的夹角α随着车轴上下移动而变动，从而使车辆的悬架刚度随着车轴上下移动而变动，悬架刚度

4.根据权利要求1所述的车辆悬架刚度可变的弹簧组件，其特征是：四个参数相同的杆件相互铰接为一个菱形，其中菱形对角的两个铰接点分别与车身和车轴连接，菱形另一对角的两个铰接点与拉力弹簧的两端连接，当车轴上下移动时，与车身和车轴连接的菱形对角的角度α随着车轴上下移动而变动，从而使车辆的悬架刚度随着车轴上下移动而变动，悬架刚度

5.根据权利要求4所述的车辆悬架刚度可变的弹簧组件，其特征是：拉力弹簧是由弹簧套在T形杆上再封装入套筒内构成的。